Phan tich chuong Mat va cac dung cu quang

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.08 MB, 27 trang )

(1)<div class='page_container' data-page=1>

ĐẠI HỌC HUẾ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HUẾ

TIỂU LUẬN MƠN HỌC

PHÂN TÍCH CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÝ PHỔ THƠNG 1

Đề tài:

TÌM HIỂU NỘI DUNG KIẾN THỨC CƠ BẢN

PHẦN MẮT VÀ CÁC DỤNG CỤ QUANG

Giảng viên hướng dẫnHọc viên thực hiện

PGS. TS. Lê Công TriêmLưu Thanh Thưởng

Lớp LL & PPDH Vật lý – K18

</div>
(2)<div class='page_container' data-page=2>

A. MỞ ĐẦU

Quang học là một trong những lĩnh vực quan trọng của vật lý học, nó nghiên cứu về
tất cả các hiện tượng liên quan đến ánh sáng. Quang học đã được con người biết đến từ
rất lâu và ngày nay, quang học đã phát triển lên một tầm vĩ mô và mang lại những ứng
dụng to lớn cho cuộc sống con người. Từ những chiếc gương soi, những chiếc kính đeo,
những chiếc camera hay nhũng kính thiên văn v.v…tất cả liên quan đến kiến thức của vật
lý học, cụ thể hơn là quang học.

Xuất phát trên yêu cầu của môn học, chúng tôi đã lựa chọn nghiên cứu phần
“Mắt và các dụng cụ quang ”. Qua việc nghiên cứu, phân tích, tìm hiểu, đánh giá các kiến
thức trong chương của sách giáo khoa Vật lý 11 và tham khảo các tài liệu liên quan, tác
giả mong muốn sẽ rút ra những kiến thức bổ ích cho bản thân, góp phần thực hiện tốt
cơng tác giảng dạy vật lý ở trường phổ thông sau này. Tiểu luận này sẽ tập trung vào

nghiên cứu phần “mắt và các dụng cụ quang theo hai nội dung: trình bày các kiến thức
cơ bản và tìm hiểu sâu về các kiến thức đó theo hiểu biết của bản thân.

B. NỘI DUNG

I. Đặc điểm và mục tiêu phần Quang hình học Vật lý 11 nâng cao

1.1. Đặc điểm của phần học

Quang hình học thuộc chương trình Vật lý 11 nâng cao là một phần của
Quang học trong đó dùng phương pháp hình học để giải thích các hiện tượng liên
quan đến ánh sáng. Trong chương trình Vật lý 11 nâng cao, phần học này được
chia thành hai chương; chương “Khúc xạ ánh sáng” được dạy trong 5 tiết gồm 2
tiết nghiên cứu lý thuyết và 3 tiết bài tập; chương “Mắt. Các dụng cụ quang học”
được giảng dạy trong 15 tiết gồm 8 tiết nghiên cứu lý thuyết, 5 tiết bài tập và 2 tiết
thực hành. Một số kiến thức ở mức độ cơ bản trong phần học này đã được đề cập
trong chương trình Vật lý cấp THCS, trong chương trình Vật lý 11 nâng cao, các
kiến thức này được đề cập chi tiết và sâu sắc hơn.

</div>
(3)<div class='page_container' data-page=3>

chiết suất tỉ đối, chiết suất tuyệt đối, hiện tượng khúc xạ ánh sáng, định luật khúc
xạ ánh sáng, nguyên lý thuận nghịch của sự truyền ánh sáng; góc tới giới hạn, góc
khúc xạ giới hạn, điều kiện xảy ra phản xạ toàn phần, ứng dụng của hiện tượng
phản xạ toàn phần để chế tạo sợi quang học và cáp quang…

Trong chương “Mắt. Các dụng cụ quang học” HS được nghiên cứu về
đường đi của tia sáng và sự tạo ảnh của vật qua các dụng cụ quang học; cấu tạo và
hoạt động của mắt, các tật của mắt và cách sửa tật. Trong chương này HS được
học về lăng kính, tính chất của lăng kính; các khái niệm liên quan đến thấu kính
như thấu kính mỏng, quang tâm, trục chính, trục phụ, tiêu điểm chính, tiêu điểm
phụ, tiêu diện, tiêu cự, độ tụ, độ phóng đại, các cơng thức thấu kính, đơn vị đo của

các đại lượng; sự điều tiết của mắt khi nhìn vật ở điểm cực cận và cực viễn, năng
suất phân li và sự lưu ảnh của mắt, đặc điểm của mắt bị tật và cách khắc phục; cấu
tạo, cơng dụng của kính lúp, kính hiển vi và kính thiên văn; cơng thức tính số bội
giác của kính lúp, kính hiển vi và kính thiên văn; cách dựng ảnh của vật qua thấu
kính hội tụ, thấu kính phân kì, kính lúp, kính hiển vi và kính thiên văn; thực hành
thí nghiệm xác định tiêu cự của thấu kính.

