Xây dựng hệ thống bài tập về mắt và các dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt

Một trong các sản phẩm đó phải kể đến các dụng cụquang học bổ trợ cho mắt như: Kính thiên vãn, kính lúp, kính hiển vi, máy ảnh.Kính thiên văn giúp con người quan sát những vật thể ở xa t

TRƯỜNG ĐẠI HỌC sư PHẠM HÀ NỘI 2 KHỎA VẬT LY

NGUYỄN THỊ HOÀI

XÂY DựNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VÈ 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 QUYÉT

HÀ NỘI – 2014

LỜI CẢM ƠN

Trong thòi gian vừa qua, được sự giúp đỡ của các thầy, cô giáo trongkhoa Vật Lý trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 em đã hoàn thành khóa luận

tốt nghiệp với đề tài: “ X â y d ự n g h ệ t h ắ n g b à i t ậ p về m ắ t v à cá c

d ụ n g c ụ q u a n g h ọ c b ổ t r ợ c h o m ắ t ”.

Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tói thầy T h s H o à n g V ă n Q u y ế t

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

Em xin chân thành cảm ơn tới các thày, cô giáo trong tổ yật lý đại cương

và thư viện nhà trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 đã giúp đỡ và tạo mọi điềukiện 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 làkết quả của quá trình nghiên cứu của bản thân tôi dưới sự hướng dẫn của thày

cô giáo, đặc biệt là thày giáo T h s H o à n g Vă n Q u yế t 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

LỜI CẢM

ƠNMỤC LỤC

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

NÔIDUNG 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

LỜI CAM ĐOAN

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 vãn 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: lìm 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

LỜI CẢM ƠN

2.2.2 Dạng 2: Máy ảnh chụp vật ở xa 26

2.2.3 Dạng 3: Máy ảnh chụp yật 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 LUÂN 51

TÀI LIỆU THAM KHẢO 52

Sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật đã cho ra đời những sản phẩm kỹ thuậthữu ích cho đời sống Một trong các sản phẩm đó phải kể đến các dụng cụquang học bổ trợ cho mắt như: Kính thiên vãn, 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 tinhxung 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 visinh 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, vi cấu trúccủa vật chất

Kính lúp giúp ta phóng đại các vật nhỏ để quan sát được một cách dễdàng

Máy ảnh giúp con người lưu lại những kỉ niệm vui buồn, những khoảnhkhắc đáng nhớ trong cuộc sống

Qua quá trình tìm hiểu của em thì ngoài các ứng dụng đã kể trên của cácdụng cụ quang học bổ ttợ cho mắt thì bài tập về mắt và các dụng cụ quang học

bổ trợ cho mắt là rất hay, quan trọng và không kém phần khó nên em đã bắt tay

vào việc nghiên cứu hệ thống bài tập của chúng Chính YÌ vậy mà em 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 trợcho mắt Phân loại các dạng bài tập về mắt và các dụng cụ quang học như máyảnh, kính lúp, kính hiển vi, kính thiên văn và đưa ra phương pháp giải chotừng 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 Đổi tượng nghiên cứu

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

5 Phương pháp nghiền cứu

Tìm hiểu, ưa 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.Cäu tao quang hoc cüa mät

- Mät lä mot he quang hoc, lä mot khưi hinh cäu, ngội cüng lä mot

mang mưng trong suưt, cüng nhu: süng goi lä giäc mac Tiep theo lä mot chätlưng trong suưt, cư chiet suät n «1,333 goi lä thüy dich, rưi d§n thüy tinh th<§,dich thüy tinh vä tan cüng phia trong lä vưng mac

+ Thüy tinh the lä mot thäu kinh hoi tu, cư the thay dưi tieu cu nha docong cüa cäc mat the thüy tinh thay dưi do su dieu khien cüa ca vưng

