XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VỀ MẮT VÀ CÁC DỤNG CỤ QUANG HỌC BỔ TRỢ CHO

Sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật đã cho ra đời những sản phẩm kỹ thuật hữu ích cho đời sống. Một trong các sản phẩm đó phải kể đến các dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt như: Kính thiên văn, kính lúp, kính hiển vi, máy ảnh. Kính thiên văn giúp con người quan sát những vật thể ở xa trong vũ trụ, ví dụ như giúp chúng ta có thể quan sát được chuyển động của các hành tinh xung quanh Mặt trời, quan sát và nghiên cứu các ngôi sao, các thiên hà ở rất xa, tìm hiểu cấu trúc của vũ trụ…

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

KHOA VẬT LÝ -

NGUYỄN THỊ HOÀI

XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VỀ MẮT

VÀ CÁC DỤNG CỤ QUANG HỌC BỔ TRỢ CHO MẮT

Chuyên ngành: Vật lý đại cương

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Người hướng dẫn khoa học

Th.S HOÀNG VĂN QUYẾT

HÀ NỘI - 2014

Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy Th.S Hoàng Văn Quyết

Người đã trực tiếp giảng dạy và hướng dẫn tận tình để em hoàn thiện khóa luận này

Em xin chân thành cảm ơn tới các thầy, cô giáo trong tổ vật lý đại cương và thư viện nhà trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi để em hoàn thành khóa luận này

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, tháng 05 năm 2014

Sinh viên

Nguyễn Thị Hoài

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan những nội dung tôi đã trình bày trong khóa luận này là kết quả của quá trình nghiên cứu của bản thân tôi dưới sự hướng dẫn của thầy

