intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

CHƯƠNG VII: MẮT-DỤNG CỤ QUANG HỌC

Chia sẻ: Camthudanvip Camthudanvip | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:24

Thêm vào BST
Báo xấu
90
lượt xem 6
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Ở chương này, SV có điều kiện tìm hiểu và làm sâu sắc thêm những kiến thức vật lí liên quan đến “Mắt- Dụng cụ quang học” theo tinh thần của Vật lí học phổ thông có trong chương. Những kiến thức này, phần lớn được khai thác từ Internet. Công việc quan trọng là sinh viên thiết kế các bài dạy học cụ thể trong chương, cùng nhau thảo luận, trao đổi để tìm được phương án thiết kế tối ưu nhất. Thời gian cho chương này là 1 buổi (4 tiết)...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: CHƯƠNG VII: MẮT-DỤNG CỤ QUANG HỌC

  1. “ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein) CHƯƠNG VII: MẮT-DỤNG CỤ QUANG HỌC I. MỤC TIÊU - SV hiểu rõ và sâu sắc những kiến thức Vật lí được trình bày trong chương theo tinh thần của vật lí học phổ thông - SV có được những kỹ năng về thiết kế bài dạy và tổ chức dạy học theo tinh thần đổi mới hiện nay. II. GIỚI THIỆU CHUNG Ở chương này, SV có điều kiện tìm hiểu và làm sâu sắc thêm những kiến thức vật lí liên quan đến “Mắt- Dụng cụ quang học” theo tinh thần của Vật lí học phổ thông có trong chương. Những kiến thức này, phần lớn được khai thác từ Internet. Công việc quan trọng là sinh viên thiết kế các bài dạy học cụ thể trong chương, cùng nhau thảo luận, trao đổi để tìm được phương án thiết kế tối ưu nhất. Thời gian cho chương này là 1 buổi (4 tiết) III. TÀI LIỆU VÀ THIẾT BỊ ĐỂ HỌC TẬP Sách Vật lí 11, Sách giáo viên Vật lí 11, Tài liệu bồi dưỡng thay sách giáo khoa Vật lí 11, Phụ lục IV. HOẠT ĐỘNG Hoạt động 1: Phân tích kiến thức có trong chương  Nhiệm vụ: - GgV giới thiệu cấu trúc Phụ lục 4a - HV làm việc theo nhóm bằng cách đọc tài liệu có trong phần phụ lục và thảo luận  Thông tin cho hoạt động: -Phụ lục Hoạt động 2: Thiết kế bài dạy học  Nhiệm vụ: - GgV giới thiệu một phương án cụ thể về thiết kế bài dạy học trong chương được trình bày trong Phụ lục . - Mỗi nhóm HV chọn một bài bất kỳ trong chương rồi cùng nhau thiết kế  Thông tin cho hoạt động: - Sách Vật lí 11, Sách giáo viên Vật lí 11, Phụ lục Hoạt động 3: Các nhóm trình bày bản thiết kế của nhóm mình 1
  2. “ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein)  Nhiệm vụ: - Mỗi nhóm cử đại diện lên trình bày bản thiết kế của nhóm mình - Các nhóm khác góp ý, bổ sung  Thông tin cho hoạt động: - Bản thiết kế có được từ các nhóm V. ĐÁNH GIÁ - GgV đánh giá tinh thần và thái độ làm việc của các nhóm cũng như sản phẩm mà các nhóm có được . - Thông tin phản hồi của đánh giá môđun: Ý kiến thảo luận và các bản thiết kế bài dạy học. PHỤ LỤC II. Nội dung kiến thức Cạnh Mặt bên 2.1. Lăng kính 2.1.1. Định nghĩa Lăng kính là một khối chất trong suốt (làm bằng thuỷ tinh, ABC là tiết diện chính của thạch anh, nước,..) hình lăng trụ lăng kính đứng, có tiết diện thẳng là một hình tam giác (H.2.1). Hình 2.1: Lăng kính. Góc A hợp bởi hai mặt của Mặt đáy lăng kính gọi là góc chiết quang hay là góc ở đỉnh của lăng kính. 2.1.2. Đường đi của tia sáng qua lăng kính Xét một lăng kính có chiết suất n đặt trong không khí. Xét các tia sáng nằm trong mặt phẳng chính của lăng kính. + Trường hợp ánh sáng đơn sắ c : Hình 2.2 2
