Cấu Tạo Của Mắt, điểm Cực Cận Cực Viễn Của Mắt Là Gì? Mắt Cận, Mắt ...

Trong bài học này, ta sẽ tìm hiểu về cấu tạo quang học của mắt, điểm cực cận điểm cực viễn là gì? Mắt cận, mắt viễn, mắt lão và cách khắc phục.

I. Cấu tạo quang học của mắt

• Mắt là một hệ gồm nhiều môi trường trong suốt tiếp giáp nhau bằng các mặt cầu. Chiết suất của các môi trường này có giá trị ở trong khoảng 1,336 - 1,437.

• Từ ngoài vào trong, mắt có các bộ phận như sau:

a) Màng giác (giác mạc): Lớp màng cứng trong suốt có tác dụng bảo vệ cho các phần tử phía trong và làm khúc xạ các tia sáng truyền vào mắt.

b) Thuỷ dịch: chất lỏng trong suốt có chiết suất xấp xỉ bằng chiết suất của nước.

c) Lòng đen: màn chắn, ở giữa có lỗ trống để điều chỉnh chùm sáng đi vào trong mắt. Lỗ trống này gọi là con ngươi. Con ngươi có đường kính thay đổi tự động tuỳ theo cường độ sáng.

d) Thể thuỷ tinh: khối chất đặc trong suốt (giống như thạch) có hình dạng thấu kính hai mặt lồi.

e) Dịch thuỷ tinh: chất lỏng giống chất keo loãng, lấp đầy nhãn cầu phía sau thể thuỷ tinh.

f) Màng lưới (võng mạc): lớp mỏng tại đó tập trung đầu các sợi thần kinh thị giác.

- Màng lưới có một chỗ rất nhỏ màu vàng gọi là điểm vàng V (là nơi cảm nhận ánh sáng nhạy nhất) và một vị trí gọi là điểm mù (nơi các sợi thần kinh đi vào nhãn cầu và không nhạy cảm với ánh sáng).

- Khi mắt nhìn một vật, ảnh thật của vật được tạo ra ở màng lưới. Năng lượng ánh sáng thu nhận ở đây được chuyển thành tín hiệu thần kinh và truyền tới não, gây ra cảm nhận hình ảnh. Do đó mắt nhìn thấy vật.

• Trong Quang học, mắt được biểu diễn bởi sơ đồ tượng trưng gọi là mắt thu gọn như hình sau:

- Hệ quang học phức tạp của mắt được coi như một thấu kính hội tụ được gọi là thấu kính mắt, có tiêu cự gọi tắt là tiêu cự của mắt.

- Mắt hoạt động như một máy ảnh với thấu kính mắt có vai trò như vật kính và màng lưới có vai trò như phim.

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

1. Sự điều tiết của mắt

- 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.

- Khi mắt ở trạng thái không điều tiết, tiêu cự của mắt lớn nhất (fmax).

- Khi các cơ mắt bóp tối đa, mắt ở trạng thái điều tiết tối đa và tiêu cự của mắt nhỏ nhất (fmin).

2. Điểm cực cận, điểm cực viễn của mắt

- Khi mắt không điều tiết, điểm trên trục của mắt mà ảnh được tạo ra ngay tại màng lưới gọi là điểm cực viễn Cv (hay viễn điểm) của mắt là điểm xa nhất mà mắt có thể nhìn rõ.

- 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 Cc (hay cận điểm) của mắt 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 từ mắt tới các điểm cực viễn và cực cận được gọi tương ứng là khoảng cực viễn, khoảng cực cận.

III. Năng suất phân li của mắt

- Năng suất phân li Ɛ là góc trông nhỏ nhất mà mắt còn phân biệt được hai điểm.

Giá trị trung bình của năng suất phân là: ε=αmin≈1'.

IV. Các tật của mắt và cách khắc phục

1. Mắt cận và cách khắc phục

a) Mắt cận có độ tụ lớn hơn độ tụ của mắt bình thường.

fmax < OV

Các hệ quả:

- Khoảng cách OCv hữu hạn.

- Điểm Cc gần mắt hơn bình thường.

b) Tật cận thị thường được khắc phục bằng cách đeo kính phân kì có độ tụ thích hợp để có thể nhìn rõ vật ở vô cực mà mắt không phải điều tiết như hình vẽ:

Giả sử kính đeo sát mắt thì tiêu cự của kính được xác định bởi: f = -OCv.

2. Mắt viễn và cách khắc phục

a) Mắt viễn có độ tụ nhỏ hơn độ tụ của mắt 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 như hình sau:

fmax > OV

• Các hệ quả:

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

- Điểm Cc 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 được khắc phục bằng cách đeo kính hội tụ để có thể nhìn rõ các vật ở gần mắt như mắt bình thường.

- 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) Từ tuổi trung niên, khả năng điều tiết giảm vì cơ mắt yếu đi và thể thuỷ tinh trở nên cứng hơn nên điểm cực cận Cc dời xa mắt gây ra tật lão thị (mắt lão) khác với mắt viễn.