+ Vưng mac dưng vai trư nhu: mot man änh, mä änh cüa vat cän hien len

ư däy Tren vưng mac gưm nhieu te bäo hinh que, hinh nưn nhay vưi änh sangcäc mäu khäc nhau gay cho ta cäm giäc ve hinh khưi vä mäu säe cüa vat mä taquan sät Tren vưng mac cưn cư diem väng V rät nhay sang vä diem mü Mkhưng cäm nhan ve änh sang, vi tai dư cäc däy thän kinh phän nhänh vä khưng

cư däu däy thän kinh thi giäc

+ Khộng cäch tü quang täm O cüa thüy tinh the den vưng mac lä khưngdưi (d’ gän bang 2,2 cm), chi cư dư cong cäc mat cüa the thüy tinh lä cư thlthay dưi duge dl läm thay dưi dư tu cüa thäu kinh mät

1.1.2.Cäc khäi niem co’ bän

Ta cư: — = —i— trong do : < ' => f thay doi duac

f d d ' |d' = OV = const

Do đĩ, sự thay đổi độ cong của các mặt của thủy tinh thể (tức thay đổi độ tụ hay tiêu cự của nĩ) 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 đĩ mắt cịn cĩ thể

nhìn thấy rõ vật gọi là điểm cực viễn (C v ) Khi nhìn một vật ở điểm cực viễn thì mắt ở trạng tíiáỉ thoải mái nhất vì khơng phải điều tiết, thủy tính thể ở trạng thái dẹp nhất và mắt nhìn rõ được vật ở điểm cực viễn (fjnax = OV).

- 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 (C c ) Khi nhìn vật ở điểm cực cận mắt phải điều tiết tối đa, thủy tính thể căng phồng cực đại do đó rất chống mỏi mắt.

thấy rõ ngắn nhất, còn Cv ở rất xa ngưòi ta bảo c v ở vô cùng.

1.1.3 Góc trông vật và năng suất phân ly của mắt

vào 2 điểm đó cố nằm trong khoảng nhìn rõ của mắt hay không mà còn phụ thuộc vào một đại lưạng được gọi là góc ữông vật Góc trông vật AB

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

1.1.4 Các tật của mắt và cách khắc phục

Có ba loại tật thường gặp ở mắt là cận thị, viễn thị và lão thị

Đe mắt cận có thể nhìn rõ được vật ở xa như mắt bình thường thì phảilàm thế nào cho ảnh của vật qua thấu kính mắt hiện rõ trên võng mạc thì hiệnnay 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 họp 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

A

Hình 1.3: Măt cận đã đeo kính sửa tật

b, Mắt viễn thị

Mắt viễn thị là mắt khi không điều tiết thì tiêu điểm F’ của mắt nằm sauvõng mạc (fmax > OV) nên khi nhìn vật ở vô cực mắt viễn đã phải điều tiết Mắtviễn nhìn gần kém hơn so vói mắt bình thường Muốn nhìn rõ một vật ở xa vôcực ngưòi 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 cáchmắt khoảng từ 15 cm đến 20 cm, gần giống như mắt bình thường

Hình 1.5: Măt viên thị đã đeo kính sửa tậf Khi đeo kính này thì mắtnhìn yật ở xa vô cực cũng đỡ phải điều tiết hơn khi không đeo kính

с,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 cơvòng không thể căng phồng thể thủy tinh lên như hồi ttẻ, do vậy khoảng cực

cận của mắt tăng lên nghĩa là Cc xa mắt hơn so với mắt bình thường Cũng nhưmắt 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 gắnsát giác mạc

- Vật kính: Là một thấu kính hội tụ hay một hệ thấu kính có tiêu cự ngắn

(khoảng 10 cm) được gắn ở thành trước của buồng tối

- Buồng tối: Có phim ảnh, khoảng cách từ vật kính đến phim có thể thay

đổi được

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

có thể thay đổi được, dừng 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 thòi 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 ừên phim người ta điều

chỉnh khoảng cách d’ tò vật kính đến phim, bằng cách đưa vật kính ra xa hoặclại gần phim

Để nhận biết xem ảnh trên phim đã rõ nét hay chưa ngưòi ta dùng mộtkính 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 hoặckính để sao cho ảnh của vật hiện trong khoảng nhìn rõ của mắt Cách quan sát

và điều chinh 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 nàythủy tinh thể phồng nhiều nhất (mắt điều tiết cực đại) nên rất mỏi mắt

