Cấu tạo quang học của mắt, các tật của mắt và cách khắc phục, vật lí lớp 11 thuộc chủ đề vật lí 11 quang hình học
Cấu tạo quang học của mắt
Các tật của mắt và cách khắc phục
1/ Các đặc điểm của mắt không bị tật (Mắt bình thường):
- Điểm cực cận $C_{C}$ cách mắt 25cm = $OC_{C}$ = Đ
- Điểm cực viễn $C_{V}$ ở vô cùng => $OC_{V}$ = ∞
- Khoảng nhìn rõ của mắt [$C_{C}$; $C_{V}$]
Công thức thấu kính mắt
- Độ tụ \[D = \dfrac{1}{f} = \dfrac{1}{d} +\dfrac{1}{OV}\]
- Khi quan sát ở vô cực (không điều tiết): d = ∞
\[D = \dfrac{1}{f} = \dfrac{1}{OV}\]
- Khi quan sát ở cực cận (điều tiết tối đa): d = OC$_{c}$ = Đ
\[D = \dfrac{1}{f} = \dfrac{1}{Đ} +\dfrac{1}{OV}\]
- Khi chuyển từ trạng thái quan sát vật sang vị trí cách mắt d1 sang trạng thái quan sát vật ở vị trí cách mắt d2 thì độ biến thiên độ tụ của mắt là
\[\Delta D = \dfrac{1}{d_2}- \dfrac{1}{d_1}\]
- Khi chuyển trạng thái từ không điều tiết sang điều tiết tối đa
\[\Delta D =\dfrac{1}{OC_C} – \dfrac{1}{OC_V}\]
Năng suất phân ly của mắt
tan α = \[\dfrac{AB}{OA}\]
2/ Mắt cận thị và cách khắc phục
– $f_{max}$ < OV; $OC_{C}$ < Đ = 25cm; $OC_{V}$ hữu hạn
– cách khắc phục
cách 1: đeo kính phân kỳ để nhìn xa như mắt bình thường, tức là vật đặt ở vô cùng cho ảnh ảo qua kính nằm ở điểm cực viễn.
d = ∞ => $d’ = – O_{k}C_{V} = -(OC_{V} – L) = f_{k}$ → $D_{k} = \dfrac{1}{f_k}$
trong đó
- L = $OO_{k}$: khoảng cách từ mắt đến kính
- Kính đeo sát mắt => L = 0 => $f_{k}$ = $-OC_{V}$
- $f_{k}$: tiêu cực của kính
cách 2: đeo kính phân kỳ để nhìn gần như mắt bình thường tức là vật đặt cách mắt 25cm cho ảnh ảo qua kính nằm ở điểm cực cận
d = 25cm – L; $d’ = -O_{k}C_{C} = – (OC_{C} – L)$
Độ tụ $D_{k} = \dfrac{1}{d} + \dfrac{1}{d’}$
Kính đeo sát mắt: $D_{k} = \dfrac{1}{0,25} + \dfrac{1}{-OC_C}$
3/ Mắt bị tật viễn thị
– $OC_{C}$ > Đ = 25cm; $f_{max}$ > OV
– Cách khắc phục: đeo kính hội tụ để nhìn gần như mắt thường tức là vật đặt cách mắt 25cm cho ảnh ảo qua kính nằm ở điểm cực cận
$d’ = – O_{k}C_{c} = -(OC_{c} – L); d = 25cm -L$
$D_{k} = \dfrac{1}{f} = \dfrac{1}{d}+ \dfrac{1}{d’} > 0$
Mắt bị lão thị khắc phục như bị viễn thị
Video bài giảng các tật của mắt, bài tập khắc phục các tật của mắt
Bài tập các tật của mắt và cách khắc phục, vật lí lớp 11 chương mắt và các dụng cụ quang
Bài tập 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?
khi nhìn ở điểm cực viễn d = ∞:
Dmin = \[\dfrac{1}{f_{max}}\] = \[\dfrac{1}{OV}\]
khi nhìn ở điểm cực cận
Dmax = \[\dfrac{1}{f_{min}}\] = \[\dfrac{1}{OV}\] + \[\dfrac{1}{OC_C}\]
biến thiên độ tụ
ΔD = Dmax – Dmin = \[\dfrac{1}{OC_C}\] = 4dp
Bài tập 2. Một người cận thị lớn tuổi chỉ còn nhìn thấy rõ các vật trong khoảng cách 50cm – 67cm. Tính độ tụ của các kính phải đeo để người này có thể
a/ nhìn xa ở vô cùng không phải điều tiết
b/ Đọc được sách gần mắt nhất cách mắt 25cm
Coi kính đeo sát mắt.
