Tôi chắc rằng, khi các em học sinh lớp 11 học xong bài “kính thiên văn” sẽ rất muốn mình có thể nhìn qua kính thiên văn để ít nhất thấy được “vẻ đẹp” của Mặt Trăng mà họ thường nhìn thấy
Trang 1c SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐỒNG NAI
Đơn vị: Trường THPT Thống Nhất A
Mã số:
SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
HƯỚNG DẪN LÀM KÍNH THIÊN VĂN KHÚC XẠ ĐƠN GIẢN
DÙNG CHO HỌC SINH PHỔ THÔNG
Người thực hiện: TRẦN VĂN MINH
Lĩnh vực nghiên cứu:
- Quản lý giáo dục
- Phương pháp dạy học bộ môn:
- Lĩnh vực khác: Làm đồ dùng dạy học môn vật lý
Có đính kèm: Các sản phẩm không thể hiện trong bản in SKKN
Mô hình Phần mềm Phim ảnh Hiện vật khác
Trang 2I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Trong quá trình giảng dạy vật lý ở trường phổ thông tôi nhận ra rằng: có một
số kiến thức vật lý thầy cô giáo không thể diễn tả cho học sinh hiểu rõ thông qua lời nói mà phải biểu diễn dưới dạng các thí nghiệm Khi tiến hành các thí nghiệm và hướng dẫn các em làm thí nghiệm mục đích đầu tiên là giúp các em hiểu bài và có hứng thú hơn trong việc học vật lý, đồng thời thông qua đó giúp các em tiếp cận về phương pháp nghiên cứu trong khoa học Nhưng do điều kiện về kinh tế hiện nay, không phải bất kì trường học nào cũng có thể đáp ứng đầy đủ dụng cụ thí nghiệm giảng dạy cho giáo viên Vì vậy ngành giáo dục đã khuyến khích mỗi giáo viên phải chủ động và sáng tạo trong việc dạy học, tự tạo ra các dụng cụ dạy học để phục vụ cho nhu cầu giảng dạy của bản thân và giúp đỡ nhu cầu giảng dạy của đồng nghiệp
Là một giáo viên trẻ tôi luôn ý thức về việc này và cố gắng sử dụng tối đa các thí nghiệm có được của nhà trường để phục vụ công tác giảng dạy, đồng thời tìm hiểu để tạo ra các thí nghiệm phục vụ cho công tác giảng dạy của bản thân và giúp ích phần nào cho đồng nghiệp
Với lí do đó, trong đề tài này tôi xin đề cập đến việc hướng dẫn chế tạo kính thiên văn khúc xạ dùng trong trường phổ thông
Trang 3II TỔ CHỨC THỰC HIỆN ĐỀ TÀI
1 Cơ sở lý luận
Chế tạo kính thiên văn khúc xạ không phải là đề tài mới mẻ đối với các nhà khoa học và thật sự trở nên lạc hậu khi bây giờ chúng ta mới nhắc đến việc tạo kính thiên văn ở trường phổ thông
Kính thiên văn được biết đến từ nhiều thế kỉ trước, lúc đó con người đã biết chế tạo ra dụng cụ để quan sát vẻ đẹp huyền ảo của bầu trời Một trong những kính thiên văn khúc xạ đầu tiên do nhà bác học Galileo (1564 – 1642) chế tạo Với sự tiến bộ hằng ngày của khoa học và kỹ thuật, ngày nay người ta biết đến các loại kính thiên văn như: kính thiên văn khúc xạ, kính thiên văn phản xạ, kính thiên văn vô tuyến, kính thiên văn hồng ngoại