  3. “ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein) Xét tia sáng đơn sắc SI chiếu tới mặt bên AB của lăng kính, sau khi khúc xạ tại hai điểm I, J sẽ cho tia ló JR bị lệch về phía đáy của lăng kính (H.2). Góc i là góc tới, góc i’ là góc ló; góc D là góc lệch của tia sáng khi đi qua lăng kính Như vậy, đối với ánh sáng đơn sắc, lăng kính có tác dụng làm lệch tia sáng về phía đáy lăng kính với một góc lệch D  iˆ  iˆ  A và nếu các góc là nhỏ thì D  (n  1) A . ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ Thí nghiệm cho biết khi góc tới I thay đổi thì góc lệch D cũng thay đổi. Khi đường đi của tia sáng đối xứng nhau qua mặt phân giác của góc A thì góc lệch D đạt giá trị Dm  A A cực tiểu Dm. Góc lệch cực tiểu D m được tính theo công thức sin  n sin 2 2 http://www.sciences.univ-nantes.fr/sites/genevieve_tulloue/optiqueGeo/prisme/prisme.html + Trường hợp ánh sáng trắng: Ánh sáng trắng là tập hợp của vô số ánh sáng đơn sắc có màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím, mà chiết suất của lăng kính đối với các ánh sáng đơn sắc khác nhau thì khác nhau. Chiết suất đối với tia đỏ thì nhỏ nhất và tia tím thì lớn nhất. Do đó ánh sáng trắng sau khi đi qua lăng kính không Tán sắc ánh sáng trắng những bị lệch về phía đáy mà còn bị tách ra nhiều tia sáng có màu sắc khác nhau (tán sắc ánh sáng). 2.1.3. Các công thức lăng kính Trên hình 2, áp dụng định luật khúc xạ tại 2 điểm I, J ta có: sin i  n.sin r ; n sin r /  sin i / ; Tam giác IKJ có r + r/ = A   Tam giác IMJ có D  MIJ  MJI  (i  r )  (i /  r / ) D  i  i /  (r  r / )  i  i /  A . Vậy, đối với lăng kính, ta có các công thức sau: 3
  4. “ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein) sin i  n.sin r ; n sin r /  sin i / ; r  r /  A ; D  i  i/  A . Nếu các góc là nhỏ thì ta có thể dùng các công thức gần đúng sau: i  nr ; i /  nr / ; A  r  r / ; D  ( n  1) A . ( Các góc sử dụng đơn vị là radia n). * Các trường hợp trên ta giả thiết xét có tia khúc xạ ở mặt thứ hai. Các trường hợp khác, nếu khi góc tới ở mặt thứ nhất rất nhỏ, hoặc không c hiếu tia tới đến mặt bên mà vào đáy hoặc theo chiều khác thì sẽ có phản xạ toàn phần xảy ra ở mặt thứ hai (H.4). Người ta ứng dụng hiện tượng này của lăng kính làm để đổi chiều ánh sáng trong kính tiềm vọng, trong ống nhòm,… Hình 2.4. Tác dụng làm đổi chiều tia sáng của lăng kính http://www.sciences.univ-nantes.fr/sites/genevieve_tulloue/optiqueGeo/prisme/prisme.html 2.2. Thấu kính mỏng (Lens) 2.2.1. Định nghĩa: Thấu kính là một khối chất trong suốt (thủy tinh, nhựa...) giới hạn bởi hai mặt cong hoặc bởi một mặt cong và một mặt phẳng (các mặt cong thường là mặt cầu). Thấu kính mỏng là thấu kính có bề dày ở tâm rất nhỏ so với hai bán kính của các mặt cầu 2.2.2. Hình dạng và phân loại thấu kính - Theo hình dạng, thấu kính gồm 2 loại: + Thấu kính lồi (thấu kính mép mỏng) (H 5a); Hình 2.5: Thấu kính 4
  5. “ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein) + Thấu kính lõm (thấu kính mép dày) (H 5b). - Nếu xét theo tác dụng làm lệch tia sáng trong không khí, thấu kính chia thành: + Thấu kính phân kì (diverging lens); Thấu kính hội tụ (converging lens ). 2.2.3. Các yếu tố của thấu kính Các yếu tố và ký hiệu thấu kính được chỉ ra trên H 6: Hình 2.6: Thấu kính và các yếu tố Lưu ý: -Với một thấu kính thì chỉ có một trục chính, trong khi đó có vô số trục phụ; các tia sáng đi qua quang tâm (trùng với mỗi trục phụ) đều truyền thẳng; -Bề dày của thấu kính phụ thuộc vào 2 bán kính cong R1, R2 và đường kính khẩu độ  . -Để có ảnh rõ nét các tia sáng tới thấu kính phải lập một góc nhỏ với trục chính (điều kiện tương điểm) 2.2.4. Tiêu điểm. Tiêu diện. Tiêu cự - Chiếu một chùm sáng (đơn sắc) song song đến thấu kính.  Nếu chùm tia tới song song với trục chính thì chùm tia ló sẽ hội tụ và cắt nhau tại một điểm (đối với thấu kính hội tụ) hoặc phân kì và có đường kéo dài cắt nhau tại một điểm (thấu kính phân kì) thì điểm đó nằm trên trục chính của thấu Hình 2.7 5