a/ D1 = 1/(-OC$_{V}$) = -1,5dp
b/ D2 = 1/d + 1/d’ = 1/(0,25) + 1/(-0,5) = 2dp
Bài tập 3. Một người có tật phải đeo kính có độ tụ -2dp. Khi đeo kính người này nhìn rõ các vật ở xa vô cùng không phải điều tiết và đọc được trang sách cách mắt gần nhất là 25cm. Coi kính đeo sát mắt.
a/ Người này bị tật gì?
b/ xác định khoảng nhìn rõ của mắt khi không đeo kính.
a/ D = -2dp < 0 => người này bị tật cận thị
b/ D = 1/0,25 + 1/(-OC$_{C}$) => OC$_{C}$ = 0,1667m = 16,67cm
OC$_{V}$ = f = 1/D = 0,5m = 50cm
Khoảng nhìn rõ: 16,67 → 50
Bài tập 4. Một người cận thị nhìn thấy rõ các vật trong khoảng cách mắt 13,5cm đến 51cm. Tính độ tụ của kính phải đeo để người này có thể
a/ nhìn xa ở vô cùng mà không phải điều tiết
b/ nhìn được vật gần nhất cách mắt 26cm
biết kính đeo cách mắt 1cm
a/ d’ = -(OC$_{V}$ – L) = -50cm = -0,5m; d = ∞
D1 = 1/d + 1/d’ = -2dp
b/ d2 = 26 – 1 = 25cm = 0,25m; d’ = -(OC$_{C}$ – L) = -12,5cm
D2 = 1/d + 1/d’ = – 4dp
Bài tập 5. Mắt người có tật phải đeo kính có độ tụ -2dp. Khi đeo kính người này nhìn rõ các vật ở xa vô cùng không cần điều tiết và đọc được trang sách đặt cách mắt gần nhất 26cm, kính đeo cách mắt 1cm.
a/ Người này bị tật gì?
b/ Xác định khoảng nhìn rõ của mắt khi không đeo kính.
a/ D = -2dp <0 => tật cận thị
b/ d1 = ∞; d’1 = -(OC$_{V}$ -L)
D = 1/d1 + 1/d’1 => OC$_{V}$ = 51cm
d2 = 26 – 1 = 25cm = 0,25m; d’2 = -(OC$_{C}$ -L)
D = 1/d2 + 1/d’2 => OC$_{C}$ = 17.67cm
Bài tập 6. 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.
ΔD = 1/OC$_{c}$ – 1/OC$_{v}$ => 8 = 1/OC$_{c}$ – 1/0,5 => OC$_{c}$ = 0,1m = 10cm
Bài tập 7. Mắt viễn thị nhìn rõ được vật cách mắt gần nhất 40cm. Tính độ tụ của kính phải đeo để có thể nhìn rõ vật đặt cách mắt gần nhất 25cm trong hai trường hợp sau
a/ kính đeo sát mắt
b/ kính đeo cách mắt 1cm
a/ d’ = -OC$_{c}$ = -0,4m; d = 0,25cm
=>D = 1/d + 1/d’ = 1,5dp
b/ d = 25 -L = 24cm = 0,24m; d’ = -(OC$_{c}$ – L) = -0,39m
D = 1/d + 1/d’ = 1,603dp
Bài tập 8. Một người mắt bình thường có tiêu cực biếnthiên từ fmin = 14mm đến fmax. Biết khoảng cách từ thủy tinh thể đến võng mạc là 15mm. Tìm phạm vi nhìn rõ của mắt và độ biến thiên độ tụ của mắt khi chuyển từ trạng thái không điều tiết sang trạng thái điều tiết tối đa
OV = 15mm = 15.10-3m; fmin = 14.10-3m
Dmin = 1/fmax = 1/OV = 200/3 (dp)
Dmax = 1/fmin = 500/7 (dp) = 1/OV + 1/OC$_{C}$ => OC$_{C}$ = 210mm
ΔD = Dmax– Dmin = 4,76dp
Bài tập 9. Một mắt không có tật có quang tâm nằm cách võng mạc 1,6cm. Xác định tiêu cực và độ tụ của mắt khi đó
a/ Mắt không điều tiết
b/ Mắt điều tiết để nhìn một vật cách mắt 20cm
d’ = OV = 1,6cm = 1,6.10-2m
Dmin = 1/fmax = 1/OV = 62,5dp
b/ d = 20cm = 0,2m; d’ = OV
=> D = 1/d + 1/d’ = 67,5dp
Bài tập 10. Khoảng cách từ quang tâm thấu kính mắt đến màng lưới của một mắt bình thường là 1,5cm.
a/ Điểm cực viễn của mắt nằm ở đâu, độ tụ của mắt ứng với khi mắt nhìn vật đặt ở điểm cực viễn là bao nhiêu.
b/ Khả năng điều tiết của mắt giảm theo độ tuổi. So với lúc mắt không điều tiết thì khi mắt điều tiết tối đa, độ tụ của mắt tăng thêm một lượng ΔD = (16 – 0,3n)dp với n là số tuổi tính theo đơn vị năm. Tính độ tụ tối đa của mắt bình thường ở tuổi 17 và khoảng cực cận của mắt ở độ tuổi đó.
a/ mắt bình thường điểm cực viễn ở vô cực.
