Mắt

Bài 31. MẮT

A. TÓM TẮT LÍ THUYẾT

I. Cấu tạo quang học của mắt

Trong quang học, mắt được biểu diễn bởi sơ đồ tượng trưng như hình vẽ gọi là mắt thu gọn, trong đó hệ quang học phức tạp của mắt được coi tương đương với một thấu kính hội tụ. Thấu kính tương đương này được gọi là thấu kính mắt. Tiêu cực của thấu kính mắt thường được gọi là tiêu cự của mắt.

Tổng quát, mắt hoạt động như một máy ảnh, trong đó:

- Thấu kính mắt có vai trò như vật kính.

- Màng lưới có vai trò như phim.

II. Sự điều tiết của mắt, điểm cực viễn, điểm cực cận

1. Sự điều tiết

Điều tiết là hoạt động của mắt làm thay đổi tiêu cự của mắt để cho ảnh của các vật ở cách mắt những khoảng khác nhau vẫn được tạo ra ở màng lưới.

2. Điểm cực viễn. Điểm cực cận

- Khi mắt không điều tiết, điểm trên trục của mắt mà ảnh được tạo ra ngay tại màng lưới gọi là điểm cực viễn $C_{v}$ (hay viễn điểm) của mắt. Đối với mắt không có tật, điểm cực viễn ở xa vô cùng (vô cực). Khi mắt điều tiết tối đa, điểm trên trục của mắt mà ảnh còn được tạo ra ở ngay tại màng lưới gọi là điểm cực cận $C_{c}$ (hay cận điểm) của mắt. Đó cũng là điểm gần nhất mà mắt còn nhìn rõ. Càng lớn tuổi, điểm cực cận càng lùi ra xa mắt.

- Khoảng cách giữa điểm cực viễn và điểm cực cận gọi là khoảng nhìn rõ của mắt. Các khoảng cách $OC_{v}$ và Đ = $OC_{c}$ từ mắt tới các điểm cực viễn và cực cận cũng thường được gọi tương ứng là khoảng cực viễn, khoảng cực cận.

III. Năng suất phân li của mắt

Việc nhìn thấy được một vật nhỏ tùy thuộc vào kích thước của ảnh vật đó trên mạng lưới. Kích thước này phụ thuộc góc trông vật.

Để mắt có thể nhìn thấy một vật thì góc trông vật không thể nhỏ hơn một giá trị tối thiểu gọi là năng suất phân li của mắt.

$\varepsilon =\alpha _{min}\approx 1'$

IV. Các tật của mắt và cách khắc phục

Ta chỉ xem các tật phổ biến nhất là: mắt cận, mắt viễn và mắt lão

1. Mắt cận và cách khắc phục

a) Mắt cận có độ tụ lớn hơn bình thường. Một chùm tia sáng song song truyền đến mắt cận sẽ cho chùm tia ló hội tụ tại một điểm ở trước màng lưới.

$f_{max}$ < OV

Các hệ quả:

- Khoảng cách $OC_{v}$ hữu hạn.

- Điểm $C_{c}$ gần mắt hơn bình thường.

b) Tật cận thị thường được khắc phục bằng cách đeo kính phân kì để làm giảm bớt độ tụ của mắt. Lúc này nhìn vật ở xa mắt không điều tiết.

Nếu coi như kính đeo sát mắt thì tiêu cự của kính được xác định bởi:

f = - $OC_{v}$

2. Mắt viễn và cách khắc phục

a) Mắt viễn có độ tụ nhỏ hơn bình thường. Một chùm tia sáng song song truyền đến mắt viễn sẽ cho chùm tia ló hội tụ tại một điểm sau màng lưới.

$f_{max}$ > OV

Các hệ quả:

- Mắt viễn nhìn vật ở vô cực đã phải điều tiết.

- Điểm $C_{c}$ xa mắt hơn bình thường.

b) Người viễn thị điều tiết mắt (giảm tiêu cự) có thể nhìn thấy được các vật ở xa. Tật viễn thị thường được khắc phục bằng cách đeo kính hội tụ để tăng thêm độ tụ của mắt. Tiêu cự của thấu kính phải có giá trị thích hợp để ảnh ảo của điểm gần nhất mà người viễn thị muốn quan sát được tạo ra tại điểm cực cận của mắt.