  6. “ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein) kính và được gọi là tiêu điểm ảnh của thấu kính, ký hiệu F/.  Nếu chùm tia tới cũng là chùm sáng song song, nhưng phương tới không song song với trục chính thì chùm tia ló sẽ hội tụ (hoặc có điểm kéo dài cắt nhau) tại một điểm không nằm trên trục chính mà nằm trên một mặt phẳng vuông góc với trục chính và đi qua tiêu điểm ảnh, điểm này gọi là tiêu điểm ảnh phụ , ký hiệu F’n. Mặt phẳng chứa tất cả các tiêu điểm ảnh phụ được gọi là tiêu diện (H.7). Hình 2.8: Chùm sáng song song khúc xạ qua thấu kính - Mỗi thấu kính có hai tiêu điểm: tiêu điểm vật (chính) và tiêu điểm ảnh (chính) đối xứng với nhau qua quang tâm O. Sự tồn tại của tiêu điểm vật được suy ra từ tiêu điểm ảnh bằng cách vận dụng tính thuận nghịch của sự truyền ánh sáng. Do đó, vị trí hai tiêu điểm ảnh và vật trên cùng một trục tuỳ thuộc chiều truyền ánh sáng và đổi vai trò lẫn nhau khi đổi chiều truyền ánh sáng (H.8). - Khái niệm tiêu điểm ảnh trên mỗi trục có thể hiểu theo hai cách:  Đó là điểm giao nhau của chùm tia ló (hay đường kéo dài) khi chùm tia tới là chùm tia song song với trục tương ứng.  Đó cũng là vị trí ảnh của một vật điểm ở vô cực. - Đối với thấu kính phân kì thì tiêu điểm của thấu kính là điểm ảo. Do đó, nếu đặt vật tại vị trí F / thì vai trò quang học của điểm này không thể hiện. - Tiêu cự là một trị số đại số được xác định : f  OF (f > 0 nếu F/ thật và f < 0 nếu F/ ảo). 6
  7. “ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein) 1 - Độ tụ: D  , đặc trưng cho khả năng hội tụ (hay phân kì) chùm sáng của thấu kính. f Một thấu kính có độ tụ càng lớn thì tiêu cự càng nhỏ và khả năng hội tụ (phân kỳ) ánh sáng càng lớn. Thấu kính phân kì không làm hội tụ mà ngược lại làm phân kì chùm tia nên có giá trị âm. Đơn vị của độ tụ là điốp ( dp) 2.2.5. Đường đi của tia sáng qua thấu kính và ảnh của một vật tạo bởi thấu kính  Các tia đặc biệt: + Tia tới song song với trục chính, tia ló tương ứng (hoặc đường kéo dài) đi qua tiêu điểm ảnh chính F/. + Tia tới (hoặc đường kéo dài) đi qua tiêu điểm vật chính F, tia ló tương ứng song song với trục chính. + Tia tới qua quang tâm O thì truyền thẳng (H.9).  Đối với một tia tới bất kỳ, ta có thể vẽ tia ló bằng Hình 2.9: Ảnh của một vật qua thấu kính. cách vẽ trục phụ, tia ló của tia tới đó và trục phụ giao nhau tại một điểm trên tiêu diện.  Ảnh của một vật qua thấu kính là tập hợp ảnh của tất cả các điểm trên vật, ảnh của một điểm là giao điểm của các tia ló (hoặc đường kéo dài của ti a ló). http://www.sciences.univ-nantes.fr/sites/genevieve_tulloue/optiqueGeo/lentilles/lentille_mince.html  Cũng tương tự trong phần lăng kính, nếu ta trong thí nghiệm ta dùng ánh sáng trắng thì sau khi ló ra khỏi lăng kính, chùm sáng ban đầu sẽ hội tụ (phân kì) thành 7 H.10
  8. “ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein) nhiều điểm có màu sắc khác nhau. Tia tím bị lệch nhiều nhất nên điểm màu tím ở gần quang tâm O so với các điểm còn lại (H.10).  Đối với các thấu kính có bề dày tương đối lớn so với bán kính các mặt cong (không phải là thấu kính mỏng) thì tia ló sau khi đi qua thấu kính sẽ không thoả mãn điều kiện tương điểm (H.11).  