Vật lý là mơn khoa học thực nghiệm nên trong quá trình hình thành những
kiến thức mới cho HS thì GV và HS phải tiến hành các thí nghiệm từ đó tạo niềm
tin, phát triển tư duy và góp phần giáo dục kĩ thuật tổng hợp cho HS. Các thí
nghiệm trong phần Quang hình học là khá đơn giản và khả năng thành công rất
cao nhưng khi tiến hành trên lớp GV và HS vẫn gặp rất nhiều khó khăn.Vì vậy
việc xây dựng một thư viện hình ảnh, thư viện video clip hoặc khai thác các phần
mềm nhằm trực quan hóa các thí nghiệm là hết sức cần thiết.

1.2. Mục tiêu của phần học

Chủ đề Kết quả cần đạt
Chương VI

Khúc xạ ánh
sáng

1. Định luật khúc

+ Kiến thức

- Phát biểu được định luật khúc xạ ánh sáng.

</div>
(4)<div class='page_container' data-page=4>

xạ ánh sáng. Chiết

suất. Tính thuận
nghịch của sự
truyền ánh sáng.
2. Hiện tượng phản
xạ toàn phần. Cáp
quang.

trường.

- Nêu được tính chất thuận nghịch của sự truyền ánh sáng và chỉ ra sự
thể hiện tính chất này ở định luật khúc xạ ánh sáng.

- Mô tả được hiện tượng phản xạ toàn phần và nêu được điều kiện
xảy ra hiện tượng này.

- Mô tả được sự truyền ánh sáng trong cáp quang và nêu được ví
dụ về ứng dụng của cáp quang và tiện lợi của nó.

+ Kĩ năng

- Vận dụng được hệ thức của định luật khúc xạ ánh sáng.
- Giải được các bài tập về hiện tượng phản xạ toàn phần.

Chương VIII
Mắt và các dụng
cụ quang học

1. Lăng kính
2. Thấu kính
3. Mắt. Các tật

của mắt. Hiện
tượng lưu ảnh trên
màng lưới.

4. Kính lúp. Kính
hiển vi. Kính thiên
văn.

+ Kiến thức

- Mơ tả được lăng kính.

- Nêu được lăng kính có tác dụng làm lệch tia sáng truyền qua nó.
- Mơ tả được thấu kính mỏng.

- Nêu được tiêu điểm, tiêu diện của thấu kính mỏng.

- Phát biểu được định nghĩa độ tụ của thấu kính và nêu đơn vị đo
độ tụ.

- Nêu được số phóng đại tạo bởi thấu kính.
- Viết được các cơng thức về thấu kính.

- Nêu được sự điều tiết của mắt khi nhìn vật ở điểm cực cận và ở
điểm cực viễn.

- Nêu được đặc điểm của mắt cận, mắt viễn, mắt lão về mặt quang
học và cách khắc phục các tật này.

- Nêu được góc trơng và năng suất phân li.

- Nêu được sự lưu ảnh trên màng lưới và ví dụ cụ thể của hiện
tượng này.

- Mô tả được nguyên tắc cấu tạo và công dụng của kính lúp, kính
hiển vi và kính thiên văn.

- Nêu được số bội giác.

</div>
(5)<div class='page_container' data-page=5>

+ Kĩ năng

- Vận dụng được các cơng thức về lăng kính để tính được góc ló,
góc lệch và góc lệch cực tiểu.

- Vận dụng công thức 0 1 2

1 1 1

n
D

f n R R

   

      

 

- Vẽ được đường truyền của một tia sáng bất kì qua một thấu kính
mỏng hội tụ, phân kì và hệ hai thấu kính đồng trục.

- Dựng được ảnh của vật thật tạo bởi thấu kính.

- Vận dụng cơng thức thấu kính và cơng thức tính số phóng đại để
giải các bài tập.