OV = 1,5cm = 1,5.10-2m
Dmin = 1/fmax = 1/OV = 200/3 dp
b/ Dmax = Dmin + ΔD = 200/3 + (16 – 0,3.17) = 77,57dp
Dmax = 1/OV + 1/OC$_{C}$ => OC$_{c}$ = 9,17cm
Bài tập 11. Trên một tờ giấy vẽ hai vạch cách nhau 1mm. Đưa tờ giấy xa mắt dần cho đến khi thấy hai vạch đó như nằm trên một đường thẳng. Xác định gần đúng khoảng cách khoảng cách từ mắt đến tờ giấy. Biết năng suất phân li của của mắt người này là αmin = 3.10-4rad
Bài tập 12. Một mắt bình thường có võng mạch cách thủy tinh thể một đoạn 15mm. Hãy xác định tiêu cự và độ tụ của thủy tinh thể khi nhìn vật sáng AB trong các trường hợp sau
a/ Vật AB ở vô cực
b/ Vật AB cách mắt 80cm
Bài tập 13. Một vật AB đặt cách mắt 5m. Hãy xác định độ cao tối thiểu của vật AB để mắt phân biệt được hai điểm A, B. Biết năng suất phân li của mắt αmin = 3.10-4rad
Bài tập 14. Một người đứng tuổi nhìn các vật ở rất xa thì không phải đeo kính.
a/ Người này đeo kính độ tụ 1dp có thể đọc được sách cách mắt 25cm, Xác định giới hạn nhìn rõ của mắt người này khi không đeo kính (kính đeo sát mắt)
b/ Xác định độ biến thiên độ tụ của mắt người khi chuyển từ trạng thái qua sát vật cách mắt 100cm về trạng thái quan sát vật cách mắt 50cm.
Bài tập 15. Mắt một người có điểm cực viễn cách mắt 50cm.
a/ Mắt người này bị tật gì.
b/ Muốn nhìn thấy vật ở vô cực không phải điều tiết, người đó phải đeo kính có độ tụ bao nhiêu (coi kính đeo sát mắt)
c/ Điểm C$_{c}$ cách mắt 10cm, khi đeo kính trên (sắt mắt) thì người đó nhìn thấy điểm gần nhất cách mắt bao nhiêu.
Bài tập 16. Mắt một người cận thị có khoảng cực cận là 12,5cm và khoảng nhìn rõ của mắt là 37,5cm.
a/ Hỏi người này phải đeo kính có độ tụ bằng bao nhiêu để nhìn rõ được các vật ở vô cực mà không phải điều tiết
b/ người đó đeo kính có độ tụ như thế nào thì sẽ được không nhìn thấy được bất kỳ vật nào trước mắt. Coi kính đeo sát mắt.
Bài tập 17. Một người chỉ nhìn rõ các vật cách mắt từ 10cm đến 40cm. Mắt người đó mắc tật gì? Khi đeo sát mắt một kính có độ tụ D = -2,5dp thì người đó có thể nhìn rõ những vật nằm trong khoảng nào trước mắt.
Bài tập 18. Một người đeo kính sát mắt một kính có độ tụ D= -1,25dp nhìn rõ những vật nằm trong khoảng từ 20cm đến rất xa. Mắt người này mắt tật gì? xác định giới hạn nhìn rõ của mắt khi không đeo kính
Bài tập 19. Một người cận thị có giới hạn nhìn rõ từ 20cm đến 50cm. Có thể sửa tật cận thị của người đó bằng hai cách
+ Đeo kính cận L1 để có thể nhìn rõ vật ở rất xa.
+ Đeo kính cận L2 để có thể nhìn vật ở gần nhất là 25cm.
a/ Hãy xác định số kính (độ tụ) của L1 và L2
b/ Tìm khoảng cách cực cận khi đeo kính L1 và khoảng cực viễn khi đeo kính L2
c/ Hỏi phải sửa tật cận thị theo cách nào có lợi hơn? vì sao?