Ảnh của một vật thật qua thấu kính phân kì luôn là ảnh ảo , còn qua thấu kính hội tụ có thể cho ảnh thật hoặc ảo tuỳ vào khoảng cách từ vật đến thấ u kính. 2.2.6. Các công thức của thấu kính 1 n  1 1   D  (  1)    , n là chiết suất tuyệt f no R R   1 2 đối của chất làm thấu kính, n 0 là chiết suất tuyệt đối của môi trường chứa thấu kính. R1, R2 là bán kính của hai mặt cầu. Nếu thấu kính đặt trong không khí thì: 1  1 1  D  ( n  1)    , với n là chiết suất tỉ đối của vật liệu làm thấu kính với môi f R R   1 2 trường xung quanh thấu kính. 1 1 1  Công thức liên hệ giữa vị trí vật và vị trí ảnh:   , trong đó d và d’ là các f d d trị đại số xác định vị trí của vật và ảnh theo quy ước: vật thật, ảnh thật d, d’ > 0; vật ảo, ảnh ảo d, d’ < 0; f >0 đối với thấu kính hội tụ, f0 ản h và vật cùng chiều; k
  9. “ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein)  Các công thức trên có thể chứng minh dễ dàng qua phép toán hình học, công thức 1 n  1 1  D  (  1)    f no R R  tính  1 2  có thể chứng minh như sau: + Xét tia sáng OP xuất phát từ điểm O với một góc nhỏ  , chiếu đến mặt phân cách giữa hai môi trường có chiết suất lần lượt là n1, n2 (giả sử n1 > n2), hai môi trường ngăn cách nhau bởi một mặt cầu bán kính R như hình vẽ : Hình 2.12. Trên hình vẽ ta có thể xem điểm I là ảnh của điểm O . Do đó, gọi d và d/ lần lượt là khoảng cách từ vật, ảnh đến mặt phân cách. Áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng tại P: n1.sin 1 =n2.sin  2 . Xét các góc nhỏ nên: n1. 1 =n2.  2 . (1) 1 là góc ngoài của tam giác POC nên: 1     . (2)  là góc ngoài của tam giác CPI nên:  =   2 (3) Thay (2) và (3) vào (1) ta có: n1  n2  ( n2  n1 )  (4) h h Mặt khác: tg    ; tg     (5) d d/ n1 n2 n2  n1 Thay vào (4) và biến đổi, ta có:   (6) d d/ R 9
  10. “ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein) Để đơn giản, ta xét môi trường thứ nhất là không khí, môi trường thứ ha i có chiết suất n, → n1 = 1, n2 = n, khi đó (6) trở thành: 1 n n 1   (7) d d/ R + Xét một thấu kính có chiết suất n, bán kính cong hai mặt là R 1, R2, bề dày là t (H.13). Vật đặt tại O sau khi khúc xạ ở mặt trước của thấu kính cho ảnh (ảo) tại I1. Áp dụng (7) ta được: 1 n n 1   (8) d1 d1/ R1 Ảnh tại I1 sẽ trở thành vật trước mặt sau của thấu kính. Do tính chất thuận nghịch của ánh sáng ta cũng sử dụng được (7): H.13 n 1 1 n  /  (9) d2 d2 R2 Mặt khác: d2 = - d1/ + t . Đối với thấu kính mỏng thì thấu kính mỏng thì t
  11. “ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein) Với trường hợp trên, mặt cầu R 2 quay ngược chiều truyền ánh sáng nên R 2 < 0. Trong trường hợp ta không quan tâm đến dấu mà chỉ lấy độ lớn thì (13) sẽ là: 1 1  1 1   /  (n  1)    (14). d d  R1 R2  Vì tiêu điểm của thấu kính là ảnh của một vật ở vô cực nên khi cho d   thì d/ = f. Thay vào (14) ta có kết quả cuối cùng: 1  1 1   (n  1)    (15). f  R1 R2  Chứng minh tương tự khi thấu kính đặt trong môi trườn g có chiết suất n0 ta cũng có: 1 n  1 1  D   (  1)    (16). f no R R   1 2 http://www.sciences.univ-nantes.fr/sites/genevieve_tulloue/optiqueGeo/lentilles/lentille_mince.html 2.2.7. Hệ thấu kính Bài toán quang hệ nói chung và hệ thấu kính nói riêng đều sử dụng một phương pháp thông dụng và khá đơn g iản để tìm ra lời giải là dựa trên nguyên tắc: ảnh của vật qua quang cụ này đóng vai trò là vật cho quang cụ kia. Hai bước quan trọng trong lúc giải là xây dựng sơ đồ tạo ảnh ABd  d / A/ Bd  d / A// B //  /  1 1 2 2 và dùng công thức liên hệ L  d1/  d 2 , với L là khoảng cách giữa hai quang cụ ( L > 0) và d1/ , d 2 là giá trị đại số. Nếu hệ hai thấu kính mỏng ghép sát thì L = 0 và lúc đó hệ 1 1 1 tương đương với một thấu kính m ới có độ tụ: D = D1 + D2 hay   . f f f 1 2 2.2.8. Ứng dụng của thấu kính Thấu kính có nhiều công dụng hữu ích trong đời sống và trong khoa học. Thấu kính được dùng làm: khắc phục các tật của mắt; dùng trong các quang cụ hỗ trợ cho mắt quan sát các vật từ vi mô đến vĩ mô, ở xa hay ở gần; dùng trong các máy quay phim, chụp 11