- Giải được các bài tập về mắt cận và mắt lão.

- Dựng được ảnh của vật tạo bởi kính lúp, kính hiển vi và kính
thiên văn.

- Giải được các bài tập về kính lúp, kính hiển vi và kính thiên văn.
- Giải được các bài tập về hệ quang đồng trục gồm hai thấu kính
hoặc một thấu kính và một gương phẳng.

- Xác định tiêu cự của thấu kính phân kì bằng thí nghiệm.

</div>
(6)<div class='page_container' data-page=6>

III. Tìm hiểu về nội dung kiến thức trong phần “mắt và các dụng

cụ quang học”

3.1. Lăng kính
3.1.1. Định nghĩa

Lăng kính là một khối chất trong suốt (làm bằng thuỷ tinh, thạch anh, nước,..) hình
lăng trụ đứng, có tiết diện thẳng là một hình tam giác (H.2.1).(SGK11CB)

- Các yếu tố của lăng kính được chỉ ra trong hình vẽ dưới.

3.1.2. Đường đi của tia sáng qua lăng kính

Xét một lăng kính có chiết suất n đặt trong khơng khí. Xét các tia sáng nằm trong mặt
phẳng chính của lăng kính.

+ Trường hợp dùng ánh sáng đơn sắc chiếu vào lăng kính:

Xét tia sáng 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

</div>
(7)<div class='page_container' data-page=7>

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(n1)A. Giá trị của góc lệch phụ thuộc vào góc chiết
quang A và chiết suất n của lăng kính (chứng minh ở phần tiếp theo). Góc lệch này cũng
thay đổi theo góc tới i, khi đường đi của tia sáng đối xứng nhau qua tia phân giác của góc
A thì góc lệch D đạt giá trị cực tiểu

+ Trường hợp dùng 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 khơng những bị lệch về phía đáy mà cịn bị tách ra nhiều tia 
sáng có màu sắc khác nhau (tán sắc ánh sáng).

3.1.3. Các cơng thức lăng kính

Trên hình 2, áp dụng định luật khúc xạ tại 2 điểm I, J ta có:

sini n .sinr;

nsinr/ sini/;
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 cơng thức sau:

sini n .sinr

</div>
(8)<div class='page_container' data-page=8>

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 

( 1)

D n A. ( Các góc sử dụng đơn vị là radian).

* 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 chiếu 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 nhịm,…

2.1.4. Cơng dụng của lăng kính

Lăng kính có nhiều cơng dụng trong khoa học và kĩ thuật như máy quang phổ, ống nhịm,
máy ảnh...

3.2. Thấu kính

3.2.1. Định nghĩa về thấu kính

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 rất nhỏ so với hai bán kính của các mặt cầu

3.2.2. Hình dạng và phân loại thấu kính

- Theo hình dạng, thấu kính gồm 2 loại:

+ Thấu kính lồi (thấu kính rìa mỏng) (hình 5a);
+ Thấu kính lõm (thấu kính có rìa dày) (hình 5b).

- Nếu xét theo tác dụng làm lệc tia sáng trong khơng khí, thấu kính chia thành:
+ Thấu kính phân kì (thấu kính lõm);

+ Thấu kính hội tụ (thấu kính lồi).

</div>
(9)<div class='page_container' data-page=9>

3.2.3. Các yếu tố của thấu kính

Các yếu tố và ký hiệu thấu kính được chỉ ra trên hình

Ở đây ta lưu ý: với một thấu kính thì chỉ có một trục chính, trong khi đó có vơ 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



3.2.4. 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 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 khơng song

song với trục chính thì chùm tia ló sẽ hội tụ (hoặc có điểm kéo dài cắt nhau)
tại một điểm khơng nằm trên trục chính mà nằm trên một mặt phẳng vng
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.8).

</div>
(10)<div class='page_container' data-page=10>

- Mỗi thấu kính có hai tiêu điểm: tiêu điểm ảnh (chính) và tiêu điểm vật (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.7).

- 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 vơ 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 trị quang học của điểm này khơng 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).

- Độ tụ:

1 D

f



, đặc trưng cho khả năng hội tụ (hay phân kì) chùm sáng của thấu
kính. Một thấu kính có độ tụ càng lớn thì tiêu cự càng nhỏ và khả năng hội tụ (phân kỳ)
ánh sáng càng lớn. Khi tính trị số của độ tụ, f phải được dùng đơn vị là mét (m) và đơn vị
của độ tụ là điốp.