cô giáo, đặc biệt là thầy giáo Th.S Hoàng Văn Quyết Những nội dung này

không trùng lặp với kết quả nghiên cứu của tác giả khác

Hà Nội, tháng 5 năm 2014

Sinh viên

Nguyễn Thị Hoài

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 Lí do chọn đề tài 2

2 Mục đích nghiên cứu 2

3 Nhiệm vụ nghiên cứu 2

4 Đối tượng nghiên cứu 2

5 Phương pháp nghiên cứu 2

NỘI DUNG Chương 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3

1.1 Chức năng của mắt 3

1.1.1 Cấu tạo quang học của mắt 3

1.1.2 Các khái niệm cơ bản 3

1.1.3 Góc trông vật và năng suất phân li của mắt 4

1.1.4 Các tật của mắt và cách khắc phục 5

1.2 Máy ảnh 7

1.2.1 Định nghĩa 7

1.2.2 Cấu tạo 7

1.2.3 Cách điều chỉnh máy để chụp ảnh 7

1.3 Kính lúp 8

1.3.1 Định nghĩa 8

1.3.2 Cách ngắm chừng qua kính lúp 8

1.3.3 Số bội giác của kính lúp 9

1.4 Kính hiển vi 10

1.4.1 Công dụng và cấu tạo của kính hiển vi 10

1.4.2 Ngắm chừng qua kính hiển vi 11

1.4.3 Số bội giác của kính hiển vi 12

1.5 Kính thiên văn 13

1.5.1 Công dụng và cấu tạo của kính thiên văn 13

1.5.2 Ngắm chừng qua kính thiên văn 13

1.5.3 Số bội giác của kính thiên văn 14

Chương 2: HỆ THỐNG BÀI TẬP VỀ MẮT VÀ CÁC DỤNG CỤ QUANG HỌC BỔ TRỢ CHO MẮT 15

2.1 Các bài toán về mắt 15

2.1.1 Dạng 1: Tìm kính thuốc cho mắt cận thị 15

2.1.2 Dạng 2: Tìm kính thuốc cho mắt viễn thị 17

2.1.3 Dạng 3: Tìm kính thuốc cho mắt người già 20

2.2 Các bài toán về máy ảnh 23

2.2.1 Dạng 1: Xác định vị trí của phim và độ lớn của ảnh trên phim 23

2.2.2 Dạng 2: Máy ảnh chụp vật ở xa 26

2.2.3 Dạng 3: Máy ảnh chụp vật trong nước 29

2.2.4 Dạng 4: Độ nhòe của ảnh, xác định thời gian bấm máy 32

2.3 Các bài toán về kính lúp 34

2.3.1 Dạng 1: Xác định phạm vi ngắm chừng qua kính lúp 34

2.3.2 Dạng 2: Xác định độ bội giác của kính lúp 37

2.4 Các bài toán về kính hiển vi 39

2.4.1 Dạng 1: Xác định phạm vi ngắm chừng qua kính hiển vi 39

2.4.2 Dạng 2: Xác định độ bội giác của kính hiển vi 42

2.5 Các bài toán đối với các dụng cụ nhìn xa như kính thiên văn, ống nhòm Galilê 45

KẾT LUẬN 51

TÀI LIỆU THAM KHẢO 52

Sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật đã cho ra đời những sản phẩm kỹ thuật hữu ích cho đời sống Một trong các sản phẩm đó phải kể đến các dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt như: Kính thiên văn, kính lúp, kính hiển vi, máy ảnh

Kính thiên văn giúp con người quan sát những vật thể ở xa trong vũ trụ,

ví dụ như giúp chúng ta có thể quan sát được chuyển động của các hành tinh xung quanh Mặt trời, quan sát và nghiên cứu các ngôi sao, các thiên hà ở rất

xa, tìm hiểu cấu trúc của vũ trụ…

Kính hiển vi giúp ta quan sát những vật có kích thước rất nhỏ, nhờ đó

mà ta có thể quan sát được các tế bào hồng cầu, nấm, vi khuẩn, tinh trùng và các vi sinh vật trong nước… Hơn thế kính hiển vi còn được dùng phổ biến trong vật lí, công nghệ, y sinh học và là thiết bị dùng để nghiên cứu cấu trúc,

đã chọn đề tài “Hệ thống bài tập về mắt và các dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt” làm khóa luận xét tốt nghiệp của mình

2 Mục đích nghiên cứu

Nghiên cứu cấu tạo quang học của mắt và các dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt Phân loại các dạng bài tập về mắt và các dụng cụ quang học như máy ảnh, kính lúp, kính hiển vi, kính thiên văn và đưa ra phương pháp giải cho từng dạng bài tập

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

Khái quát lí thuyết về “Mắt và các dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt” Phân dạng và xây dựng hệ thống bài tập về “Mắt và các dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt”

4 Đối tượng nghiên cứu

Các kiến thức lí thuyết, bài toán về “Mắt và các dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt”

5 Phương pháp nghiên cứu

Tìm hiểu, tra cứu, đọc các tài liệu liên quan

Giải các bài tập về mắt và các dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt

1.1.1 Cấu tạo quang học của mắt

- Mắt là một hệ quang học, là một khối hình cầu, ngoài cùng là một màng mỏng trong suốt, cứng như sừng gọi là giác mạc Tiếp theo là một chất lỏng trong suốt, có chiết suất n 1,333 gọi là thủy dịch, rồi đến thủy tinh thể, dịch thủy tinh và tận cùng phía trong là võng mạc

+ Thủy tinh thể là một thấu kính hội tụ, có thể thay đổi tiêu cự nhờ độ cong của các mặt thể thủy tinh thay đổi do sự điều khiển của cơ vòng

+ Võng mạc đóng vai trò như một màn ảnh, mà ảnh của vật cần hiện lên

ở đây Trên võng mạc gồm nhiều tế bào hình que, hình nón nhạy với ánh sáng các màu khác nhau gây cho ta cảm giác về hình khối và màu sắc của vật mà ta quan sát Trên võng mạc còn có điểm vàng V rất nhạy sáng và điểm mù M không cảm nhận về ánh sáng, vì tại đó các dây thần kinh phân nhánh và không có đầu dây thần kinh thị giác

+ Khoảng cách từ quang tâm O của thủy tinh thể đến võng mạc là không đổi (d’ gần bằng 2,2 cm), chỉ có độ cong các mặt của thể thủy tinh là

có thể thay đổi được để làm thay đổi độ tụ của thấu kính mắt

1.1.2 Các khái niệm cơ bản

Do đó, sự thay đổi độ cong của các mặt của thủy tinh thể (tức thay đổi

độ tụ hay tiêu cự của nó) để làm cho ảnh của vật cần quan sát hiện rõ trên võng mạc gọi là sự điều tiết của mắt

