Một số vấn đề khi dạy quang hình pps

Một số vấn đề khi dạy quang hình 1. Vấn đề về sự khúc xạ và tán sắc ánh sáng Khi nghiên cứu định luật khúc xạ ánh sang có thể giải thích rằng chiết suất của một chất bằng tỉ số vận tốc ánh sang trong chân không và vận tốc ánh sang trong môi trường chất đó. Trong sự khúc xạ ánh sang không đơn sắc thì ánh sáng sẽ bị phân tích thành các màu quang phổ . Sự phân tích ánh sáng này có thể có nhiều nguyên nhân : Khúc xạ ( như đã nói ở trên ), nhiễu xạ (VD như hình ảnh thấy trên mặt đĩa CD), hay giao thoa (VD hình ảnh thấy được trên váng dầu) - - Nguyênnhân củasự phântích ánh sáng do khúcxạ là sự phụ thuộc của chiết suất môi trường vào bướcsóngánh sáng - - Nguyênnhân củasự phân tích ánh sáng do nhiễuxạ là độ lớngóc nhiễu xạ phụ thuộc vào bướcsongánhsáng - - Nguyên nhân củasự phân tích ánh sángdo giao thoa là khoảng vân giao thaophụ thuộc bước sóngánhsáng do vậy khi xắpxếp trên màn chúngkhông trung khít nhau(Khoảng vân giaothoa lớn nhất với tia đỏ và bénhất với tia tím >Hình ảnh giao thoalà giải quang phổ liên tục tím trongđỏ ngoài ) Do vậytrong thực tế giảng dạy cần phân biệthiệntượng phântích ánh sáng trong không gianthành các màu thành phần với thuật ngữ “Hiện tượng tán sắc ánh sáng”là sự phụ thuộc củamôi trườngvào bước sóng ánh sáng 2.Giới hạn phân giải của các dụng cụ quang học Những tínhchất của sóng ánh sáng cho phép giải thích về giớihạnphân giải của cácdụng cụ quang học : Giả sử A, B là 2điểm sáng dùngđể tạo ánh bởimột thấu kínhhội tụ. Thìdo có hiệntượng nhiễu xạ ánh sángcủa cácchum tia tại các vòng đỡ của thấu kinhmà ảnhS’ củamột điểm sáng Squa thấu kính khôngphải là một điểm mà làcác vòng tròn nhiễu xạ đồngtâm mà cựcđại là S’ à Ảnhcủa A, B qua thấu kính cho 2 hệ các đường tròn đồngtâm mà các tâm là A’ và B’. Một phần chúng chồng lên nhau, nếu phần chồng lên nhaunày đủ lớn sao cho cáccực đại A’, B’ bắt đầu ảnh hưởng đến nhauthì tao không cònphân biệt được 2 điểm A, B riêng rẽ nữa Khoảngcách bé nhất giữa các điểmcủa vật (được biểu diễn bằng số đo góc hay số do dài) mà qua hệ quanghọc nhữngđiểm này còn cho ảnh riêng rẽ được gọi là giới hạn phângiải của dụng cụ quanghọcđó. Các hệ quanghọc như máyảnh, mắt,kínhhiển vi, kínhthiên văn… đều cógiới hạn phân giảixác định 3. Ảnh Ảo Một trong những vấnđề quan trong củaquang hình học là vấn đề ảnh ảo và vai tròcủa mắt trongcác hệ quanghọc dùng cho mắt Ta hãythử xem xét cácđặc điểmcủa ảnh ảo :không thể thuđượcảnhnày trên màn hay phimmáy ảnh,ta gọi nólà ảochínhvì nó không có thực– tại chỗ mà ta nói là có ảnh ảo khôngcó năng lượng của ánh sáng truyền đếnđó.Như vậy khi nói về ảnh ảo là nói lên một yếu tố tâm lý hơnlà vật lý Khi sử dụng các dụng cụ quanghọcbổ trợ cho mắt như kính lúp, kính hiển vi và kính thiên văn ta đều phảitạo ra các ảnh ảovà mắt thấy các ảnh ảo này. Đến đây ta hãy phân tích vaitrò của mắt : Vì là ảnh ảonên chùmtia đến mắtlà chùm phân kỳ hoặc song song vàchúng được hội tụ trên võngmạc nhờ một TKHT– thủy tinh thể, trên võng mạccủamắt là ảnhthực vì thể ta nhìn thấy. Rõ ràng mắtlà một phần quantrongcủahệ quanghọcnày, Vàkhixem xét bài toán trên khía cạnh này ta có thêm một phươngpháp giải đó là dùngphương pháp quang hệ với mắt là môt thànhphần(mộtTKHT)còn ảnh cuối cùng củahệ bao giờ cũng xác định (trên võng mạc) 4. Một số thí nghiệm về quang học và thị giác Tôi xin giới thiệu số "thí nghiệm" cóthể dễ dàng thựchiệnvàkiểm chứng rất đơn giản có thể tự làm hoặc lấylàm ví dụ chohọcsinh. Chúng có thể làm cho các em tìm rakiến thức mới hoặc khắcsâu kiến thức a. Ánh sáng được lan truyền theo đường thẳng. Đượccho là 1 quanđiểm đúngđắn của người Hi Lạp cổ, với