3. Mắt lão và cách khắc phục

a) Với hầu hết mọi người, kể từ tuổi trung niên, khả năng điều tiết giảm vì cơ mắt yếu đi và thể tinh thủy trở nên cứng hơn. Hậu quả là điểm cực cận $C_{c}$ dời xa mắt. Đó là tật lão thị (mắt lão). Không nên coi mắt lão là mắt viễn. Mắt không tật, mắt cận hay mắt viễn khi lớn tuổi đều có thêm tật lão thị.

b) Để khắc phục tật lão thị, phải đeo kính hội tụ tương tự như người viễn thị.

Đặc biệt, người có mắt cận khi lớn tuổi thường phải:

- Đeo kính phân kì để nhìn xa

- Đeo kính hội tụ để nhìn gần

Người ta thường thực hiện loại “kính hai tròng” có phần trên phân kì và phần dưới hội tụ.

V. Hiện tượng lưu ảnh của mắt

Sau khi ánh sáng kích thích trên màng lưới tắt, ta vẫn còn cảm giác nhìn thấy tật (trong khoảng thời gian 0,1s) gọi là sự lưu ảnh của mắt.

Nhờ hiện tượng này mà mắt nhìn thấy các ảnh trên màn ảnh chiếu phim, trên màn hình tivi... chuyển động.

B. MỘT SỐ VẤN ĐỀ CẦN LƯU Ý

1. Trình bày được cấu tạo của mắt về phương diện quang hình học.

2. Biết được lí do vì sao mắt cần phải điều tiết và nêu được cách điều tiết mắt.

3. Cần hiểu rõ được các khái niệm: điểm cực cận, điểm cực viễn, khoảng cực cận của mắt, khoảng nhìn rõ của mắt, mắt không có tật, góc trông vật, năng suất phân li của mắt.

4. Phân biệt sự khác nhau giữa điểm cực cận với điểm cực viễn; khoảng cực cận của mắt với khoảng nhìn rõ của mắt; góc trông vật và năng suất phân li của mắt.

5. Trình bày được sự lưu ảnh của mắt và nêu được ứng dụng của hiện tượng này.

6. Trình bày được đặc điểm của mắt cận, mắt viễn, mắt lão và các cách khắc phục tật cận thị, viễn thị và lão thị.

7. Nêu được sự khác nhau về vị trí điểm cực cận, điểm cực viễn của mắt cận thị, viễn thị và lão thị.

8. Rèn luyện kĩ năng tính toán, xác định độ tụ của kính cận, kính viễn và kính lão cần đeo; cũng như điểm nhìn rõ vật gần nhất, xa nhất khi đeo kính.

9. Cần lưu ý là khi đeo kính nếu nhìn vật gần nhất thì ảnh ảo của vật qua kính đeo sẽ ở cực cận của mắt, ta có $d'_{c}$ = -($OC_{c}$ - l) = - (Đ - l) với l là khoảng cách từ mắt đến kính (khi kính đeo sát mắt, ta có l = 0). Nếu nhìn vật xa nhất không điều tiết thì ảnh ảo của vật qua kính đeo ở cực viễn của mắt, ta có $d'_{v}$ = - ($OC_{v}$ - l) (Cần lưu ý thêm là điều này không đúng cho mắt viễn và mắt lão).

C. ĐỂ BÀI TẬP

Chọn phương án đúng.

Bài 1

Cấu tạo của mắt bổ dọc gồm các phần từ ngoài vào trong là

A. Thủy dịch, giác mạc, thủy tinh thể, mống mắt

B. Giác mạc, màng lưới, thủy tinh thể, dịch thủy tinh, mống mắt

C. Giác mạc, thủy dịch, mống mắt, thủy tinh thể, dịch thủy tinh, màng lưới

D. Giác mạc, thủy tinh thể, dịch thủy tinh, mống mắt, thủy dịch màng lưới

Bài 2

Lí do để điều tiết mắt là để

A. có ảnh trên màng lưới cùng chiều với vật.

B. ảnh trên màng lưới nhỏ hơn vật.

C. ảnh của vật cần quan sát hiện rõ trên võng mạc.

D. nhìn rõ được vật ở xa.

Bài 3

Để ảnh của vật cần quan sát hiện rõ trên võng mạc, mắt điều tiết bằng cách

A. thay đổi khoảng cách từ thủy tinh thể đến võng mạc.

B. thay đổi độ tụ của thủy tinh thể.

C. thay đổi đường kính của con ngươi.

D. vừa thay đổi độ tụ của thủy tinh thể vừa thay đổi khoảng cách từ thủy tinh đến võng mạc.

Bài 4

Điều nào sau đây là đúng khi nói về mắt cận thị?