- Điểm xa nhất trên trục chính của mắt mà đặt vật tại đó mắt còn có thể nhìn thấy rõ vật gọi là điểm cực viễn (Cv) Khi nhìn một vật ở điểm cực viễn thì mắt ở trạng thái thoải mái nhất vì không phải điều tiết, thủy tinh thể ở trạng thái dẹp nhất và mắt nhìn rõ được vật ở điểm cực viễn (fmax = 0V)

- Điểm gần nhất trên trục chính của mắt mà đặt vật tại đó mắt còn có thể điều tiết để nhìn rõ vật gọi là điểm cực cận (Cc) Khi nhìn vật ở điểm cực cận mắt phải điều tiết tối đa, thủy tinh thể căng phồng cực đại do đó rất chóng mỏi mắt

- Mắt không có tật quang học thì OCc = Đ = 25 cm gọi là khoảng thấy

rõ ngắn nhất, còn Cv ở rất xa người ta bảo Cv ở vô cùng

1.1.3 Góc trông vật và năng suất phân ly của mắt

Điều kiện để mắt còn phân biệt được hai điểm A, B không những phụ thuộc vào 2 điểm đó có nằm trong khoảng nhìn rõ của mắt hay không mà còn phụ thuộc vào một đại lượng được gọi là góc trông vật Góc trông vật AB là góc 

Từ hình 1.1 ta có:

d

Năng suất phân ly của mắt (kí hiệu là ) là góc trông nhỏ nhất min giữa

2 điểm gần nhau nhất của một vật mà mắt có thể phân biệt được hai điểm đó

Năng suất phân ly phụ thuộc vào mắt của từng người, đối với mắt

Để mắt cận có thể nhìn rõ được vật ở xa như mắt bình thường thì phải làm thế nào cho ảnh của vật qua thấu kính mắt hiện rõ trên võng mạc thì hiện nay có hai cách:

+ Phẫu thuật giác mạc làm thay đổi độ cong bề mặt giác mạc

+ Dùng một thấu kính phân kì có độ tụ thích hợp đeo trước mắt hay gắn

nó sát giác mạc để nhìn rõ vật ở xa vô cực mà không phải điều tiết Khi đó tiêu cự fk được xác định theo công thức:

l là khoảng cách từ kính đến mắt, dấu “” ứng với thấu kính phân kì Khi đeo kính này điểm cực cận cũng lùi xa mắt hơn khi không đeo kính

V F’

S∞

Hình 1.2: Mắt cận thị

b, Mắt viễn thị

Mắt viễn thị là mắt khi không điều tiết thì tiêu điểm F’ của mắt nằm sau võng mạc (fmax > OV) nên khi nhìn vật ở vô cực mắt viễn đã phải điều tiết Mắt viễn nhìn gần kém hơn so với mắt bình thường Muốn nhìn rõ một vật ở xa vô cực người viễn thị phải điều tiết để đưa tiêu điểm F’ về nằm trên võng mạc

Hiện nay để sửa mắt viễn thị có ba cách:

+ Phẫu thuật giác mạc làm thay đổi độ cong bề mặt giác mạc

+ Đeo kính hội tụ có độ tụ thích hợp sao cho có thể nhìn rõ các vật ở xa

vô cực mà mắt không cần phải điều tiết

+ Đeo kính hội tụ thích hợp sao cho có thể nhìn rõ các vật gần nhất cách mắt khoảng từ 15 cm đến 20 cm, gần giống như mắt bình thường

Khi đeo kính này thì mắt nhìn vật ở xa vô cực cũng đỡ phải điều tiết

c, Mắt lão thị

Lão thị là tật thông thường của mắt ở những người nhiều tuổi, thường

từ 40 - 50 tuổi trở lên Khi tuổi tăng tính đàn hồi của thể thủy tinh giảm và cơ vòng không thể căng phồng thể thủy tinh lên như hồi trẻ, do vậy khoảng cực cận của mắt tăng lên nghĩa là Cc xa mắt hơn so với mắt bình thường Cũng như mắt viễn, mắt lão nhìn gần kém hơn so với mắt bình thường

Hiện nay có hai cách để sửa tật lão thị:

+ Phẫu thuật giác mạc làm thay đổi độ cong bề mặt giác mạc

+ Dùng một thấu kính hội tụ có độ tụ thích hợp đeo trước mắt hay gắn sát giác mạc

- Điapham: là một màn chắn có lỗ tròn nhỏ ở giữa, đường kính lỗ tròn

có thể thay đổi được, dùng để điều chỉnh chùm ánh sáng chiếu vào phim, điapham được đặt sát vật kính