Ngày nay, ở các đất nước có nền khoa học tiên tiến và kinh tế phát triển việc học sinh phổ thông sử dụng kính thiên văn quan sát bầu trời và phát hiện ra các tiểu hành tinh mới là một điều phổ biến Đó là một điều mơ ước có lẽ không chỉ bản thân tôi mà còn rất nhiều người đam mê về môn học vật lý đang giảng dạy ở các trường phổ thông của đất nước chúng ta
Tôi chắc rằng, khi các em học sinh lớp 11 học xong bài “kính thiên văn” sẽ rất muốn mình có thể nhìn qua kính thiên văn để ít nhất thấy được “vẻ đẹp” của Mặt Trăng mà họ thường nhìn thấy bằng mắt thường và điều đó sẽ giúp các em hiểu sâu hơn về cấu tạo kính thiên văn khúc xạ, đồng thời thích thú hơn trong việc học môn vật lý
Đã có rất nhiều em học sinh học xong bài kính thiên văn hỏi tôi câu hỏi “ khi nào thầy tổ chức buổi hướng dẫn tạo kính thiên văn khúc xạ?” Một câu hỏi tưởng chừng như rất dễ nhưng lại rất khó trả lời Vì kiến thức trong tôi đã có nhưng đã bao giờ đụng đến kính thiên văn chứ đừng nói đến tạo ra chúng Từ đó tôi tự tìm hiểu thêm trong sách vở, lên mạng tìm hiểu và đi xem người ta bán kính thiên văn ở đâu,
Trang 4Tôi đã thành công trong việc tìm hiểu kính thiên văn, đã được quan sát bầu trời qua kính thiên văn nhưng giá thành của kính thiên văn không rẽ tí nào, cái rẻ nhất mà có thể tạm dùng được cũng có giá khoảng 1,5 triệu đồng, điều đó không phù hợp với điều kiện của học sinh Sau đó tôi tiếp tục tìm hiểu và đã có thể tạo ra kính thiên văn khúc xạ đơn giản dùng cho học sinh phổ thông có giá khoảng 200 ngàn đồng
Trong năm học 2011 – 2012 vừa qua, tôi đã cho các em học sinh tự tạo cho mình kính thiên văn khúc xạ đơn giản có thể quan sát được Mặt Trăng và tùy theo khả năng của mỗi học sinh cũng như thời điểm quan sát thì kính thiên văn này cũng
có thể quan sát được sao Hỏa, sao Mộc
2 Lý thuyết về kính thiên văn khúc xạ
a Nguyên tắc cấu tạo của kính thiên văn
Kính thiên văn là một dụng cụ quang học dùng để bổ trợ cho mắt để quan sát các thiên thể cách xa Trái đất, giúp mắt nhìn ảnh của các thiên thể dưới góc trông lớn hơn nhiều lần so với góc trông trực tiếp Vì vậy về nguyên tắc cấu tạo của kính thiên văn cần đáp ứng nhu cầu sau:
+ Trước hết, kính phải tạo được ảnh thật của thiên thể tại vị trí gần mắt
+ Sau đó, kính nhìn ảnh thật này dưới góc trông lớn hơn nhiều lần so với góc trông trực tiếp
b Nguyên tắc cấu tạo của kính thiên văn khúc xạ
Có rất nhiều loại kính thiên văn: kính thiên văn khúc xạ, kính thiên văn phản
xạ, kính thiên văn vô tuyến, kính thiên văn hồng ngoại, kính thiên văn tử ngoại
Trong phần đề tài này, tôi chỉ đề cập đến kính thiên văn khúc xạ đơn giản dùng cho học sinh ở trường phổ thông
Kính thiên văn khúc xạ, trong đó người ta dùng thấu kính để nhận ánh sáng từ vật chiếu đến Cấu tạo của kính thiên văn khúc xạ có thể từ hai thấu kính hội tụ hoặc một thấu kính hội tụ và một thấu kính phân kì