  12. “ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein) hình; máy quang phổ…Vật liệu chế tạo thấu kính ngày càng hoàn thiện, với công nghệ chế tạo tinh vi, người ta đã chế tạo ra các dụng cụ quang học cho ảnh có chất lượng cao. 2.3. Mắt 2.3.1. Cấu tạo quang học của mắt Mắt là một hệ gồm nhiều môi trường trong suốt tiếp giáp nhau bằng các mặt cầu. Chiết suất của các môi trường này có giá trị trong khoảng 1,336 – 1,437. Mắt được cấu tạo như hình 3.1. * Thể thuỷ tinh: là khối chất đặc trong suốt (giống như thạch) có hình dạng thấu kính hội tụ. Thuỷ tinh thể có tác dụng hội tụ chùm ánh sáng chiếu vào mắt để tạo thành ảnh trên màng lưới. * Màng lưới (võng mạc): lớp mỏng tại đó tập trung đầu các sợi dây thần kinh thị giác. Trên đó có chỗ rất nhỏ màu vàng là nơi cảm nhận ánh sáng nhạy Hình 3.1 nhất được gọi là điểm vàng. Màng lưới có tác dụng giống như một màn ảnh để hứng ảnh tạo bởi thấu kính. Về phương diện q uang hình học, mắt được biểu diễn bằng sơ đồ thu gọn như hình 3.2. Trong đó hệ quang học phức tạp của mắt được coi tương đương như một thấu kính hội tụ (gọi là thấu kính của mắt). Cường độ ánh sáng chiếu Hình 3.2 vào mắt có thể thay đổi được nhờ con ngươi. Khi ta quan sát mọi vật xung quanh, t ùy vào cảnh v ật là sáng hay tối mà con ngươi điều chỉnh cường độ ánh sáng chiếu vào mắt thích 12
  13. “ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein) hợp để giúp mắt nhìn rõ. Khi ánh sáng mạnh quá thì con ngươi thu nhỏ lại, cản lại bớt ánh sáng và ngược lại. Chẳng hạn k hi từ ngoài sáng bước vào phòng tối, ta lập tức cảm thấ y trước mắt là một bóng đen, sau một thời gian ngắn mới thích nghi được. Đ ó là vì khi từ chỗ sáng vào chỗ tối, con ngươi phải dần dần mở ra cho đến khi thích nghi được với môi trường tối, ta mới nhìn thấy được. Trong các bộ phận cấu tạo nên mắt thì riêng nhãn cầu có thể xoay được. Động tác xoay nhãn cầu (li ếc mắt) mục đích để tạo ảnh nằm đúng trên điểm vàng, giúp mắt có thể nhìn rõ các vật từ nhiều vị trí khác nhau. Ở màng lưới (võng mạc) có một vị trí tại đó các sợi dây thần kinh đi vào n hãn cầu. Vị trí này gọi là điểm mù. Khi ảnh rơi trúng vị trí này, mắt s ẽ không nhìn thấy vật. Điểm mù có thể kiểm chứng bằng thực nghiệm [11]. 2.3.2. Sự điều tiết của mắt. Điểm cực viễn. Điểm cực cận * Sự điều tiết của mắt: là hoạt động của mắt nhằm làm thay đổi tiêu cự của thấu kính mắt để cho ảnh của các vật ở cách mắt những kho ảng khác nhau vẫn được hiện rõ ở màng lưới. Việc này được thực hiện nhờ thay đổi độ căng cơ vòng của mắt. Khi bóp lại, các cơ này làm thuỷ tinh thể phồng lên, giảm bán k ính cong, tiêu cự của mắt giảm. Khi không điều tiết tiêu cự lớn nhất, khi điều tiết tối đa tiêu cự nhỏ nhất. Khi mắt chuyển từ quan sát vật này sang quan sát vật khác thì trạng thái điều tiết sẽ thay đổi . Trong quá trình đó, tiêu cự có thể tăng hoặc giảm. * Điểm cực viễn: là điểm xa nhất trên trục của mắt mà đặt vật tại đó mắt còn có thể nhìn rõ, ảnh của vật này còn nằm trên võng mạc. Đối với mắt không có tật, điểm cực viễn ở vô cực. Khi quan sát vật ở điểm cực viễn, mắt không phải điều tiết, do đó không bị mỏi. * Điểm cực cận: là điểm gần nhất trên trục của mắt mà đặt vật tại đó mắt còn nhìn rõ được, ảnh của vật này còn nằm trên võng mạc. Khi quan sát vật ở điểm cực cận thì mắt điều tiết tối đa, nếu quan sát lâu mắt dễ bị mỏi. Đối với mắt bình thường, điểm cực cận cách mắt khoảng từ 10 - 20cm 13
