§31. MẮT
A. TÓM TẮT LÝ THUYẾT
• Mắt có thể được xem tương đương với thấu kính hội tụ mà tiêu cự của nó thay đổi được nhờ vào sự co giãn của thủy tinh thể.
• Khoảng cách từ thủy tinh thể đến võng mạc được xem là không đổi. Đối với mắt thường, khoảng cách này chính là tiêu cự của mắt khi nhìn vật ở vô cực.
• Sự co giãn của thủy tinh thể để đưa ảnh của vật về đúng vị trí võng mạc được gọi là sự điều tiết của mắt.
• Điểm xa nhất mà mắt nhìn không cần phải điều tiết gọi là điểm cực viễn.
• Điểm gần nhất mà mắt còn nhìn thấy được (mắt điều tiết tối đa) gọi là điểm cực cận
• Khoảng cách từ điểm cực cận đến mắt được gọi là khoảng thấy rõ ngắn nhất của mắt hay khoảng cực cận của mắt.
•Khoảng cách từ điểm cực cận đến điểm cực viễn gọi là khoảng nhìn rõ của mắt.
• Năng suất phân ly của mắt là góc trông nhỏ nhất $\alpha _{min}$ khi nhìn đoạn AB mà mắt còn có thể phân biệt A và B. Với mắt bình thường thì năng suất phân ly của mắt vào khoảng 1' hay 3.$10^{-4}$ rad.
• Sau khi ánh sáng kích thích võng mạc tắt, ảnh hưởng của nó vẫn kéo dài khoảng 0,1s. Trong thời gian đó, ta vẫn còn cảm giác nhìn thấy vật. Đó là sự lưu ảnh của mắt.
B. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP
1. Trình bày cấu tạo của mắt về phương diện quang học.
Giải
Về phương diện quang học, mắt tương đương với một thấu kính hội tụ, thấu kính này còn được gọi là thấu kính mắt.
Mắt thường, khi nhìn vật ở xa vô cùng, tiêu điểm ảnh của thấu kính mắt nằm ngang trên võng mạc.
Mắt cận, khi nhìn ở xa, tiêu điểm ảnh của thấu kính nằm trước võng mạc.
Mắt viễn, khi nhìn vật ở xa, tiêu điểm ảnh của thấu kính mắt nằm sau võng mạc.
Tổng quát hơn, cấu tạo của toàn bộ mắt tương đương với một máy ảnh, võng mạc của mắt là phim hứng ảnh trong máy ảnh.
2. Trình bày các hoạt động và các đặc điểm sau của mắt:
- Điều tiết;
- Điểm cực viễn;
- Điểm cực cận;
- Khoảng nhìn rõ.
Giải
• Khi nhìn vật ở xa vô cùng, ảnh của vật nằm ngay trên võng mạc, mắt cảm nhận được dễ dàng.
Khi từ từ đưa vật vào gần mắt hơn, ảnh có khuynh hướng chạy ra sau võng mạc, chính vì vậy thuỷ tinh thể của mắt phải co giãn (phồng lên hoặc co lại) để đưa ảnh về vị trí võng mạc. Như vậy, sự co giãn (phồng lên hay xẹp xuống) của thuỷ tinh thể để đưa ảnh về đúng vị trí võng mạc được gọi là sự điều tiết của mắt.
• Điểm xa nhất mà mắt có thể quan sát được mà không cần phải điều tiết được gọi là điểm cực viễn.
• Điểm gần nhất mà mắt có thể quan sát được rõ (mắt đã điều tiết tối đa) gọi là điểm cực cận của mắt.
• Khoảng cách từ điểm cực viễn đến điểm cực cận của mắt được gọi là khoảng nhìn rõ của mắt đó.
3. Nêu các đặc điểm và cách khắc phục đối với:
- Mắt cận;
- Mắt viễn;
- Mắt lão.
Giải
• Mắt cận là mắt mà cả hai điểm cực cận và cực viễn đều gần mắt hơn so với mặt bình thường. Để khắc phục tật cận thị ta phải đeo kính phân kỳ có tiêu điểm ảnh của kính trùng với điểm cực viễn của mắt. Mắt có tật cận thị thì tiêu cự của thấu kính mắt nằm trước võng mạc.
• Mắt viễn thị là mắt có điểm cực cận ở xa mắt hơn so với mặt bình thường và điểm cực viễn lại nằm ở đằng sau mắt (cực viễn ảo). Người bị tật viễn thị khi nhìn vật ở xa, mắt đã phải điều tiết. Tiêu điểm ảnh của mắt viễn nằm ở sau mắt. Để khắc phục tật viễn thì ta phải đeo kính hội tụ.
• Mắt lão là mắt có điểm cực viễn không đổi, nhưng điểm cực cận ở xa mắt hơn so với mặt bình thường. Để khắc phục tật mắt lão ta phải đeo kính hội tụ. Mắt cận về già phải đeo kính hai tròng, tròng dưới là kính phân kỳ (dùng để đọc sách) và tròng trên là kính hội tụ để nhìn xa.