- Cửa sập M: Cửa này chỉ mở trong một khoảng thời gian rất ngắn mà

ta chọn, để điều chỉnh thời gian ánh sáng tác dụng lên phim

1.2.3 Cách điều chỉnh máy để chụp ảnh

- Độ nét: Để cho ảnh của vật cần chụp hiện rõ nét trên phim người ta điều chỉnh khoảng cách d’ từ vật kính đến phim, bằng cách đưa vật kính ra xa hoặc lại gần phim

Để nhận biết xem ảnh trên phim đã rõ nét hay chưa người ta dùng một kính ngắm có gắn sẵn trong máy

- Độ sáng: Tùy vật cần chụp phát ra ánh sáng mạnh hay yếu mà độ mở

lỗ tròn trên màn chắn lớn hay nhỏ, thời gian mở cửa sập dài hay ngắn

1.3 Kính lúp

1.3.1 Định nghĩa

- Kính lúp là một dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt trong việc quan sát các vật nhỏ Nó có tác dụng làm tăng góc trông ảnh bằng cách tạo ra một ảnh

ảo lớn hơn vật, cùng chiều với vật và nằm trong giới hạn nhìn rõ của mắt

- Kính lúp đơn giản nhất là một thấu kính hội tụ có tiêu cự ngắn (f 10 cm)

1.3.2 Ngắm chừng qua kính lúp

Muốn quan sát rõ một vật qua kính ta phải điều chỉnh vị trí của vật hoặc kính để sao cho ảnh của vật hiện trong khoảng nhìn rõ của mắt Cách quan sát

và điều chỉnh như vậy gọi là cách ngắm chừng

- Khi ngắm chừng, nếu điều chỉnh kính sao cho ảnh hiện lên ở điểm cực cận (Cc) của mắt thì đó là ngắm chừng ở điềm cực cận Trong trường hợp này thủy tinh thể phồng nhiều nhất (mắt điều tiết cực đại) nên rất mỏi mắt

- Để đỡ mỏi mắt người ta thường điều chỉnh sao cho ảnh nằm ở điểm cực viễn (Cv) Cách đó được gọi là ngắm chừng ở điểm cực viễn

- Đối với mắt không có tật, do điểm cực viễn nằm ở vô cực nên ngắm chừng ở điểm cực viễn gọi là ngắm chừng ở vô cực

Hình 1.7: Sự tạo ảnh của vật qua kính lúp

1.3.3 Số bội giác của kính lúp

Đối với các dụng cụ quang, đại lượng đặc trưng cho tác dụng tạo ảnh với góc trông ảnh lớn hơn góc trông vật nhiều lần gọi là số bội giác G:

Với Đ = OCc là khoảng cực cận của mắt

Nếu gọi l là khoảng cách từ mắt đến kính và d’ là khoảng cách từ ảnh

A’B’ đến kính (d’ < 0), thì ta có:

' 'tan

Đối với các kính lúp thông dụng người ta lấy Đ = 0,25 m còn f vào cỡ

0,1m đến 0,01m nên G cỡ từ 2,5 đến 25 và thường được ghi ngay trên vành kính

Trên vành kính có ghi Xn là độ bội giác khi ngắm chừng ở vô cực bằng n

1.4 Kính hiển vi

1.4.1 Công dụng và cấu tạo của kính hiển vi

Kính hiển vi là một dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt để quan sát

những vật rất nhỏ bằng cách tạo ảnh ảo có góc trông rất lớn với độ bội giác lớn hơn nhiều so với độ bội giác của kính lúp

Kính hiển vi có hai bộ phận chính là vật kính và thị kính

- Vật kính O1 là một

thấu kính hội tụ có tiêu cự rất

ngắn khoảng vài milimet,

dùng để tạo ra một ảnh thật

lớn hơn vật nhiều lần

- Thị kính O2 là một

thấu kính hội tụ có tiêu cự

ngắn vài xentimet, được

dùng như một kính lúp để

quan sát ảnh thật nói trên

Hai thấu kính được đặt đồng trục ở hai đầu của một ống hình trụ, khoảng cách O1O2 không đổi Ngoài ra còn có bộ phận chiếu sáng vật cần quan sát

