CHUYÊN ĐỀ: MẮT - CÁC DỤNG CỤ QUANG HỌC Các công thức cần sử dụng với TKHT ( Sử dụng tr ường h ợp h ọc sinh chứng minh công thức) = ; = + (TH ảnh ảo) Trong đó: h, h’ chiều cao vật ảnh; d, d’ kho ảng cách t quang tâm t ới v ật, ảnh f: tiêu cự thấu kính Hoặc vẽ hình, sử dụng kiến thức hình học để làm Bài tập: Bài 1VDT: Một người già phải đeo kính thuộc loại thấu kính hội tụ có tiêu cự 110 cm nhìn rõ vật cách mắt 30 cm Mắt người bị tật gì? Khi khơng đeo kính người nhìn rõ nh ững vật g ần nh ất cách mắt bao nhiêu? Giải Người phải đeo kính thuộc loại thấu kính hội tụ => cho ảnh ảo xa mắt vật => Mắt người bị lão thị Khi đeo kính lão thấu kính hội tụ có tiêu cự 110cm ng ười nhìn vật cách mắt 30cm => vật cách thấu kính h ội t ụ 30cm cho ảnh nằm cực cận mắt người Áp dụng công thức: f tiêu cự thấu kính d khoảng cách từ vật đến thấu kính d’ khoảng cách từ ảnh đến thấu kính d' = 41,25 (cm) Vậy cực cận người 41,25cm, hay khơng đeo kính ng ười nhìn rõ vật gần cách mắt 41,25cm Bài 2VDT: Khoảng cách từ thể thủy tinh đến màng lưới 2cm, không đổi Khi nhìn vật xa mắt điều tiết tiêu ểm c thể thủy tinh nằm màng lưới Hãy tính độ thay đổi tiêu c ự th ể thủy tinh chuyển từ trạng thái nhìn vật xa sang trạng thái nhìn vật cách mắt 100cm Giải - Khi nhìn vật xa mắt khơng phải điều tiết tiêu điểm c th ể thủy tinh nằm màng lưới, lúc tiêu c ự th ể th ủy tinh f = 2cm - Khi nhìn vật cách mắt 100cm, ảnh vật rõ võng mạc Áp dụng công thức: ⇒ Tiêu cự thể thủy tinh lúc đó: Độ giảm tiêu cự: Độ thay đổi tiêu cự thể thủy tinh là: 0,039 cm Bài 3VDT: Một người đứng cách cột điện 20m, cột điện cao 8m Nếu coi khoảng cách từ thể thủy tinh đến màng lưới mắt người 2cm ảnh cột điện màng lưới cao xentimet? Giải: Quá trình tạo ảnh thể thủy tinh mô hình vẽ sau: Ký hiệu cột điện AB, ảnh cột điện màng lưới A’B’, th ể thủy tinh thấu kính hội tụ đặt O, PQ màng lưới võng m ạc m Ta có: AO = 20m = 2000cm; A’O = 2cm; AB = 8m = 800cm Hai tam giác ABO A’B’O đồng dạng với nhau, ta có: Chiều cao ảnh cột điện màng lưới là: Bài 4VDT: Một người đứng cách tòa nhà 25m để quan sát ảnh lên mắt cao 0,3 cm Nếu coi khoảng cách từ th ể th ủy tinh đến màng lưới mắt người cm Tính a) Chiều cao tịa nhà b) Tiêu cự thể thủy tinh lúc Ta có: Chiều cao tịa nhà là: AB = = = 3750 cm = 3,75m b) Ta có IOF’ ~ ΔB’A’F’ nên: = mà OI = AB => = (2) Từ (1) (2) => = = => OA’.OF’ = OA.OA’ – OA.OF’ OF’ = = 2cm Vậy tiêu cự thể thủy tinh lúc cm Bài 5VDT: Một người bị cận thị có điểm cực viễn cách mắt 60cm, dùng kính lúp có tiêu cự 6cm để quan sát vật nh ỏ, m đ ặt cách kính 30cm Hỏi phải đặt vật vị trí để quan sát mắt ko phải điều tiết Giải Muốn mắt nhìn rõ ảnh mà khơng phải điều tiết ảnh phải điểm cực viễn mắt Gọi d' khoảng