Lý thuyết Mắt hay, chi tiết nhất

A. 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.

- Từ ngoài vào trong, mắt gồm các bộ phận sau:

    + Màng giác (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 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 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 có vai trò như phim.

- Sơ đồ mắt thu gọn:

OV = d’: Khoảng cách từ thấu kính mắt đến điểm vàng không thay đổi

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

Khi nhìn các vật ở các khoảng cách khác nhau (d thay đổi) thì tiêu cự 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 (thay đổi độ cong của thể thủy tinh) 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_max).

Khi mắt ở trạng thái điều tiết tối đa, tiêu cự của mắt nhỏ nhất (f_min).

b) Điểm cực viễn. Điểm cực cận

- Khi mắt không điều tiết, điểm trên trục của mắt mà ảnh được tạo ra ngay ở màng lưới gọi là điểm cực viễn C_v. Đó cũng là điểm xa nhất mà mắt có thể nhìn rõ. Mắt không có tật C_v ở xa vô cùng (OC_v = ∞ ). OC_v gọi là khoảng cực viễn

- 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 rõ. Càng lớn tuổi điểm cực cận càng lùi xa mắt. Đ = OC_c là khoảng cực cận.

- Khoảng cách giữa điểm cực cận và điểm cực viễn gọi là khoảng nhìn rõ của mắt.

c) Năng suất phân li của mắt

Năng suất phân li của mắt là góc nhìn nhỏ nhất (góc trông vật AB) mà mắt còn phân biệt rõ hai điểm A và B.

Để mắt có thể phân biệt được hai điểm A và B thì góc trông vật không thể nhỏ hơn một giá trị tối thiểu gọi là năng suất phân li của mắt. Khi đó ảnh của điểm đầu và điểm cuối của vật được tạo ra ở hai tế bào thần kinh thị giác kế cận nhau.

Mắt bình thường: ε = α_min ≈ 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 của mắt bình thường, chùm tia sáng song song truyền đến mắt cho chùm tia ló hội tụ ở một điểm trước màng lưới.

    + f_max < OV

    + Khoảng cách OC_v hữu hạn.

    + Không nhìn rõ các vật ở xa.

    + Điểm C_c ở gần mắt hơn bình thường.

- Cách khắc phục:

    + Đeo thấu kính phân kì có độ tụ thích hợp để có thể nhìn rõ 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

    + Phẫu thuật giác mạc làm thay đổi độ cong của bề mặt giác mạc.

b) Mắt viễn 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_max > OV

    + Nhìn vật ở vô cực phải điều tiết.

    + Điểm C_c ở xa mắt hơn bình thường.

- Cách khắc phục:

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

    + Nhìn rõ các vật ở xa mà mắt không phải điều tiết.

    + 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).

Phẫu thuật giác mạc làm thay đổi độ cong của bề mặt giác mạc.

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 Cc dời xa mắt.

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

Đặc biệt, người có mắt cận khi lớn tuổi phải đeo thấu kính phân kì để nhìn xa, đeo kính hội tụ để nhìn gần. Người ta thường thực hiện loại kính hai tròng có phần trên phân kì, phần dưới hội tụ.

5. Hiện tượng lưu ảnh của mắt

- Cảm nhận do tác động của ánh sáng lên các tế bào màng lưới tiếp tục tồn tại 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.