1.4.2 Ngắm chừng qua kính hiển vi

Vật cần quan sát AB được đặt cách quang tâm vật kính một khoảng lớn hơn tiêu cự nhưng rất gần tiêu điểm của vật kính Qua vật kính ta thu được ảnh thật A1B1 lớn gấp k lần vật AB (1 A B1 1O F2 2) Thị kính được sử dụng như một kính lúp để quan sát ảnh A1B1 Khi đó thị kính cho ảnh ảo cuối cùng

A2B2 rất lớn và ngược chiều với vật

Quá trình điều chỉnh khoảng cách giữa vật và vật kính để ảnh cuối cùng nằm trong khoảng nhìn rõ của mắt là quá trình ngắm chừng qua kính hiển vi

Nếu ảnh A2B2 nằm ở điểm cực cận là ngắm chừng ở điểm cực cận Nếu ảnh A2B2 nằm ở vô cực (khi đó A1B1 nằm trên tiêu diện thứ nhất của thị kính)

là ngắm chừng ở vô cực

Tóm lại, muốn ngắm chừng ở kính hiển vi ta phải thay đổi khoảng cách

d1 giữa vật và vật kính bằng cách đưa toàn bộ ống kính lên hay xuống sao cho mắt nhìn thấy ảnh A2B2 của vật rõ nhất

f 2 nhỏ (cỡ cm)

VK

f1 rất nhỏ (cỡ mm)

 : độ dài quang học

TK

Hình 1.8: Cấu tạo của kính hiển vi

1.4.3 Số bội giác của kính hiển vi

Từ hình 1.9 ta có: G =

0

tantan

Đ

k k

Đây là công thức tổng quát xác định số bội giác của kính hiển vi, k1 là

độ phóng đại của vật kính, k2 là độ phóng đại của thị kính

- Khi ngắm chừng ở cực điểm cận thì d2'  l Đ nên:

f f



1.5 Kính thiên văn

1.5.1 Công dụng và cấu tạo của kính thiên văn

Kính thiên văn là dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt để quan sát các vật

ở rất xa bằng cách tạo ảnh có góc trông lớn hơn góc trông vật nhiều lần (ở đây chúng ta chỉ xét đến kính thiên văn khúc xạ)

Kính thiên văn có hai bộ phận chính là vật kính và thị kính

- Vật kính: Là một thấu kính hội tụ có tiêu cự lớn, có tác dụng tạo ra ảnh thật A1B1 của vật AB rất xa tại tiêu diện của nó

- Thị kính: Là một thấu kính hội tụ có tiêu cự nhỏ, đóng vai trò như một kính lúp để quan sát ảnh thật A1B1 nói trên

Hai thấu kính được lắp đồng trục ở hai đầu của một ống hình trụ, khoảng cách giữa chúng có thể thay đổi được

1.5.2 Ngắm chừng qua kính thiên văn

Khi ta hướng ống kính tới phía vật cần quan sát AB coi như ở xa vô cực, vật kính cho ảnh thật A1B1 nằm ở tiêu diện ảnh của vật kính (A B1 1O F2 2)

Thị kính cho ảnh cuối cùng A2B2 là một ảnh ảo, ngược chiều với vật AB

Quá trình điều chỉnh khoảng cách giữa vật kính và thị kính sao cho ảnh

A2B2 nằm trong khoảng nhìn rõ của mắt là quá trình ngắm chừng qua kính

thiên văn

Để ngắm chừng ở vô cực, phải điều chỉnh kính sao cho ảnh A1B1 nằm ở

tiêu điểm vật F2 của thị kính Khi đó, tiêu điểm ảnh F’1 của vật kính sẽ trùng

với tiêu điểm vật F2 của thị kính Ta có O1O2 = f1 + f2

Như vậy, muốn ngắm chừng ta phải dịch chuyển thị kính để thay đổi

khoảng cách O1O2 giữa vật kính và thị kính, sao cho nhìn thấy ảnh A2B2 nằm

trong khoảng nhìn rõ của mắt

1.5.3 Số bội giác của kính thiên văn

f k

f G

Ta có: d2v + d’1v = l d’1v = l – OCv

Khi quan sát vật ở xa vô cực qua kính mà mắt không phải điều tiết thì:

d1v =  d’1v = f

Tiêu cự của thấu kính là: fk = l - OCv < 0

Vậy thấu kính cần đeo là thấu kính phân kì

Vì điểm cực cận cũ Cc là ảnh ảo của điểm cực cận mới khi đeo kính nên điểm gần nhất mà mắt đeo kính nhìn thấy có vị trí được xác định bởi:

k c k

d O C  f (OkCc = OCc - OOk) Cách ngắm chừng:

' c

c c

1 2 1

1 1

' v

v v

Vậy khi đeo kính trên học sinh này có thể nhìn thấy điểm gần nhất cách

mắt một khoảng là: l + dB = 12,13 cm

Bài 2 Một người cận thị có điểm cực viễn cách mắt 45 cm

1 Xác định độ tụ của kính cần đeo để người này nhìn rõ các vật ở xa vô cùng mà không phải điều tiết, kính cách mắt 5 cm

2 Khi đeo kính người này có thể đọc được sách cách mắt gần nhất

25 cm Hỏi khoảng cực cận của mắt khi không đeo kính là bao nhiêu?

Đáp số: 1 - 2,5 dp; 2 16 cm

Bài 3 Một người thấy rõ được những vật cách mắt từ 15 cm - 50 cm

1 Mắt người này bị tật gì? Tính độ tụ của kính mà người này phải đeo sát mắt để nhìn những vật ở xa vô cùng không phải điều tiết

2 Người này không đeo kính, soi gương cầu lõm để quan sát mắt của mình, gương có bán kính R = 120 cm Hỏi phải đặt gương trong khoảng nào trước mắt để mắt người ấy nhìn thấy ảnh cùng chiều qua gương, khi đó góc trông của ảnh lớn nhất ứng với vị trí nào của gương

Muốn quan sát vật ở gần như mắt tốt mà không phải điều tiết thì:

Tiêu cự của thấu kính: fk = '  .

Vậy thấu kính cần đeo là thấu kính hội tụ

Vì điểm cực cận cũ Cc là ảnh ảo của điểm cực cận mới khi đeo kính nên điểm gần nhất mà mắt đeo kính nhìn thấy có vị trí được xác định bởi:

Bài 1 Một kính hội tụ có độ tụ 10 dp, mắt quan sát viên đặt tại tiêu diện

ảnh của kính Di chuyển một vật trước kính mắt thấy rõ vật khi vật xa kính từ

3 Muốn thấy rõ vật ở vô cực mà không phải điều tiết phải dùng kính có

độ tụ bao nhiêu? Kính vẫn đeo sát mắt

Điểm cực viễn ở sau thấu kính 19 cm nên ở sau mắt: 19 – 10 = 9 cm (do mắt đặt tại tiêu diện ảnh của kính)

- Nhìn vật ở điểm cực cận: A’B’ ở điểm cực cận

v

f d d

Vậy mắt viễn thị đeo kính 2 dp thấy được vật ảo sau mắt 10,9 cm

3 AB ở vô cực cho ảnh A’B’ ở tiêu diện ảnh f’ của kính Do không điều tiết nên A’B’ ở điểm cực viễn

Do đó tiêu cự của thấu kính là: f = - OCv = 9 cm

Độ tụ của thấu kính: 1 1 11

0,09

D f

Vậy kính có độ tụ 11 dp sẽ thấy rõ vật ở vô cực mà không phải điều tiết

Bài 2 Một mắt có tiêu cự là 18 mm khi không điều tiết

1 Khoảng cách từ quang tâm mắt đến võng mạc là 15 mm Mắt bị tật gì?

2 Tính tiêu cự và tụ số của thấu kính phải mang để mắt thấy vật ở vô cực không phải điều tiết (kính ghép sát mắt)

Đáp số: 1 Viễn thị; 2 9 cm, 11,1 dp

2.1.3 Dạng 3: Tìm kính thuốc cho mắt người già

2.1.3.1 Phương pháp

Do tật lão thị là tật thông thường đối với mọi người già nên với những người hồi trẻ mắc tật cận thị phải đeo kính phân kì để nhìn xa, khi về già thì mắc thêm tật lão thị, tùy theo mức độ nặng nhẹ của tật lão thị họ có thể phải đeo kính hội tụ để nhìn gần Đối với những người này thuận tiện nhất là dùng

“kính hai tròng” có tròng trên là kính phân kì, tròng dưới là kính hội tụ

Vì vậy để giải loại bài toán này ta áp dụng hai phương pháp giải trên, tùy từng trường hợp ta áp dụng phương pháp này hay phương pháp kia sao cho phù hợp với yêu cầu bài toán đưa ra