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

V. Hiện tượng lưu ảnh của mắt

- Tác động của ánh sáng lên màng lưới còn tồn tại khoảng 1/10 giây sau khi ánh sáng tắt, nên người quan sát vẫn còn thấy vật trong khoảng thời gian này. Đó là hiện tượng lưu ảnh của mắt.

- Hiện tượng lưu ảnh của mắt là một đặc tính sinh học của mắt, nhờ hiện tượng này người ta có thể tạo ra một hình ảnh chuyển động khi trình chiếu cho mắt xem một hệ thống liên tục các ảnh rời rạc.

VI. Bài tập về Mắt

* Bài 1 trang 203 SGK Vật Lý 11: Trình bày cấu tạo của mắt về phương diện quang học.

* Lời giải:

• Về phương diện quang học, mắt giống như một máy ảnh, cho một ảnh thật nhỏ hơn vật trên võng mạc.

• Cấu tạo bao gồm:

+ Giác mạc (màng giác): Lớp màng cứng trong suốt có tác dụng bảo vệ cho các phần tử phía trong và làm khúc xạ các tia sáng truyền vào mắt.

+ Thủy dịch: chất lỏng trong suốt có chiết suất xấp xỉ bằng chiết xuất của nước.

+ Lòng đen: Màn chắn, ở giữa có lỗ trống để điều chỉnh chùm sáng đi vào trong mắt. Lỗ trống này gọi là con ngươi. Con ngươi có đường kính thay đổi tự động tùy theo cường độ ánh sáng.

+ Thủy tinh thể: khối chất đặc trong suốt, có hình dạng thấu kính hội tụ hai mặt lồi.

+ Dịch thủy tinh: chất lỏng, lấp đầy nhãn cầu phía sau thể thủy tinh.

+ Màng lưới (võng mạc): lớp mỏng tại đó tập trung đầu các sợi thần kinh thị giác.

Ở màng lưới có một chỗ rất nhỏ màu vàng là nơi cảm nhận ánh sáng nhạy nhất được gọi là điểm vàng V.

- Khi mắt nhìn một vật, ảnh thật của vật được tạo ra ở màng lưới. Năng lượng ánh sáng thu nhận ở đây được chuyển thành tín hiệu thần kinh và truyền tới não, gây ra cảm nhận hình ảnh. Do đó mắt nhình thấy vật.

- Ở màng lưới có một vị trí tại đó, các sợi thần kinh đi vào nhãn cầu. Tại vị trí này, màng lưới không nhạy cảm với ánh sáng. Đó là điểm mù.

* Bài 2 trang 203 SGK Vật Lý 11: Trình bày các hoạt động và đặc điểm sau của mắt:

- Điểu tiết

- Điểm cực viễn.

- Điểm cực cận.

- Khoảng nhìn rõ.

* Lời giải:

• Sự điều tiết của mắt

-  Là sự thay đổi độ cong của thủy tinh thể ( và do đó thay đổi độ tụ, hay tiêu cự của nó) để làm cho ảnh của các vật quan sát hiện rõ trên võng mạc gọi là sự điều tiết.

• Điểm cực viễn Cv của mắt

- Là điểm xa nhất trên trục chính của mắt mà đặt vật tại đó mắt có thể nhìn thấy rõ được khi đã điều tiết tối đa. (f=fmax)

• Điểm cực cận Cc của mắt

- Là Điểm gần nhất trên trục chính của mắt mà đặt vật tại đó mắt có thể nhìn thấy rõ được khi đã điều tiết tối đa.(f=fmin)

• Khoảng nhìn rõ của mắt

- Mắt chỉ nhìn rõ vật khi vật trong khoảng Cc Cv. Khoảng cách từ cực cận Cc đến cực viễn Cv => giới hạn thấy rõ của mắt.

- Khi quan sát vật ở Cv mắt không phải điều tiết nên mắt không mỏi.

- Khi quan sát vật ở Cc mắt phải điều tiết tối đa nên mắt mau mỏi.

* Bài 3 trang 203 SGK Vật Lý 11: Nêu các đặc điểm và cách khắc phục đối với:

- Mắt cận;      - Mắt viễn;      - Mắt lão;

Có phải người lớn tuổi bị viễn thị hay không? Giải thích.

* Lời giải:

• Mắt cận (cận thị):

- 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: fmax < OV

Khoảng cách OCv hữu hạn.

Điểm Cc gần mắt hơn bình thường.

- Cách khắc phục: Tật cận thị thường được khắc phục bằng cách đeo kính phân kỳ để làm giảm bớt độ tụ của mắt.

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

• Mắt viễn (viễn thị)

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: fmax < OV

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

Điểm Cc xa mắt hơn bình thường.

- Cách khắc phục: Người 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.

