Chuyên đề kính lúp - kính hiển vi - kính thiên văn (Tuyệt vời)

Chuyên đề
Kính lúp – kính hiển vi – kính thiên văn
Nội dung
A . Tóm tắt kiến thức
B. Một số bài tập (Tự luận) về kính lúp
C. Một số bài tập tự luận về kính hiển vi
D. Một số bài tập kính thiên văn
A . Tóm tắt kiến thức:
1. Kính lúp:
a) Định nghĩa: Kính lúp là dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt trong việc quan sát các vật nhỏ. Nó có tác dụng làm tăng góc trông của ảnh bằng cách tạo ra ảnh ảo lớn hơn vật nằm trong giới hạn nhìn rõ của mắt.
Kính lúp đơn giản là thấu kính hội tụ tiêu cự ngắn.
A . Tóm tắt kiến thức (tt)
1. Kính lúp (tt)
b) Cách ngắm chừng:
Ảnh qua kính lúp là ảnh ảo, nên vật cần quan sát đặt cách kính một khoảng d  f. Mắt nhìn thấy ảnh ảo này.
Ảnh qua kính lúp ở cực cận của mắt. Ta có ngắm chừng ở cực cận (Cc).
Ảnh qua kính lúp ở cực viễn của mắt (mắt bình thường cực viễn ở vô cùng) có ngắm chừng ở vô cực.
F’
A . Tóm tắt kiến thức (tt)
1. Kính lúp (tt)
c) Độ bội giác:







A . Tóm tắt kiến thức (tt)
1. Kính lúp (tt)
c) Độ bội giác (tt)
Khi ngắm chừng ở cực cận: ảnh A’B’ có vị trí  CC: d’ + l = OCC  Gc = Kc
Khi ngắm chừng ở : Ảnh A’B’ có vị trí ở vô cực.

Người bình thường: Đ = OCC = 25cm.

Chú ý: Khi mắt đặt tại tiêu điểm ảnh của kính lúp l = f thì độ bội giác G không phụ thuộc vào vị trí đặt vật.
A . Tóm tắt kiến thức (tt)
2. Kính hiển vi:
a) Định nghĩa: Kính hiển vi là dụng cụ quang học để bổ trợ cho mắt, làm tăng góc trông ảnh của những vật rất nhỏ với độ bội giác lớn hơn rất nhiều so với độ bội giác kính lúp.
b) Cấu tạo: Kính hiển vi gồm 2 bộ phận chính.
Vật kính là thấu kính hội tụ có tiêu cự rất ngắn, có tác dụng tạo ra ảnh thật lớn hơn vật.
Thị kính là thấu kính hội tụ có tiêu cự nhỏ các tác dụng như kính lúp.
Vật kính và thị kính đặt đồng trục, cách nhau một khoảng không đổi.
A . Tóm tắt kiến thức (tt)
2. Kính hiển vi (tt)
c) Cách ngắm chừng
Vật AB đặt gần tiêu điểm vật của vật kính cho ảnh A1B1. Ảnh A1B1 trở thành vật đối với thị kính O2, trong khoảng tiêu cực của O2 gần F2 cho ảnh ảo A2B2. Ảnh ảo A2B2 nằm trong khoảng nhìn rõ của mắt.
Nếu A2B2 có vị trí trùng với CC: có ngắm chừng cực cận.
A2B2 ở rất xa (ở vô cực) ta có ngắm chừng ở vô cực.
A . Tóm tắt kiến thức (tt)
2. Kính hiển vi (tt)
d) Độ bội giác của kính hiển vi
Khi ngắm chừng cực cận: (A2B2 có vị trí CC)


Khi ngắm chừng ở vô cực:


k1: Độ phóng đại ảnh A1B1.
G2: Độ bội giác của thị kính O2.
 = F1’ F2: Độ dài quang học.
f1f2: Tiêu cự vật kính và thị kính.
A . Tóm tắt kiến thức (tt)
3. Kính thiên văn:
a) Định nghĩa: Kính thiên văn là dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt làm tăng góc trông ảnh của những vật ở rất xa.
b) Cấu tạo: Vật kính là thấu kính hội tụ có tiêu cự dài (cỡ hàng mét) thị kính là thấu kính hội tụ có tiêu cự ngắn, khoảng cách giữa chúng có thể thay đổi được.
c) Độ bội giác: Khi ngắm chừng ở vô cực, tiêu điểm ảnh của vật kính trùng với tiêu điểm vật của thị kính.
Độ bội giác khi ngắm chừng ở vô cực:


Với f1f2: là tiêu cự của vật kính và thị kính.
B. Một số bài tập (Tự luận) về kính lúp - Bài số 1
Một người mắt không có tật và có khoảng nhìn rõ ngắn nhất 20cm, quan sát vật nhỏ qua kính lúp có độ tụ 10 điốp và đặt sát mắt.
a) Phải đặt vật trong khoảng nào trước kính?
b) Tính độ bội giác của ảnh khi ngắm chừng ở vô cực và ở cực cận?
Bài giải
a) Khoảng đặt vật:

Khi ngắm chừng ở :
A’B’    d’V =   dv = fk = 10cm.
Khi ngắm chừng ở CC:
A’B’  CC  d’C = - OCC = -20cm.
Vị trí vật tương ứng:
dC  d  dr
6,6 cm  d  10 cm
B. Một số bài tập (Tự luận) về kính lúp - Bài số 2: Một người có khoảng nhìn rõ ngắn nhất 25cm quan sát vật nhỏ được đặt trước kính lúp (fk = 10cm) và cách kính 6cm. Mắt người đó đặt sau kính và cách kính 1cm.
a) Hãy tính độ phóng đại của ảnh và độ bội gác của kính?
b) Một người thứ 2 bị cận thị có khoảng nhìn rõ ngắn nhất là 15cm cũng quan sát vật AB bằng kính lúp trên và trong cùng điều kiện như người thứ nhất. Hãy tính độ bội giác kính lúp ứng với người thứ 2? Người nào quan sát lợi hơn?
Bài giải
a) Khi vật cách kính 6cm: dC = 6cm. Vị trí ảnh tương ứng:
B. Một số bài tập (Tự luận) về kính lúp - Bài số 2 (tt)
Độ phóng đại của ảnh:
Độ bội giác của kính khi ngắm chừng ở CC:



Nhận xét: GC = 3,91
G’C = 2,34
GC > G’C  Như vậy khi quan sát vật qua kính lúp người bị cận thiệt hơn.
B. Một số bài tập (Tự luận) về kính lúp - Bài số 3:
Một người cận thị có khoảng nhìn rõ ngắn nhất Đ = 15cm và giới hạn nhìn rõ là 35 cm. Người này quan sát vật qua kính lúp có tiêu cự 5cm. Mắt đặt cách kính 10cm.
a) Đặt vật trong khoảng nào trước kính?
b) Độ bội giác của ảnh trong các trường hợp ngắm chừng ở cực viễn và ngắm chừng ở cực cận.
B. Một số bài tập (Tự luận) về kính lúp - Bài số 3 (tt)
a) Khi ngắm chừng ở CC: A’B’  CC; d’C = - (OCC – l)
 d’C = -(15. -10)
d’C = - 5cm
Vị trí vật tương ứng:



Khi ngắm chừng ở CV
(A’B’  CV)
d’V = - (OCV – l)
= - (50 -10) = - 40cm.
OCV = 35 + 15 = 50cm
B. Một số bài tập (Tự luận) về kính lúp - Bài số 3 (tt)
Vị trí vật tương ứng:

Vị trí đặt vật:

b) Độ bội giác:
Khi ngắm chừng ở CC:

Khi ngắm chừng ở CV:
B. Một số bài tập (Tự luận) về kính lúp - Bài số 4: Một người có giới hạn nhìn rõ từ điểm cách mắt 20cm đến vô cực. Quan sát vật nhỏ qua kính lúp có độ tụ 10 điốp, mắt đặt cách kính 10cm.
a) Hỏi phải đặt vật trong khoảng nào trước kính?
b) Khi di chuyển vật trong khoảng được phép nói trên thì độ bội giác của ảnh thay đổi trong phạm vi nào? Cho nhận xét?
Bài giải
a) Xác định khoảng đặt vật:
Khi ngắm chừng ở cực cận (A’B’  CC).
d’C = - (OCC – l) = - (20 – 10) = - 10cm.
Vị trí vật tương ứng:

Khi ngắm chừng ở  : d’V =   dV = fk = 10cm
Khoảng đặt vật: dC  d  dV  5cm  d  10cm.
B. Một số bài tập (Tự luận) về kính lúp - Bài số 4 (tt)
b) Xác định độ bội giác:
Khi ngắm chừng ở vô cực:

Khi ngắm chừng ở cực cận: (A’B’  CC)
B. Một số bài tập (Tự luận) về kính lúp - Bài số 4 (tt)
Nhận xét: G = GC = 2. Khi mắt đặt tại tiêu điểm ảnh của kính lúp thì độ bội giác của kính lúp luôn không đổi với mọi vị trí của vật. Nguyên nhân là do góc trông của ảnh qua kính lúp luôn không đổi với mọi vị trí của vật
C. Một số bài tập tự luận về kính hiển vi - Bài số 1: Một người quan sát có khoảng nhìn rõ ngắn nhất là 25cm quan sát vật nhỏ qua kính hiển vi, người ấy điều chỉnh kính để ngắm chừng ảnh ở CC. Vật kính có f1 = 7,25mm, thị kính có f2 = 20mm. Độ dài quang học của kính là 16cm. Hãy xác định vị trí của vật? Độ phóng đại và độ bội giác của ảnh? (Biết mắt đặt sát sau kính).
Bài giải
Xác định vị trí vật khi ngắm chừng ở cực cận: (A2B2  CC)
Sơ đồ tạo ảnh:



Ngắm chừng ở CC nghĩa là ảnh A2B2 có vị trí  CC:
d’2 = - OCC = -25cm = -250mm
C. Một số bài tập tự luận về kính hiển vi - Bài số 1(tt)
Vị trí vật A1B1:
Khoảng cách vật kính đến thị kính: O1O2 = f1 +  + f2 = 7,25 + 160 + 20
O1O2 = 187,25 (mm)
Khoảng cách từ vật kính O1 đến ảnh A1B1: d’1 = O1O2 – d2 = 187,25 – 500/7
d’1 = 168,73(mm)
Vị trí vật AB:
Xác định độ phóng đại và độ bội giác của ảnh:



Độ bội giác khi ngắm chừng cực cận GC = khệ = 300
C. Một số bài tập tự luận về kính hiển vi - Bài số 2: Một kính hiển vi gồm vật kính có tiêu cự f1 = 3mm và thị kính có D2 = 25điốp cách nhau 20cm. Một người cận thị có điểm cực cận cách mắt 14cm, dùng kính để quan sát vật nhỏ AB = 0,05mm mắt đặt ở tiêu điểm ảnh của thị kính và điều tiết cực đại. Xác định độ bội giác của ảnh và độ cao của ảnh.
Bài giải
Tương tự như bài số 1: Mặt điều tiết cực đại  nghĩa là ngắm chừng ở CC; Do đó độ bội giác khi ngắm chừng ở CC bằng hệ số phóng đại của hệ
GC= |Khệ| = |d’1d2’/d1d2|
Sơ đồ tạo ảnh:

+ A2B2  CC  d2’ = - (Occ – l) = -(14 - 4) = -10 cm
+ f2 = 1/D2 = 1/25 = 0,04m = 4cm
C. Một số bài tập tự luận về kính hiển vi - Bài số 2 (tt)
Vị trí của vật A1B1:


Khoảng cách từ A1B1 đến vật kính O1:


Vị trí vật đặt trước vật kính:




Độ cao của ảnh:
C. Một số bài tập tự luận về kính hiển vi - Bài số 3: Một kính hiển vi dùng để chụp ảnh gồm vật kính: f1 = 0,5m; thị kính có f2 = 2,25cm. Và một kính ảnh P đặt sau thị kính cách thị kính 36cm. Khoảng cách giữa vật kính và thị kính là 18cm, người ta dùng kính hiển vi để chụp ảnh một vật có độ lớn AB = 10m. Hãy xác định vị trí vật? Độ phóng đại của kính và độ lớn của ảnh?
Bài giải
Sơ đồ tạo ảnh:


C. Một số bài tập tự luận về kính hiển vi - Bài số 3 (tt)




Đây là kính hiển vi đặc biệt dùng để chụp ảnh nên ảnh A2B2 phải là ảnh thật, tại vị trí ảnh thật A2B2 ta đặt phim. Để A2B2 là ảnh thật thì A1B1 phải nằm ngoài tiêu cự của thị kính O2.
Ta có: A2B2  Vị trí kính ảnh  d’2 = 36cm.