-Để đỡ mỏi mắt người ta thường điều chinh 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 YÔ cực

(1.5)

A B Đ

(1.6)

Hình 1.7 : Sự tạo ảnh của vật qua kính lúp

1.3.3 Sổ bội giác của kính lúp

Đối với các dụng cụ quang, đại lượng đặc trưng cho tác dụng tạo ảnh vói góc trông ảnh lớn hơn góc trông vật nhiều làn 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 a n

C) day k la he so phong dai.

Tir bieu thiic (1.8) ta thay gia tri so boi giac G cua kinh lup phu thuoc vaomat ngucri quan sat, turc phu thuoc D va tuy vao su dieu chinh kinh lup

-Khi ngam chimg d diem cuc can (dieu tiet mat de nhin anh cua vat d

khoang cach nhin thay ro ngan nhat) ta co: \ d ' \ + l =D, do do:

Boi voi cac kinh lup thong dung ngucri ta lay D = 0,25 m con f vao co

1, 1m den 0,01m nen G x c o tir 2,5 den 25 va thuong duac ghi ngay tren vanh

kinh

Tren vanh kinh co ghi Xn la do boi giac khi ngam chimg a vo cuc bang n

1.4 Kinh hien vi

1.4.1 Cong dung va cau tao cua kinh hien vi

Kinh hien vi la mot dung cu quang hoc bo tra cho mat de quan sat nhungvat rat nho bang cach tao anh ao co goc trong rat Ion voi do boi giac lom honnhi&i so voi do boi giac cua kinh lup

Kinh hien vi co hai bo phan chinh la vat kinh va thi kinh

tana,

ỉ '

r

УК

Hình 1.8: Cấu tạo của kính hiển vi

- Vật kính Oi 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 02 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, khoảngcách O1O2 không đổi Ngoài ra còn có bộ phận chiếu sáng vật càn 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 lớnhơn tiêu cự nhưng rất gần tiêu điểm của vật kính Qua vật kính ta thu được ảnhthật A1B1 lớn gấp ị k ị ị lần vật AB (A l B l e0 2 F 2 ) Thị kính được sử dụng

như một kính lúp để quan sát ảnh AiBi 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 A^! nằm trên tiêu diện thứ nhất của thị kính) là ngắmchừng ở vô cực

Tóm lại, muốn ngắm chừng ở kính hiển vi ta phải thay đổi khoảng cách digiữa vật và vật kính bằng cách đưa toàn bộ ống kính lên hay xuống sao cho mắtnhìn thấy ảnh A2B2 của vật rõ nhất

Đây là công tìiức tổng quát xác định số bội giác của kính hiển vi, ki là

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

- Khi ngắm chừng ở cực điểm cận thì \ d 2 ' \ + l =Đ nên:

-Khi ngắm chừng ở vô cực: tan a = -Ạậ- =

1.5.1 Công dụng và cấu tạo của kính thiền văn

Kính thiên văn là dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt để quan sát các vật ởrất xa bằng cách tạo ảnh có góc trông lớn hơn góc trông vật nhiều lần (ở đâychúng 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, khoảngcách 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 kứứi ( A l B ỉ e 0 2 F 2 ).Thị kính cho ảnh cuối cùng A2B2 là một ảnh ảo, ngược chiều với vật AB

o

ABdicdiv

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 thiênvăn

Để ngắm chừng ở vô cực, phải điều chỉnh kính sao cho ảnh AiBi nằm ởtiêu điểm vật F2 của thị kính Khi đó, tiêu điểm ảnh F’i của vật kính sẽ trùng vớitiêu điểm vật F2 của thị kính Ta có O1O2 = fi + Ỉ2-

Hình 1.10: Sơ đồ sự tạo ảnh của yật qua kính thiên văn khúc xạ 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

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG BÀI TẬP VÈ MẮT VÀ CÁC DỤNG CỤ QUANG

