31. Mắt
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 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 viễn.Điểm cực cận
1. Sự 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 (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 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 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: Ɛ=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.