</div>
(11)<div class='page_container' data-page=11>

3.2.5. 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 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 ló).

</div>
(12)<div class='page_container' data-page=12>

- Đối với các thấu kính có bề dày tương đối lớn so với bán kính các mặt cong (khơng phải
là thấu kính mỏng) thì tia ló sau khi đi qua thấu kính sẽ khơng thoả mản điều kiện tương
điểm (H.11).

- Ảnh của một vật thật qua thấu kính phân kì ln là ảnh ảo, cịn qua thấu kính hội tụ có

thể cho ảnh thật hoặc ảo tuỳ vào khoảng cách từ vật đến thấu kính.

3.2.6. Các cơng thức của thấu kính

 Cơng thức về độ tụ:

1 ( 1) 1 1
1 2

n
D

f no R R

 

 

 

   

, với n là chiết suất tuyệt đối
của chất làm thấu kính, n0 là chiết suất của mơi trường chứa thấu kính. R1, R2 là
bán kính của hai mặt cầu.

Nếu thấu kính đặt trong khơng khí thì:

1 1 1

( 1)

1 2

D n

f R R

 

 

 

   

, với những là
chiết suất tỉ đối của chất làm thấu kính với mơi trường chứa thấu kính.

 Cơng thức liên hệ giữa vị trí vật và vị trí ảnh:

1 1 1

f  d d , trong đó d và d/ là các trị số xác định vị trí

của vật và ảnh, có thể âm hoặc dương (vật, ảnh thật d, d/ > 0; vật, ảnh ảo d, d/ < 0).

 Cơng thức tính độ phóng đại:

/

d

k

d



. Độ phóng đại cho biết ảnh của một vật
tạo bởi thấu kính lớn hơn (bé hơn) bao nhiêu lần so với vật.

 Các công thức trên có thể chứng minh dể dàng qua phép tốn hình học, riêng cơng

thức tính độ tụ

1 (

1)

1

2 n

D

f

n

o

R

 

 

 







</div>
(13)<div class='page_container' data-page=13>

+ Xét tia sáng OP xuất phát từ điểm O với một góc nhỏ



, chiếu đến mặt phân
cách giữa hai mơi 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:

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 ngồi của tam giác POC nên:



 





. (2)



là góc ngoài của tam giác CPI nên:



 



2 (3)

Thay (2) và (3) vào (1) ta có:

n





n





(

n



n

)



(4)

Mặt khác:
h

tg
d



 



; /
h
tg
d



 



(5)

Thay vào (4) và biến đổi, ta có:
1 2 2 1
/

n

d

R







(6)

</div>
(14)<div class='page_container' data-page=14>

+ Xét một thấu kính có chiết suất n, bán kính cong hai mặt là R1, 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 1/ 1

1 n

1 d

R







(8)

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):

2 2/ 2

1 n

d

R







(9)

Mặt khác: d2 = - d1/ + t . Đối với thấu kính mỏng thì thấu kính mỏng thì t << d,

do đó

d



d

1/. (10)

Biến đổi (8), (9), (10) ta được kết quả:

1 2 1 2

1 (

n

1)

d

R





















(11).

Đối với thấu kính mỏng, ta gọi d, d/ là khoảng cách từ vật đến thấu kính và từ ảnh
đến thấu kính, khi đó (11) được viết tổng quát:

1 2

1 (

n

1)

d

R





















(13).

Với trường hợp trên, mặt cầu R2 quay ngược chiều truyền ánh sáng nên R2 < 0.
Trong trường hợp ta không quan tâm đến dấu mà chỉ lấy độ lớn thì (13) sẽ là:

1 2

1 (

n

1)

d

R





















(14).

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 2

1 (

n

1)

f

R



















(15).

</div>
(15)<div class='page_container' data-page=15>

1 (

1)

1

2 n

D

f

n

o

R

 

 

 







(16).

3.2.7. Ứng dụng của thấu kính

Thấu kính có nhiều cơng 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 hình; máy quang phổ…Vật liệu chế tạo thấu kính ngày càng hồn thiện,
với cơng nghệ chế tạo tinh vi, người ta đã chế tạo ra các dụng cụ quang cho ảnh có
chất lượng cao.

