Áp dụng nguyên lý khúc xạ cho các thấu kính: nguyên lý quang học nhãn khoa

2021-09-13 09:36 AM

Các tia sáng song song đang đi vào một thấu kính lồi. Các tia sáng đi xuyên qua đúng điểm trung tâm của thấu kính sẽ vuông góc với bề mặt kính, nên vì thế, nó xuyên qua thấu kính mà không bị đổi hướng.

Biên tập viên: Trần Tiến Phong

Đánh giá: Trần Trà My, Trần Phương Phương

Để hiểu được hệ thống quang học của mắt, chúng ta cần nắm được những nguyên tắc cơ bản của quang học, bao gồm vật lí về khúc xạ ánh sáng, tiêu điểm, tiêu cự, vv... Đầu tiên những nguyên tắc vật lý sẽ được trình bày một cách ngắn gọn, sau đó chúng ta sẽ thảo luận về quang học của mắt.

Thấu kính lồi làm hội tụ các tia sáng

Uốn cong các tia sáng tại mỗi bề mặt của thấu kính cầu lồi

Hình. Uốn cong các tia sáng tại mỗi bề mặt của thấu kính cầu lồi, chứng tỏ rằng các tia sáng song song được hội tụ thành một tiêu điểm.

Các tia sáng song song đang đi vào một thấu kính lồi. Các tia sáng đi xuyên qua đúng điểm trung tâm của thấu kính sẽ vuông góc với bề mặt kính, nên vì thế, nó xuyên qua thấu kính mà không bị đổi hướng. Các tia sáng khác sẽ dần đi về phía bờ của thấu kính, vì thế, những tia sáng sẽ tạo ra góc càng lớn với bề mặt kính.

Các tia sáng càng ở phía ngoài thì càng bị hướng vào trung tâm, đó chính là sự hội tụ của các tia sáng. Một nửa sự gấp khúc xảy ra khi những tia sáng đi vào thấu kính, và nửa kia sẽ xảy ra khi các tia sáng đi ra ở mặt kia của thấu kính. Nếu thấu kính có các mặt cong cân bằng nhau, những tia sáng song song khi xuyên qua các phần thấu kính sẽ bị gấp khúc đủ chính xác để tất cả các tia sáng sẽ đi qua một điểm duy nhất, điểm đó gọi là tiêu cự.

Uốn các tia sáng tại mỗi bề mặt của thấu kính cầu lõm

Hình. Uốn các tia sáng tại mỗi bề mặt của thấu kính cầu lõm, chứng tỏ rằng các tia sáng song song bị phân kì.

Thấu kính lõm phân kì các tia sáng

Tác dụng của thấu kính lõm lên các tia sáng. Các tia sáng đi qua điểm trung tâm của thấu kính sẽ gặp bề mặt kính vuông góc với chùm tia, vì thế, sẽ không bị khúc xạ. Các tia sáng ở bờ của thấu kính đi vào thấu kính trước các tia ở trung tâm. Tác dụng này ngược lại so vớit ác dụng của thấu kính lồi, và đó chính là nguyên nhân làm các tia sáng ở ngoại biên bị phân kì so với tia sáng đi qua trung tâm của thấu kính. Như vậy, thấu kính lõm sẽ phân kì các tia sáng, nhưng thấu kính lồi sẽ hội tụ các tia sáng.

Tiêu điểm của tia sáng song song bởi thấu kính cầu lồi

Hình. A, Tiêu điểm của tia sáng song song bởi thấu kính cầu lồi. B, Tiêu điểm vạch của tia sáng song song bởi thấu kính cầu lồi hình trụ.

Thấu kính hình hình trụ bẻ cong các tia sáng trong một mặt phẳng duy nhất - so với thấu kính hình cầu. Thấu kính lồi hình cầu và một thấu kính lồi hình trụ. Lưu ý rằng thấu kính hình trụ bẻ cong các tia sáng ở cả 2 mặt của thấu kính nhưng không phải ở phía trên hay phía dưới của nó, sự gấp khúc chỉ xảy ra trong một mặt phẳng mà không xảy ra ở các mặt phẳng khác. Như vậy, các tia sáng song song sẽ bị gấp khúc tạo thành một đường tiêu điểm. Ngược lại, các tia sáng đi qua thấu kính hình cầu sẽ bị khúc xạ ở mọi bờ của thấu kính (ở cả 2 mặt) để hướng về phía tia trung tâm, và tất cả các tia sẽ hội tụ tại tiêu điểm.

Thấu kính trụ có thể được hình dung như một cái ống đựng đầy nước. Nếu thử đặt ống ở nơi có chùm ánh sáng mặt trời hướng đến và đặt một mảnh giấy ở phía bên kia rồi dần đưa lại gần ống, ở một khoảng cách phù hợp sẽ tìm thấy nơi các tia sáng hướng đến đó là đường tiêu điểm. Thấu kính cầu có thể hình dung như một cái kính lúp thông thường. Nếu cũng đặt kính ở nơi có chùm ánh sáng mặt trời chiếu đến và dùng tờ giấy đưa dần lại gần thấu kính thì các tia sáng sẽ tập trung tại tiêu điểm chung ở một khoảng cách phù hợp.