tình yêu hình học vốn có vànhững suynghĩ, nghiêncứu nghiêmtúcđầu tiên về ánh sáng. Các thí nghiệm dễ quan sát: Hé mở cửa 1 phòngtối và nhìncác tia sángtừ bên ngoài lọt vào. Quansát ánh Mặt trờixuyên qua các đámmây sau cơngiông >Điều này làcơ sở cho những khám phá sâuhơn về các quy luật quanghọc. b. Ta nhìn được là nhờ ánh sáng từ vật lọt vào mắt chứ không có ánh sáng nào từ mắt chiếu đến vật. Phản bácquanniệmsai lầm của Empédocle (nhà thơ, Triết gia, bác sĩ và giáosĩ người HiLạp, khoảng 490- 435 tr. CN),tác giả của lý thuyết về thị giác xa xưa nhất màchúng ta biết, rằngcó lửa trongđôi mắt. Ông không phủ nhận ánhsáng từ vật hướngđến mắt mà đồng thờicũngthừa nhận từ mắt có tia sáng chiếu đến vật (và đượcgọilàlý thuyết "tiathị giác"). Thí nghiệm: Mắtkhôngthể nhìn được trong bóng tối, khivật khôngcó gì được chiếu sáng.Mắt nhìn Mặt trời thấy chói.Mắt nhìn 1vật ngoài sáng, sauđó đi vào trong bóng râm: hình ảnh về vậtchất vẫn còn đọnglại vài giâytrước mắt ta (cũngchứng minh hiện tượng lưu ảnhcủa thị giác). Điều này giúp hiểu rõ hơn một số quyluậtq uan hìnhhọc. d. Sự khúc xạ và phản xạ (ánh sáng): Trongcuốn Quang học, Claude Ptolémée (nhà thiên văn học người Hi Lạp, khoảng 100- 178), nổi tiếngvới thuyết Địa tâm, miêu tả thí nghiệm đã từng được Euclide nhắc đến về hiện tượng khúcxạ: * Bước 1 Đặt 1 cái bátto lên bàn và thả xuống đáybát 1 đồng xu,ngồi ở tư thế sao cho không nhổm người lên thì khôngthể nhìn thấy đồngxu. >Điều này tức là thành bát đã che khuất ánh sáng phản chiếu từ đồngxu (theođườngthẳng đến mắt), dù nó đã lọt vào "mặt nón thị giác". * Bước 2 Đổ nước từ từ vào trong bát,.mực nước tăng lên đếnkhibạn nhìn thấyđồng xuhiện ra mà vẫn không nhổm người lên. à Nhờ khúc xạ áng sáng:khi có nước, các tia sáng bị lệch về phíađáyvà đi vào mắtnên bạn cóthể nhìn thấy đồngxu * Bước 3 Thí nghiệm chứng tỏ góc tới bằng góc phản xạ - Nhờ 1 người đứng đối diện(qua bátnước) và quansát đồngxudướinước theo đúng như bạn đã làm (nghĩa làgóc nhìn 2 người đến đồngxu là như nhau) Lấy 1 tấm màn ngăn cách sao cho2 người không nhìn thấy mặt nhau Đặt 1 cái gươngnhỏ vàođúngvị trí của đồng xu trong bát, 2người sẽ nhìnthấy mặt. à Góc tới (tạo bởi tia tới và tia pháp tuyến của gương) bằng góc phản xạ vì nếu lệch đi thì hoặc ngườinày 4. Sự đảo ảnh ở gương phẳng Nói đến ảnh của vật qua gươngphẳng chắchẳnhọcsinh sẽ phátbiểu rằng ảnh vàvật hoàn toàn giốngnhauhoàn toàn có thể chồng khít lên nhau nhưng có thật là như vậy không Ta hãy thử giải thích một số hiện tượng sau : - Một bàn tayvới ảnh của nó qua gương sẽ trùng nhau từng điểm một khi áp sát vaogương nhưngtoàn thânngười lại không như vậy chẳng hạnnhư 2 vàảnh của 2 mắt có thể trùng nhau còn đương nối cổ và gáylại không trùngnhau(đường này bị đảongược) - Ảnh của một người đứng trênbờ hồ thì đảo ngược với ngườiđó không giống như khi người đó soi gương ảnh và người cùng chiều ta thấy chiều của các trụcx,y không đổicòn trục zthì bị đảo ngược. Đó là tính chất sự đảo ảnh tronggương.Không phải lúcnào ảnhqua gươngcũng trùng khíthoàntoàn vớivật. . Một số vấn đề khi dạy quang hình 1. Vấn đề về sự khúc xạ và tán sắc ánh sáng Khi nghiên cứu định luật khúc xạ ánh sang có thể giải thích rằng chiết suất của một chất bằng tỉ số vận tốc. máyảnh, mắt,kínhhiển vi, kínhthiên văn… đều cógiới hạn phân giảixác định 3. Ảnh Ảo Một trong những vấn ề quan trong củaquang hình học là vấn đề ảnh ảo và vai tròcủa mắt trongcác hệ quanghọc dùng cho mắt Ta. dùngphương pháp quang hệ với mắt là môt thànhphần(mộtTKHT)còn ảnh cuối cùng củahệ bao giờ cũng xác định (trên võng mạc) 4. Một số thí nghiệm về quang học và thị giác Tôi xin giới thiệu số "thí