sách về quang học khúc xạ nhãn khoa

Ở người cao tuổi, tất cả các cơ quan trong cơ thể đều bắt đầu bị lão hóa, trong đó có mắt. Bệnh về mắt đã trở thành nhóm bệnh phổ biến ở người già, khó có thể tránh khỏi. Ở tuổi ngoài 40, đôi mắt sẽ bắt đầu có những triệu chứng của quá trình lão hóa. Người cao tuổi thường mắc phải các bệnh lý về mắt sau đây.

Quang học, Khúc xạ

và Kính tiếp xúc

NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

MỤC LỤC ■ ■

Trang

Quang lí học 10

Lí thuyết sóng 10

Tính chất hạt (photon) của ánh sáng 13

Sự giao thoa và đồng pha 14

ứng dụng của sự giao thoa và sự đồng pha 15

Sự phân cực 17

ứng dụng của sự phân cực .17

Sự nhiễu xạ 18

Sự tán x ạ ; 20

Sự phản xạ 20

Sự truyền và sự hấp thụ 22

Sự chiếu sáng 22

Những kiến thức cơ bản về laser 23

Các tính chất của ánh sáng laser 23

Các yếu tố của laser 27

Các nguồn laser 30

Tương tác laser- mô 31

Quang hình học 34

Sự tạo ảnh qua lỗ nhỏ 34

Sự tạo ảnh qua thấu kính và gương 35

Những tính chất của ảnh 38

Độ phóng đại ngang 4 38

Vị trí ảnh 41

Độ sâu tiêu điểm 42

Chất lượng ảnh 43

Độ sáng và độ chiếu xạ 46

Gác tính chất khác , 46

Sự truyền lan ánh sáng 46

Môi trường quang học và chiết suất 46

Định luật của sự truyền thẳng ánh sáng ỉ 48

Mặt phân cách quang học .48

Sự phản xạ gương: định luật phản xạ 49

3

Sự truyền dỗn gương: định luật khúc xạ SI

Sự tới vuông g ó c * * *

Sự phản xạ trong toàn phần 53

Sự phản xạ và khúc xạ ồ các mặt cong 56

Nguyên lí Fermat * 57

T ạ o ảnh điểm bằng một mặt khúc xạ đơn 58

Quang học bậc m ột * 61

Phép xấp xì thứ nhất: bỏ qua chất lượng ảnh 62

Phép xấp xỉ gần trụ c * 62

Phép xấp xĩ góc nhỏ 64

Phương trình của người làm kính 66

Độ tụ và độ tụ qui giảm 69

Độ phóng đại ngang của một mặt khúc xạ cầu đơn 71

Phép xấp xì của thấu kính mỏng 72

Hệ thấu kính phối hợp 73

Ảnh ảo và vật ả o 74

Thấu kính âm mỏng 76

Vật và ảnh ở vô cực 77

Tiêu điểm và tiêu diện 78

Mặt phẳng chính và điểm chính 80

Xác định tính chất của ảnh bằng dựng hình 80

Thấu kính dày 87

Tiêu cự 88

Phép rút gọn Gauss 89

Định luật Knapp, nguyên lí Badal, và máy đo số kính 89

Hệ vô tiêu 91

Lăng kính nhãn khoa 93

Bản hai mặt song song 94

Góc lệch 94

Đỉốp lăng kính 94

Sự di lệch ảnh do lăng kính 96

Hiệu ứhg lăng kính của thấu kính (qui tắc Prentice) 97

Phép cộng vectơ của lăng kính 98

Quang sai do lăng kính 99

Lăng kính Fresnel 99

Gương , , 100

Năng suất phản x ạ tr lồ 100

Sự đảo ngược không gian ả nh

Tia trung tâm của gương , i

Tính độ t ụ ứ ư drtì m m ề 102

4

Quang s a i 103

Cầu s a i 103

Loạn thị đều 104

Loạn thị không đểu 111

Loạn thị không đều và phương pháp phân tích mặt só n g 111

Mắt người là một hệ quang h ọ c 122

Con mắt giản đồ và con mắt rút g ọn 122

Kích thước đồng tử và ảnh hưởng đối với độ phân giải của mắt 125

Thị lực 126

Các thuật ngữ vể chức năng thị giác 126

Đo thị lực trên lâm s à n g 128

Độ nhạy tương phản và hàm độ nhạy cảm tương p h ả n 129

Các hiện tượng nội n hã n 134

Các tình trạng khúc xạ của mắt: chính thị và bất chính th ị 135

Cận th ị 136

Viễn t h ị

Loạn thị y 3 7 ) Khúc xạ 2 mắt không đều, chênh lệch ảnh võng mạc, một mắt không TTT 138

Khúc xạ 2 mắt không đ ề u 138

Chênh lệch ảnh võng mạc 138

Một mắt không thể thuỷ tinh 139

Điều tiế t 139

Thuật ngữ về điều tiết 139

Tl lệ tật khúc x ạ 140

Phí tổn về mặt xã hội do tật khúc x ạ 141

Các yếu tố quyết định khúc x ạ 141

Sự chính thị hoá 141

Cận th ị 142

Tuổi xuất hiện cận th ị 143

Căn nguyên của cận th ị

Các mô hình phát triển của tật khúc xạ

IV Đo khúc xạ trên lâm sàng 145

Đo khúc xạ khách quan: Soi bóng đổng tử 145

Tư thế và hướng đ o 146

Định thị và làm giãn điều tiết 147

Bóng đổng tử 147

Kính điểu chình ầâ 149

Tìm điểm trung h oà 150

Soi bóng đổng tử trong loạn thị đ ề u .

Bóng đổng tử khốc thường *

Tóm tắt kĩ thuật soi bóng đổng tử ■ m 155 Đo khúc xạ chủ quan j ' 4ẾÊ Phương pháp dùng mặt đống hổ loạn thị Itmtmnmn

Phương pháp dùng kính trụ chéo J í 0k8ớ f i 188

Tinh chinh kính cẩu - i i i i ỉ i ỉ ỉ ỉ ri ttuĩ y ,., , „.„,161

Cân bằng 2 mắt

Đo khúc xạ có liệt đỉâu t i ế t và không llột đléu tỉết (khúc xạ biểu hiện) 163

Đo khúc xạ qua kính đang đ e o " .163

Điều chỉnh tật khúc xạ bằng kính gọng 165

Kính cầu và khái niệm viển đ iểm 165

Khoảng cách đ ỉn h 166

Kính trụ và khái niệm viền đlổm 166

Cho kính ở trẻ em 168

Tật cận thị 168

Tật viễn thị 169

Khúc xạ 2 mắt không đ ề u 169

N h ữ n g v ấ n đ é đ i ề u t i ố t l â m s ồ n g Ì H I I I I I I M I K M M 1 6 9 Lão thị 169