Thấu kính lõm hình trụ sẽ phân kì các tia sáng trên một mặt phẳng duy nhất cũng giống như cách mà thấu kính lồi hình trụ hội tụ các tia sáng trên một mặt phẳng.

Hội tụ ánh sáng từ nguồn điểm thành tiêu điểm đoạn thẳng bằng thấu kính hình trụ

Hình. A, Hội tụ ánh sáng từ nguồn điểm thành tiêu điểm đoạn thẳng bằng thấu kính hình trụ. B, Hai thấu kính lồi hình trụ đặt vuông góc với nhau, chứng tỏ một thấu kính hội tụ tia sáng trong một mặt phẳng và thấu kính kia hội tụ tia sáng trong mặt phẳng một góc vuông. Hai thấu kính kết hợp cho cùng một tiêu điểm thu được bởi một thấu kính cầu lồi duy nhất.

Kết hợp hai thấu kính hình trụ đặt vuông góc sẽ như một thấu kính hình cầu

Hai thấu kính lồi hình trụ đặt vuông góc với nhau. Thấu kính hình trụ đứng sẽ hội tụ các tia sáng ở hai bên, và thấu kính hình trụ ngang sẽ hội tụ các tia sáng ở trên và dưới. Do đó, tất cả các tia sáng sẽ đi tới một điểm duy nhất-tiêu điểm. Nói cách khác, hai thấu kính hình trụ đặt vuông góc với nhau sẽ có tác dụng giống như một thấu kính hình cầu với cùng độ hội tụ.

Bài viết cùng chuyên mục

Sinh lý cân bằng nước trong cơ thể

Sự mất nước thường xảy ra một thời gian ngắn trước khi cảm thấy khát. Trẻ em, người già, người mất trí có thể không nhận biết được cảm giác khát.

Năng lượng yếm khí so với hiếu khí trong cơ thể

Năng lượng ATP có thể sử dụng cho các hoạt động chức năng khác nhau của tế bào như tổng hợp và phát triển, co cơ, bài tiết, dẫn truyền xung động thần kinh, hấp thu tích cực.

Tiêu hóa Carbohydrate ở ruột non

Những nhung mao lót các tế bào ruột non chứa 4 enzyme, chúng có khả năng cắt disaccharide lactose, sucrose, và maltose, cộng thêm các polymer glucose nhỏ khác, thành các monosaccharide thành phần.

Trí nhớ ngắn hạn của con người

Nhiều nhà sinh lý học cho rằng loại trí nhớ ngắn hạn này do sự tiếp tục của hoạt động thần kinh từ tín hiệu các dây thần kinh đi vòng quanh và vòng quanh một dấu vết trí nhớ tạm thời ở một vòng của neuron phản xạ.

Hàng rào chắn lipid của màng tế bào và các protein mang trên màng tế bào

Các phân tử protein trong màng tế bào các toàn bộ các tính chất của một chất vận chuyển. Cấu trúc phân tử của chúng làm gián đoạn tính liên tục của màng bào tương, tạo sự thay đổi cấu trúc vượt qua màng tế bào.

Kích thích và trương lực của hệ giao cảm và phó giao cảm

Hệ giao cảm và phó giao cảm hoạt hóa liên tục, và mức độ cơ bản chính là trương lực giao cảm và phó giao cảm. Ý nghĩa của trương lực là cho phép một hệ thần kinh đơn độc có thể đồng thời làm tăng và giảm hoạt động của cơ quan chịu kích thích.

Vận chuyển CO2 trong máu: các dạng vận chuyển và hiệu ứng Hanldane

Một lượng lớn CO2 đó có vai trò tạo nên sự cân bằng axit-bazơ của các chất dịch cơ thể. Dưới điều kiện bình thường khi nghỉ ngơi, trong mỗi 100 ml máu trung bình có 4ml CO2 được vận chuyển từ mô tới phổi.

Ba chuyển đạo lưỡng cực chi: các chuyển đạo điện tâm đồ

Một “chuyển đạo” không phải là một dây dẫn duy nhất kết nối từ cơ thể nhưng một sự kết hợp của hai dây dẫn và các điện cực của chúng tạo ra một mạch hoàn chỉnh giữa cơ thể và máy ghi điện tim.

Cơ chế chung của sự co cơ

Acetylcholine hoạt động trên một khu vực cục bộ của màng sợi cơ để mở các kênh cation có “cổng acetylcholine” thông qua các phân tử protein lơ lửng trong màng.

Đại cương về hệ nội tiết và hormon

Hoạt động cơ thể được điều hòa bởi hai hệ thống chủ yếu là: hệ thống thần kinh và hệ thống thể dịch. Hệ thống thể dịch điều hoà chức năng của cơ thể bao gồm điều hoà thể tích máu, các thành phần của máu và thể dịch như nồng độ các khí, ion.

