Vật lý 11 Bài 31: Mắt

5 trắc nghiệm 9 bài tập SGK

Mắt là bộ phận thu nhận ánh sáng giúp người nhìn thấy mọi vật xung quanh. Mắt là một hệ quang học hết sức phức tạp và tinh vi.

Trong bài học này, chúng ta sẽ tìm hiểu mắt người về phương diện quang học.

Mời các em cùng nhau nghiên cứu nội dung của Bài 31: Mắt.

Tóm tắt lý thuyết

1. Cấu tạo quang học của mắt

  • Mắt là một hệ gồm nhiều môi trường trong suốt tiếp giáp nhau bằng các mặt cầu.

Cấu tạo quang học cảu mắt

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

    • Giác mạc: Màng cứng, trong suốt. Bảo vệ các phần tử bên trong và làm khúc xạ các tia sáng truyền vào mắt.

    • Thủy dịch: Chất lỏng trong suốt có chiết suất xấp xỉ bằng chiết suất của nước.

    • Lòng đen: Màn chắn, ở giữa có lỗ trống  gọi là con ngươi. Con ngươi có đường kính thay đổi tự động tùy theo cường độ sáng.

    • Thể thủy tinh: Khối chất đặc trong suốt có hình dạng thấu kính hai mặt lồi.

    • Dịch thủy tinh: Chất lỏng giống chất keo loãng, lấp đầy nhãn cầu sau thể thủy tinh.

    • Màng lưới (võng mạc): Lớp mỏng tại đó tập trung đầu các sợi dây thần kinh thị giác. Ở màng lưới có điểm vàng V là nơi cảm nhận ánh sáng nhạy nhất và điểm mù (tại đó, các sợi dây thần kinh đi vào nhãn cầu) không nhạy cảm với ánh sáng.

  • Hệ quang học của mắt được coi tương đương một thấu kính hội tụ gọi là thấu kính mắt.

  • Mắt hoạt động như một máy ảnh, trong đó:

    • Thấu kính mắt có vai trò như vật kính.

    • Màng lưới (võng mạc) có vai trò như phim.

Mắt hoạt động như một máy chụp ảnh phim

2. Sự điều tiết của mắt. Điểm cực viễn. Điểm cực cận.

  •   Ta có:   \(\frac{1}{f}=\frac{1}{d}+\frac{1}{d'}\)

  •   Với mắt thì  d’ = OV không đổi.

Khi nhìn các vật ở các khoảng cách khác nhau (d thay đổi) thì f của thấu kính mắt phải thay đổi để ảnh hiện đúng trên màng lưới.

a. 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.

  • Khi mắt ở trạng thái không điều tiết, tiêu cự của mắt lớn nhất (\(f_m_a_x\) , \(D_m_i_n\) ).

  • Khi mắt điều tiết tối đa, tiêu cự của mắt nhỏ nhất ( \(f_m_i_n\) , \(D_m_a_x\)).

b. Điểm cực viễn. Điểm cực cận

  • Khi mắt không điều tiết, điểm trên trục của mắt mà ảnh tạo ra ngay tại màng lưới gọi là điểm cực viễn \(C_v\)  . Đó cũng là điểm xa nhất mà mắt có thể nhìn rỏ. Mắt không có tật  \(C_v\) ở xa vô cùng ( \(OC_v=\propto\) ).

  • Khi mắt điều tiết tối đa, điểm trên trục của mắt mà ảnh còn được tạo ra ngay tại màng lưới gọi là điểm cực cận \(C_c\) . Đó cũng là điểm gần nhất mà mắt còn nhìn rỏ. Càng lớn tuổi điểm cực cận càng lùi xa mắt.

  • Khoảng cách giữa  \(C_v\) và \(C_c\) gọi là khoảng nhìn rỏ của mắt.  \(OC_v\)  gọi là khoảng cực viễn, Đ = \(OC_c\)  gọi là khoảng cực cận.

3. Năng suất phân li của mắt

  • Năng suất phân ly của mắt là góc nhìn nhỏ nhất (góc trông vật AB) mà mắt còn phân biệt rõ hai điểm AB.

Năng suất phân ly của mắt

  • Góc trông nhỏ nhất   \(\varepsilon =\alpha _m_i_n\) giữa hai điểm để mắt còn có thể phân biệt được hai điểm đó gọi là năng suất phân li của mắt. Khi đó, ảnh của 2 điểm đầu và cuối của vật được tạo ra ở hai tế bào thần kinh thị giác kế cận nhau.

  • Mắt bình thường  \(\varepsilon =\alpha _m_i_n=1'\)

4. Các tật của mắt và cách khắc phục

a. Mắt cận và cách khắc phục

  • Đặc điểm

    • Độ tụ lớn hơn độ tụ mắt bình thường, chùm tia sáng song song truyền đến mắt cho chùm tia ló hội tụ ở một điểm trước màng lưới.