cách từ ảnh đến kính, ta có: d’ = 60 - 30 =30 (cm) Từ công thức: = - => d = = =5 cm * Vậy phải đặt vật cách kính lúp 5cm hay cách mắt 30+5=35cm Bài 6VDT: Một người mắt cận nhìn rõ vật cách mắt xa 80cm a Để khắc phục, người phải đeo kính gì? Tiêu cự bao nhiêu? b Khi làm việc, qn khơng mang mắt kính c mình, ng ười m ượn kính cận người khác có tiêu cự f = 100cm H ỏi đeo kính người nhìn rõ vật xa bao nhiêu? Coi kính ln đeo sát mắt Giải a Để khắc phục mắt cận, người phải đeo TKPK có tiêu cự 80cm b Muốn nhìn rõ vật ảnh vật qua thấu kính phải ảnh ảo n ằm cách mắt 80cm, tức ta có: d’ = 80cm, f = 110 cm Từ cơng thức = - => d = = 293,333 cm Vậy đeo kính có tiêu cự f = 110cm người có th ể nhìn rõ v ật xa nh ất 293,333 cm Bài 7VDT: Trên vành kính lúp có ghi G = 5x Vật nhỏ S có chiều cao 0,4cm đặt trước kính lúp cách kính lúp 3cm Ảnh c S qua kính lúp cách S xen ti mét? Giải Tiêu cự kính lúp là: Vì d < f nên ảnh ảnh ảo, nằm phía với vật so với kính lúp Áp dụng cơng thức thấu kính hội tụ với ảnh ảo => d' = 7,5 cm => Khoảng cách từ ảnh đến vật là: 7,5 – = 4,5 (cm) Bài 8VDT Một vật sáng dạng đoạn thẳng cao 0,3cm đặt vuông góc với trục kính lúp cách kính lúp 8cm Biết kính lúp có đ ộ bội giác G = 2x Vẽ ảnh vật qua kính lúp tính chiều cao ảnh Giải Tiêu cự kính lúp là: Vì d < f nên ảnh ảnh ảo, nằm phía với vật so với kính lúp Vẽ hình Áp dụng cơng thức thấu kính ta có => d' = 22,2 cm => Hệ số phóng đại ảnh là: => Kích thước ảnh là: 0,3 2,8 = 0,84 (cm) Bài 9VDT: Một người có điểm cực cận cách mắt 25cm Người quan sát vật nhỏ qua kính lúp có độ bội giác G = 5x Mắt đặt cách kính 10cm Phải đặt vật khoảng trước kính để người có th ể quan sát vật cách? Giải Tiêu cự kính lúp là: Kính lúp thấu kính hội tụ Người quan sát kính lúp cách t ức phải đặt vật khoảng tiêu cự Và để người quan sát đ ược ảnh ảnh phải cách mắt 25cm Do mắt cách kính lúp 10cm nên ảnh ph ải cách kính lúp 15cm Áp dụng cơng thức thấu kính cho trường hợp ảnh ảo ta có Do d’ > 15cm => d > 3,75 (cm) Vậy vật phải đặt cách kính lúp từ 3,75cm đến 5cm Bài 10VDT Linh dùng kính lúp có số bội giác G = 8x để quan sát m ột vật nhỏ Muốn số phóng đại ảnh ph ải đ ặt v ật cách kính bao nhiêu? Giải Tiêu cự kính lúp là: số phóng đại ảnh phải k = => k = = => d’ = 5.d Kính lúp thấu kính hội tụ có tiêu cự 3,125cm Áp dụng cơng thức thấu kính cho trường hợp ảnh ảo, ta có Vậy kính lúp đặt cách vật 2,5cm Bài 11VDT Người ta sử dụng máy ảnh để chụp ảnh tượng cách 8m Biết tượng có chiều cao 3m, chiều cao c ảnh phim 4cm Khoảng cách từ phim đến vật kính bao nhiêu? V ật kính máy ảnh có tiêu cự bao nhiêu? Giải Số phóng đại ảnh: Ta lại có Tiêu cự vật kính là: Vậy khoảng cách từ vật kính đến phim máy ảnh 10,67cm, tiêu c ự