  14. “ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein) * Khoảng cách từ điểm cực viễn đến điểm cực cận gọi là khoảng nhìn rõ của mắt. * Mắt không có tật là mắt khi không điều tiết thì tiêu điểm của thấu kính mắt nằm trên màng lưới. 2.3.3. Góc trông và năng suất phân li của mắt Trên hình 3.3,  là góc trông một cánh hoa hồng. Góc trông một vật phụ thuộc vào kích thước của vật đó và khoảng cách từ vật đó đến mắt. Vật càng xa và càng nhỏ thì góc trông càng nhỏ. Năng suất phân li của mắt Hình 3.3 là góc trông nhỏ nhất giữa hai điểm trên vật mà mắt còn có thể phân biệt được hai điểm đó. Lúc đó, hai ảnh của hai vật trên nằm tại hai tế bào nhạy sáng cạnh nhau trên võng mạc. 2.3.4. Các tật của mắt và cách sửa * Mắt cận: không nhìn được x a, nhìn gần hơn mắt thường; có điểm cực cận và cực viễn ở gần hơn so với mắt bình thường; khi không điều tiết tiêu điểm nằm trước võng mạc (H.3.4a). Khắc phục: Khắc phục tật cận thị là làm thế nào để mắt cận nhìn xa rõ như mắt thường. Kính đeo sao c ho vật ở xa Hình 3.4 cho ảnh nằm gần hơn và trong khoảng nhìn rõ của mắt Để khắc phục đeo kính phân kì có độ tụ thích hợp trước mắt hay gắn nó sát giác mạc (H.3.4b), hoặc phẫu thuật giác mạc làm giảm độ cong ngoài giác mạc . * Mắt viễn: Điểm cực cận ở xa hơn so với mắt bình thường ( > 25cm), điểm cực viễn là điểm ảo nằm sau mắ t, tiêu 14 Hình 3.5
  15. “ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein) điểm nằm sau võng mạc (H.3.5). Không nhìn gần được, còn nhìn xa như mắt thường. Để sửa tật phải đeo kính hội tụ có độ tụ thích hợp trước mắt hay gắn nó sát giác mạc; Có thể phẫu thuật giác mạc làm tăng độ cong mặt ngoài giác mạc . Kính đeo sao cho vật ở gần cho ảnh nằm xa hơn và trong khoảng nhìn rõ của mắt * Mắt lão : lúc về già, khả năng điều tiết của mắt giảm, vì cơ mắt yếu đi và thuỷ tinh thể trở nên cứng hơn. Hậu quả làm cho điểm cực cận dời xa mắt. - Đặc điểm: không nhìn gần được, nhìn xa như mắt thường. - Khắc phục : Khắc phục tật lão thị là làm thế nào để mắt lão nhìn gần rõ như mắt thường (giống như mắt viễn). Kính đeo sao cho vật ở gần cho ảnh nằm x a hơn và trong khoảng nhìn rõ của mắt. Để khắc phục phải đeo kính hội tụ có độ tụ thích hợp trước mắt hay gắn nó sát giác mạc hoặc phẫu thuật giác mạc làm tăng độ cong mặt ngoài giác mạc. Đối với người có mắt cận thị, lúc về già có thêm tật mắt lão, đo đó khi lớn tuổi phải đeo hai loại kính: kính phân kì để nhìn vật ở xa, kính hội tụ nhìn vật ở gần. Trong thực tế người ta có chế tạo “kính hai tròng” có phần trên phân kì và phần dưới hội tụ. 2.3.5. Sự lưu ảnh của mắt Năm 1829, Platô – nhà vật lý người Bỉ phát hiện ra là cảm nhận do tác động của ánh sáng lên các tế bào màng lưới tiếp tục tồn tại khoảng 1/10 s sau khi chùm sáng tắt . Trong 1/10 s này ta vẫn còn thấy vật mặc dù ảnh của vật không còn được tạo ra ở võng mạc nữa. Đó là hiện tượng lưu ảnh c ủa mắt. Nhờ hiện tượng này mà mắt nhìn thấy các ảnh trên màn ảnh chiếu phim, trên màn hình tivi...chuyển động. Trước đây gọi là hiện tượng lưu ảnh trên võng mạc, sách giáo khoa hiện hành gọi là hiện tượng lưu ảnh của mắt. Cho đến nay vẫn chưa có bằng chứng xác định rõ sự lưu ảnh là sự kéo dài của một trạng thái sinh hoá học ở võng mạc hay một trạng thái lưu thông tin ở não. 2.4. Tổng quát về các dụng cụ quang bổ trợ cho mắt 15
