Vật Lý 9: Mắt

A. Tóm tắt lý thuyết

1. Cấu tạo của mắt

1.1. Cấu tạo của mắt

Mắt gồm hai bộ phận quan trọng nhất là:

• Thể thủy tinh: Là một thấu kính hội tụ có thể thay đổi tiêu cự
• Màng lưới (hay võng mạc): Ở đáy mắt, tại đó ảnh hiện lên rõ nét

1.2. So sánh mắt và máy ảnh

Giống nhau:

• Thể thủy tinh và vật kính dều là thấu kính hội tụ
• Phim và màng lưới đều có tác dụng như màn hứng ảnh

Khác nhau:

• Thể thủy tinh có tiêu cự thay đổi
• Vật kính có tiêu cự không thay đổi

2. Sự điều tiết của mắt

• Sự điều tiết của mắt là quá trình thể thủy tinh bị co giãn, phồng lên hoặc dẹt xuống làm thay đổi tiêu cự để ảnh rõ nét trên màng lưới
• Khi mắt nhìn vật ở xa thì tiêu cự của mắt càng lớn, khi nhìn vật ở gần thì tiêu cự của mắt càng nhỏ

3. Điểm cực cận và điểm cực viễn

3.1. Điểm cực viễn

• Kí hiệu: Cv
• Là điểm xa nhất mà mắt còn nhìn thấy vật
• Khoảng cực viễn là khoảng cách từ điểm cực viễn đến mắt

3.2. Điểm cực cận

• Ký hiệu: Cc Là điểm gần nhất mà mắt còn nhìn rõ vật
• Khoảng cách từ điểm cực cận đến mắt là khoảng cực cận
• Khoảng cách từ điểm Cc đến điểm Cv gọi là giới hạn nhìn rõ của mắt

4. Bài tập minh họa

Bài 1: Bạn Anh quan sát một cột điện cao 8 m, cách chỗ đứng 25 m. Cho rằng màng lưới của mắt cách thể thủy tinh 2 cm. Hãy tính chiều cao của ảnh cột điện trong mắt.

Hướng dẫn giải:

Gọi chiều cao của cột điện là AB, chiều cao của ảnh là A'B'

Khoảng cách từ cột điện tới màng lưới là AO. khoảng cách từ màng lưới tới ảnh là OA'

Xét 2 tam giác : ta thấy ΔABO∼ΔA′B′O

Chiều cao của ảnh cột điện trong mắt là:

ta có: \[\frac{AB}{{A}'{B}'}=\frac{OA}{O{A}'}\]

\[\Leftrightarrow \] \[{A}'{B}'=\frac{AB.O{A}'}{OA}=\frac{800.2}{2500}=0,64cm\]

vậy chiều cao cột điện trong mắt là : 0,64cm

Bài 2: Khỏang cách từ thể thủy tinh đến màng lưới là 2 cm, không đổi. Khi nhìn một vật ở rất xa thì mắt không phải điều tiết và tiêu điểm của thể thủy tinh nằm đúng trên màng lưới. Hãy tính độ thay đổi tiêu cự của thể thủy tinh khi chuyển từ trạng thái nhìn một vật ở rất xa sang trạng thái nhìn một vật cách mắt 50 cm.

Hướng dẫn giải:

Tính tiêu cự của thể thủy tinh trong hai trạng thái, biết rằng ảnh của vật mà ta nhìn được luôn luôn hiện trên màng lưới. Để tính tiêu cự của thể thủy tinh khi nhìn vật cách mắt 50 cm, hãy sơ bộ dựng ảnh của vật trên màng lưới.

Khi nhìn một vật ở rất xa thì tiêu cự của thể thủy tinh là 2 cm.

Ta có: \[{{f}_{\propto }}=O{{A}_{1}}=2cm\] (xem hình 48.3)

Khi nhìn vật ở cách mắt 50 m ta có: \[\frac{AB}{{A}'{B}'}=\frac{OA}{O{A}'}=\frac{5000}{2}\]

Mặt khác, ta chứng minh được biểu thức \[\frac{O{A}'}{O{{F}_{1}}}=\frac{{A}'{B}'}{AB}+1=\frac{2}{5000}+1=1,0004\]

Do đó: \[{{f}_{1}}=O{{F}_{1}}=\frac{O{{A}_{1}}}{1,0004}=\frac{2}{1,0004}=1,9992cm\]

Vậy độ thay đổi tiêu cự của thể thủy tinh là: Δf = \[{{f}_{\propto }}-{{f}_{1}}\]= 2 – 1,9992 = 0,0008 cm

B. Bài tập trong sách giáo khoa

Bài C1 (trang 128 SGK Vật Lý 9): Nêu những điểm giống nhau về cấu tạo giữa con mắt và máy ảnh. Thủy tinh thể đóng vai trò như bộ phận nào trong máy ảnh? Phim trong máy ảnh đóng vai trò như bộ phận nào trong con mắt?