Ok

d'ic Cc d2c = OCc

d'iv c v d2ỹ = OCv

Ta có: d2v + d’iv = l =>d’iv = /-OCv

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

dlv = 00 =>d’iv =f

=>Tiêu cự của thấu kính là: fk = / - OCv < 0

Vậy thấu kính càn đeo là thấu kính phân kì

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

1 Mắt của học sinh này bị tật cận thị vì điểm cực viễn cách mắt một

khoảng hữu hạn (không phải ở vô cực) và điểm cực cận rất gần mắt

Vậy khi đeo kính trên học sinh này có thể nhìn thấy điểm gần nhất cáchmắt một khoảng là: / + dB = 12,13 cm.

B à i 2 Một ngưòi cận thị có điểm cực viễn cách mắt 45 cm.

1 Xác định độ tụ của kính càn đeo để người này nhìn rõ các vật ở xa vôcùng 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?

Đ á p số : 1 - 2,5 dp; 2 16 cm

B à i 3 Một người thấy rõ được những vật cách mắt từ 15 cm - 50 cm.

1 Mắt ngưòi này bị tật gì? Tính độ tụ của kính mà ngưòi này phải đeo sátmắt để nhìn những yật ở xa vô cùng không phải điều tiết

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

Đ á p s ố : 1 Tật cận thị, - 2 dp; 2 7 cm < d < 20cm và d = 7 cm 2.1.2 Dạng 2: Tìm kính thuốc cho mắt viễn thị

2.1.2.1 Phương pháp

Đặc điểm cấu tạo: Mắt viễn thị là mắt nhìn các yật ở gần kém hơn so với

mắt bình thường (fmax > ov => C v là điểm ảo) Vì vậy muốn nhìn được rõ cácvật ở gần mà không phải điều tiết cho mắt đeo thấu kính có độ tụ thích hợp

d + d ' l - O C c + d

Vậy ứiấu 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 nênđiểm gần nhất mà mắt đeo kính nhìn thấy có vị trí được xác định bởi:

B à i 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 8

cm đến 21 cm

1 Xác định điểm cực cận và điểm cực viễn của mắt Mắt bị tật gì?

2 Tính độ tụ của kính chữa để có thể nhìn gần nhất các vật xa mắt 25 cm,mắt điều tiết tối đa Nếu không điều tiết khi đeo kính trên thấy rõ vật ở đâu? Kínhđeo sát mắt

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

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

f d ' 9 50

d’v = - OCv = 9 cm = > d = J v = ^^- = -10,9 CĨĨ1 <0

d \ - f 9-50

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 tiếtnên A’B’ ở điểm cực viễn

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

Độ tụ của thấu kính: D = — = —= 11 dp.

/ 0,09Vậy kính có độ tụ 11 dp sẽ thấy rõ yật ở vô cực mà không phải điều tiết

B à i 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 vói mọi ngưòi già nên với nhữngngười hồi ttẻ mắc tật cận thị phải đeo kính phân kì để nhìn xa, khi về già thì mắcthêm tật lão thị, tùy theo mức độ nặng nhẹ của tật lão thị họ có thể phải đeo kínhhội tụ để nhìn gần Đối với những người này thuận tiện nhất là dùng “kính haitròng” có ừòng 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, tùytừng trường hợp ta áp dụng phương pháp này hay phương pháp kia sao cho phùhợp với yêu cầu bài toán đưa ra

2.1.3.2 Bài tập

B à i 1 Một người khi về già phải đeo kính 2 ừòng: Tròng ừên có độ tụ Di

= -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 từnhìn 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 nhìnnhững 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 viễnthị khi nhìn gần

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

Ta có: d v = 00, d’v = - 0CV, fT = - 100 cm

= > d ' v = f T = - lOOcm =>ỠCv=100cm

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

Đô tu của thủy tinhJ v thể: D v = — + — = ! + — (1)

d v d ' d '

c d c d ' 0 , 1 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 tinhthể thay đổi một lượng bằng 9 dp

B à i 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 Đe nhìn rõ những vật rất xa mà không phải điều tiết, người đóphải đeo kính có độ tụ bằng bao nhiêu? Khi đeo kính này thì điểm cực cận ở cáchmắt bao nhiêu?