2.1.3.2 Bài tập

Bài 1 Một người khi về già phải đeo kính 2 tròng: Tròng trên có độ tụ

D1 = - 1 dp và tròng dưới có độ tụ D2 = 2 dp

1 Hỏi mắt người này mắc tật gì? Giải thích?

2 Tìm khoảng nhìn rõ của mắt người này khi bỏ kính ra

3 Độ tụ của thủy tinh thể thay đổi một lượng bằng bao nhiêu khi chuyển từ nhìn xa nhất sang nhìn gần nhất? (coi kính đeo sát mắt)

Bài Giải

1 Tròng trên được dùng khi nhìn các vật ở xa, tròng dưới dùng để nhìn những vật ở gần

- Tròng trên có độ tụ âm nên là kính phân kì, dùng để chữa mắt cận thị

- Tròng dưới có độ tụ dương nên là kính hội tụ, dùng để chữa mắt viễn thị Vậy, mắt người già này mắc đồng thời 2 tật: Cận thị khi nhìn xa và viễn thị khi nhìn gần

2 Khi nhìn qua tròng trên, mắt thấy rõ được những vật ở xa mà không phải điều tiết Muốn thế tròng này phải tạo một ảnh ảo nằm ở điểm cực viễn

c D

d f d

Vậy bỏ kính ra, khoảng nhìn rõ của mắt:  d OC v OC c 50cm

3 Do mắt nhìn vật dù ở bất cứ vị trí nào khoảng cách d’ từ võng mạc

đến thủy tinh thể cũng không đổi

- Khi nhìn vật ở điểm cực viễn: dv = OCv = 100 cm = 1 m

Độ tụ của thủy tinh thể: 1 1 1 1

v v

D

Trừ vế theo vế phương trình (2) cho (1) ta được: Dc – Dv = 9 dp

Vậy khi chuyển từ nhìn xa nhất sang nhìn gần nhất thì độ tụ của thủy

tinh thể thay đổi một lượng bằng 9 dp

Bài 2 Một người cận thị đứng tuổi có khoảng nhìn rõ ngắn nhất là

50 cm và giới hạn nhìn rõ là 1 m

1 Để nhìn rõ những vật rất xa mà không phải điều tiết, người đó phải

đeo kính có độ tụ bằng bao nhiêu? Khi đeo kính này thì điểm cực cận ở cách

mắt bao nhiêu?

2 Để đọc được trang sách đặt gần nhất cách mắt 25 cm, người đó phải

đeo kính có độ tụ bao nhiêu? Khi đeo kính này điểm cực viễn mới cách mắt

bao nhiêu?

3 Để tránh tình trạng phải thay kính, người ta làm kính có hai tròng,

tròng trên để nhìn xa như câu 1, tròng dưới dùng để nhìn gần như câu 2

Tròng nhìn gần được cấu tạo gồm 1 kính nhỏ dán thêm vào phần dưới của tròng nhìn xa Hãy tính độ tụ của kính mà người ta dán thêm vào đó (kính đều coi như đeo sát mắt)

- Xác định điểm cực viễn mới dv

Khi vật cách kính một khoảng dv thì ảnh A1B1 ở điểm cực viễn của mắt

d’v = - 150 cm  ' 50.( 150) 37,5

v v

1 Nếu đưa kính vào sát mắt thì người ấy sẽ nhìn rõ vật nằm trong

khoảng nào trước mắt

2 Kính đeo cách mắt 2 cm, tính độ bội giác của ảnh khi người ấy nhìn

một vật ở gần mắt nhất và khi người ấy nhìn một vật ở xa mắt nhất

Đáp số: 1 25,3 cm  d 40cm; 2 Gc = 2,67 và Gv = 1,72

Bài 4 Một mắt bình thường khi về già khả năng điều tiết kém, nên khi

điều tiết tối đa độ tụ chỉ tăng thêm 1 dp Lúc chưa điều tiết độ tụ là

D0 = 67 dp

1 Xác định điểm cực viễn và điểm cực cận của mắt

2 Để đọc một quyển sách đặt cách xa mắt 25 cm không cần mắt điều

tiết, người già đó đeo một kính lão xa mắt 2 cm Tính độ tụ của kính này

Đáp số: 1 Điểm cực viễn của mắt người già luôn ở vô cực, điểm cực

cận cách mắt 1 m

2 D = 4,35 dp