vật kính 10,53 Bài 12VDT Vật kính máy ảnh có tiêu cự f = cm Do cấu tạo máy nên khoảng cách vật kính phim có th ể thay đ ổi t 8cm t ới 8,2cm Máy ảnh chụp vật cách máy bao xa? Giải Khi khoảng cách từ vật kính đến phim 8cm phim trùng v ới tiêu điểm thấu kính nên chụp ảnh xa (xa vô cùng) Khi khoảng cách từ vật kính đến phim 8,2cm t ức ảnh c v ật cách thấu kính 8,2cm => d’=8,2cm Áp dụng công thức: => d = 328 cm = 3,28 m Vậy máy ảnh chụp ảnh vật cách máy ảnh từ 3,28m đến xa Bài 13VDT: Mắt người có khoảng cách từ quang tâm th ể th ủy tinh đến màng lưới mắt 1,6cm, tiêu cự th ể thủy tinh bi ến thiên khoảng từ 1,42cm đến 1,58cm Hãy tìm gi ới h ạn nhìn th rõ c người Giải Xét OAB ~ Δ OA’B’ => = (1) Xét F’OI ~ Δ F’A’B’ => = = (2) Từ (1) (2) => = (3) Mà OA’ = 1,6 cm Khi mắt điều tiết tối đa OA = OC c O = 1,42 cm Từ (3) => = = => OCc = 12,62 cm Khi mắt khơng điều tiết OA = OCv ; O = 1,58 cm Từ (3) => = = => OCv = 126,4cm Giới hạn để mắt người nhìn rõ là: CcCv = 126,4 – 12,62 = 113,78 cm Bài 14VDT: Một người mắt cận có khoảng cực cận OC c = 20 cm, khoảng cực viễn OCv = 60cm, quan sát vật nhỏ AB qua kính lúp có tiêu cự 5cm, mắt trạng thái khơng điều tiết Mắt đặt cách kính 15cm Tính khoảng cách đặt vật trước thấu kính Giải Để mắt khơng điều tiết ảnh A’B’ cực viễn ảnh ảo Khoảng cách từ ảnh đến kính lúp là: Mà d1’ = 60 - 15 = 45 cm Áp dụng công thức : = - ta có d1 = = = 4,5 cm Khoảng cách đặt vật cách kính : 4,5cm Bài 15VDT: Một người cận thị đeo kính sát mắt có tiêu cự f = 28cm thấy vật xa mà mắt không cần điều tiết a, Mắt người có khoảng cực viễn bao nhiêu? b, Người tháo kính cận dùng kính lúp có tiêu c ự 5cm, vật quan sát cách mắt 6cm Tính chiều cao ảnh qua kính kho ảng cách t ảnh đến kính Biết vật cao 1,5mm Giải a, Khi kính nhìn thấy vật xa nên ảnh ảo tiêu điểm F, mà mắt không cần điều tiết nên ảnh điểm cực viễn mắt Suy ra, OC v = f = 28cm b, Xét OAB ~ Δ OA’B’ => = (1) Xét F’OC ~ Δ F’A’B’=> = (2) Mà OC = AB, F’A’ = F’O + OA’ Từ (1) (2) => = = OA’ = -30 (vì ảnh A’B’ ảnh ảo nên OA’ = 30cm) Thay vào (1) ta có: A’B’ = 7,5 mm Vậy ảnh A’B’ cao 7,5 mm cách kính 30cm ... viễn mắt Gọi d' khoảng cách từ ảnh đến kính, ta có: d’ = 60 - 30 =30 (cm) Từ công thức: = - => d = = =5 cm * Vậy phải đặt vật cách kính lúp 5cm hay cách mắt 30+5=35cm Bài 6VDT: Một người mắt cận... cách t ức phải đặt vật khoảng tiêu cự Và để người quan sát đ ược ảnh ảnh phải cách mắt 25cm Do mắt cách kính lúp 10cm nên ảnh ph ải cách kính lúp 15cm Áp dụng cơng thức thấu kính cho trường hợp... kính Giải Để mắt khơng điều tiết ảnh A’B’ cực viễn ảnh ảo Khoảng cách từ ảnh đến kính lúp là: Mà d1’ = 60 - 15 = 45 cm Áp dụng công thức : = - ta có d1 = = = 4,5 cm Khoảng cách đặt vật cách kính