Giải bài tập SGK Vật lý 11 Bài 31: Mắt

Trình bày cấu tạo của mắt về phương diện quang học.

Phương pháp giải

- Mắt như một máy ảnh, cho một ảnh thật nhỏ hơn vật trên võng mạc

- Cấu tạo chính gồm thể thủy tinh và võng mạc

Hướng dẫn giải

- Về phương diện quang học, mắt giống như một máy ảnh, cho một ảnh thật nhỏ hơn vật trên võng mạc

- Cấu tạo bao gồm:

+ Thủy tinh thể: Bộ phận chính: là một thấu kính hội tụ có tiêu cự f thay đổi được

+ Võng mạc: Màn ảnh, sát đáy mắt, nơi tập trung các tế bào nháy sang ở đầu các dây thần kinh thị giác; trên võng mạc có điểm vàng V rất nhạy sáng.

Trình bày các hoạt động và đặc điểm sau của mắt:

- Điểu tiết

- Điểm cực viễn

- Điểm cực cận

- Khoảng nhìn rõ

Phương pháp giải

- Điểu tiết: Thay đổi độ cong của thủy tinh thể làm cho ảnh của các vật hiện rõ trên võng mạc

- Điểm cực viễn: Điểm xa nhất mắt có thể nhìn thấy rõ khi điều tiết tối đa

- Điểm cực cận: Điểm gần nhất mắt có thể nhìn thấy rõ khi điều tiết tối đa

- Khoảng nhìn rõ: Khoảng cách từ cực cận C_c đến cực viễn C_v 

Hướng dẫn giải

- Sự điều tiết:

Sự thay đổi độ cong của thủy tinh thể ( và do đó thay đổi độ tụ, hay tiêu cự của nó) để làm cho ảnh của các vật quan sát hiện rõ trên võng mạc gọi là sự điều tiết.

- Điểm cực viễn:

+ Điểm xa nhất trên trục chính của mắt mà đặt vật tại đó mắt có thể nhìn thấy rõ được khi đã điều tiết tối đa

+ Đặc điểm: f = f_max

- Điểm cực cận Cc:

+ Điểm gần nhất trên trục chính của mắt mà đặt vật tại đó mắt có thể nhìn thấy rõ được khi đã điều tiết tối đa

+ Đặc điểm: f = f_min

- Khoảng nhìn rõ:

- Mắt chỉ nhìn rõ vật khi vật trong khoảng C_c - C_v

- Khoảng cách từ cực cận C_c đến cực viễn C_v 

=> giới hạn thấy rõ của mắt.

Nêu các đặc điểm và cách khắc phục đối với:

- Mắt cận

- Mắt viễn

- Mắt lão

Có phải người lớn tuổi bị viễn thị hay không? Giải thích.

Phương pháp giải

- Mắt cận: mắt khi không điều tiết có tiêu điểm nằm trước võng mạc

⇒ Đeo kính phân kì

- Mắt viễn: mắt không điều tiết có tiêu điểm nằm xa võng mạc

⇒ Đeo  kính hội tụ

- Mắt lão: nhìn rõ vật ở xa, nhưng không nhìn rõ vật ở gần

⇒ Đeo kính hội tụ

Hướng dẫn giải

Cận thị:

- Là mắt khi không điều tiết có tiêu điểm nằm trước võng mạc.

- Đặc điểm:

+ f_max < OV

+ OCc < D

+ OCV < ∞

+ D_cận > D_thường

- Sửa tật: Để nhìn xa được như mắt thường 

⇒ phải đeo kính phân kì sao cho:

+ Ảnh của vật ở ∞ qua kính hiện lên ở điểm cực viễn của mắt

+ l = OO’ = khoảng cách từ kính đến mắt

+ Nếu kính đeo sát mắt: l = 0 ⇒ f_k = - OCv

Viễn thị:

- Là mắt không điều tiết có tiêu điểm nằm xa võng mạc.

- Đặc điểm:

+ f_max > OV

+ OCc > D

+ D_viễn < D_thường

- Sửa tật: 2 cách

+ Đeo một thấu kính hội tụ để nhìn xa vô cực như mắt thường mà không cần điều tiết.

⇒ khó thực hiện

+ Đeo một thấu kính hội tụ để nhìn gần như mắt thường.

⇒ Đây là cách thường dùng

Mắt lão:

- Mắt lão là mắt của người già do khả năng điều tiết của mắt kém vì tuổi tác.

- Mắt lão là nhìn rõ vật ở xa, nhưng không nhìn rõ vật ở gần.

- So sánh mắt cận với mắt lão:

+ OC_{C lão} > OC_{C thường}

+ OC_V lão = OC_{V thường} = ∞

- Cách khắc phục: Đeo một thấu kính hội tụ để nhìn gần như mắt thường.

Năng suất phân li của mắt là gì?

Phương pháp giải

Năng suất phân li của mắt là góc trông nhỏ nhất α_min

Hướng dẫn giải

Góc trông nhỏ nhất α_min giữa hai điểm A và B mà mắt còn có thể phân biệt được hai điểm đó được gọi là năng suất phân li.

Trình bày sự lưu ảnh của mắt và các ứng dụng.

Phương pháp giải

- Sự lưu ảnh của mắt là thời gian để ...

- Ứng dụng trong chiếu phim, trên màn hình ti vi.

Hướng dẫn giải

- Sự lưu ảnh của mắt là thời gian (khoảng 0,1s) để võng mạc hồi phục sau khi tắt ánh sáng kích thích.

- Ứng dụng trong chiếu phim, trên màn hình ti vi.

Hãy chọn đáp án đúng

Mắt loại nào có điểm cực viễn C_V ở vô cực.