    • \(f_m_a_x < OV.\)

    • \(OC_v\) hữu hạn.

    • Không nhìn rỏ các vật ở xa.

    • \(C_c\)  ở rất gần mắt hơn bình thường.

  • Cách khắc phục

    • Đeo thấu kính phân kì có độ tụ thích hợp để có thể nhìn rỏ vật ở vô cực mà mắt không phải điều tiết.

    • Tiêu cự của thấu kính cần đeo (nếu coi kính đeo sát mắt) là : \(f_k = -OC_v\) .

b. Mắt viễn thị và cách khắc phục

  • Đặc điểm

    • Độ tụ nhỏ hơn độ tụ của mắt bình thường, chùm tia sáng song song truyền đến mắt cho chùm tia ló hội tụ ở một điểm sau màng lưới.

    • \(f_m_a_x\)   >  OV.

    • Nhìn vật ở vô cực phải điều tiết.

    • \(C_c\)  ở rất xa mắt hơn bình thường.

  • Cách khắc phục

    • Đeo một thấu kính hội tụ có độ tụ thích hợp để:

      • Hoặc nhìn rõ các vật ở xa mà không phải điều tiết mắt.

      • Hoặc nhìn rõ được vật ở gần như mắt bình thường (ảnh ảo của điểm gần nhất muốn quan sát qua thấu kính hiện ra ở điểm cực cận của mắt).

c. Mắt lão và cách khắc phục

  • Khi tuổi cao khả năng điều tiết giảm vì cơ mắt yếu đi và thể thủy tinh cứng hơn nên điểm cực cận  \(C_c\) dời xa mắt.

  • Để khắc phục tật lão thị, phải đeo kính hội tụ để nhìn rỏ vật ở gần như mắt bình thường.

5. Hiện tượng lưu ảnh của mắt

  • Cảm nhận do tác động của ánh sáng lên tế bào màng lưới tiếp tục tồn khoảng 0,1s sau khi ánh sáng kích thích đã 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 lưu ảnh 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.

Bài tập minh họa

Bài 1:

Một người có mắt bình thường (không tật) nhìn thấy được các vật ở rất xa mà không phải điều tiết. Khoảng cực cực của người này là 25cm. Độ tụ của mắt người này khi điều tiết tối đa tăng thêm bao nhiêu?

Hướng dẫn giải:

  • Khi nhìn ở điểm cực viễn d = ∞:

\(D_m_i_n\) = \(\frac{1}{f_{max}}=\frac{1}{OV}\)

  • Khi nhìn ở điểm cực cận

\(D_m_a_x\) = \(\frac{1}{f_{min}}=\frac{1}{OV}+\frac{1}{OC_c}\)

  • Biến thiên độ tụ

ΔD = \(D_m_a_x\) - \(D_m_i_n\) = \(\frac{1}{OC_c}=4dp\)

Bài 2

Mắt một người có điểm cực viễn cách mắt 50cm và độ biến thiên độ tụ từ trạng thái mắt không điều tiết đến trạng thái mắt điều tiết tối đa là 8dp. Hỏi điểm cực cận của mắt người này cách mắt bao nhiêu.

Hướng dẫn giải:

  • Ta có: 

  • Độ biến thiên độ tụ \(\Delta D=\frac{1}{OC_c}-\frac{1}{OC_v}=8dp\)

⇔ \(8dp=\frac{1}{OC_c}-\frac{1}{0,5}\)

⇒ \({OC_c}=0,1m=10cm\). 

Vậy, điểm cực cận của mắt người này cách mắt một đoạn 10cm.

Lời kết

Qua bài giảng Mắt này, các em cần hoàn thành 1 số mục tiêu mà bài đưa ra như :

  • Trình bày được cấu tạo của mắt, các đặc điểm và chức năng của mỗi bộ phận của mắt.

  • Nêu được 3 tật cơ bản của mắt và cách khắc phục, nhờ đó giúp chúng ta có ý thức giữ vệ sinh về mắt

  • Vận dụng các đặc điểm của mắt để giải thích một số hiện tượng thực tế và giải các bài tập đơn giản.     

Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua làm các Giải bài tập Vật lý 11 Bài 31 và bài kiểm tra Trắc nghiệm Vật lý 11 Bài 31 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết. Các em được làm bài thi MIỄN PHÍ để test kiến thức cho bản thân nhé.Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ giúp gì thì các em hãy comment ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng Vật lý HOC247 sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!

Chúc các em học tập tốt, chuẩn bị sẵn sàng kiến thức để đạt thành tích cao nhất trong học tập nhé!

-- Mod Vật Lý 11 HỌC247