3.3. Mắt

3.3.1. 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 mơi trường này có
giá trị trong khoảng 1,336 – 1,437.

Mắt có các bộ phận được chỉ ra trong 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 võng mạc.

</div>
(16)<div class='page_container' data-page=16>

* Võng mạc (màng lưới): 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 nhất được gọi là điểm
vàng. Võng mạc có tác dụng giống như một màn ảnh để hứng ảnh tạo bởi thấu kính.
Trong Quang 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 vào mắt có thể thay đổi được nhờ con ngươi. Khi ta quan sát
mọi vật xung quanh, tuỳ vào cảnh vật là sáng hay tối mà con ngươi điều chỉnh cường độ
ánh sáng chiếu vào mắt thích hợp để giúp mắt nhìn rõ. Khi ánh sáng mạnh quá thì con
ngươi thu nhỏ lại, cản lại bớt ánh sáng và ngược. Chẳng hạn khi từ ngoài sáng bước vào
phòng tối, ta lập tức cảm thấy trước mắt là một bóng đen, sau một thời gian ngắn mới
thích nghi được. Đó là vì khi từ chỗ sáng vào chỗ tối, con ngươi phải dần dần mở ra cho
đến khi thích nghi được với mơi 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 (liếc 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 võng mạc, có một vị trí tại đó các sợi dây thần kinh đi vào nhãn cầu. Vị trí này
gọi là điểm mù. Khi ảnh rơi trúng vị trí này, mắt sé khơng nhìn thấy vật. Điểm mù có thể
kiểm chứng bằng thực nghiệm.

</div>
(17)<div class='page_container' data-page=17>

3.3.2. Sự điều tiết của mắt. Điểm cực viễn. Điểm cực cận

* Sự điều tiết của mắt là hoạt động của mắt làm thay đổi tiêu cự của thấu kính mắt để
cho ảnh của các vật ở cách mắt những khoảng khác nhau vẫn được tạo ra ở màng lưới.
Việc này được thực hiện nhờ các cơ vòng của mắt. Khi bóp lại, các cơ này làm thuỷ
tinh thể phồng lên, giảm bán kính 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 cịn có thể
nhìn rõ, ảnh của vật này cịn nằm trên võng mạc. Đối với mắt khơng có tật, điểm cực viễn
ở vô cực. Khi quan sát vật ở điểm cực viễn, mắt khơng phải điều tiết, do đó khơng bị mỏi.
* Điểm cực cận: là điểm gần nhất trên trục của

mắt mà đặt vật tại đó mắt cịn nhìn rõ được, ảnh của
vật này cịn 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

* Khoảng cách từ điểm cực viễn đến điểm cực cận gọi là khoảng nhìn rõ của
mắt.

3.3.3. Góc trông và năng suất phân li của mắt

Trên hình 3.3,



là góc trong một cánh hoa hồng. Góc trong 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
trơng càng nhỏ.

Năng suất phân li của mắt là góc trông nhỏ nhất giữa hai điểm trên vật mà mắt cịn
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.

3.3.4. Các tật của mắt và cách sửa

</div>
(18)<div class='page_container' data-page=18>

Khắc phục: Khắc phục tật cận thị là làm thế nào để mắt cận nhìn xa rõ như mắt
thường. Kính đeo sao cho vật ở xa 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 mắt, tiêu điểm nằm sau võng mạc (H.3.5). Khơng nhìn gần được, cịn
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 ngồi 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: khơng 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 xa hơn và trong khoảng

Hình 3.4

</div>
(19)<div class='page_container' data-page=19>

F A F'

B
A’

B’




d/

d

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 trịng” có phần trên phân kì và phần dưới hội tụ.

3.3.5. 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 khơng cịn được tạo ra ở võng mạc
nữa. Đó là hiện tượng lưu ảnh của mắt. Nhờ hiện tượng này mà mắt nhìn thấy các ảnh
trên màn ảnh chiếu phim, trên màn hình tivi...chuyển động.

Sách giáo khoa củ gọi là hiện tượng lưu ảnh trên võng mạc, sách giáo khoa hiện hành
gọi là hiện tượng lưu ảnh của mắt. Thực sự 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 thơng tin ở não.

3.5. Kính lúp

3.5.1. Cấu tạo và cơng dụng

+ Kính lúp là dụng cụ quang bỗ trợ cho mắt để
quan sát các vật nhỏ.

+ 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).

