Mắt khỏe mạnh: Điều tiết liên tục
1 · Dự đoán
Mắt bình thường có thể tập trung vào các vật thể ở bất kỳ đâu từ điểm gần đến vô cực bằng cách thay đổi tiêu cự (điều tiết) của thấu kính bên trong. Mắt cần tiêu cự ngắn hơn hay dài hơn để tập trung vào một vật ở gần hơn?
- Ngắn hơn - một vật ở gần hơn cần thấu kính của mắt bẻ cong ánh sáng mạnh hơn để vẫn tập trung vào cùng một khoảng cách võng mạc.
- Tiêu cự dài hơn cho các vật thể gần hơn.
- Tiêu cự không cần thay đổi đối với các khoảng cách vật thể khác nhau.
2 · Thiết lập
- Mở cài đặt sẵn cho mắt bình thường và nhấn Reset. Võng mạc nằm cố định phía sau thấu kính của mắt 2,2 cm.
- Bật tính năng đọc độ dài tiêu cự cần thiết.
- Đặt khoảng cách vật thể cho mỗi lần thử và ghi lại tiêu cự mà mắt phải sử dụng để giữ hình ảnh trên võng mạc.
3 · Thu thập dữ liệu
| Khoảng cách đối tượng d_o (cm) | Tiêu cự yêu cầu f (cm) |
|---|---|
| 30.00 | |
| 60.00 | |
| 120.00 |
Vẽ đồ thị tiêu cự yêu cầu f (trục y) theo khoảng cách vật thể d_o (trục x) cho ba lần thử của bạn. f có tiến tới khoảng cách võng mạc (2,2 cm) khi d_o lớn lên không?
4 · Phân tích
- Đối với một lần thử, hãy tính f = d_o·R/(d_o + R) bằng cách sử dụng R = 2.2 cm (khoảng cách võng mạc). So sánh với bảng.
- Giải thích tại sao f luôn ở ngay dưới R = 2.2 cm, tiến gần đến nó khi d_o phát triển rất lớn (mắt thư giãn, hội tụ ở vô cực) và giảm xa hơn xuống dưới nó đối với các vật thể gần hơn (nỗ lực điều tiết nhiều hơn).
5 · Gia hạn
- Điểm cực cận của mắt bình thường (khoảng 25 cm) đặt tiêu cự ngắn nhất mà cơ mắt có thể đạt được; điểm xa nhất của nó (vô cực) đặt lâu nhất (hoàn toàn thoải mái). Giải thích tại sao lão hóa thường làm tăng điểm cực cận (viễn thị) ngay cả ở một mắt khỏe mạnh - thấu kính mất đi tính linh hoạt, không có khả năng hội tụ ở vô cực.
- Hệ thống lấy nét tự động của máy ảnh thực hiện một cách cơ học những gì mắt bạn thực hiện về mặt sinh học: điều chỉnh độ dài tiêu cự hiệu quả của ống kính (thường bằng cách di chuyển ống kính, thay vì thay đổi hình dạng) để giữ cho hình ảnh sắc nét trên cảm biến ở các khoảng cách vật thể khác nhau. Tại sao ống kính máy ảnh có thể di chuyển vật lý trong khi ống kính của mắt bạn lại thay đổi hình dạng?
Vật lý đằng sau thí nghiệm này
Chỗ ở của mắt
Để giữ cho hình ảnh ở võng mạc được sắc nét, mắt liên tục điều chỉnh tiêu cự của thấu kính: f = d_o·R/(d_o + R), trong đó R là khoảng cách cố định của võng mạc. Các vật thể ở gần hơn yêu cầu tiêu cự ngắn hơn (khả năng lấy nét mạnh hơn).