• Mắt lão (lão thị)

- Với hầu hết mọi người, kể từ tuổi trung niên, khả năng điều tiết giảm vì cơ mắt yếu đi và thể thủy tinh trở nên cứng hơn. Hậu quả là điểm cực cận Cc  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.

- Cách khắc phục: 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 kỳ để nhìn xa.
• Đeo kính hội tụ để nhìn gần.

Người ta thường thực hiện loại "kính hai tròng" có phần trên phân kỳ và phần dưới hội tụ.

* Lưu ý: Không phải người lớn tuổi thì bị viễn thị vì viễn thị là một tật khúc xạ mắc phải (sự sai lệch về khúc xạ ánh sáng do mất cân bằng về tỉ lệ giữa chiều dài nhãn cầu và thuỷ tinh thể) có thể mắc từ khi còn nhỏ tuổi. Còn lão thị là một hiện tượng gây ra bởi quá trình lão hoá tự nhiên của cơ thể (thường xảy ra ở người trên 40 tuổi), không phải là một tật khúc xạ mà là sự thay đổi sinh lý của mắt khi về già.

* Bài 4 trang 203 SGK Vật Lý 11: Năng suất phân li của mắt là gì?

* Lời giải:

- Năng suất phân li của mắt là góc trông nhỏ nhất αminαmin khi nhìn đoạn A,B mà mắt còn có thể phân biệt dược hai điểm A, B. Năng suất phân li thay đổi tuy theo từng người nhưng giá trị trung bình là: ε = αmin ≈ 1'.

* Bài 5 trang 203 SGK Vật Lý 11: Trình bày sự lưu ảnh của mắt và các ứng dụng.

* Lời giải:

- Hiện tượng lưu ảnh của mắt: Tác động của ánh sáng lên màng lưới còn tồn tại khoảng 0,1s sau khi ánh sáng tắt. Hay nói cách khác, trong thời gian 0,1 giây này ta vẫn còn "thấy" vật, mặc dù ảnh của vật không còn được tạo ra ở màng lưới nữa.

- Hiện tượng này được ứng dụng trong điện ảnh. Khi chiếu phim, cứ sau 0,033s hay 0,04s ta lại chiếu một cảnh. Do hiện tượng lưu ảnh trên màng lưới, nên người xem có cảm giác quá trình diễn ra là liên tục.

* Bài 6 trang 203 SGK Vật Lý 11: Hãy chọn đáp án đúng

Mắt loại có điểm cực viễn CV ở vô cực.

A. (1)     B. (2)      C. (3)      D. (1) và (3)

Quy ước đặt:

(1): Mắt bình thường về già;     (2): Mắt cận;      (3): Mắt viễn.

* Lời giải:

- Đáp án: A.

Mắt bình thường về già có điểm cực viễn Cv ở vô cực.

* Bài 7 trang 203 SGK Vật Lý 11: Hãy chọn đáp án đúng

Mắt loại nào có fmax>OV?

A. (1)      B. (2)       C. (3)      D. Không loại nào

* Lời giải:

- Đáp án: C.

Mắt viễn thị có fmax> OV, khi quan sát vật ở vô cực mà không điều tiết, ảnh của vật sẽ hiện sau võng mạc => muốn nhìn vật ở vô cực thì mắt phải điều tiết ( nếu viễn nhẹ) hay đeo thấu kính hội tụ.

* Bài 8 trang 203 SGK Vật Lý 11: Hãy chọn đáp án đúng

Mắt loại nào phải đeo thấu kính hội tụ?

A. (1)     B. (2)      C. (3)      D. (1) và (3)

* Lời giải:

- Đáp án: D.

Mắt thường về già ( mắt lão) hay mắt viễn thị phải đeo thấu kính hội tụ.

* Bài 9 trang 203 SGK Vật Lý 11: Mắt của một người có điểm cực viễn Cv cách mắt 50cm.

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 bằng bao nhiêu? ( kinh đeo sát mắt).

c) Điểm Cc cách mắt 10 cm. Khi đeo kính, mắt nhìn thấy điểm gần nhất cách mắt bao nhiêu? ( Kính đeo sát mắt).

* Lời giải:

- Ta có: OCV = 50cm < ∞ ⇒ Người đó không nhìn xa được ⇒ Mắt cận thị.

- Sơ đồ tạo ảnh qua kính:

Với kính (L) người cận thị thấy rõ vật ở rất xa d = ∞, khi ảnh ảo của nó ở tại cực viễn CV và kính đeo sát mắt (l = 0):

d'1 = l - OCV = 0 - 50 cm = -0,5 m

Tiêu cự của kính cầ đeo là: f = dv - = -0,5 m

Độ tụ của kính cần đeo là: D = 1/f = -2 điốp

c) Khi đeo kính (L), người này có cực cận mới khi ảnh ảo của vật hiện ra ở cực cận Cc: d'c = l - OCc = -10 cm

Khi đeo kính, mắt nhìn thấy điểm gần nhất cách mắt:

 

- Vậy: a) Mắt cận; b) D = -2 điốp; c) dc = 12,5 cm;