Trang 5Trong chương trình phổ thông, chúng ta chỉ đề cập đến kính thiên văn khúc
xạ được cấu tạo bởi hai thấu kính hội tụ do đó trong phần đề tài tôi cũng chỉ đề cập đến vấn đề này
c Cấu tạo và cách ngắm chừng của kính thiên văn khúc xạ
- Bộ phận chủ yếu của kính thiên văn khúc xạ thường dùng gồm hai thấu kính hội tụ Vật kính có tiêu cự lớn (f1), thị kính có tiêu cự nhỏ (f2) Hai kính được lắp đồng trục ở hai đầu của một ống hình trụ Khoảng cách giữa chúng có thể thay đổi được Độ dài kính: O1O2 = f1 +f2
- Ngắm chừng: Muốn ngắm chừng ảnh trong giới hạn nhìn rõ của mắt , cần điều chỉnh thị kính đến gần hay xa vật kính sao cho ảnh này nằm trong giới hạn nhìn
rõ của mắt
d Số bội giác của kính thiên văn khúc xạ khi ngắm chừng ở vô cực
2
1
f
f
G∞ =
Nếu G >10 lần có thể nhìn được các miệng hố trên mặt trăng, với G khoảng
30 lần tương đương với kính thiên văn của Galileo có thể nhìn thấy dạng của các hành tinh như Thổ tinh và Mộc tinh
3 Nội dung, các biện pháp thực hiện của đề tài
Sau đây tôi sẽ trình bày các bước để có thể tạo ra một kính thiên văn khúc xạ đơn giản dùng cho học sinh phổ thông
a Chuẩn bị dụng cụ
- Vật kính: Ta có dùng tròng kính bán ở tiệm mắt kính để làm vật kính Khi đi mua ta yêu cầu thợ kính bán cho một phôi kính (kính chưa mài) +1 điốp nghĩa là có tiêu cự 100 cm Chú ý chúng ta chỉ mua loại kính bằng thủy tinh, đường kính thường là 16,5 cm (ít khi có loại lớn hơn), không mua loại kính bằng nhựa vì như thế sẽ làm cho chất lượng của vật kính không tốt Giá khoảng 30.000 đồng
Trang 6- Thị kính: Đây là dụng cụ khó tìm nhất vì thị kính là thấu kính hội tụ có tiêu
cự nhỏ Theo tôi thấy có thể lấy từ máy chụp hình bị hư, kính hiển vi bị hư hoặc sử dụng kính lúp soi vải có tiêu cự nhỏ Nhưng qua tìm hiểu tôi thấy máy chụp hình và kính hiển vi rất khó tìm tuy rằng chất lượng của kính lấy từ hai loại này rất tốt Riêng về kính soi vải tôi thấy chỉ có bán ở các tiệm sách lớn ở thành phố Hồ Chí Minh với giá khoảng 40.000 đồng/cái có tiêu cự khoảng 2,5cm Vì vậy đã mất công
lên thành phố Hồ Chí Minh thì bạn nên ghé vào địa chỉ 28 Đinh Tiên Hoàng,
Quận Bình Thạnh để chọn cho mình một thị kính vừa ý nhất với giá là 50.000
đồng ( địa chỉ này là nơi bán kính thiên văn đủ loại với giá ít nhất là 1,5 triệu đồng/cái)
Vậy là xong hai bộ phận quan trọng Bây giờ ta sẽ mua thêm một số vật dụng có thể dễ tìm thấy tại các tiệm vật liệu xây dựng
- 1 ống tăng bậc 60 – 90
- 1 ống PVC phi 60 làm thân kính: khoảng 0,5m
- 1 ống chữ T cho ống phi 60
- 1 ống giảm bậc từ 60 về 34
- 1 ống PVC phi 34: 30 cm
- 1 ống PVC phi 27: 30 cm
- 1 hộp đất sét (mua ở tiệm sách)
- 1 cái cưa
Giá tiền toàn bộ những thứ trên tôi mua khoảng 50 ngàn
Trang 7b Hướng dẫn làm kính thiên văn khúc xạ đơn giản
* Ráp ống kính:
