Pozor! Jste na staveništi. Více informací zde.
logo RVP.CZ
Přihlásit se
Titulka > Modul články > Gymnázium > Kompetence k řešení problémů

Zobrazit na úvodní stránce článků

Nedokonalost lidského oka

Lidské smysly nejsou příliš dokonalými měřicími a zobrazovacími přístroji, ačkoli jsme na nich každodenně závislí a řídíme se informacemi, které nám o okolním světě zprostředkovávají. Zkreslení některých informací (např. dopad světelného paprsku na slepou skvrnu v oku) může mít katastrofální následky, zkreslení jiných informací je pro nás naopak výhodou. Do této druhé kategorie patří i nedokonalost lidského oka, která spočívá v tzv. setrvačnosti oka.

Oko není schopno zaznamenávat kontinuální tok světelné informace, protože zpracování světelného podnětu oku a nervovému systému určitou dobu trvá. Tato doba činí zhruba jednu šestnáctinu sekundy. Pokud tedy přijdou světelné podněty do oka v časovém rozmezí kratším než tato doba, vnímá oko sledovanou scénu kontinuálně, v pohybu. Díky tomuto jevu a „správné" frekvenci střídání filmových záběrů na plátně v kině (resp. obrazů na televizní obrazovce) můžeme vnímat plynulý pohyb obrazů na filmovém plátně v kině nebo na televizní obrazovce). Zmíněná „správná" frekvence se pohybuje okolo 25 snímků za sekundu.

Návod na zhotovení pomůcky

Ukázat setrvačnost lidského oka při vnímání obrazů následujících po sobě lze velmi jednoduše i ve třídě. Stačí k tomu libovolný obrázek, který „rozfázujeme" na dva. Jako inspirace může sloužit příloha, ve které jsou dva obrázky: rybička bez akvária a akvárium bez rybičky. Vyrobit funkční pomůcku lze jednoduše. Obrázky vytiskneme (nejlépe na barevné tiskárně) a vystřihneme kolem jejich rámečků. Nyní budeme potřebovat pevnou tyčku, která bude asi o 5 cm delší než je výška obrázku - lze ji bez problémů sehnat například v obchodech se zahradnickým nebo stavebním zbožím. Oba vystřižené obrázky slepíme rubem k sobě tak, že mezi ně vlepíme tyčku, která bude ležet na ose symetrie obrázku (viz obrázek, který znázorňuje situaci před slepením: obrázky jsou položené na stole rubem vzhůru a na jednom z nich je položená tyčka v poloze, v níž má být zalepena). Tyčku vlepíme tak, že po jejím postavení do svislé polohy je obrázek akvária na stole ve správné poloze. Dbáme přitom na to, aby tyčka přečnívala slepený obrázek dole.

obrázek
1. obrázek
Necháme zaschnout lepidlo a pomůcka je hotová.
Při vlastním experimentování upneme tyčku s obrázkem například do akumulátorové vrtačky s měnitelným počtem otáček. Žákům ukážeme obrázek z jedné strany (pouze rybička) i z druhé strany (pouze stoleček s akváriem). Nyní obrázek upnutý ve vrtačce postupně roztáčíme. Frekvenci otáčení udržujeme na té hodnotě, při níž je obrázek dobře vnímatelný a přitom oba obrázky splynou v jeden a lze pozorovat rybičku plující v akváriu.
Experiment jako problémová úloha

Experiment lze formulovat i jako problémovou úlohu. Na začátku hodiny, v níž budeme lidské oko objasňovat jako optickou soustavu, přineseme vytištěné obrázky, které umístíme tak, aby na ně žáci dobře viděli. Zadáme jim úkol - Vymyslete způsob, jak dostanete rybičku do akvária. Žáci budou jistě navrhovat některé pro náš účel nevhodné způsoby (vystřihnout rybičku a položit na obrázek akvária, rybičku obkreslit na obrázek akvária a obrys vystřihnout apod.). Způsoby, které vedou k destrukci, předem zavrhneme s odůvodněním, že chceme obrázek zachovat neporušený (můžeme použít i ekologické argumenty, upozornit na enviromentální výchovu atd.).

Pokud se žákům nebude dařit vymyslet způsob řešení problému, který je v dané situaci správný, zopakujeme jim, že studujeme lidské oko z hlediska fyziky - tedy jako optickou soustavu.

Jestliže žáky stále nenapadá správné řešení zadaného problému, můžeme jim napovědět i jinak. Tento druh nápovědy ale vyžaduje jisté technické vybavení učebny fyziky - počítač a dataprojektor. Předem si připravíme krátkou videonahrávku, a tu žákům pustíme nejdříve normálně. Položíme dotaz, jak je videonahrávka zobrazována, resp. ukládána, do počítače. Řada žáků se o tuto problematiku zajímá, takže budou mít jistě řadu detailních informací. Podstatné je, aby si uvědomili, že videonahrávka je uložena jako sled jednotlivých snímků (o detaily se v tuto chvíli nezajímáme). Když tyto snímky pustíme „správnou rychlostí", vytvoří se dojem plynulého pohybu. Pokud je pustíme rychleji nebo pomaleji, bude výsledný pohyb na plátně trhavý. Pustit videonahrávku různými rychlostmi (resp. zobrazovat postupně jednotlivé snímky) běžné videopřehrávače umožňují.

Na základě této nápovědy by už žáci mohli přijít na to, jak zadaný úkol vyřešit. Poté lze přímo na místě pomůcku dle uvedeného návodu vyrobit. Pokud ale nechceme ztrácet další čas, nemáme např. rychleschnoucí lepidlo, můžeme mít hotovou pomůcku s týmiž obrázky připravenou předem. Žáci mají možnost na řešení problému pracovat ve skupinkách a výslednou pomůcku, kterou prezentují svůj způsob řešení zadaného problému, si mohou vyrobit např. doma. Ve škole, kde se vyučuje výtvarná výchova, lze předem žáky (ve spolupráci s příslušným kolegou) vyzvat, aby si vhodné obrázky připravili sami. Jako příklad „vhodných" obrázků jim ukážeme obrázek rybičky a akvária, aniž bychom předem prozradili, k čemu budou obrázky použity. V případě, že není k dispozici vrtačka nebo akušroubovák, mohou žáci při experimentu obrázek roztáčet mezi dlaněmi.

Závěr

Ačkoli to bude znít velmi zvláštně, napadá mě jistá paralela i s matematikou. V základní a zejména střední škole se probírají spojité funkce. Většina veličin, s nimiž se žáci základních a středních škol setkávají ve fyzice a dalších předmětech, je spojitá. V případě tohoto experimentu dopadá na sítnici oka nespojitý proud světla (střídající se obrázky), který po zpracování mozkem vnímáme jako spojitý děj. Popsanou pomůcku lze tedy použít i v matematice a uvést vnímání světla lidským okem jako příklad nespojité fyzikální veličiny.

Přílohy:
NáhledTypVelikostNázev
pdf74 kBPříloha
V případě pochybností o aktuálnosti či funkčnosti příspěvku využijte tlačítko „Napište nám“.
Napište nám