  16. “ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein) + Các dụng cụ quang bỗ trợ cho mắt đều có tác dụng tạo ảnh với góc trông lớn hơn góc trông vật nhiều lần.  tan  + Số bội giác: G   , với  là góc trông ảnh qua kính,  0 là góc trông vật có  0 tan  0 giá trị lớn nhất được xác định trong từng trường hợp (quan sát vật ở điểm cực cận hay cực viễn). + Số bội giác phụ thuộc vào độ lớn và vị trí của vật (xa, gần); phụ thuộc vào tiêu cự của loại kính quán sát và phụ thuộc vào mắt người quan sát (điểm cực cận, cực viễn). + Thuật ngữ “số bội giác” hàm ý khá rõ tỉ số làm tăng về góc trông (cho biết góc trông ảnh qua kính lớn hơn bao nhiêu lần góc trông trực tiếp vật trong điều kiện thuận lợi nhất). Nó khác biệt so với số phóng đại ảnh (chiều dài). Số bội giác sẽ được rõ hơn khi nghiên cứu từng dụng cụ quang cụ thể. 2.5. Kính lúp 2.5.1. Cấu tạo và công dụng + Kính lúp được cấu tạo bởi một thấu kính hội tụ (hoặc hệ ghép tương đương với thấu kính hội tụ) có tiêu cự nhỏ (cở cm). + Kính lúp là dụng cụ quang bỗ trợ cho mắt để quan sát các vật nhỏ. 2.5.2. Sự tạo ảnh bởi kính lúp + Đặt vật trong khoảng từ quang tâm đến tiêu điểm vật của kính lúp. Khi đó kính sẽ cho một B’ ảnh ảo cùng chiều và lớn hơ n vật (H. 5.1). + Để nhìn thấy ảnh thì phải điều chỉnh khoảng B cách từ vật đến thấu kính để ảnh hiện ra trong  A’ F A O F' giới hạn nhìn rõ của mắt. Động tác quan s át d ảnh ở một vị trí xác định gọi là ngắm chừng ở vị d/  Hình 5.1 16
  17. “ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein) trí đó. + Khi cần quan sát trong một thời gian dài, ta nên thực hiện cách ngắm chừng ở cực viễn để mắt không bị mõi. 2.5.3. Số bội giác của kính lúp + Xét trường hợp ngắm chừng ở vô cực . Khi đó vật AB p hải đặt ở tiêu diện v ật của kính lúp để ảnh của vật nằm ở vô cực (H.5.2). AB AB Ta có: tan = và tan 0 = (góc trông vật có giá trị lớn nhất  0 ứng với vật f OC C đặt tại điểm cực cận). tan  OC C Do đó G = = Người ta thường tan  o f lấy khoảng cực cận OC C= 25cm. Khi sản xuất kính lúp người ta thường ghi giá trị G (ứng với khoảng cực cận này trên kính (5x, 8x, 10x, …). Khi ngắm chừng ở vô cực, mắt không phải điều tiết và độ bội giác của kính không phụ thuộc vào vị trí đặt mắt (so với kính). d 'C + Khi ngắm chừng ở cực cận: Gc = |k| = | | dC Hình 5.2 2.5.4. Lưu ý khi sử dụng kính lúp Ta có thể đặt kính lúp cố định, sau đó di chuyển mắt s ao cho quan sát được ảnh được tốt nhất. Trong trường hợp sử dụng kính lúp trong một thời gian dài (thợ đồng hồ, bác sỹ thực hiện phẫu thuật…), mắt đặt cố định sau kính lúp, người ta dời vật trước kính hoặc dời kính trước vật để có ảnh cần quan sát. 2.6. Kính hiển vi 2.6.1. Cấu tạo và công dụng  Kính hiển vi là dụng cụ quang học bỗ trợ cho mắt để nhìn các vật rất nhỏ, bằng cách tạo ra ảnh có góc trông lớn. Số bội giác của kính hiển vi lớn hơn nhiều so với số bội giác của kính lúp. 17
  18. “ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein)  Kính hiển vi gồm vật kính là thấu kính hội tụ có tiêu cự rất nhỏ (vài mm) và thị kính là thấu kính hội tụ có tiêu cự nhỏ (vài cm). Vật kính và thị kính đặt đồng trục, khoảng cách giữa chúng O1O2 = l không đổi. Khoảng cách F 1’F2 =  (gọi là độ dài quang học của kính) (H.6.2). Ngoài ra còn có bộ phận tụ sáng để chiếu sáng vật cần quan sát. Đó thường là một gương cầu lỏm. Hình 6.1: Kính hiển vi Thị kính B 1 / F F1 F2 / A 1 A1 1 Vật kính B1 / / B2 Hình 6.2: Sơ đồ tạo ảnh qua kính hiển vi 2.6.2. Sự tạo ảnh bởi kính hiễn vi Sơ đồ tạo ảnh : L L 1 AB  A B 2 A B  d 1 d / 1 1d2 d/ 2 2 1 2 A1B1 là ảnh thật lớn hơn nhiều so với vật AB. A 2B2 là ảnh ảo lớn hơn nhiều so với ảnh trung gian A1B1. Mắt đặt sau thị kính để quan sát ảnh ảo A 2B2. Điều chỉnh khoảng cách từ vật đến vật kính (d 1) sao cho ảnh cuối cùng (A2B2) hiện ra trong giới hạn nhìn rỏ của mắt và góc trông ảnh phải lớn hơn hoặc bằng năng suất phân li của mắt. Nếu ảnh sau cùng A 2B2 của vật quan sát được tạo ra ở vô cực thì ta có sự ngắm chừng ở vô cực. 18