A. Mắt cận thị là mắt khi không điều tiết mắt, tiêu điểm của mắt nằm sau võng mạc.

B. Mắt cận thị nhìn rõ được vật ở xa.

C. Khi nhìn vật đặt ở điểm cực cận của mình, mắt cận thị không cần điều tiết.

D. Điểm cực cận của mắt cận thị ở rất gần mắt.

Bài 5

Mắt cận thị khi:

A. phải đeo kính phân kì để quan sát vật ở xa.

B. thủy tinh thể cong nhiều hơn mắt bình thường.

C. có điểm cực cận xa hơn điểm cực cận của mắt thường.

D. Cả A, B đều đúng.

Bài 6

Điều nào sau đây là đúng khi nói về mắt viễn thị?

A. Mắt viễn thị là mắt khi không điều tiết, tiêu điểm của mắt nằm trước võng mạc.

B. Mắt viễn thị nhìn vật ở vô cực phải điều tiết.

C. Điểm cực cận của mắt viễn thị ở gần hơn so với mắt không có tật.

D. Điểm cực viễn của mắt viễn thị ở xa vô cực.

Bài 7

Mắt có quang tâm thủy tinh thể cách màng lưới khoảng d' = 1,52cm. Tiêu cự của thủy tinh thể thay đổi giữa hai giá trị $f_{1}$ = 1,5cm và $f_{2}$ = 1,415cm. Xác định giới hạn nhìn rõ của mắt.

Bài 8

Một người cận thị có cực viễn cách mắt 100cm. Người này đeo kính để nhìn rõ vật ở xa vô cực không điều tiết. Kính đeo sát mắt. Độ tu của kính đeo là bao nhiêu?

Bài 9

Một người viễn thị có điểm cực cận cách mắt 40cm. Để có thể nhìn thấy vật gần nhất cách mắt 25cm, người đó cần đeo sát mắt kính có độ tụ bao nhiêu?

Bài 10

Một người cận thị có giới hạn nhìn rõ cách mắt từ 10cm đến 100cm. Xác định độ biến thiên độ tụ của thủy tinh thể mắt người này thì trạng thái không điều tiết đến trạng thái điều tiết tối đa.

D. HƯỚNG DẪN GIẢI

Bài 1. C

Bài 2. C

Bài 3. B

Bài 4. D

Bài 5. D

Bài 6. B

Bài 7

- Với $f_{1}$ = 1,5cm

$d_{1}$ = $\large \frac{d'_{1}.f_{1}}{d'_{1}-f_{1}}$ = $\large \frac{1,52.1,5}{1,52-1,5}$ = 114 cm

- Với $f_{2}$ = 1,415cm

$d_{2}$ = $\large \frac{d'_{2}.f_{2}}{d'_{2}-f_{2}}$ = $\large \frac{1,52.1,415}{1,52-1,415}$ = 20,5 cm

Vậy giới hạn nhìn rõ của mắt: từ 20,5cm đến 114cm

Bài 8

Độ tụ của kính:

D = $\large \frac{1}{f}$ = $\large \frac{1}{d}$ + $\large \frac{1}{d'}$ $\left\{\begin{matrix} d=\infty \\ d'=-OC_{v}=-100cm \end{matrix}\right.$

Bài 9

Tiêu cự của kính:

f = $\large \frac{d.d'}{d+d'}$ $\left\{\begin{matrix} d=25cm\\ d'=-40cm \end{matrix}\right.$

= $\large \frac{25.(-40)}{25-40}$ $\approx$ 66,7 cm

Độ tụ của kính:

D = $\large \frac{1}{f}$ $\approx$ 1,5 điốp

Bài 10

- Khi không điều tiết:

$D_{v}$ = $\large \frac{1}{f_{v}}$ = $\large \frac{1}{OC_{v}}$ + $\large \frac{1}{d'}$

- Khi điều tiết tối đa:

$D_{c}$ = $\large \frac{1}{f_{c}}$ = $\large \frac{1}{OC_{c}}$ + $\large \frac{1}{d'}$

Độ biến thiên độ tụ:

$\Delta D$ = $D_{c}$ - $D_{v}$ = $\large \frac{1}{OC_{c}}$ - $\large \frac{1}{OC_{v}}$ = $\large \frac{1}{0,1}$ - $\large \frac{1}{1}$ = 9 điốp