Thiểu năng đỉéu tiết 170

Điều tiết quá độ n u , u u m n n , , , , 170

Tĩ số qui tụ điéu tiếưđỉéu tiết (AC/A) 171

Ảnh hưởng của kính gọng và KTX đối VỚI điếu tiết và qui tụ 172

Cho kính đa tiê u 172

Xác định công suất kính nhìn gẩn .172

Qui tắc Prentice và dạng kính 2 tíêll 177

Nghể nghiệp và kính đọc sách II 184

Một số loại kính đặc biệt 185

Kính cho mắt không th í thuỳ tinh 185

Các loại kính hấp thụ ánh sáng 186

Các loại kính chất HẬU đặc biệt 189

Dùng lăng kính đổ điều t r ị 61Vi If f f f fIf f191 190

Song thị một m ắt * 192

V Kính tiếp xúc 193

Những đặc điểm quang học quan trọng lầm §ềfí| sủa K T X 194

Thị trưởng „ „ „ „ 194

Kính thước ả n h i 194

Điều tỉố t 196

8

Yêu cầu qui t ụ 197

Thấu kính nước mắt 197

Điều chỉnh loạn thị 199

Điều chình lãò thị ở người mang KTX 199

Điều chỉnh một mắt .199

Kính tiếp xúc 2 tiêu luân phiên 200

Kính tiếp xúc 2 tiêu 201

Sinh lí bệnh học giác mạc mang KTX 201

KTX cứng giác m ạc 202

Các polyme 202

Các tham số và các dạng của KTX 203

Nguyên tắc lắp đặt kính RGP 206

Địa hình giác mạc trong lắp đặt KTX 208

Quan hệ lắp đặt của KTX và giác m ạc 209

Đặt kính thử 213

Cap kính R G P 214

Thay kính RGP ở người dùng kính PMMA lâu ngày 214

Chỉnh giác mạc bằng KTX 214

Những phản ứng có hại của kính RGP 215

Chống chỉ định của K TX 216

KTX mềm" 216

Các polyme hydrogel 216

Sản xuất kính 217

Nguyên tắc lắp đặt kính 217

Đặt lâi KTX mềm ở người đang đeo KTX cứng 218

Điều chỉnh loạn thị bằng KTX mềm 219

Những phản ứng có hại của KTX mềm 219

KTX mềm kị nước 221

Tác dụng điều trị và phục hổi của KTX 221

Kính băng giác mạc 221

Giác mạc hình chóp 222

Mắt không có thể thuỷ tinh 225

Đặt KTX sau các phẫu thuật khúc xạ giác mạc 225

KTX củng mạc thấm khí 225

VI Kính nội n h ã n 229

Các loại ỈOL 229

IOL tiền phòng 230

ỈOL hậu phòng 231

Những vấn đề quang học của IO L ị 231

Sự phóng đại ảnh 231

7

Lựa chọn công suất IOL 232

Các tiêu chuẩn IOL 236

IOL đa tiêu 236

Các loại IOL đa tiêu 237

Kết quả lâm sàng của IOL đa tiêu 239

v» Một số vấn đề quang học trong phẫu thuật khúc xạ 241

Loạn thị không đều 243

VIII Các phương pháp đánh giá và hỗ trợ bệnh nhân khiếm th ị 244

Nguyên lí và mục tiêu của phục hổi chức năng 244

Nguyên lí của phục hồi chức năng 244

Mục tiêu của phục hổi chức năng 246

Hiểu rõ tổn hại thị giác của bệnh nhân 246

Đánh giá tổn hại thị giác chủ quan 246

Đánh giá tổn hại thị giác khách quan 251

Các biện pháp trợ th ị V 257

Dụng cụ trợ thị quang học 257

Dụng cụ trợ thị không quang học 262

Trợ giúp ngoài thị giác 262

Một số vấn đề của khiếm thị ở trẻ em 262

Trẻ nhỏ 263

Trẻ trước tuổi đi học 263

Trẻ ở tuổi đi học 263

Thanh thiếu niên 263

Giảm nhẹ tàn tật thị giác 264

Vấn đề động lực 264

Tận dụng tối đa thị lực còn lạ i 264

Cải thiện môi trường 265

Các nhân viên phục hổi chức năng thị giác 265

IX Kính viễn vọng và dụng cụ quang học 267

Máy soi đáy mắt trực tiế p 267

Máy soi đáy mắt gián tiếp ; 270

Chiếu sáng đáy m ắt 270

Tạo thành ảnh không gian 271

Duy trì liên hợp 2 đổng tử 271

Nguồn sáng 273

Quan sát 2 mắt * ị 273

Máy chụp ảnh đáy mắt — 274

8

Máy sinh hiển vi đèn khe 277

Kính thỉôn vôn ” mm Lâng kính đảo hình .n 2 7 9 Kính viễn vọng Galỉleo " * 279

Vật kín h 281

Hộ thòng chiếu sáng 281

Hộ thống quan sát 2 m ắt * 282

Kính soí đáy mát với đèn k h e 282

Nhân áp kế đè dẹt Goldmann 288

Máy đo độ dày giác m ạ c 292

Kỉnh hiển vi phản gương 292

Kính hiển vi phẫu thuật 295

Giác mạc k ế 297

Máy ghi địa hình giốc mạc 302

Máy đo số kính chinh tay 304

Đo tròng kính đọc sách 305

Máy đo số kính tự động 307

Sỉêu ảm chấn đoán 308

Đo Khúc xạ tự động 312

Đo chức năng hoàng điểm 315

Giao thoa kể la s e r 315

Tiềm thị lực k ế 315

Đ olo ổ 317

Đường lối chung khỉ cho kính tr ụ 319

Cảu hòi 1 335

Giải đáp 343

CHƯƠNG I

Quang lí học

Ánh sáng là gì? Câu hỏi này đã trỏ thành một vấn đề được tranh luận sôỉ nổi trong nhíéu thế k i Một bôn là những người ủng hộ lí thuyết sóng, do Christian Huygens đưa ra đáu tién, sau đó được phát triển bởi Young và Maxvvell Đối lập với trường phái náy là những người bảo vệ lí thuyết hạt, do Nevvton đưa ra và được Planck ủng

hộ, Tuy nhíôn, cuối cùng cả 2 thuyết này đều cán thiết để giải thích tất cả các hỉộn tượng lỉén quan đến ánh sáng Môn cơ học lượng tử sinh ra từ thuyết lượng tử của Planck đã giải thích thành còng bản chất 2 mặt của ánh sáng nhờ nhận thức rõ cả tính chất hạt và tính chắt sóng của ánh sáng

Ngày nay, sự mô tả các hiộn tượng quang học được phân chia thành các lĩnh

vực quang lí học, quang hình học, và quang học ỉượng tử Quang lí học mô tả

những hỉện tượng cố thể dẻ hiểu nhất dựa vào những tính chất sóng của ánh sáng

Quang hình học quan niộm ánh sáng bao gổm các tia và đề cập đến những tính

chát của ảnh qua thấu kính và gương Quang học lượng tử nói vể tương tác giữa

ánh sáng và vật chát và, như tên gọi của nó, cho rằng ánh sảng cố tính chấỉ sóng

và tính chất hạt (photon)

Tôm Ịạỉ, ảnh sảng thể hiện như một sông khi nó đi qua không khí, chân không, hoặc cảc chất trong suốt Ảnh sáng thể hiện một số tính chất của hạt (photon) khi

nố đuợc sinh ra hoặc bị hấp thụ Mồ hình tia là một phương pháp đđn giản hoá để

mò tả sự truyển lan ánh sáng Mặc dù mô hình tia bỏ qua ảnh hưỏng của nhiểu xạ

và những hiện tượng quang lí học khác, nó vẫn là một phương pháp giá trị cho các phẻp tỉnh liên quan đến thấu kính và ảnh

Chúng ta chủ yếu quan tâm đến sự truyền ánh sáng qua các môi trường, bao gổm các mô trong suốt của mắt, vi vậy phán này sẽ tập trung vào những mô tả vé sóng và tia của ánh sáng, chỉ đôi chỗ đé cập đến tính chất hạt của ánh sáng

Lí thuyết sóng

Sổng nước lả một hiện tượng tương tự giúp hiểu được sóng ánh sáng Khi một sóng

đi chuyển trên mặt nước, các phán tử ở bể mặt xê dịch lên xuống khỉ sóng đi qua nhũhg chủng không di chuyển cùng với sóng Trong trường hdp ánh sáng, Khỏnỡ

có vật chất náo đi chuyển khi sóng truyền qua, đúng hơn là điện trường tại l H điểm tăng lên, giảm xuống, và đảo hướng khi sóng đi qua (Hình 1-1) Điện tniởng luôn luôn vuông gốc vởi hướng truyén sóng

Hướng truyền

Hình 1-1 - Hình biểu diễn một sóng ánh sáng 1 là ánh sáng tại một thời điểm; 2 là sóng sau một khoảng thời gian ngắn, sau khi nó di chuyển sang phải một phần bước sóng Bưóc sóng (X) là khoảng cách giữa các đỉnh sóng Điện trường (E) tại một thời điểm được biểu diễn bằng một nét liền cho sóng 1 và bằng nét đút quãng cho sóng 2 Biên độ sóng (A) là giá trị cực đại của điện trường

Hình I-2 - Điện trường luôn đổng hành từ trường ỏ mọi sóng điện từ Từ trường (H) bao giờ cũng vuông góc với điện trường

Hai đặc trưng chủ yếu của sóng (Hình 1-1) là bước sóng (X) và biên độ (Ạ)

Bước sóng ỉà khoảng cách giữa 2 đỉnh sóng Biên độ là giá trị cực đại mà điệp

trường đạt được khi sóng truyền đi, nó xác định cường độ sóng Đặc trưng thứ ba của sóng (không thể hiện trong hình 1-1) là tổn số, tức là số đĩnh sóng đi qua một

điểm cố định trong một giây

Ngoài điện trường, sóng ánh sáng còn có từ trường, nó tăng và giảm cùng vớí

điện trường Trong hình ỉ-2, từ trường (H) vuông góc với hướng truyền ánh sáng và

điện trường Từ trường không quan trọng bằng điện trường và thường bị bỏ qua trong các mô tả vể sóng ánh sáng

Quang học

10*

' 5 * H ẩ n g n g o ạ ỉ

lOt^iạLỊcbộn^nh^thạ 6000 10' Tửogoai.-

Hình 1-3 minh hoạ phổ sóng đíộn từ, trong đó có một phần rất nhỏ thuộc về ánh

sáng nhìn thấy Thuật ngữ ốnh sáng dùng để chĩ phẩn nhìn thấy của phổ sóng điện

từ, nhưng nó cũng có thể được dùng cho phần bức xạ hồng ngoại và phần gần tử ngoại của quang phổ Giới hạn của vùng ánh sáng nhìn thấy thường không rõ ràng mặc dù thường được xác định là 400-700 (nm) Trong một số điều kiện nhất định,

độ nhạy cảm của mắt có thể mở rộng tới vùng hồng ngoại và tử ngoại Thí dụ ở mắt không thể thuỷ tinh (không còn khả năng hấp thụ tia tử ngoại của thể thuỷ tỉnh) võng mạc có khả năng phát hiện các bước sóng dưới 400 nm Tia X cũng gây ra một đáp ứng ở võng mạc, nhưng những sóng này không được hội tụ bởi các thành phần quang học của mắt

Tốc độ ánh sáng (c) trong chân không ià một trong những hằng số căn bản của tự nhiên, nó gần chính xác bằng 3,00 X 1010 cm/giây Bước sóng (X) của một sóng ánh sáng quan hệ với tần số (u) theo phương trình:

Xu = c

Khi ánh sáng đi qua bất kì môi trường trong suốt nào khác chân không, tốc độ của nó (v) giảm đi Chiết suất (n) của môi trường được xác định bằng tì số:

n ■ c/v

Tần số (u) của sóng không thay đổi khi đi qua một môi trường trong suốt,

nhưng bước sóng (km) trở thành ngắn hdn, do bị chi phối bởi hệ thức:

= n

Tính chất hạt (photon) của ánh sáng

Khi ánh sáng tương tác với vật chất, các lượng tử riêng lẻ của năng lượng (các photon) được phát ra hoặc hấp thụ Lượng năng lượng (E) của mỗi photon được tính bằng công thức:

E = hu

trong đỏ u là tần số của sóng ánh sáng và h là hằng số Planck: 6,626 X 10'34J/giây

Do tần số của ánh sáng màu lam ỉớn hơrì tần số của ánh sáng đỏ (Hình I-3), do đó một photon của ánh sáng màu lam có năng lượng lớn hơn một photon của ánh sáng đỏ