  19. “ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein) 2.6.3. Số bội giác của kính hiễn vi d1/ .d 2/ + Khi ngắm chừng ở cực cận: Gc  d1d 2 A1B1 AB + Khi ngắm chừng ở vô cực: tan   ; tan  0  f2 OCc tan  A B OC  G   1 1. c tan  0 AB f 2  .OCc G  k G2  , với  = O1O2 – f1 – f2.(khoảng cách từ tiêu điểm ảnh của vật f1 f 2 kính đến tiêu điểm vật của thị kính gọi là độ dài quanh học của kính hiển vi). Dựa vào công thức tính G , có thể nhận thấy rằng, để tăng số bội giác của kính hiển vi lên bằng cách giảm tiêu cự của vật kính và thị kính. Nhưng không thể tăng lên mãi được vì nhiều lí do như không thoả mãn điều kiện tương điểm và khi tiêu cự nhỏ thì các kết quả của thấu kính mỏng không còn áp dụng được cho kính hiển vi. Kính hiển vi quang học dùng trong thực tế có số phóng đại cở vài trăm đến vài ngàn lần. http://www.sciences.univ-nantes.fr/sites/genevieve_tulloue/optiqueGeo/instruments/microscope.html 2.6.4. Đôi nét về kính hiển vi điện tử Kính hiển vi điện tử là tên gọi chung của nhóm thiết bị quan sát cấu trúc vi mô của vật rắn, hoạt động dựa trên nguyên tắc sử dụng sóng điện tử được tăng tốc ở hiệu điện thế cao để quan sát (khác với kính hiển vi quang học sử dụng ánh sáng khả kiến để quan sát) và sử dụng các thấu kính điện từ (magnetic lens) (thay cho thấu kính quang học). Nguyên tắc hoạt động của kính hiển vi điện tử hoàn toàn khác với nguyên tắc hoạt động của kính hiển vi quang học mà sử dụng sóng điện tử để quét lên bề mặt vật quan sát, dùng máy tính thể thu lại những biến đổi và hiện thị hình ảnh quan sát trên màn hình máy tính. Loại kính hiển vi này có thể quan sát được những chi tiết cực nhỏ như nguyên tử, electron,... với độ phóng đại hàng triệu lần ( 10 9 lần)[12]. 2.7. Kính thiên văn (Telescope) 19
  20. “ Việc dạy học phải làm sao để những điều giảng dạy được học sinh tiếp nhận như một món quà tặng có giá trị chứ không phải là một nhiệm vụ nặng nề”. (Albert Einstein) Galileo Galilei là người đầu tiên có ý tưởng dùng kính thiên văn do Hans Lippershey ở Hà Lan phát minh năm 1608 vào việc quan sát bầu trời. Chính ông đã tự chế tạo ra chiếc kính thiên văn có số bội giác khoảng 30 và hiện được lưu giữ tại Viện bảo tàng Flo -răng- xơ [10]. 2.7.1. Công dụng và cấu tạo của kính thiên văn  Kính thiên văn là dụng cụ quang bổ trợ cho mắt, có tác dụng tạo ảnh có góc trông lớn đối với các vật ở xa. Galileo Galilei (1564-1642)  Kính thiên văn gồm: vật kính là thấu kính hội tụ có tiêu cự dài (và dm đến vài m); thị kính là thấu kính hội tụ có tiêu cự ngắn (vài cm); Vật kính và thị kính đặt đồng trục, khoảng cách giữa chúng thay đổi được . 2.7.2. Sự tạo ảnh bởi kính thiên văn  Hướng t rục của kính thiên văn đến vật AB ở rất xa cần Kính thiên văn quan sát để thu ảnh thật A 1B1 trên tiêu diện ảnh của vật kính. Sau đó thay đổi khoảng cách giữa vật kính và thị kính để ảnh cuối cùng A2B2 qua thị kính là ảnh ảo, nằm trong giới hạn nhìn rỏ của mắt và góc trôn g ảnh phải lớn hơn năng suất phân li của mắt.  Mắt đặt sau thị kính để quan sát ảnh ảo này.  Để có thể quan sát trong một thời gian dài mà không bị mỏi mắt, ta phải đưa ảnh cuối cùng ra vô cực: ngắm chừng ở vô cực. Hình 7.2 2.7.3. Số bội giác của kính thiên văn Khi ngắm chừng ở vô cực (H.7.3): 20
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

EXAM.04: Bộ 290+ Đề Thi Vào Lớp 10 Năm 2020
290 tài liệu
513 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2