Hướng dẫn giải:

Thể thủy tinh đóng vai trò như vật kính trong máy ảnh. Phim trong máy ảnh đóng vai trò như màn lưới trong con mắt.

Bài C5 (trang 130 SGK Vật Lý 9): Một người đứng cách một cột điện 20cm. Cột điện cao 8m. Nếu coi khoảng cách từ thể thủy tinh đến màng lưới của mắt người ấy là 2cm thì ảnh của cột điện trên màng lưới sẽ cao bao nhiêu xentimet?

Hướng dẫn giải:

Áp dụng phương pháp trên để giải bài toán 5 như sau:

 

 

Gọi chiều cao của cột điện là AB, chiều cao của ảnh là A'B'

Khoảng cách từ cột điện tới màng lưới là AO. khoảng cách từ màng lưới tới ảnh là OA' Xét 2 tam giác : ta thấy Δ ΔABO∼ΔA′B′O

Chiều cao của ảnh cột điện trong mắt là:

ta có: \[\frac{AB}{{A}'{B}'}=\frac{OA}{O{A}'}\]

\[\Leftrightarrow \] \[{A}'{B}'=\frac{AB.O{A}'}{OA}=\frac{800.2}{2500}=0,64cm\]

Vậy chiều cao cột điện trong mắt là : 0,64cm

Bài C6 (trang 130 SGK Vật Lý 9): Khi nhìn một vật ở điểm cực viễn thì tiêu cự của thể thủy tinh sẽ dài hay ngắn nhất? Khi nhìn một vật ở điểm cực cận thì tiêu cự của thể thủy tinh sẽ dài hay ngắn nhất? '

Hướng dẫn giải:

Khi nhìn một vật ở điểm cực viễn thì tiêu cự của thể thủy tinh dài nhất. Khi nhìn 1 vật ở điểm cực cận thì tiêu cự của thể thủy tinh ngắn nhất.

C. Một số bài tập trắc nghiệm

Câu 1: Câu nào sau đây là đúng?

A. Mắt tương đối giống với máy ảnh, nhưng tinh vi hơn máy ảnh.

B. Mắt hoàn toàn không giống với máy ảnh.

C. Mắt tương đối giống với máy ảnh, nhưng không tinh vi bằng máy ảnh.

D. Mắt hoàn toàn giống với máy ảnh.

Câu 2Chọn câu đúng. Có thể coi con mắt là một dụng cụ quang học tạo ra

A. Ảnh thật của vật, nhỏ hơn vật.

B. Ảnh thật của vật, cùng chiều với vật.

C. Ảnh ảo của vật, nhỏ hơn vật.

D. Ảnh ảo của vật, cùng chiều với vật.

Câu 3: Chỉ ra ý sai. Thể thủy tinh khác các thấu kính hội tụ thường dùng ở các điểm sau đây:

A. Không làm bằng thủy tinh

B. Tạo ra ảnh thật, nhỏ hơn vật.

C. Làm bằng chất trong suốt mềm.

D. Có tiêu cự thay đổi được.

Câu 4: Trong trường hợp nào dưới đây, mắt không phải điều tiết?

A. Nhìn vật ở điểm cực viễn.

B. Nhìn vật ở điểm cực cận.

C. Nhìn vật nằm trong khoảng từ cực cận đến cực viễn

D. Nhìn vật đặt gần mắt hơn điểm cực cận.

Câu 5: Trong trường hợp nào dưới đây, mắt phải điều tiết mạnh nhất?

A. Nhìn vật ở điểm cực viễn.

B. Nhìn vật ở điểm cực cận

C. Nhìn vật nằm trong khoảng từ cực cận đến cực viễn

D. Nhìn vật đặt gần mắt hơn điểm cực cận

Bài viết gợi ý:

1. Vật lý 9: Sự tạo ảnh trong máy ảnh

2. Vật lý 9 Thực hành Đo tiêu cự của thấu kính hội tụ

3. Vật lý 9 Ảnh của một vật tạo bởi thấu kính phân kì

4. Vật lý 9: Thấu kính phân kì

5. Vật lý 9: Ảnh của một vật tạo bởii thấu kính hội tụ

6. Vật lý 9 Thấu kính hội tụ

7. Vật lý 9 Quan hệ giữa góc tới và góc khúc xạ