2 Để đọc được trang sách đặt gàn nhất cách mắt 25 cm, người đó phải đeokính có độ tụ bao nhiêu? Khi đeo kính này điểm cực viễn mới cách mắt baonhiêu?

d’c = - 50 cm = > d =

dc = 25 cm và d’c = - 50 cm

3 Để tránh tình trạng phải thay kính, người ta làm kính có hai tròng, ừòngtrên để nhìn xa như câu 1, ừòng dưới dùng để nhìn gàn như câu 2.

- Khi vật ở gần kính nhất, thì ảnh AiBi là ảo và ở điểm cực cận nên:

2 Xác định độ tụ của kính và vị trí điểm cực viễn Sơ đồ tạo ảnh:

d’c = - 50 cm = > d =

dc = 25 cm và d’c = - 50 cm

- Xác định điểm cực viễn mói dv

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

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

2 Kính đeo cách mắt 2 cm, tính độ bội giác của ảnh khi người ấy nhìn mộtvật ở gần mắt nhất và khi ngưòi ấy nhìn một vật ở xa mắt nhất

Đ á p sổ : 1 25,3 cm < d < 40cm; 2 Gc = 2,67 và Gv = 1,72

B à i 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 Do = 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

Đ á p s ổ : 1 Điểm cực viễn của mắt người già luôn ở YÔ cực, điểm cực

cận cách mắt 1 m

2 D = 4,35 dp

-> A’B’ d'

2.2 Các bài toán về máy ảnh

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

2.2.1.1 Phương pháp

Sơ đồ tạo ảnh: AB d

Độ phóng đại: k = -==- = - — = ——— =

AB d f - d f 2.2.I.2 Bài tập

B à i 1 Một người dùng máy ảnh để chụp ảnh một bức tranh Ban đầu máy

được đặt cách tranh một đoạn di, ảnh ữên phim cao 4 cm Từ vị trí ban đầu dựngmáy ảnh lại gần tranh thêm 1 m thì phải dời phim 5 mm ảnh mói rõ nét và ảnhcao 8 cm Hỏi nếu muốn có ảnh trên phim cao 50 mm thì phải dời máy ảnh, dờiphim một khoảng bao nhiêu? (so với yị trí ban đàu)

Vât thât cho ảnh thât: kl, k2 < 0 =^> —> 0

là phải dời phim ra xa vật kính 1,25 mm

Vậy, phải dòi máy lại gàn 40 cm, dời phim ra xa vật kính 1,25 mm (so với

vị trí ban đầu) thì sẽ có ảnh ttên phim cao 50 mm

B à i 2 Vật kính của một máy ảnh có tiêu cự 10 cm Dùng máy để chụp

ảnh một người cao 1,6 m đứng cách xa máy ảnh 3 m Hỏi phải điều chỉnh yật

kính cách phim một khoảng bao nhiêu để ảnh thu được rõ nét? Tìm chiều cao củaảnh.

B à i 3 Vật kính máy ảnh coi như một thấu kính hội tụ có f = 12 cm.

Khoảng cách từ vật kính tới phim có thể biến thiên liên tục từ 12 cm-12,5 cm

1 Với máy này có thể chụp các vật đặt cách kính trong phạm vi nào?

2 Đe chụp được các vật cách vật kính 1,2 m người ta lắp thêm vào trướcvật kính một thấu kính mỏng O’ đặt sát vật kính Hỏi O’ là thấu kính gì và phải

B à i 1 Vật kính của một máy ảnh gồm một thấu kính hội tụ có tiêu cự fi =

7 cm đặt trước và đồng trục với một thấu kính phân kì có tiêu cự f2 = - 10 cm.Hai kính đặt cách nhau 2 cm, máy được hướng để chụp ảnh một vật ở rất xa

1 Tính khoảng cách tử thấu kính phân kì đến phim