Cấu trúc tế bào cơ thể người

Hầu hết bào quan của tế bào được che phủ bởi màng bao gồm lipid và protein. Những màng này gồm màng tế bào, màng nhân, màng lưới nội sinh chất, màng ti thể, lysosome,và bộ máy golgi.

Rung thất: điện tâm đồ điển hình

Vì không có bơm máu trong khi rung thất nên tình trạng này sẽ dẫn đến tử vong nếu không có những liệu pháp mạnh như shock điện ngay lập tức.

Hệ thần kinh trung ương: mức tủy sống mức dưới vỏ và mức vỏ não

Hệ thống thần kinh của con người được thừa hưởng những khả năng đặc biệt sau mỗi giai đoạn tiến hóa. Từ sự thừa hưởng này, 3 mức chính của hệ thần kinh trung ương có đặc điểm chức năng cụ thể là: (1) mức tủy sống; (2) mức dưới vỏ; và (3) mức vỏ não.

Tăng huyết áp: tăng thể tích dịch gây tăng cung lượng tim hoặc kháng lực ngoại vi

Bất cứ sự vượt quá lưu lượng máu chảy qua một mô, đều làm co mạch cục bộ và làm giảm lưu lượng máu về bình thường. Hiện tượng này được gọi là "tự điều hòa", điều đó có nghĩa đơn giản là sự điều hòa lưu lượng máu của chính mô đó.

Các chuyển đạo trước tim (chuyển đạo ngực): các chuyển đạo điện tâm đồ

ECG của tim người khỏe mạnh như ghi lại từ sáu chuyển đạo ngực tiêu chuẩn. Vì các mặt của tim là gần với thành ngực, mỗi chuyển đạo ngực ghi lại chủ yếu là điện thế của hệ cơ tim ngay bên dưới điện cực.

Chức năng trí tuệ cao của vùng não liên hợp trước trán

Chức năng trí tuệ bị giới hạn, tuy nhiên vùng trước trán vẫn có những chức năng trí tuệ quan trọng. Chức năng được lý giải tốt nhất khi mô tả điều sẽ xảy ra khi bệnh nhân tổn thương vùng trước trán.

Tác dụng sinh lý của vitamin D

Thụ thể vitamin D có mặt trong hầu hết các tế bào trong cơ thể và nằm chủ yếu trong nhân tế bào. Tương tự như các thụ thể steroid và hormone tuyến giáp, các thụ thể vitamin D có vùng bắt hocmon và vị trí bắt ở DNA.

Phân loại cơ trơn

Cơ trơn ở mỗi cơ quan có các đặc điểm khác nhau: (1) kích thước (2) sự sắp xếp trong các bó (3) đáp ứng với các kích thích khác nhau (4) đặc điểm phân bố thần kinh (5) chức năng.

Cử động định hình của mắt: cử động làm cho mắt tập trung

Vận động chú ý tự ý được điều hòa bởi một vùng vỏ não ở hai bên vùng tiền vận động của thùy trán. Mất chức năng hai bên hoặc tổn thương vùng này gây khó khăn cho việc mở khóa mắt.

Cung lượng tim: là tổng máu tuần hoàn qua mô phụ thuộc vào tuần hoàn ngoại vi

Tổng lưu lượng máu của tuần hoàn ngoại vi chính là tuần hoàn tĩnh mạch, và tim hoạt động một cách tự động để bơm máu quay trở lại tuần hoàn chung của cơ thể.

hCG của thể vàng và quá trình ngăn chặn chu kỳ kinh nguyệt

Cho đến nay, chức năng quan trọng nhất của hCG là ngăn chặn sự co hồi của hoàng thể vào cuối chu kì kinh nguyệt, Thay vào đó, nó kích thích hoàng thể bài tiết progesterone và estrogen trong vài tháng sắp tới.

Sự hình thành thủy dịch từ thể mi của mắt

Thủy dịch luôn được tiết ra và tái hấp thu. Sự cân bằng giữa sự tiết ra và sự hấp thu quyết định thể tích của thủy dịch và áp suất nội nhãn cầu.

Tính chất cơ bản của Protein trong cơ thể

Thành phần chính của protein là các amino acid, phân tử protein được tạo thành từ nhiều chuỗi peptid hơn là từ một chuỗi duy nhất, và những chuỗi được liên kết với nhau bởi các liên kết khác nhau.

Sự thay đổi nồng độ canxi và phosphate sinh lý ở dịch cơ thể không liên quan xương

Ở nồng độ canxi huyết tưong giảm một nửa, các thần kinh cơ ngoại biên trở nên dễ bị kích thích, trở nên co 1 cách tự nhiên,các xung động hình thành,sau đó lan truyền đến các thần kinh cơ ngoại biên gây ra hình ảnh co cơ cơn tetany điển hình.

Sinh lý bệnh của hormon tuyến cận giáp và vitamin D

Canxi và phosphate không được giải phóng từ xương, xương hầu như vẫn giữ nguyên chắc khỏe. Khi các tuyến cận giáp đột nhiên bị lấy mất, ngưỡng canxi trong máu giảm và nồng độ phosphate trong máu co thể tăng gấp đôi.