A. (1)

B. (2)

C. (3)

D. (1) và (3)

Phương pháp giải

Mắt có điểm cực viễn C_V ở vô cực: mắt thường

Hướng dẫn giải

- Mắt thường lúc về già có điểm cực viễn Cv ở vô cực

- Chọn đáp án A.

Hãy chọn đáp án đúng

Mắt loại nào có f_max > OV?

A. (1)

B. (2)

C. (3)

D. Không loại nào

Phương pháp giải

- Mắt viễn thị có f_max > OV

- Muốn nhìn vật ở vô cực:

+ Điều tiết ( nếu viễn nhẹ)

+ Đeo thấu kính hội tụ

Hướng dẫn giải

- Mắt viễn thị có f_max > OV, khi quan sát vật ở vô cực mà không điều tiết

⇒ Ảnh của vật sẽ hiện sau võng mạc

⇒ Muốn nhìn vật ở vô cực thì mắt phải điều tiết ( nếu viễn nhẹ) hay đeo thấu kính hội tụ.

- Chọn đáp án C.

Hãy chọn đáp án đúng

Mắt loại nào phải đeo thấu kính hội tụ?

A. (1)

B. (2)

C. (3)

D. (1) và (3)

Phương pháp giải

Thấu kính hội tụ được sử dụng để khắc phục tật viễn thị ở mắt và mắt lão.

Hướng dẫn giải

- Mắt thường về già ( mắt lão) hay mắt viễn thị phải đeo thấu kính hội tụ.

- Chọn đáp án D.

Mắt của một người có điểm cực viễn Cv cách mắt 50cm.

a) Mắt người này bị tật gì?

b) Muốn nhìn thấy vật ở vô cực không điều tiết người đó phải đeo kính có độ tụ bằng bao nhiêu? ( kính đeo sát mắt).

c) Điểm Cc cách mắt 10 cm. Khi đeo kính, mắt nhìn thấy điểm gần nhất cách mắt bao nhiêu? ( kính đeo sát mắt).

Phương pháp giải

a) Áp dụng tính chất:

OC_V = 50cm < ∞

⇒ Người đó không nhìn xa được ⇒ Mắt cận thị

b) Áp dụng công thức:

D = 1/f để tính độ tụ

c) Áp dụng công thức:

d_C = d_C.f /(d_C - f) để tìm điểm gần nhất mắt nhìn thấy.

Hướng dẫn giải

a) Mắt người này bị tật gì?

Ta có: OC_V = 50cm < ∞ 

⇒ Người đó không nhìn xa được

⇒ Mắt cận thị.

b) Tìm độ tụ của kính

- Với kính (L):

+ Người cận thị thấy rõ vật ở rất xa d = ∞

+ Ảnh ảo của nó ở tại cực viễn C_V 

+ Kính đeo sát mắt 

- Khoảng cách ảnh là: 

d_v = l - OC_V = 0 - 50 cm = -0,5 m

- Tiêu cự của kính cần đeo là:

f = d_v = -0,5 m

- Độ tụ của kính cần đeo là:

D = 1/f = -2 đp

c) Khoảng cách ngắn nhất mắt nhìn thấy khi đeo kính

- Khi đeo kính, người này có cực cận mới khi ảnh ảo của vật hiện ra ở cực cận C_c

⇒ d'_c = l - OC_c = -10 cm

- Khi đeo kính, mắt nhìn thấy điểm gần nhất cách mắt: 

\({d_C} = \frac{{{d_C}.f}}{{{d_C} - f}} = ( - 10).\frac{{( - 50)}}{{ - 10 + 50}} = 12,5cm\)

Một mắt bình thường về già. Khi điều tiết tối đa thì tăng độ tụ của thể thủy tinh thêm 1dp.

a) Xác định điểm cực cận và điểm cực viễn.

b) Tính độ tụ của thấu kính phải mang ( cách mắt 2 cm) để mắt nhìn thấy một vật cách mắt 25 cm không điều tiết.

Phương pháp giải

a) Khi nhìn gần nhất:

- Áp dụng công thức:

D = 1/f  để tính độ tụ

- Mắt bình thường về già:

OCv = ∞ → OCc = 1m

b) Để mắt nhìn thấy một vật cách mắt 25 cm không điều tiết

- Mắt nhìn thấy vật cách 25 cm không điều tiết

- Thì ảnh của vật qua kính hiện lên ở cực viễn, là ảnh ảo

- Suy ra: d' = l - OC_V = -∞ ⇒ f = d

Hướng dẫn giải

a) Khi nhìn gần nhất:

- Vật đặt tại điểm cực cận:

d = d_c = OC_c 

- Mắt điều tiết tối đa

- Độ tụ của mắt cực đại D = D_max

- Độ tụ là:

 \({D_{\max }} = \frac{1}{{{f_{\min }}}} = \frac{1}{{O{C_C}}} + \frac{1}{{OV}}\)

- Theo đề:

 \(\Delta D = {D_{\max }} - {D_{\min }} = \frac{1}{{O{C_C}}} - \frac{1}{{O{C_V}}} = 1dp\)

- Mắt bình thường về già:

OC_v = ∞ ⇒ OC_c = 1m

b) Để mắt nhìn thấy một vật cách mắt 25 cm không điều tiết

- Ảnh của vật qua kính hiện lên ở cực viễn

- Là ảnh ảo

- Khoảng cách ảnh là:

d' = l - OCV = -∞

- Tiêu cự là:

f = d = l - 25 cm = 2 – 25 = -23cm

- Độ tụ của kính cần đeo:

 \(D = \frac{1}{f} = \frac{1}{{0,23}} = 4,35dp\)