Việc dùng íluorescein trong chẩn đoán là một ứng dụng thực tiễn của nguyên lí này Thí dụ, một photon của ánh sáng màu lam được hấp thụ bởi một phân tử ĩluorescein riêng lẻ Khỉ phân tử này lại phát sáng (phát huỳnh quang), photon được phát ra có năng lượng thấp hdn, nằm ở phần vàng-lục của quang phổ Năng lượng còn lại được chuyển thành nhiệt hoặc hoá năng Thông thường, ánh sáng huỳnh quang có bước sóng dài hơn ánh sáng kích thích

13

Tính 2 mặt hạt-sóng còn mở rộng ra các khái niệm cơ bản khác Thí dụ, điện tử

thể hiện tính chất sóng với bước sóng ngắn hơn nhiều so với bước sóng ánh sáng

Do ảnh hưởng nhiễu xạ bị giảm nhiều ở các bước sóng ngắn (xem phần Nhiễu xạ) nên kính hiển vi điện tử có thể đạt được độ phân giải cực cao

Sự giao thoa và đồng pha

Sự giao thoa (interíerence) xảy ra khi 2 sóng ánh sáng phát ra từ cùng một nguồn tiếp xúc với nhau Giao thoa dễ xảy ra nhất với ánh sáng đơn sắc, tức là ánh sáng nằm trong một dải bước sóng hẹp Nhưng cũng có thể có giao thoa với ánh sáng trắng trong những điều kiện tối ưu

Trong hình 1-4 các đường cong là các đỉnh sóng ở một thời điểm Nơi các đỉnh sóng trùng nhau (thí dụ tại điểm A) sẽ sinh ra cường độ tối đa, vì năng lượng của

trường điện từ cộng nhau (giao thoa tăng) Ndi đỉnh của một sóng trùng với chân

của một sóng khác (B), 2 trường điện từ sẽ tiêu huỷ lẫn nhau và tạo ra cường độ tối

thiểu (giao thoa giảm) Nếu 2 sóng có biên độ bằng nhau, giao thoa giảm là hoàn

toàn và cường độ sáng sẽ bằng 0 Do đó, trên màn hình sẽ xuất hiện một loạt các băng sáng và băng tối tương ứng với các vùng giao thoa tăng và giao thoa giảm (Hình 1-4)

Khe

<Dt)

Hình 1-4 - Sự giao thoa A: giao thoa tăng, B: giao thoa giảm

Màn chắn (nhln nghiêng) Màn chắn-<c)*TỐi đa

*(Bjrối thiểu

14

Thuật ngữ đồng pha (coherence) dùng để chĩ khả năng sính ra giao thoa của 2

chùm sáng hoặc các phần khác nhau của cùng một chùm sáng Đổng pha không

gian (hoặc đổng pha ngang) là khả năng sinh giao thoa của 2 phần tách biệt của

cùng một sóng (P và Q trong Hình 1-4) Đổng pha thời gian (hoặc đổng pha dọc) là

khả năng của một sóng thuộc một chùm sáng giao thoa với một sóng khác của cùng chùm sáng đó (P và R) Một nguồn sáng trắng rộng có độ đổng pha gần bằng không Tuy nhiên, nếu ánh sáng đi qua một khe hẹp (như trong Hình 1-4), độ đồng pha không gian giữa p và Q tăng lên, tiến tới giá trị 1 khi khe sáng tiến tới độ rộng bằng 0 Đồng pha thời gian được cải thiện khi dùng một kính lọc để chọn một giải bước sóng hẹp Ánh sáng laser có độ đồng pha cao Hầu hết các laser khí đạt tới độ đồng pha thời gian hoàn hảo, nghĩa là có thể làm cho một phần chùm sáng giao thoa với một phần muộn hơn rất nhiều của chùm sáng đó

ứng dụng của sự giao thoa và sự đổng pha

Sự giao thoa do độ đồng pha cao của ánh sáng laser có thể dẫn đến những vấn đề

hệ trọng trong một số ứng dụng của ỉaser Thí dụ ảnh tạo ra bởi ánh sáng laser thường bị chồng lên bởi một hình lốm đốm Tuy nhiên, hiệu ứng giao thoa cũng có

thể có tác dụng thiết thực, chẳng hạn phương pháp đo giao thoa laser Ụaser

iríteiierometry) để đánh giá chức năng võng mạc ở mắt đục thể thuỷ tinh: một chùm

tia laser được tách làm đôi, 2 chùm tia này đi qua 2 bờ đối diện của đồng tử Nơi 2 chùm tia lại chồng lên nhau ở võng mạc sẽ tạo thành những vân giao thoa, ngay cả khi các chùm tia này đã bị tán xạ bởi thể thuỷ tinh đục

Một trong những ứng dụng quan trọng nhất của sự giao thoa là màng chống

phản xạ (Hình I-5) và kính lọc giao thoa (Hình I-6) Nếu 2 chùm sáng phản xạ trong

hình I-5 có biên độ bằng nhau nhưng lệch pha đúng nửa bước sóng thì giao thoa giảm sinh ra sẽ làm cho các chùm sáng triệt tiêu lẫn nhau, do đó ngăn chặn sự phản xạ Màng chống phản xạ hiện đại gồm có nhiều lớp mỏng chất liệu trong suốt chỉ phản xạ một vài phần mười của một phần trăm phổ nhìn thấy Các màng này được sản xuất bằng cách làm cho chất liệu bốc hơi trong một buồng chân không và lắng đọng trên mặt kính

Kính lọc giao thoa (Hình I-6) có cấu tạo để cho các tia kế tiếp truyền qua kính

lọc hoàn toàn hợp pha, do đó sinh ra giao thoa tăng Điều kiện này chỉ áp dụng cho một bước sóng, do đó kính lọc chỉ truyền bước sóng đó và một dải hẹp của các bước sóng ở 2 bên Các bước sóng khác bị phản xạ bởi kính íọc giao thoa Các lớp phản xạ có thể là những màng kim loại mỏng chẳng hạn bạc hoặc nhômm nhưng thông thường là gồm nhiều lớp mỏng chất liệu trong suốt, độ dày mỗi lớp được lựa chọn để tạo ra năng suất phản xạ mong muốn

Các lớp mỏng còn được thiết kế để cho sự truyền (hoặc phản xạ) có những đặc

tính của một kính lọc ngưỡng đột ngột (Sharp cutoff tilter) Thí dụ, cái gọi là gương

lạnh có một lớp phủ nhiều lớp để phản xạ ánh sáng (lạnh) nhìn thấy và truyền các

15

Nền kínhMàng mỏng

bước sóng hồng ngoại Kính lọc kích thích dùng trong chụp mạch huỳnh quang cho phép các bước sóng ngắn (dưới 500 nm) đi qua để làm fỉuorescein phát quang Kính lọc chắn dùng trong máy chụp ảnh đáy mắt chỉ cho qua các bước sóng dài (trên 500 nm) Do đó, phim nhận được bức xạ huỳnh quang nhưng toàn

bộ ánh sáng kích thích bị loại trừ

Sự phân cực

Mắt người không cảm nhận được ánh sáng phân cực, trừ hiện tượng chổi Haidinger (được trình bày ở phần sau) Tuy nhiên, sự phân cực có nhiều ứng dụng trong khoa học thị giác và nhãn khoa như chúng ta sẽ thấy

Một minh hoạ tốt của sự phân cực là một sợi dây thừhg căng một đầu được quất lên xuống Sóng sẽ truyền như một dao động lên xuống dọc theo chiểu dài

của sợi dây Ánh sáng phân cực thẳng (plane-polarized hoặc linearỉy polarized) bao gồm tất cả những sóng có điện trường ở cùng một mặt phẳng.

Cũng có thể quay một đẩu sợi dây thừng theo chuyển động tròn Sóng lúc này

sẽ di chuyển dọc theo sợi dây dưới dạng dao động tròn Tương tự, ở ánh sáng phân

cực tròn, điện trường ở bất kì điểm nào cũng quay nhanh Ở ánh sáng phân cực elip, điện trường vừa quay vừa thay đổi biên độ nhanh khi sóng đi qua.

Anh sáng không phân cực gồm một hỗn hợp ngẫu nhiên các chùm phân cực

thẳng Sự phân cực một phần, như tên gọi của nó, tạo ra một hỗn hợp ánh sáng

không phân cực và ánh sáng phân cực (thẳng, tròn, hoặc elip)

Một cách để tạo ra ánh sáng phân cực thẳng là cho một chùm sáng không phân cực đi qua một kính lọc phân cực (thí dụ một lá chất dẻo), tương tự việc luồn sợi dây thừng rung qua một hàng rào chắn để cho chỉ có rung động lên xuống được truyền qua Một số kim loại, đặc biệt là calxit, có thể dùng để phân cực ánh sáng Như sẽ thấy ở phần sau, sự phản xạ cũng có thể gây phân cực toàn phần hoặc một phần Thậm chí bầu trời cũng có vai trò như một kính phân cực nhờ đặc tính gây tán xạ của các phân tử không khí

ứng dụng của sự phân cực

Hiện tượng chổi Haidinger có thể được minh hoạ trên lâm sàng bằng cách xoay liên

tục một kính phân cực ở trước một trường màu lam đồng nhất Người bình thường

sẽ nhìn thấy một cấu trúc xoay giống như một chổi 2 đầu hoặc một cái chong chóng Hiện tượng này dùng để khu trú hoàng điểm khi khám cảm thụ thị giác và

để đánh giá tình trạng của lớp sợi thần kinh Henle ở hoàng điểm

Kính râm phân cực đôi khi dùng để làm giảm loá mắt do ánh nắng phản xạ Thí

dụ, khi đi bơi thuyền, ánh nắng phản xạ từ mặt nước bị phân cực một phần Do phân cực ngang là chủ yếu (Hình 1-8) nên kính râm được chế tạo để chĩ cho ánh sáng phân cực dọc đi qua Tương tự, khi lái xe thì ánh sáng phản xạ từ mặt đường

và từ mặt sơn hoặc mặt kính của các xe khác cũng phân cực một phẩn, thường là phân cực ngang.