Bài tập 20. Một người chỉ nhìn rõ được các vật cách mắt từ 10cm đến 25cm
a/ mắt bị tật gì?
b/ tính độ biến thiên độ tụ của thủy tinh khi người này quan sát các vật trong khoảng nhìn rõ của mắt.
c/ Người này phải đeo kính hội tụ hay phân kỳ, có độ tụ bao nhiêu để có thể nhìn rõ các vật ở xa vô cùng mà mắt không phải điều tiết? khi đeo kính đó, người đó có thể nhìn rõ được vật gần nhất cách mắt bao nhiêu (kính đeo sát mắt.)
Bài tập 21. Một mắt cận thị về già chỉ nhìn rõ được các vật nằm trong khoảng từ 40cm đến 80cm.
a/ Để nhìn rõ vật ở xa cần đeo kính số mấy coi kính đeo sát mắt. Khi đó điểm nhìn rõ gần nhất qua kính cách mắt bao nhiêu.
b/ Để đọc sách cách mắt 25cm cần đeo kính số mấy (kính đeo sát mắt). Khi đó điểm nhìn rõ xa nhất cách mắt bao nhiêu.
c/ Để đọc sách khỏi phải lấy kính cận ra thì phải dãn thêm một tròng nữa. Hỏi kính dán thêm có độ tụ bằng bao nhiêu.
Bài tập 22. Một người đứng tuổi nhìn rõ được các vật ở xa khi mắt không điều tiết. Muốn nhìn rõ vật gần nhất cách mắt 27cm thì phải đeo kính +2,5dp cách mắt 2cm.
a/ Xác định các điểm C$_{C}$ và C$_{V}$ của mắt.
b/ Nếu đeo kính sát mắt thì có thể nhìn rõ được các vật trong khoảng nào?
Bài tập 23. Một người chỉ nhìn rõ được các vật cách mắt từ 50cm trở ra xa
a/ Mắt bị tật gì?
b/ Tính độ biến thiên độ tụ của thủy tinh thể khi người này quan sát các vật trong khoảng nhìn rõ của mắt.
c/ Người này phải đeo kính hội tụ hay phân kỳ, có độ tụ bằng bao nhiêu để có thể nhìn rõ các vật ở trước mắt 25cm. Coi kính đeo sát mắt.
Bài tập 24. Một người mắt bị cận thị
a/ Nếu người này đeo kính có độ tụ D = -4dp thì mắt có thể nhìn thấy rõ một vật cách mắt 25cm. Kính đeo sát mắt. Tính khoảng cực cận của mắt.
b/ Khi về già mắt nhìn thấy rõ những vật gần mắt nhất là 40cm. Người này phải đeo kính có độ tụ bao nhiêu để thấy rõ nhất một vật cách mắt 25cm (kính đeo sát mắt)
a/ D = -4dp; d = 25cm = 0,25m
D = 1/f = 1/d + 1/(-OC$_{c}$) => OC$_{c}$ = 0,125m = 12,5cm
b/ d = 0,25cm; OC$_{c}$ = 0,4m
D2 = 1/d + 1/(-OC$_{c}$) = 1,5dp
Bài tập 25. Một người viễn thị nhìn rõ được vật gần nhất cách mắt 40cm.
a/ Tính độ tụ của kính phải đeo để có thể nhìn rõ vật gần nhất cách mắt 25cm kính đeo sát mắt.
b/ Nếu người ấy đeo kính độ tụ +1dp thì sẽ nhìn được vật cách mắt bao nhiêu.
Bài tập 26. Một thấu kính hội tụ L1 tạo ảnh thật cao bằng nửa vật khi vật đặt cách thấu kính 15cm.
a/ Tính tiêu cự và độ tụ của thấu kính
b/ Đặt kính L1 cách mắt một người 5cm rồi di chuyển một vật trước kính thì thấy rằng mắt nhìn rõ vật cách mắt 75mm đến 95mm. Xác định khoảng cực cận và khoảng cực viễn của mắt.
c/ Mắt người này bị tật gì. Muốn nhìn rõ các vật ở xa mà không phải điều tiết thì người đó phải đeo kính L2 có độ tụ bằng bao nhiêu. Xác định điểm cực cận khi đeo kính L2. Coi kính đeo sát mắt.
Bài tập 27. Một mắt cận về gia điều tiết kém nên chỉ nhìn thấy rõ trong khoảng 40cm đến 100cm.
a/ Phải dùng thấu kính L1 thuộc loại nào để mắt nhìn rõ ở vô cực không phải điều tiết. Tính tiêu cự và độ tụ của L1. Cho kính cách mắt 1cm.
b/ Để nhìn gần, gắn vào phần dưới của L1 một thấu kính hội tụ L2. Tính tiêu cự và độ tụ của L2 để khi nhìn qua hệ thấu kính mắt trên có thể nhìn vật gần nhất cách mắt 20cm.
c/ Thấu kính L2 có hai mặt lồi giống nhau bán kính R, chiết suất n = 1,5 tính R.