Người lớn tuổi không phải bị viễn thị, mà về già thì khả năng điều tiết của mắt giảm đi, thuỷ tinh thể chai cứng hơn, nên điểm cực cận lại rời ra xa mắt hơn. Đây là tật mắt lão hay còn gọi là lão thị.
4. Năng suất phân li của mắt là gì?
Giải
Năng suất phân ly của mắt là góc trong nhỏ nhất $\alpha _{min}$ mà khi mắt nhìn đoạn AB vẫn còn có thể phân biệt được hai điểm A và B. Năng suất phân ly của mắt thay đổi tuỳ theo từng người, nhưng giá trị trung bình thường là $\varepsilon$ = 1' = 3.$10^{-4}$rad.
5. Trình bày sự lưu ảnh của mắt và các ứng dụng.
Giải
Sau khi ánh sáng kích thích trên võng mạc tắt, ảnh hưởng của nó vẫn còn được kéo dài trong khoảng $\large \frac{1}{10}$s. Trong khoảng thời gian này, người ta vẫn có cảm giác nhìn thấy vật. Đó là sự lưu ảnh trên võng mạc.
Hiện tượng lưu ảnh trên võng mạc được ứng dụng trong điện ảnh. Khi chiếu phim, cứ sau khoảng thời gian $\large \frac{4}{100}$s người ta lại chiếu một ảnh. Do hiện tượng lưu ảnh trên võng mạc, mà ta có cảm giác ảnh được diễn ra một cách liên tục. Ngoài ra nhờ sự lưu ảnh trên võng mạc này mà các nhà điều tra tội phạn đã phá được một số các vụ án quan trọng nhờ vào sự quan sát võng mạc của nạn nhân. Xét cấu tạo thu gọn của mắt về phương diện quang học được biểu diễn như sơ đồ Hình 31.11:
O: quang tâm mắt;
V: điểm vàng trên mạng lưới;
f: tiêu cự mắt;
Quy ước đặt;
1: Mắt bình thường về già;
2: Mắt cận;
3: Mắt viễn.
Hãy chọn đáp án đúng đúng cho các bài tập từ 6 đến số 8.
6. Mắt loại nào có điểm cực viễn $C_{v}$ ở vô cực?
A. 1.
B.2.
C.3
D. 1 và 3.
Giải
Chọn câu A. (Mắt lão có điểm cực viễn không đổi so với mắt thường)
7. Mắt loại nào có $f_{max}$ > OV ?
A. 1
B. 2
C. 3.
D. Không loại nào.
Giải
Chọn câu C. (Mắt viễn có tiêu cự nằm sau võng mạc)
8. Mắt loại nào phải đeo kính hội tụ
A. 1.
B. 2.
C. 3.
D. 1 và 3.
Giải
Chọn câu D
9. Mắt của người có điểm cực viễn $C_{v}$ cách mắt 50 cm.
a) Mắt người này bị tật gì?
b) Muốn nhìn thấy vật ở vô cực không điều tiết người đó phải đeo kính có độ tụ bao nhiêu? (Kính đeo sát mắt).
c) Điểm $C_{c}$ cách mắt 10 cm. Khi đeo kính, mắt nhìn thấy điểm gần nhất cách mắt bao nhiêu? (Kính đeo sát mắt)
Giải
a) Do điểm cực viễn quá gần mắt ($OC_{v}$ = 50cm) ⇒ Mắt này có tật cận thị.
b) Muốn nhìn vật ở xa vô cực mà mắt không cần phải điều tiết, người này phải đeo kính phân kỳ có tiêu cự f = -$OC_{v}$ = -50cm (do kính đeo sát mắt)
Độ tụ của kính đeo:
.png)
c) Vị trí điểm cực cận mới là vị trí mà qua kính đeo cho ảnh hiện ra ở điểm cực cận cũ. Như vậy khi đeo kính, người này có thể nhìn thấy vật gần nhất cách mắt:
.png)
Vậy khi đeo kính mắt có thể nhìn thấy vật gần nhất cách mắt một đoạn 12,5cm
10. Một mắt bình thường về già, khi điều tiết tối đa thì tăng độ tụ của mắt thêm 1 dp.
a) Xác định điểm cực cận và cực viễn.
b) Tính độ tụ của thấu kính phải mang (cách mắt 2 cm) để nhìn thấy một vật cách mắt 25 cm không điều tiết.
Giải
Mắt thường về già, điểm cực viễn vẫn ở vô cực ⇒ $OC_{v}$ = $\infty$
Mắt điều tiết tối đa khi nhìn vật ở điểm cực cận
Tiêu cự của thấu kính mắt: f = $\large \frac{1}{D}$ = 1m = 100cm
⇒ Vị trí điểm cực cận là $OC_{c}$ = 100cm
Vị trí điểm cực cận mới (khoảng cách từ vật đến thấu kính)
D = $OC_{c_{m}}$ = 25 - 2 = 23cm
Khoảng cách từ ảnh đến thấu kính d' = $\infty$
⇒ Tiêu cự của kính phải đeo f = d = 23cm
Độ tụ của kính phải đeo:
.png)