Một số chất liệu, như kính hoặc chất dẻo, khi bị tác dụng ứng suất sẽ thay đổi trạng thái của ánh sáng phân cực Thí dụ một thấu kính nhãn khoa được xử lí nhiệt

sẽ cho một hình đặc biệt khỉ đặt giữa các tấm phân cực chéo Những người đeo kính râm phân cực có thể nhìn thấy những hình phân bố ứng suất ở cửa kính hoặc cửa kính sau của xe hơi

Ảnh sáng phân cực được sử dụng trong một số dụng cụ nhãn khoa để loại trừ ánh phản chiếu mạnh từ giác mạc Người khám nhìn qua một kính phân cực đặt vuông góc với phân cực của ánh sáng tới mắt được khám Kính phân cực loại trừ ánh sáng phản gương từ giác mạc nhưng lại cho qua một phần ánh sáng phản xạ toả lan từ võng mạc

Bảng thị lực dùng ánh sáng phân cực đặc biệt hữu ích bởi vì có thể thử từng mắt trong khi bệnh nhân nhìn bằng 2 mắt qua một cặp kính phân cực đặc biệt Thí

dụ các chữ luân phiên trong bảng Snellen có thể được phân cực 90° so với nhau,

do đó được nhìn bằng từng mắt riêng rẽ Các bảng khác cũng rất giá trị để khám chức năng 2 mắt hoặc các bất thường như khám phù thị, khác biệt định thị, và chênh lệch ảnh võng mạc 2 mắt

Sự nhiễu xạ

Tất cả các sóng đều có thể bị nhiễu xạ khi gặp một vật cản, một lỗ nhỏ, hoặc một bất đồng đều ở môi trường Sự nhiễu xạ làm thay đổi hướng của sóng Trong trường hợp ánh sáng, điều này tương ứng với sự đổi hướng tia sáng Bước sóng càng ngắn thì sự đổi hướng càng ít

Nhiễu xạ ít khi đdn độc mà thường phối hợp với các ảnh hưởng khác như giao thoa hoặc khúc xạ Một thí dụ trong đó nhiễu xạ chiếm ưu thế là trong các vệt sáng được nhìn qua kính chắn gió xe hơi đã được cái gạt nước quét qua lại nhiếu lần Mỗi vệt nhỏ trên kính làm cho ánh sáng nhiễu xạ ở các hướng vuông góc với vệt, tức là ở một mặt phẳng của các tia trực giao vối rãnh nhiễu xạ Một thí dụ khác là hình của một đèn sáng ở xa nhìn thấy qua một tấm màn mỏng, ở đây nhiễu xạ cũng ở hướng vuông góc với chất liệu gây nhiễu xạ, trong trường hợp này là các sợi vải Với chất liệu vải dệt chéo thì nhìn thấy một dãy chấm sáng Ở đây, nhiễu xạ lẫn lộn với giao thoa, tạo ra những chấm sáng rời rạc hơn là những vệt liên tục

Nhiễu xạ tạo ra một giới hạn cho thị lực khi kích thước đồng tử nhỏ hơn 2,5 mm (đối với mắt chính thị) Ảnh của một nguồn sáng nhỏ ở xa tạo thành trên võng mạc

có dạng những vòng sáng và tối đổng tâm bao quanh một đĩa sáng trung tâm gọi là

đĩa Airy (Hình 1-7) Đường kính (d) của đĩa trung tâm tăng khi kích thước đồng tử

giảm theo phương trình:

18

f = tiêu cự cửa quang hệ (mắt)

Phương trình này minh hoạ một tính chất khác của nhiễu xạ: các bước sóng dài (màu đỏ) nhiễu xạ mạnh hơn các bước sóng ngắn (màu lơ), do đó tạo thành một

đĩa Airy đường kính lớn hơn Độ phân giải tốt nhất có thể có được từ một dụng cụ

quang học bị giới hạn bởi sự nhiễu xạ Khoảng cách tối thiểu có thể phân giải gần bằng bán kính của đĩa Airy Do hiện tượng này, kính viễn vọng thường tăng độ phân giải khi độ mở của vặt kính tăng Tuy nhiên, các kính thiên văn quang học thích ống (ground-based astronomical telescope) đường kính trên 25 cm bị giới hạn

độ phân giải do nhiễu loạn khí quyển (hiện tượng này cũng tạo ra sự lấp lánh quen thuộc của những vì sao) Kính viễn vọng không gian hoạt động trong khoảng chân không ngoài khí quyển của trái đất sẽ không bị ảnh hưởng bởi những đỉều kiện khí quyển

Đĩa Airy ít khi thấy được trực tiếp (ngay cồ khỉ người quan sổt nhìn một nguồn

sáng nhỏ qua một đồng tử nhỏ), nguyên nhân thường do gỉác mạc và thể thuỷ tỉnh không phải dạng cầu Đằng cách này, nhỉiu xạ kết hợp với các quang saỉ khác để tâng kích thước vòng nhoè trên võng mạc,

Do nhiễu xạ giôi hạn độ phân giải nhò nhất mà một quang hộ có th ỉ đạt được nôn cố một độ chinh xác trong sản xuất các bộ phận quang học mà cao hơn nỏ thì ảnh không cải thiên đáng kể Giới hạn này được cho bôi tỉèu chuẩn Rayioỉgh: nếu mặt sóng (wavefront) do quang hệ sính ra nhò hơn một phần tư bước sống của sự hoàn hảo, thì việc cải thiện hơn nữa cũng khòng làm tâng độ phAn giải' Giới hạn

19

cho phép này được áp dụng trong thực hành khi đặt tiêu chuẩn sản xuất các bộ phận quang học.

Sự tán xạ

Sự tán xạ ánh sáng xảy ra do những bất đồng đều trên đường đi của ánh sáng, chẳng hạn các hạt hoặc vật thể ở trong một môi trường lẽ ra đồng nhất Tán xạ được tạo ra bởi các hạt rất nhỏ, chẳng hạn các phân tử trong khí quyển, được gọi là

tán xạ Rayleigh Mặc dù tán xạ Rayleigh thường rất yếu, nó thay đổi theo bước

sóng, bước sóng càng ngắn thì tán xạ càng nhiều Bầu trời có màu xanh vì ánh sáng xanh từ mặt trời bị tán xạ nhiều hdn ánh nắng có bước sóng dài Các hạt lớn hơn, chằng hạn bụi trong không khí tán xạ ánh sáng nhiều hơn và ít phụ thuộc vào bước sóng

Sự tán xạ ánh sáng trong các mô của mắt có thể do nhiều tình trạng bệnh lí khác nhau Giác mạc mờ đục do nước quá nhiều trong nhu mô làm gián đoạn cấu trúc colagen rất đều và sát của nhu mô Ở mắt đục thể thuỷ tinh giai đoạn sớm, các phân tử lớn của cấu trúc thể thuỷ tinh gây ra tán xạ Hiện tượng Tyndall là do xuất hiện protein trong thuỷ dịch

Chất liệu gây tán xạ ảnh hưởng đến thị lực theo 2 cách Ảnh hưởng thứ nhất là loá mắt, chẳng hạn khi ánh sáng từ một nguồn như mặt trời hoặc một đèn pha từ phía trước chiếu vào mắt, một phần ánh sáng bị tán xạ trong các môi trường của mắt rơi vào võng mạc Ánh sáng rơi vào trung tâm hoàng điểm gây giảm tương phản và làm mờ chi tiết trong ảnh Ảnh hưởng thứ hai, đặc biệt quan trọng khi tán

xạ mạnh, là giảm lượng ánh sáng để tạo ra ảnh trên võng mạc

Phản xạ ở mặt phân cách còn phụ thuộc rất nhiều vào góc tới Hình 1-8 cho

thấy phân cực càng nhiều hơn khi góc tới chéo Ở một góc tới đặc biệt (gọi là góc

Brevvster) của mỗi mặt phân cách, chì có một dạng phân cực được phản xạ.

