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

Điều hòa lưu lượng máu bằng cách phát triển tuần hoàn bàng hệ

Sự mở các tuần hoàn bàng hệ sau đó trong vòng nhiều giờ kế tiếp, sao cho trong vòng 1 ngày, một nửa mô cần máu có thể được đáp ứng, và trong vòng 1 vài ngày dòng máu thường đủ để đến các mô.

Hormone tăng trưởng (GH) gây các ảnh hưởng lên chuyển hóa

Hormone tăng trưởng GH tác động trên sự phát triển cơ thể, tác dụng trên phức hợp chuyển hóa, gồm tăng tạo protein, tăng huy động các acid béo từ mô mỡ, làm giảm sử dụng glucose toàn cơ thể.

Vai trò của vùng dưới đồi điều hòa nhiệt độ cơ thể

Nhiệt độ của cơ thể được điều chỉnh hầu như hoàn toàn bởi cơ chế điều khiển thần kinh, và hầu hết mọi cơ chế này tác dụng thông qua trung tâm điều hòa nhiệt nằm ở vùng dưới đồi.

Trung tâm hô hấp: điều hòa chức năng hô hấp

Các trung tâm hô hấp bao gồm các nhóm tế bào thần kinh nằm song song hai bên ở hành tủy và cầu não của thân não. Nó được chia thành ba nhóm noron chính.

Phản xạ nhĩ và động mạch phổi điều hòa huyết áp

Ở thành của tâm nhĩ và động mạch phổi có receptor căng gọi là receptor hạ áp, nó giống với thụ thể cảm nhận của động mạch hệ tuần hoàn lớn.

Hoàn thiện của tinh trùng là thụ tinh với trứng

Có rất nhiều biến đổi xảy ra trong giai đoạn hoàn thiện tinh trùng mà nếu không có chúng, tinh trùng không thể xâm nhập vào bên trong trứng cà thực hiện quá trình thụ tinh.

Xung lực của động mạch

Áp lực bơm máu ở góc động mạch chủ đưuọc biểu diễn trên hình. Với một người lớn trẻ khỏe, huyết áp ở đầu mỗi nhịp đập sẽ gọi là huyết áp tâm thu, vào khoảng 120mmHg.

Chức năng thính giác của vỏ não: cơ chế thính giác trung ương

Mỗi neuron riêng lẻ trong vỏ não thính giác đáp ứng hẹp hơn nhiều so với neuron trong ốc tai và nhân chuyển tiếp ở thân não. Màng nền gần nền ốc tai được kích thích bởi mọi tần số âm thanh, và trong nhân ốc tai dải âm thanh giống vậy được tìm thấy.

Các vùng liên hợp: cảm giác thân thể

Kích thích điện vào vùng liên hợp cảm giác bản thể có thể ngẫu nhiên khiến một người tỉnh dậy để thí nghiệm một cảm nhận thân thể phức tạp, đôi khi, chỉ là “cảm nhận” một vật thể như một con dao hay một quả bóng.

Nơi tích trữ chất béo trong cơ thể người

Các tế bào gan ngoài chứa triglycerides, còn chứa lượng lớn phospholipid và cholesterol, chúng liên tục được tổng hợp ở gan. Ngoài ra, các tế bào gan còn khử bão hòa các acid béo nhiều hơn ở các mô khác.

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.

Điểm nhiệt chuẩn trong điều nhiệt cơ thể

Điểm nhiệt chuẩn tới hạn của vùng dưới đồi, mà ở đó ở dưới mức run cơ và trên mức bắt đầu đổ mồ hôi, được xác định chủ yếu bởi hoạt động của receptor càm nhận nhiệt trong vùng trước thị-trước dưới đồi.

Một số rối loạn sinh lý thân nhiệt

Sốt là trạng thái tăng thân nhiệt xảy ra do điểm chuẩn bị nâng lên cao hơn bình thường. Khi đó, các đáp ứng tăng thân nhiệt xuất hiện và đưa thân nhiệt tăng lên bằng điểm chuẩn mới gây nên sốt.

Ảnh hưởng của gradients áp lực thủy tĩnh trong phổi lên khu vực lưu thông máu phổi

Động mạch phổi và nhánh động mạch của nó vận chuyển máu đến các mao mạch phế nang cho khí trao đổi, và tĩnh mạch phổi rồi máu trở về tâm nhĩ trái để được bơm bởi tâm thất trái thông qua tuần hoàn toàn thân.

Tổng hợp ATP do oxy hóa Hydrogen - Sự Phosphoryl-Oxy hóa

Oxy hóa hydro được thực hiện, bởi một chuỗi các phản ứng được xúc tác bởi các enzym trong ty thể, biến mỗi nguyên tử hydro thành ion H+ cùng với một electron và sau đó dùng electron này gắn với oxy hòa tan.

Ức chế đối kháng: cung phản xạ đồi kháng

Phản xạ gấp mạnh hơn này gửi các thông tin ức chế đến chi ban đầu và làm giảm độ co cơ ở chi này, nếu ta loại bỏ kích thích ở chi gấp mạnh hơn, chi ban đầu lại trở về co cơ với cường độ như ban đầu.

Tăng huyết áp có angiotensin tham gia: gây ra bởi khối u tiết renin hoặc thiếu máu thận cục bộ

Một khối u của các tế bào cận cầu thận tiết renin xuất hiện và tiết số lượng lớn của renin, tiếp theo, một lượng tương ứng angiotensin II được hình thành.

Đái tháo đường type 1: thiếu hụt sản xuất insulin

Tổn thương tế bào beta đảo tụy hoặc các bệnh làm suy yếu sản xuất insulin có thể dẫn đến bệnh tiểu đường type 1. Nhiễm virus hoặc các rối loạn tự miễn có thể tham gia vào việc phá hủy tế bào beta.

Hoạt động chuyển hóa tế bào của Aldosterol

Aldosterol không có tác dụng vận chuyển natri ngay lập tức; đúng hơn tác dụng này phải chờ hình thành liên tục những chất đặc biệt cần thiết vận chuyển natri.

Hormone tăng trưởng (GH) kích thích phát triển sụn và xương

Khi đáp ứng với kích thích của GH, các xương dài phát triển chiều dài của lớp sụn đầu xương, nguyên bào xương ở vỏ xương và trong một số khoang xương gây lắng đọng xương mới vào bề mặt của các xương cũ.

Corticosteroid: Mineralocorticoid, Glucocorticoids và Androgen

Vỏ thượng thận tiết 2 loại hormon chính là mineralocorticoid và glucocorticoid, thêm vào đó nó còn tiết 1 lượng nhỏ hormon sinh dục, đặc biệt hormon androgen, tác dụng giống hormon sinh dục testosteron.

Rung thất: cơ chế phản ứng dây truyền rối loạn nhịp tim

Vòng đầu tiên của kích điện tim gây ra sóng khử cực lan mọi hướng, khiến cho tất cả cơ tim đều ở trạng thái trơ. Sau 25s. một phần của khối cơ này thoát khỏi tình trạng trơ.

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.

Chất kháng giáp ức chế bài tiết của tuyến giáp

Thuốc kháng giáp được biết đến nhất là thyocyanate, propyl-thiouracil, và nồng độ cao iod vô cơ, những thuốc này ngăn chặn bài tiết hormon giáp theo những cơ chế khác nhau.

Tác dụng lên thận và tuần hoàn của Aldosterol

Aldosterol làm tăng tái hấp thu natri và đồng thời tăng bài tiết kali trong các tế bào chính của ống thận nhỏ nhưng cũng bài tiết ion hydro để trao đổi với kali vào trong tế bào vỏ ống góp.