C. Một số bài tập tự luận về kính hiển vi - Bài số 3 (tt)

D. Một số bài tập kính thiên văn - Bài số 1:
a) Một ống nhòm coi như là một kính thiên văn cỡ nhỏ vật kính D1 = 4 điốp, thị kính D2 = 25 điốp, khoảng cách vật kính và thị kính L = O1O2 = 29cm. Một người có điểm cực cận cách mắt 25cm, điểm cực viễn ở vô cực. Mắt đặt sát sau kính thì nhìn rõ các vật nằm trong khoảng nào trước kính?
b) Khi quan sát như vậy thì độ bội giác của ảnh sẽ thay đổi trong phạm vi bao nhiêu?
D. Một số bài tập kính thiên văn - Bài số 1 (tt)
D. Một số bài tập kính thiên văn - Bài số 1 (tt)
b) Độ bội giác của ảnh:
D. Một số bài tập kính thiên văn - Bài số 2:
a) Một người mắt bình thường quan sát thiên thể bằng kính thiên văn ở trạng thái không điều tiết, khi đó khoảng cách từ vật kính đến thị kính là 55cm và độ bội giác của ảnh là 10. Xác định tiêu cự của vật kính và thị kính?
b) Một người cận có điểm cực viễn cách mắt 20cm đặt mắt tại tiêu điểm ảnh của thị kính, quan sát thiên thể trên ở trạng thái không điều tiết. Hỏi người này phải dời thị kính một đoạn bao nhiêu theo chiều nào?
c) Thiên thể trên là mặt trăng có góc trông 0 = 10-2rad. Nếu muốn được một ảnh thật của mặt trăng có đường kính 5cm thì phải dời thị kính từ vị trí ban đầu như thế nào?

D. Một số bài tập kính thiên văn - Bài số 2:




D. Một số bài tập kính
thiên văn - Bài số 2 (tt)





Như vậy thị kính O2 phải dịch
vào gần vật kính O1 một đoạn:
d = f2 – d2V
d = 5 – 3,75 = 1,25cm
D. Một số bài tập kính thiên văn - Bài số 2 (tt)
c) Theo giả thiết: A2B2 = 5cm








Như vậy: O2 phải lùi xa O1 một đoạn: d2 = d2 – f2 = 5,5 – 5  d2 = 0,5cm.
D. Một số bài tập kính thiên văn - Bài số 3: Kính thiên văn: Vật kính có tiêu cự lớn, thị kính có tiêu cự nhỏ.
a) Một người mắt không có tật, dùng kính thiên văn quan sát mặt trăng ở trạng thái không điều tiết khi đó khoảng cách O1O2 = 90cm, độ bội giác là 17 lần. Tính f1? f2?.
b) Góc trông mặt trăng từ trái đất là 30’ (1’ = 1/3500 rad). Tính đường kính ảnh của mặt trăng cho bởi vật kính và góc trông ảnh mặt trăng qua thị kính?
c) Một người cận thị có điểm cực viễn cách mắt: 50cm, không đeo kính cận, quan sát ánh mặt trăng qua kính thiên văn trên người đó dịch thị kính như thế nào để khi quan sát mắt không phải điều tiết. Tính độ bội giác ảnh lúc đó?
D. Một số bài tập kính thiên văn - Bài số 3 (tt)
a) Xác định f1 và f2? (vẽ hình)
Ngắm chừng ở trạng thái không điều tiết thì ảnh A2B2 ở   A1B1 ở F2 (hình 1) vật AB ở   ảnh A1B1 ở F’1  A1B1  F1 F2


Giải hệ (1) và (2) ta có : f1 = 85cm; f2 = 5cm
D. Một số bài tập kính thiên văn - Bài số 3 (tt)
b) Xác định đường kính ảnh mặt trăng:





D. Một số bài tập kính thiên văn - Bài số 3 (tt)
c) Người ngắm chừng ở CV có nghĩa là ảnh ảo A2B2 có vị trí  CV
Ta có: d2’v = - OCV = - 50cm.
Vị trí của vật tương ứng:


Lúc đầu: d2 = f2 = 5cm
Lúc sau: d2v =50/11  4,55cm
Như vậy thị kính phải dịch vào gần vật kính một đoạn:
d2 = d2 – d2V = 5 – 4,55 = 0,45cm
D. Một số bài tập kính thiên văn - Bài số 3 (tt)
Độ bội giác của ảnh khi ngắm chừng ở CV : (hình 2)