Hiện tượng một dạng phân cực phản xạ nhiểu hơn các dạng khác giúp cho kính râm phân cực có thể ngăn chặn ánh sáng phản xạ như đã được giải thích ở phần nói về phân cực và ở trang sau đây

20

Hình 1-8 - Sự phản xạ bỏi một mặt thuỷ tinh trong không khí phụ thuộc vào góc tới (0) Kí híôu 1 biểu thị sự phân cực vuông góc với mạt phẳng tới Kí hiệu II biểu thị sự phân cực song song vớí mặt phẳng tới Khi tỉa tới vuông góc (90°), hệ số phản xạ đạt 100% Trong thí dụ này, thuỷ tính

có chiết suất bằng 1,51, góc Brevvster của chiết suất này là 56,5° Tại góc Brevvster (0B), phản

xạ của ỉhành phần song song hầu như bằng 0

Phản xạ toàn phần có thể xảy ra khi ánh sáng tới theo một góc nghiêng từ

một môi trường chiết suất cao sang một môi trường chiết suất thấp hơn (xem phần Phản xạ trong toàn phần, Chương II) Cơ sở của sự truyền ánh sáng trong quang học sợi (tiberoptics) là phản xạ toàn phần ỏ mặt trong của sợi Sợi quang thường gồm một phần lõi thuỷ tinh lõi chiết suất cao bao quanh là một lớp thuỷ tinh chiết suất thấp hdn Phản xạ toàn phẩn xảy ra ở mặt phân cách giữa 2 lớp thuỷ tinh Mặt phân cách này phải không có bụi, bẩn, và không tiếp xúc với bất kì chất liệu nào khác có thể làm giảm phản xạ toàn phần

Phản xạ từ các kim loại như bạc hoặc nhôm có thể cao tới 85%-95% Cũng như với các chất liệu khác, hệ số phản xạ tăng theo góc tới Các gương dùng trong dụng cụ nhãn khoa thường gồm một lớp nhôm (đã được làm bay hdi trong chân không) phủ trên một nền thuỷ tinh sau đó được bọc bằng một màng mỏng chất liệu trong suốt bảo vệ như Silicon monoxit để chống oxy hoá và trầy xước bề mặt nhôm.Gương nửa trong suốt, đôi khi được dùng như gương một chỉều, thường gồm một lớp kim loại đủ mỏng để truyền qua một phần nhỏ ánh sáng tới Chúng không hiệu suất 100% ở chỗ một phẩn đáng kể ánh sáng cũng bị hấp thụ Trong các ứng dụng quan trọng, gương phản xạ một phẩn có thể được làm bằng các chất liệu khác để chỉ có một phần nhỏ ánh sáng bị tổn thất do hấp thụ

Phản xạ của kim loại làm phân cực một phần ánh sáng phản xạ Cũng như các

chất liệu khác, thành phẩn vuông góc phản xạ mạnh hdn thành phần song song

Tuy nhiên, với các kim loại thì không có góc tại đó chĩ có một dạng phân cực bị

phản xạ Do đó, sự phân cực của ánh sáng phản xạ không bao giờ hoàn toàn

21

Sự truyền và sự hấp thụ

Sự truyền (transmỉssion) là sự di chuyển của năng lượng bức xạ qua một môí

trường hoặc khoảng không Nó được đo bằng đơn vị hệ số truyền, tức là phán trăm của năng lượng có thể đi qua một nrtôi trường Đối với các chất hấp thụ, hộ 8Ố truyền thường là một hàm của bước sóng

Sự hấp thụ (absorption) thường được biểu diễn bằng mật độ quang (OD), Mật

độ quang bằng 1 có nghĩa là hệ số truyển bằng 10% Các giá trị khác là 2 (0,01) = 1%, và 3 (0,001) = 0,1%

Nói chung, biểu thức của mật độ quang là OD = log 1/T, trong đó T là hộ số truyền (Xem thêm về các thấu kính hấp thụ trong Chương IV: Đo khúc xạ trôn lâm sàng)

Sự chiếu sáng (illumination)

Ảnh sáng được đo định lượng bằng 2 cách Đo bức xạ (radiometry) là đo cường độ

ánh sáng, đơn vị Cd bản là oát Thí dụ độ chiếu xạ (irradiance) trên một mặt là số

oát trong một mét vuông tới vuông góc với mặt đó

Đo quang (photometry) là đo ánh sáng bằng các đơn vị dựa trên đáp ứng của

mắt Đơn vị cơ bản là candela (thay thế chính xác hơn cho đơn vị cũ là nến

“candle”) Một nguồn điểm có công suất 1 candela phát ra tổng số 4n (tức là « 12,6) lumen Độ rọi (ilỉuminance) trên một mặt là số lumen trong một mét vuông tới vuông góc với mặt đó Độ chói (luminance) của một mặt là lượng ánh sáng phản xạ

hoặc phát ra bởi mặt đó

Nếu biết cường độ của một nguồn sáng bằng oát thì có thể xác định được độ rọi bằng lumen không? Có thể được, với điều kiện là ta biết tính chất quang phổ của đèn đó, tức là cường độ ở mỗi bước sóng Lấy cường độ ở mỗi bước sóng nhân với độ nhạy cảm của mắt với bước sóng đó, tổng cộng các kết quả sẽ là đáp ứng chung của mắt đối với ánh sáng từ nguồn đó Thí dụ, nếu nguồn sáng là đơn sắc

và bước sóng tại điểm cao nhất của độ nhạy cảm của mắt trong điều kiện thích ứng sáng là 555 nm thì hệ số chuyển đổi là 685 lumen/oát ở các bước sóng khác thì

hệ số này thấp hơn, tụt xuống xấp xì bằng 0 ở 400 và 700 nm (Hình I-9 và 1-10).Apostỉlb là độ chói của một mặt khuếch tán lí tưởng, tức là phát ra hoặc phản

xạ 1 lumen trong một mét vuông Đơn vị này được dùng trong đo thị trường trong

đó độ chói của nền và của vật tiêu thường được ghi bằng apostilb

Độ sáng (brightness) là một thuật ngữ chủ quan thường dùng để chỉ cảm giác

tạo ra bởi một độ rọi nhất định trên võng mạc Các thuật ngữ dùng trong đo bức xạ

và đo quang được tóm tắt trong Bảng 1-1

22

r NguồrT

[nănglượn^_

Hình 1-9 - Sơ đổ đo độ nhạy cảm quang phổ

của mắt Bệnh nhân đã thích ứng sáng Đối với

Xt, cần một lượng năng lượng nhất định (Wx)

để hợp với độ sáng chuẩn Lúc này có thể

dựng được một đưòng cong từ wx đối vớỉ X*

Hlnh 1-10 - Lượng năng lượng (Wx) ở mỗi bước sóng (kx) cần thiết để hợp với độ sáng chuẩn

trong sơ đổ của Hình I-9 Đường cong này ngược với đường cong độ sáng quen thuộc trong điểu kiện có ánh sáng Hiệu suất năng lượng lớn nhất

là khoảng giữa của phổ nhìn thấy, ỏ bước sóng

555 nm

Nhà lâm sàng cần quen với các mức chiếu sáng thường được các kĩ sư ánh sáng đề nghị (Bảng I-2) cần chú ý rằng đơn vị fút-nến là một số đo cường độ ánh sáng tác động lên một bề mặt chứ không phải ánh sáng phản xạ vào mẳt Một bóng đèn 100 oát lí tưởng cho độ chiếu sáng khoảng 600 fút-nến cách 3 fút (0,9 m)

và 150 tút nến cách 6 fút (1,8 m)

Những kiến thức cớ bản vế laser

Laser là chữ viết tắt của cụm từ Light Amplitication by stimulated Emission of

Radiation (khuếch đại ánh sáng bằng bức xạ kích thích), cụm từ này nêu rõ những

sự kiện chính của quá trình sinh ra ánh sáng laser Theo trình tự đơn giản hoá nhất, một nguồn năng lượng kích thích các nguyên tử trong môi trường hoạt động (chất khí, chất đặc, chất lỏng) để phát ra một bước sóng ánh sáng đặc biệt Ấnh sáng sinh ra được khuếch đại nhờ một hệ thống phản hồi quang học nó làm cho chùm

sáng phản xạ qua Ịại trong môi trường hoạt động để làm tẽng độ đổng pha cho đến

khi ánh sáng được phát ra là một chùm tia laser Quá trình này sẽ được mô tả chi tiết ỏ phần sau

BẢNG 1-1 CÁC KIỂU ĐO ÁNH SÁNG CHỦ YỂU

Lượng ánh sáng trên một đơn vị diện tích tới vuông góc với một mặt hoầc tai môt ảnh

Thông lượng bức xạ

Cường độ bức xạ

Độ chiếu xạ

oát = jun/giây

Độ rọi

Lumen (một nến phát ra

và trong một đơn vị góc khối

Độ rọi ở võng mạc, được điều chỉnh theo kích thước đồng tử

TT\ộl n ế n c h u ẩ n Vrrvòi') đ ư ợ c g ọ i \ à c a n d e l a

Độ chói

Độ rọi võng mạc

1 apostib = (1/n)

Iumen/m2/sr

1 tút lambert = (1/7t) lumen/fút vuông/sr

Troland (độ chói của

1 nến/m2 được nhìn

qua 1 mm2 đồng tử)

BẢNG 1-2CAC MỨC CHIẾU SÁNG Được ĐỀ NGHỊVăn phòng, nhà bấp

Đọc sách

Phòng đo thị lực:

150 fút-nến

70 fút-nếnĐảng thị lực treo tường

Tính chất thứ hai của ánh sáng laser là đồng hướng (directionality) Laser phát

ra một chùm sáng hẹp toả ra rất chậm Như sẽ phân tích ở phẩn sau, laser chì khuếch đại những photon đi theo một đường rất hẹp giữa 2 gương Quá trình này là một cd chế rất hiệu quả cho ánh sáng chuẩn trực Ở một laser điển hình, sau mỗi quãng đường 1 m thì đường kính chùm tia tăng thêm khoảng 1 mm Tính đổng hướng giúp cho dễ dàng thu được toàn bộ năng lượng ánh sáng của một hệ thấu kính đơn và hội tụ ánh sáng này thành một điểm nhỏ

Đổng pha (coherence), nghĩa là toàn bộ năng lượng được truyển từ nguồn đều

cùng pha, là thuật ngữ gắn bó nhất với laser (xem Hình I-4 và phần trước: Sự giao thoa và đổng pha) Ánh sáng laser chiếu lên một mặt thô sinh ra một hình ảnh lấp

láy đặc trưng gọi là đốm laser (laser speckle) Hiện tượng này là do sự phản xạ

không đểu của ánh sáng đổng pha cao tạo ra những hình (hoặc đốm) giao thoa không đều Tính đồng pha của ánh sáng ỉaser được dùng để tạo ra các vân giao thoa trong giao thoa kế laser dùng trong chẩn đoán nhãn khoa Trong laser điểu trị nhãn khoa, tính đồng pha (cũng như tính đổng hướng) rất quan trọng bởi vì nó cải thiện tính chất hội tụ chùm tỉa

Nhiéu loại laser phát ánh sáng phân cực thẳng Phân cực là một khía canh

khác của tỉnh đổng pha Tính phân cực trong hệ thống laser cho phép ánh San

truyổn tối đa trong mồi trường laser mà không bị mất mát do phản xạ Tính phâ

cực đặc híộu của chùm sáng hiện chưa được ứng dụng trong y học.