3.5.2. 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 ảnh ảo cùng chiều và lớn hơn vật

(H.5.1).

</div>
(20)<div class='page_container' data-page=20>

hiện ra trong giới hạn nhìn rỏ của mắt. Động tác quan sát ảnh ở một vị trí xác định gọi là
ngắm chừng ở vị 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.

3.5.3. Số bội giác của kính lúp

+ Xét trường hợp ngắm chừng ở vơ cực. Khi đó vật
AB phải đặt ở tiêu diện vật của kính lúp để ảnh của vật
nằm ở vơ cực (H.5.2).

Ta có: tan = AB

f và tan 0 =
AB

OCC (góc
trơng vật có giá trị lớn nhất



0 ứng với vật đặt tại

điểm cực cận).
Do đó G =

tanα
tanαo =

OCC

f Người ta thường lấy khoảng cực cận OCC= 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 khơng phụ
thuộc vào vị trí đặt mắt (so với kính).

+ Khi ngắm chừng ở cực cận:
Gc = |k| = | d 'C

dC

3.6.1. Công dụng và cấu tạo của kính hiễn vi

+ 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 trơng
lớn. Số bội giác của kính hiển vi lớn hơn nhiều so với số
bội giác của kính lúp.

+ 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

Hình 5.1

</div>
(21)<div class='page_container' data-page=21>

cách giữa chúng O1O2 = l không đổi. Khoảng cách F1’F2 =



(gọi là độ dài quang học
của kính) (H.6.2).

Ngồi ra cịn có bộ phận tụ sáng để chiếu sáng vật cần quan sát. Đó thường là một
gương cầu lỏm.

3.6.2. Sự tạo ảnh bởi kính hiễn vi

Sơ đồ tạo ảnh :

1 2

1 1 2 2

/ /

1 1 2 2

L L

ABd A Bd A B

d d

   

A1B1 là ảnh thật lớn hơn nhiều so với vật AB. A2B2 là ảnh ảo lớn hơn nhiều so với ảnh
trung gian A1B1. Mắt đặt sau thị kính để quan sát ảnh ảo A2B2.

Điều chỉnh khoảng cách từ vật đến vật kính (d1) sao cho ảnh cuối cùng (A2B2) hiện ra
trong giới hạn nhìn rỏ của mắt và góc trơng ảnh phải lớn hơn hoặc bằng năng suất phân li
của mắt. Nếu ảnh sau cùng A2B2 của vật quan sát được tạo ra ở vơ cực thì ta có sự ngắm
chừng ở vơ cực.

3.6.3. Số bội giác của kính hiễn vi

+ Khi ngắm chừng ở cực cận:

/ /
1 2

1 2

.

c

d d

G

d d



Hình 6.1: Kính hiển vi

Vật kính
Thị kính
F
1/
F
1
F
2
B/2
B
1/
A
1/
A
1
B
1

</div>
(22)<div class='page_container' data-page=22>

+ Khi ngắm chừng ở vô cực:

1 1
2

tan A B

f




;
0
tan
c
AB
OC





1 1
0 2
tan
.
tan
c
OC
A B
G
AB f



  

2

1 2

.

OC

c

G

k G

f f







, với  = O1O2 – f1 – f2.(khoảng cách từ tiêu điểm ảnh của vật

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 khơng 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 khơng cịn 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.

3.7. Kính thiên văn
 Ga-li-lê (Galileo
Galilei) là người đầu
tiên có ý tưởng dùng
kính thiên văn do Lip
pơ-si (Hans Lippershey)
ở Hà Lan phát minh
năm 1608 vào việc quan

sát bầu trời. Chính ơng
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.

3.7.1. 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 trơng lớn
đối với các vật ở xa.

</div>
(23)<div class='page_container' data-page=23>

kính hội tụ có tiêu cự ngắn (vài cm); Vật kính và thị kính đặt đồng trục, khoảng cách giữa
chúng thay đổi được.

3.7.2. Sự tạo ảnh bởi kính thiên văn

+ Hướng trục của kính thiên văn đến vật AB ở rất xa cần quan sát để thu ảnh thật A1B1
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
trơng 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 vơ cực.