Trong háu hết các ứng dụng y học, tính chất quan trọng nhất củajasẽr lé

cường độ Cường độ là năng lượng của một chùm có kích thước góc nhất định và yếu tố tương quan vật lí của sự nhận thức “độ sáng” là cường độ trên đơn vị diên

tích Trong các ứng dụng laser y học, 4 thuật ngữ quan trọng của đo bức xạ là-

năng lượng (J), công suất (W), mật độ năng lượng bức xạ (J/cm2)f và độ chiếu xa

(W/cm2)(Bảng 1-3) Công suất của laser được định lượng bằng jun hoặc 0át Cấn

nhớ lại rằng năng lượng là công còn công suất là tốc độ mà công được thực hiện 1

jun = 1 oát X 1 giây, hoặc 1 w = 1 J/giây Do đó, tác dụng laser ở mô được xác định

bằng kích thước vết ở tiêu điểm, nó xác định mật độ năng lượng và độ chiếu xạ (hoặc được gọi không chỉnh xác là “mật độ công suất”) Trong laser nhăn khoa, kích thước vết thưởng tính bằng đường kính Do đó, một vết đốt 50 jum có diện tích bằng n(25 X 10*4)2 cm2, tức là khoảng 2 X 10‘6 cm2.

ở hộ thống ỉâser chùm sáng liên tục (chẳng hạn Argon và Krypton) đổng hổ đo

của bảng điểu khiển cho biết công suất bằng oát, trong khi đó ở laser xung (chẳng hạn Nd:YAỠ) bảng điểu khiển cho biết năng lượng mỗi xung bằng đơn vị jun Đặc

điểm kĩ thuật này rất tiện lợi vỉ chùm laser liên tục có một công suất hằng định, nhưng năng lượng thay đổi theo chế độ cửa chắn (thí dụ, 100 mW trong 0,2 giây cho năng lượng 20 mJ) Trong trưởng hợp laser xung, chùm tia gián đoạn và có cưởng độ thay đổi trong quá trỉnh phát xung, do đó có cả công suất trung bình và công suất đỉnh Tuy nhiên, một xung riêng lẻ cho một lượng năng lượng xác định có thể đo được dễ dàng Khi biết 2 trong 3 biến số (năng lượng, công suất và thời

gian) có thể dễ dàng tính được biến số thứ ba.

* 1 jun * 1 oát X 1 giây

** steradian là đơn yị góc khối Một hỉnh cầu có 4n steradian.

jun*

oátjun/cm2oát/cm2oát/sterad**

oáưsterad/cm2

26

Tóm lại, đổng hướng, phản cực, đổng pha và một phẩn tính đơn sắc đã bổ xung cho đặc tính quan trọng nhất của laser đó là cường độ ánh sáng Mặt trời có công suất 1026 w nhưng phát nâng lượng theo tất cả các hướng ở một khoảng cách rất xa trái đất Như vậy, một laser heli neon đơn giản 1 mW có độ bức xạ lớn gấp

100 lẩn mặt trời Độ bức xạ mạnh của laser (kết hợp với tính đơn sắc có thể tác động vào các mô chọn lọc và tránh các mô khác trên Cd sở hấp thụ phổ) làm cho laser trở thành một công cụ vô song trong y học Điều này đặc biệt thích hợp trong nhản khoa, do cấu tạo của mát cho phép ánh sáng truyển tới hầu hết các cấu trúc của nó Hình 1-11 tóm tắt các đặc tính chủ yếu của ánh sáng laser so với nguồn sáng thông thường

Các yếu tố của laser

Tất cả các ỉaser hiện dùng trong nhãn khoa cẩn 3 yếu tố cơ bản: (1) môi trường

hoạt động để phát bức xạ đổng pha, (2) nguồn năng lượng vào, gọi là bơm, (3) hệ thống phản hổi quang học để phản xạ và khuếch đại các bước sóng thích hợp.

Năm 1917, Albert Einstein đã giải thích những hệ thức toán học của 3 quá trình

chuyển tiếp nguyên tử: hấp thụ, phát xạ tự phát, và phát xạ kích thích Theo những

nguyên lí cơ bản của vật lí lượng tử, một số quá trình chuyển tiếp năng lượng nguyên tử có thể xảy ra hoặc “được phép” Năng lượng ánh sáng có thể dễ dàng gây ra sự chuyển tiếp được phép này, làm cho năng lượng của nguyên tử chuyển từ trạng thái cơ bản (E0) sang trạng thái kích thích (Et) Nguyên tử hấp thụ một lượng

tử năng lượng ở tần số thích hợp để gây ra một sự chuyển tiếp đặc hiệu Nếu nguồn sáng là ánh sáng trắng, thì chùm sáng sẽ bị bớt đi một tần số riêng biệt (phổ

vạch) Mỗi nguyên tử có một phổ vạch đặc trưng Quá trình này được gọi là hấp thụ

(Hình I-12A)

Trạng thải năng lượng thấp nhất là trạng thái bền vững nhất, do đó nguyên tử

bị kích thích nhanh chóng phát ra một lượng tử năng lượng ở cùng tần số để trở về trạng thái cơ bản Quá trình này có thể xảy ra mà không do kích thích bên ngoài

(phát xạ tựphẩt, Hình I-12B) hoặc do kích thích bởi một photon ánh sáng cùng tần

số (phát xạ kích thích, Hình Ỉ-12C) Phát xạ tự phát xảy ra ngẫu nhiên so VỚI thời

gian trong khi đó phát xạ kích thích thì cùng pha với sóng kích thích Do đó phát xạ kích thích có tính đổng pha Sau khi hấp thụ, phần lớn năng lượng được giải phóng dưới dạng bức xạ tự pháỉ không đổng pha theo mọi hướng, chỉ có một phần nhỏ nâng lượng được giải phóng dưới dạng bức xạ kích thích đồng pha Tuy nhiên, môi trường laser chì khuếch đại bức xạ kích thích

Trong hình 1-12» phát xạ kích thích xảy ra khỉ một photon tới tần sổ thích hợp tương tác với một nguyên tử ồ trạng thái năng lượng cao hơn Kết quả là phát ra một photon có cùng bước sóng và nguỵên tử trỏ về trạng thái năng ỉượng thấp hdn Photon phát ra cũng cùng pha và cùng hướng với photon tới

27

28

Trước Sau

Hỉnh 1-12 - Sơ đổ của một điện tử di chuyển giữa trạng thái (cơ bản) năng lượng thíp nhẩt ị£ữ) và trạng

thái kích thích được phép (Ef) kèm theo hấp thụ một lượng tử năng lượng ánh sống (AE * S i - E0 - ho)

A, hấp thụ kích thích, B, phát xạ tự phát, c, phát xạ kich thích.

Môi trường hoạt động là một môi trường nguyên tử hoặc phân tử giúp cho sự phát xạ kích thích Môi trường hoạt động cho phép một số lượng lớn nguyên tử được kích hoạt lên trên trạng thái cơ bản để có thể xảy ra phát xạ kích thích Sự

chuyển tiếp năng lượng nguyên tử quyết định bước sóng phát xạ (E = /Tu - hdX)

Các loại laser thường được đặt tên theo môi trường hoạt động Môi trưởng có thể là chất khí (Argon, Krypton, C02, Excimer Argon-Fluorua, hoặc He-Ne), chất lỏng (chất màu), chất đặc (một nguyên tố hoạt động nằm trong một tỉnh thể, chẳng hạn Neodym trong Ytri-nhôm-Granat [Nd:YAG] và Erbi trong Ytri-Lantan-Fluorua[Er- YLF]), hoặc chất bán dẫn (điốt)

Yêu cầu thứ hai của laser là phải có một phương tiện truyền năng lượng đến môi trường hoạt động để cho phần lớn các nguyên tử ở trạng thái năng lượng cao hơn trạng thái cơ bản Trạng thái này được gọi là đảo ngược mật độ (popuỉation inversion), bởi vì nó ngược với điều kiện bình thường trong đó phẩn lớn các nguyên

tử ỏ trạng thái năng lượng cơ bản Nguồn năng lượng vào có khả năng gây đảo ngược mật độ được gọi là bơm (pumping) Các laser khí thường được bơm bằng sự

phóng điện giữa các điện cực trong khí đó Các laser chất màu thường được bơm bằng các laser khác Laser tinh thể rắn thường được bdm bằng ánh sáng không đổng pha chẳng hạn đèn chớp hồ quang Xenon

Khi môi trường hoạt động đã được đảo ngược mật độ, cần có hệ thống phản

hổi quang học (optical teedback) để tăng bức xạ kích thích và khử bức xạ tự phát Khoang laser đóng vai trò một hộp cộng hưởng quang học ở 2 đầu đường đi của chùm sáng người ta đặt 2 gương để làm cho ánh sáng phản xạ qua lại trong môi

umìQ tiờậí độngf Uonợ V í y íìĩi có tác dựng <fcjy trì sự đảo ngược mật độ (Hình I-

13), Mế Íắíỉ %btq ểfớt *ểhịậ Gệnụ huởng qua mỗì trường hoạt động, tổng năng

luợng ếnh ềếnợ 4&nợ ịfim ềMậê iếng cường nhờ phổt xạ kích thích Phát xạ tự phát

(xểy r» ngễu íịỷỉtềíi 1hềf/ tềệ êế r/ếz huống) ít khì đập vào gương, do đó không được líhuấch đặí

Yểu tổ cuối cùoợ ịfềt¥4 v i tà cấu tạo laser là một cơ chế để giải phóng một phán ềnh %ấW4 ĩW / m W>oang Để đaỉ đuọc yêu cẩu này, người ta dùng

một QU(3fịty Ệ#úft %ặ It/hfi ịậịậệì về iĩĩột gtÉcsng phản xạ một phần Một phẩn sóng

Ành ềếnợ đập v*0 (jun*4 thờ im 4ƠỢC phát ra duíâì dạng chùm tia laser Độ phản

%ặ cùã ỤƯơnụ ỚJệò tựÊ ềU/ii 44 4ẹt đựợe độ khuếch đại cao ỏ từng hệ thống laser

ĩh í đụ, nếu một \mm f j j 0ầjfìệ phản xạ 98% thì cảc sóng ảnh sáng được khuếch

ểặí ổóng pệm tM ếờts /ệ kiềì fh(ềĩ iĩong một chu trình trung bình 50 vòng qua môỉ

tiưsxtợ hoệậ ớt/ng tểtj0Ệ ịếểềtíặễpíiếlt ra thành chùm sảng laser.

Cếc nợuổn Ì$ỆỆf

Cểc nợuốít Ỳmm đìềế fếh # 0 9 trong y học là Ruby và Nd:YAG Laser

Hotrró hểfịặ f*ỵ/m ỆỆậệí 4mtíị 4MG ogNên cúư để dùng cho phẫu thuật khúc xạ

LềêÊí togt/tì Hểyệiớílỵ §§% i/Ệ ềậmmer Argon-FTuorua là những nguồn laser khí

w & \ tfệfì§ rứtầk đf#ầỆ ừềtìệ i f$ệẽ Laser chất màu là laser chất lỏng duy nhất dùng

1 ti lết khộê,

Năm 1975, người ta thấy rằng các nguyên tử khí hiếm ở trạng thái kích thích giả bền có thể phản ứng với các halogen để tạo ra các halit khí hiốm 2 nguyên tử ở trạng thái (excimer) kích thích ràng buộc Sự phân rã của các phân tử excimer này sang trạng thái cơ bản ràng buộc yếu hoặc không ràng buộc đổng thời phát ra một photon ỏ tẩn số tử ngoại Laser excimer sinh ra bức xạ tử ngoại có cường độ lớn

Có thể tạo ra nhiều phân tử excimer khác nhau, mỗi loại có một bước sóng chuyển tiếp và phát xạ riêng: Argon Fluorua hoặc ArF (193 nm), Krypton Fluorua hoặc KrF (294 nm) và Xenon Fluorua hoặc XeF(351 nm)

Laser điốt bán dẫn là những laser chất rắn Kích thước rất gọn và hiệu quả cao Những nguồn laser này thường được dùng trong những ứng dụng thông tin và trong các hệ thống âm thanh và thông tin kĩ thuật số Nhờ có công suất cao, các laser điốt bán dẫn hiện nay được dùng trong quang đông võng mạc và điều trị glôcôm

Mặc dù Einstein đã đưa ra lí thuyết cơ bản của bức xạ iaser từ ỉrước đó trên 40 năm, mãi đến tháng 7 hăm 1960 Theodore Maiman mới chế tạo thành công laser đầu tiên có môi trường tinh thể Ruby

Trước khi phát minh ra laser, năng lượng ánh sáng đã được dùng trong điều trị

để đốt nóng và biến đổi vĩnh viển các mô đích Liệu pháp quang sơ khai này có nguồn gốc từ những quan sát ở mắt viêm võng mạc do ánh mặt trời và đâ được dùng trong điều trị nhiều bệnh võng mạc và bệnh glôcôm Ngày nay, laser có thể

đạt được những hiệu quả tương tự nhưng được điều chỉnh tốt hơn Thuật ngữ Quang

đông dùng để chĩ sự hấp thụ chọn lọc năng lượng ánh sáng và biến đổi năng lượng

đó để đốt nóng mô đích, dẫn đến những biến đổi cấu trúc Những quá trình này và kết quả điểu trị phụ thuộc bước sóng và thời gian xung laser Nhiều loại laser quang đông hiện được dùng trong lâm sàng như: Argon, Krypton, laser màu, Holmi,

và laser chất rắn Gali Asenua

Loại tương tác laser-mô thứ hai sử dụng các laser xung cường độ cao để ion hoá mục tịêu và cẳt đứt mô xung quanh Trong lâm sàng, quá trình này (được gọi là

cắt bằng ánh sáng) (photodisruption), dùng ánh sáng laser như một kéo vi phẫu ảo

đi qua các môi trường trong suốt để cắt mở các mô như bao thể thuỷ tinh, mống mắt, các màng viêm, và các dải trong dịch kính mà không gây tổn hại các cấu trúc xung quanh của nhãn cẩu Hiện nay, laser Nd:YAG là loại laser chủ yếu thuộc loại này được dùng trong nhãn khoa lâm sàng

31

w * ~

I

■

E 3.

Erbium-YLF Nd:YAG0.90 Gallium arsenide (diode)Alexandrỉte (tunable)0.6943 Ruby-red

0.6470 Krypton-red

———— —— — ——.6328 He Ne - red/orange0.532 2x ND:YAG-green

ì 0.514 Argon-green 0.488 Argon-blue0.355 3x Nd:YAG 0.351 XeF0.266 4x Nd:YAG 0.247 KrF

- 0.193 ArF

HÌ" h M 4 - Cél=b^ n glaserđiểrihìnhi

32

Loại tương tác laser-mô thứ ba, được gọi là cắt gọt bằng ánh sống

ịphotoablation), do các xung laser tử ngoại cường độ cao có thể cắt gọt giác mạc

chính xác như khắc trên các polyme tổng hợp Năng lượng cao của một photon ánh sáng tử ngoại 193 nm lớn hơn độ bển liên kết đồhg hoá trị của protein giác mạc Sự hấp thụ cao các xung laser này cắt gọt chính xác một lớp giác mạc siêu hiển vi mà không làm đục mô lân cận, do hầu như không gây ra chấn thương nhiệt Một thập

kỉ nghiên cứu thực nghiệm và lâm sàng đã giúp cho laser excimer được ứng dụng vào lâm sàng trong phẫu thuật khúc xạ và điều trị các bệnh giác mạc

II 1).

Mặc dù ảnh không rõ nhưng những tính chất của vật được sao lại một cách trung thực Hơn nữa, có thể dễ dàng điều chỉnh các tính chất của ảnh Thí dụ, di chuyển lỗ lại gần cây nến trong khi giữ nguyên tờ giấy sẽ làm cho ảnh lớn hdn

Hình 11-1 - Sự tạo ảnh qua lỗ nhỏ

34

Có thể coi vật như một tập hợp điểm Quang hình học coi một điểm vật là một

nguồn điểm của ánh sáng Nguồn điểm thì vô cùng nhỏ (tức là một điểm theo

nghĩa toán học) và toả sáng đều theo mọi hướng Mặc dù nguổn điểm không tổn tại trên thực tế, người ta vẫn coi một số vật như nguồn điểm vì mục đích thực hành Thí

dụ, các ngôi sao, do khoảng cách rất xa trái đất, thường được coi là nhữhg nguồn điểm Tuy nhiên, nguồn điểm chủ yếu là một công cụ nhận thức: thường dễ hiểu về một quang hệ hdn khi tập trung chú ý vào ánh sáng toả ra chỉ từ một số ít điểm vật.Mỗi điểm vật có một điểm tương ứng duy nhất trong ảnh Do đó, có mối tương

ứng một-một giữa điểm vật và điểm ảnh Trong quang học, thuật ngữ liên hợp

(conjugate) dùng để chỉ sự tương ứng giữa điểm vật và điểm ảnh Một điểm vật và

điểm ảnh tương ứng của nó tạo ra một cặp điểm liên hợp Điểm ảnh được gọi là liên

hợp với điểm vật tương ứng của nó và ngược lại Người ta thường dùng một chữ cái

để chỉ một điểm cụ thể của vật và chữ cái đó với dấu phẩy (thí dụ A và A’) để chỉ điểm ảnh liên hợp

Tia là một đường thẳng hình học chỉ ra đường đi của ánh sáng khi nó đi từ một

điểm vật tới điểm ảnh liên hợp Các tia sáng chỉ đại diện cho đường đi mà không cho biết lượng (tức là cường độ) hoặc các bước sóng ánh sáng đi trên đường này Đầu mũi tên ở tia sáng chỉ hướng ánh sáng, tuy nhiên quá nhiều đầu mũi tên sẽ làm cho các hình minh hoạ trở nên lộn xộn Để giảm vấn đề này, người ta qui ước

là ánh sáng đi từ trái sang phải (trừ khi có chú thích khác)

Sự tạo ảnh qua lỗ nhỏ đã được biết đến từ hàng ngàn năm, nhưhg ảnh qua lỗ nhỏ thường mờ nhạt đến mức không thể dùng được Sự tạo ảnh qua lỗ nhỏ chỉ có giá trị thực hành trong một số ít trường hợp Thí dụ, hiện tượng nhật thực có thể quan sát một cách an toàn bằng cách dùng một lỗ nhỏ để tạo ảnh mặt trời trên một

tờ giấy Tất nhiên, không nên nhìn trực tiếp mặt trời qua lỗ nhỏ

Điều gì sẽ xảy ra nếu đục trên lá nhôm nhiều lỗ nhỏ cách nhau vài cm và lặp lại thí nghiệm tạo ảnh qua lỗ nhỏ.