3.7.3. Số bội giác của kính thiên văn

Khi ngắm chừng ở vô cực (H.7.3):
Ta có: tan0 = A1B1

f1

; tan = A1B1

f2
Do dó: G =

tanα
tanα0

=f1
f2

Hình 7.2

O
1

O
2
A
1
B
1
F1/,F

Hình 7.3

</div>
(24)<div class='page_container' data-page=24>

Số bội giác của kính thiên văn trong điều kiện này khơng phụ thuộc vị trí đặt mắt sau thị
kính.

Nghiên cứu ở trên áp dụng cho kính thiên văn khúc xạ (qua thấu kính). Chế tạo kính
thiên văn khúc xạ lớn rất phức tạp và khó khăn. Việc chế tạo các thấu kính có bề mặt lớn
đòi hỏi chất liệu thuỷ tinh phải tinh khiết, làm nguội phải thật chậm và cấu trúc cơ học
phải thật vững chắc. Dù vậy, theo thời gian, thấu kính làm vật kính vẫn bị biến dạng. Vì
những lí do trên mà về sau các kính thiên văn đều thuộc loại phản xạ. Loại kính này có
nhiều ưu điểm như khơng có hiện

tượng quang sai; hình dạng bề mặt phản xạ điều chỉnh được; giá đỡ vững chắc vì có thể
đỡ tồn bộ mặt sau của gương (trong khi kính thiên văn khúc xạ chỉ đỡ được phần rìa của
thấu kính). Hình bên xin giới thiệu về kính thiên văn phản xạ kiểu Newton (H.7.4).
Từ năm 1990, kính thiên văn Hớp–bơn (Hubble) đã được đưa lên quỹ đạo để thực
hiện nhiệm vụ của mình. Kính viễn vọng khơng gian Hubble của NASA, mang tên nhà
thiên văn học Mỹ Edwin Powell Hubble (1889-1953), được đặt trong một quỹ đạo cách
Trái đất khoảng 610 km. Đây là kính viễn vọng phản xạ được trang bị hệ thống máy tính
và một gương thu ánh sáng có đường kính 240 cm.

Thơng qua hệ thống máy tính, kính thiên văn sẽ cung cấp những thông tin quan sát
được gửi về trái đất. Nhưng hàng năm phải có các chuyến bay đưa các đồn chun gia
và thiết bị lên kính để thay thế các thiết bị hư hỏng và gắn thêm các thiết bị mới. Công
việc này được thực hiện nhờ tàu con thoi và từ năm 1990 đến nay đã có ba chuyến bay

</div>
(25)<div class='page_container' data-page=25>

loại này. Hiện nay, một số bộ phận của kính đã bị hư hỏng và giảm tuổi thọ cần được
thay thế.

Để khắc phục những hạn chế của kính thiên văn Hơp – bơn, người ta đang có kế
hoạch thay thế, sẽ đưa lên quỹ đạo kính thiên văn Giêm Oép (Jame Webb) JWST (Jame
Webb Space Telescope) vào năm 2011. Kính này có gương hội tụ ánh sáng với diện tích
gấp 6 lần diện tích của kính Hơp – bơn. Và JWST sẽ hoạt động trên quỹ đạo cách Trái
Đất 1,5 triệu km và không cần các chuyến bay nâng cấp .

C. KẾT LUẬN

Phần “mắt và các dụng cụ quang ” là một trong những nội dung quan trọng và lý thú
trong chương trình vật lý phổ thơng. Việc nghiên cứu, đi sâu tìm hiểu sâu nội dung này
giúp cho chúng ta hiểu biết một cách cặn kẽ các kiến thức của môn học, tạo điều kiện
thuận lợi để giảng dạy tốt môn vật lý ở nhà trường phổ thông. Những kiến thức của phần
“mắt và các dụng cụ quang học” đều liên quan mật thiết đến thực tiễn cuộc sống, do đó
khi học tập, lĩnh hội tri thức một cách tích cự sẽ giúp cho học sinh có cách nhìn nhận
đúng đắn về các hiện tượng quang học xảy ra trong tự nhiên.