Nhiều ảnh hoàn chỉnh của ngọn nến sẽ xuất hiện đồng thời (Hình 11-2) Mỗi điểm vật là một nguồn điểm toả ánh sáng ra mọi hướng Một phần ánh sáng từ mỗi điểm vật đi qua từng lỗ và tạo ra một ảnh Chú ý rằng chỉ cần một lượng nhỏ ánh sáng từ một điểm vật để tạo ra một ảnh hoàn chỉnh Lỗ nhỏ giới hạn

độ sáng chứ không giới hạn kích thước của ảnh

Sự tạo ảnh qua thâu kính và gương

Lặp lại thí nghiệm tạo ảnh qua lỗ nhỏ nhưng trong thí nghiệm này thay lỗ nhỏ bằng một kính cầu +6,00 D và chú ý sự cải thiện ảnh Thay đổi khoảng cách giữa cây nến, thấu kính, và tờ giấy rổi quan sát những tính chất khác nhau của ảnh có thể thu được bằng một thấu kính Nhiều thấu kính khác nhau còn cho một khoảng ảnh rông hơn (Hình 11-3)

35

Hình 11-2 - Nhiều lỗ nhỏ tạo ra những ảnh hoàn chỉnh riêng rẽ.

Hình 11-3 7 Sự tạo ảnh qua một thâu kính T h í

và chinh lại ánh sáng huớna vảo rnA* u ánh s^,n9 từ mỗi điểm vật

yvao một chấm nhỏ trong ảnh

36

So với lỗ nhỏ, thấu kính cho ánh sáng từ mỗi điểm vật đi qua nhiều hơn đề

phần tạo thành ảnh Nói chung, thấu kính tạo ảnh tốt hơn lỗ nhỏ, Tuy Hhlễíii lílẩii kính cũng có một số nhược điểm Hãy đặt thấu kính cách cây nến một khoAng f>Á định và chú ý rằng ảnh chỉ xuất hiện ở một vị trí, còn trong tạo ảnh qu« lỏ nhố fhi ảnh xuất hiện ở bất kì vị trí nào sau lỗ Thay đổi khoảng cách gỉữa vật về thấu kính thì tư thế của ảnh thay đổi, nhưng ảnh vẫn chỉ ở một vị trí

Gương tạo ra ảnh hoàn toàn giống thấu kính (Hình 11-4), Những kỉín thửo cho thấu kính ở chương này cũng áp dụng cho gương

Hầu hết các quang hệ đều đối xứng qua trục xoay Trục đốỉ xứng náy được gợl

là quang trục (Hình 11-4) Mắt gần như đối xứng qua trục xoay (mặc dù không thựỡ

sự đối xứng), do đó các mô hình lí thuyết của mắt thưởng coỉ mầỉ như một hộ đỗỉ xứng xoay

Những tính chất của ảnh

Độ phóng đại ngdng là tỉ số chiều cao ảnh và chiêu cao vật (Hình 11-5).

chiều cao ảnh

Độ phóng đại ngang = chiềucaovật

Để tính độ phóng đại ngang, có thể dùng một 'điểm vật ngoài trục bất kì và điểm ảnh liên hợp của nó Độ cao của vật (hoặc ảnh) là khoảng cách từ quang trục tới điểm vật (hoặc ảnh) Theo qui ước, chiều cao của vật (hoặc ảnh) là dương khi điểm nằm trên quang trục và âm khi điểm nằm dưới quang trục

Theo ngôn ngữ thông thường, phóng đại nghĩa là làm to ra, nhưng trong quang học thuật ngữ phóng đại nghĩa là làm cho ảnh to hơn hoặc nhỏ hơn vật Ảnh là một

mô hình tỉ lệ xích (scale model) của vật, và độ phóng đại là một hệ số qui đổi (scale íactor) Ảnh ngược được biểu thị bằng độ phóng đại âm, trong khi ảnh cùng hướng với vật (ảnh cùng chiều) được biểu thị bằng độ phóng đại dương Thí dụ, trong hình 11-5, chiều cao vật là +4 cm, chiều cao ảnh là -2 cm, do đó độ phóng đại ià -0,5, nghĩa là ảnh ngược và bằng nửa kích thước của vật Độ phóng đại bằng 3 nghĩa là ảnh cùng chiểu và lớn gấp 3 lẩn vật

Hình >1-5 - Độ phóng đại ngang là tì số giữa chiều cao ảnh với chiều cao vật Chiều cao vật và chiểu cao ảnh có thể đo tử bất kỉ cặp điểm liôn hợp ngoài trục nào Trong hỉnh minh hoạ này, một điểm vật (O) ở

bấc của nến và điểm lién hợp của nó ( 0 ’) được dùng để đo chiểu cao vật và chiểu cao ảnh.

Độ phóng ểạị ngamg ac dung cho các kích tỉưỏc thẳng Thí dụ một vật 4 cm X

6 cm tạo ảnh có độ phong ía bằng 2 sẽ cho một ảnh 8 em X 12 cm cả chiều dài

và chiểu rộng đều gẩp 53- dc đố àèrt ic h ảnh tâng gấp 4 lẩn.

Từ năng suất (pomer 35 khi ỞJOc dùng đổng nghĩa với độ phóng đại ngang

Việc dùng này khòng n c r -xac *ì chữ nâng suất có nhiéu nghía khác nhau, do đó

có thể gây ra lẫn 'lận, Vn3hg tìr *nac thuồng dùng lả công suất khúc xạ (refracting power), năng suẩt ptìÉH ặsc ^resotang pa*er), công suất thấu kính (lens power),

độ phóng đại góc íaĩ$cbfer ~*agnfỉcadon) và năng S iế t tập hợp ánh sáng (light- gathering power) Nỏi 3áu nhàn (x) dược dùng để chỉ độ phóng đại Thí dụ,

độ phóng đại ngang GŨS chn cảs kinh hiển vi đôi khi được dung theo qui ước này

Hầu hết các quang tsệ 3ều có mật cặp điểm nút (Hình 11-6) Đôi khi, các điểm

nút chặp nhay như mộc áhểr- âũrv, ntuhg vế mặt kĩ thuật chúng vẫn là những điểm

nút chồng nhay Các đểr* mtt :LCH luôn nằm trên quang trục và có một tính chất

quan trọng: từ bát kĩ úểr~ lộ t nãữ cũng có một tia duy nhắt đí qua điểm nút trước,

tia này sẽ ra khỏi Quang ~ẽ theo đưàng nốì díểm nút sau vớf điểm ảnh liên hợp (Hình 11-6) Các tia nàv lạc tham 2 góc *âi quang trục Tính chất quan trọng của điểm nút là 2 góc nạ* tà r q tềtau M i chọn bắt là điểm vật nào Do tính chất này, các điểm nút giấp dho wêc xác láp một hệ thút giữa độ phóng đại ngang, khoảng

cách vật, và khoảng cácr ảrr

Dù vật ở vị M nàou sẫ "ÍỆÉ ¥3 ảnh đều úhg vớ các góc bằng nhau đối với các điểm nút Do đó, 2 taT' gác trong Hình ề-7 là đổng dạng, và độ dài của các cạnh tương ứng của các tem gác 3cng dẹrtg tfri £ ầệ vờ nhau Do đó:

Độ phóng đại ngang = ữ ^ Ẽ Ẽ Ẽ Ề Ế 1 = Ị g ^ p á < * à n h

Ovéu cao vật Khoang cách vật

Về mặt thực hàfrh frc ã rg cảdn vật va khoảng cách ảnh phải tuân theo qui ước

vể dấy giống như «pì Jố t đỗ phóng đại ngang (tút là dấu âm nếu ảnh ngược) Khoảng cách vật và ẩetóns cádi ảnh bao giở cũng được đo dọc theo quang trục

Để tính độ phóng đại TTpang OGẻrrg cách vật được đo từ điểm nút trước tới vật, và khoảng cách ảnh &Jd£ ác sư đ é n nút sau tới ảnh Khoảng cách vật và khoảng

cách ảnh là âm tâ i tatârtg lể bến trái và là dương khi hưống vể bên phẳi (Hình II-

7)

Khi đùng mội lỗ rtac saơ ảrtĩ của mặt trdí trẽn một mảnh giấy đặt cách lỗ 50

cm Kích thưỡc ảmtì tàng 'ềm m ề lí? Cftứỷ: (1) mặt tròi úhg với một góc 0,5 độ, (2)

các điểm nút chống nha- #3 flẩMi trí lẫ (Xem hành lí-8)

30

và điểm ảnh Các tia này tạo với quang trục 2 góc bằng nhau.

Hình 11-7 - Các đường vuông góc với quang trục có thể kéo dài đến điểm vật và điểm ảnh ỉạo ra 2 ỉam giác đổng dạng.

Theo lượng giác học:

Với các máy tỉnh cẩm tay hiện nay, có thể thực hiện dễ dàng các phép tính này

mà không cần đến các phép xấp xỉ Tuy nhiên, thí dụ này cho thấy phép xấp xĩ cho góc nhỏ chính xác đến mức nào Ngày nay, giá trị của phép xấp xĩ không phằi là để đơn giản hoá việc tính toán mà là để đơn giản hoá các công thức toán học dùng trong quang học

Vị trí ảnh

Một trong những tính chất quan trọng nhất của ảnh là vị trí Tật khúc xạ là do ảnh tạo ra bởi các môi trường của mắt không nằm trên võng mạc Vị trí ảnh được xác định bằng khoảng cách (đo dọc theo quang trục) giữa một điểm qui chiếu gắn với quang hệ và ảnh

Điểm qui chiếu phụ thuộc vào trường hợp Như đã nêu ở phần trên, điểm qui chiếu có thể là điểm nút sau Tuy nhiên, để thuận tiện hơn, người ta thường dùng mặt sau thấu kính làm điểm qui chiếu Mặt sau thấu kính thường không cùng vị trí với điểm nút sau, nhưng dễ định vị hơn điểm nút sau

50 cm

41