MỤC LỤC

A. MỞ ĐẦU...2

B. NỘI DUNG...2

I. Đặc điểm và mục tiêu phần Quang hình học Vật lý 11 nâng cao...2

1.1. Đặc điểm của phần học...2

1.2. Mục tiêu của phần học...3

II. Cấu trúc chương “ mắt và các dụng cụ quang ”...6

III. Tìm hiểu về nội dung kiến thức trong phần “mắt và các dụng cụ quang học”...6

3.1. Lăng kính...6

3.1.1. Định nghĩa...6

3.1.2. Đường đi của tia sáng qua lăng kính...6

3.1.3. Các cơng thức lăng kính...8

3.2. Thấu kính...8

3.2.1. Định nghĩa về thấu kính...8

3.2.3. Các yếu tố của thấu kính...9

</div>
(26)<div class='page_container' data-page=26>

3.2.5. Đường đi của tia sáng qua thấu kính và ảnh của một vật tạo bởi thấu kính...11

3.2.6. Các cơng thức của thấu kính...12

3.2.7. Ứng dụng của thấu kính...15

3.3. Mắt...15

3.3.1. Cấu tạo quang học của mắt...15

3.3.2. Sự điều tiết của mắt. Điểm cực viễn. Điểm cực cận...16

3.3.3. Góc trơng và năng suất phân li của mắt...17

3.3.4. Các tật của mắt và cách sửa...17

3.3.5. Sự lưu ảnh của mắt...19

3.5. Kính lúp...19

3.5.1. Cấu tạo và cơng dụng...19

3.5.2. Sự tạo ảnh bởi kính lúp...19

3.5.3. Số bội giác của kính lúp...20

3.6.1. Cơng dụng và cấu tạo của kính hiễn vi...20

3.6.2. Sự tạo ảnh bởi kính hiễn vi...21

3.6.3. Số bội giác của kính hiễn vi...21

3.7. Kính thiên văn...22

3.7.1. Cơng dụng và cấu tạo của kính thiên văn...22

3.7.2. Sự tạo ảnh bởi kính thiên văn...22

3.7.3. Số bội giác của kính thiên văn...23

C. KẾT LUẬN...25

MỤC LỤC...27

TÀI LIỆU THAM KHẢO...28

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Nguyễn Thế Khôi (tổng chủ biên), sách giáo khoa vật lý 11 nâng cao, NXB Giáo dục.
2. Nguyễn Thế Khôi (tổng chủ biên), sách giáo viên Vật lý 11 nâng cao , NXB Giáo dục.
3. Lương Duyên Bình (tổng chu biên), sách giáo khoa vật lý 11, NXB Giáo dục.

4. Lương Duyên Bình (tổng chu biên), sách giáo viên Vật lý 11 , NXB Giáo dục.
5. Bộ Giáo dục và Đào tạo, Tài liệu bồi dưỡng giáo viên, Hà Nội, 2007.

6. Bộ Giáo dục và Đào tạo, Những vấn đề chung về đổi mới giáo dục Trung học phổ
thông, NXB Giáo dục.

</div>
(27)<div class='page_container' data-page=27></div>

Phan tich chuong Mat va cac dung cu quang

<b>ĐẠI HỌC HUẾ</b>

<b>TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HUẾ</b>

<b> </b>

<b>TIỂU LUẬN MƠN HỌC</b>

<b>PHÂN TÍCH CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÝ PHỔ THƠNG 1</b>

<i><b>Đề tài:</b></i>

<b>TÌM HIỂU NỘI DUNG KIẾN THỨC CƠ BẢN</b>

<b>PHẦN MẮT VÀ CÁC DỤNG CỤ QUANG </b>

<i><b>Giảng viên hướng dẫnHọc viên thực hiện</b></i>

<b>PGS. TS. Lê Công TriêmLưu Thanh Thưởng</b>

<b>Lớp LL & PPDH Vật lý – K18</b>

<b>A. MỞ ĐẦU</b>

<b>B. NỘI DUNG</b>

<i><b>I. Đặc điểm và mục tiêu phần Quang hình học Vật lý 11 nâng cao</b></i>

<i><b>III. Tìm hiểu về nội dung kiến thức trong phần “mắt và các dụng </b></i>

<i><b>cụ quang học”</b></i>



<i>f</i>



<i>OF</i>

1

<i>D</i>

<i>f</i>



/

<i>d</i>

<i>k</i>

<i>d</i>



1

<sub>(</sub>

<sub>1)</sub>

1

1

1

2

<i>n</i>

<i>D</i>

<i>f</i>

<i>n</i>

<i><sub>o</sub></i>

<i>R</i>

<i>R</i>















 









 



<i>n</i>





<i>n</i>





(

<i>n</i>



<i>n</i>

)











<i>n</i>

<i>n</i>

<i>n</i>

<i>n</i>

<i>d</i>

<i>d</i>