+ Bước 1: Dùng tay quét một ít đất sét lên mặt trong của ống tăng bậc 60 – 90, sau đó gắn vật kính vào và quét thêm một lớp đất sét ở ngoài để giữ vật kính cố định Bạn không phải lo vật kính bị rớt ra ngoài vì đất sét đã giữ chặt vật kính
Trang 8+ Bước 2: Gắn ống tăng bậc đã có vật kính vào ống phi 60 Để cho có thể tháo ra
di chuyển một cách gọn nhẹ và mau chóng ta nên dùng cưa cắt ngắn phần ống kính rồi sau đó nối bằng ống thẳng hoặc ống chữ T Trong phần này tôi nối bằng ống chữ
T để thuận tiện cho việc làm giá đỡ của kính
Trang 9+ Bước 3: Gắn ống giảm bậc từ 60 về 34 vào ống thân kính
+ Bước 4: Cắt khoảng 30 cm ống PVC phi 34 và phi 27, sau đó lồng vào nhau và cho vào ống giảm bậc có đầu phi 34
Trang 10+ Bước 5: Gắn thị kính vào ống phi 27 bằng cách hơ nóng một đầu ống 27
Như vậy ta đã hoàn thành xong phần ống kính Để kiểm tra việc lắp ráp có thành công hay không bạn nên dùng phần ống kính vừa ráp xong quan sát một số cây ở xa Bạn di chuyển thị kính đến vị trí thích hợp nếu thấy hình ảnh các lá cây rõ thì bạn đã thành công rồi đấy, còn nếu chưa rõ thì bạn cần phải điều chỉnh chiều dài của ống kính (khoảng cách từ vật kính đến thị kính phải bằng f1+f2, trong dụng cụ này khoảng cách đó là 102,5 cm)
Trang 11* Ráp chân kính
Đây là phần mà mọi người có thể ráp khác nhau, tùy theo sở thích và kinh phí mình có Nếu bạn có một cái chân kính của máy ảnh thì thật hoàn hảo (mua cái này khó và hơi đắt), nếu không bạn tự chế tạo chân kính để có thể đặt kính lên và quan sát
Với tôi, tôi vẫn giữ quan điểm tạo ra kính thiên văn khúc xạ giá rẽ, dễ di chuyển, sử dụng hoàn toàn bằng ống nhựa Bạn có thể tham khảo cách tạo chân đế của tôi như sau:
+ Chuẩn bị: 4m ống phi 49, 1 ống chữ T phi 60, 2 ống chữ T phi 49, 2 co đổi chiều vuông góc phi 49
+ Lắp ráp từng bước theo hình vẽ sau:
+ Bước 1: Cắt hai đoạn nhỏ phi 60 để gắn vào ống chữ T phi 60
Trang 12+ Bước 2: Cắt một đoạn phi 49 để lồng vào ống chữ T sao cho vừa đủ Làm công việc này để giúp kính có thể quay lên và xuống được
+ Bước 3: Sau khi lồng vào ống chữ T gắn vào hai đầu ống thẳng phi 49 hai cái co đổi chiều vuông góc
Trang 13+ Bước 4: Cắt hai đoạn phi 49 có chiều dài khoảng 1m để gắn vào hai co đổi chiều Phía đầu còn lại gắn ống chữ T 49
Trang 14+ Bước 5: Gắn ống kính vào chân đế.
Giới thiệu thêm hình dáng của kính thiên văn khúc xạ tôi đã tạo ra và sử dụng
Trang 16III HIỆU QUẢ CỦA ĐỀ TÀI
Qua việc tiến hành hướng dẫn các em tạo kính thiên văn khúc xạ đơn giản tôi nhận thấy rằng:
+ Các em rất hào hứng trong hoạt động học tập này, đó là mục đích đầu tiên trong việc giảng dạy của một giáo viên
+ Kế đến trong phần kiểm tra kiến thức, học sinh cũng biết rằng kính thiên văn khúc xạ có thể được tạo ra bởi hệ hai thấu kính hội tụ đặt đồng trục mà trước đó các
em rất mơ hồ về việc làm sao để hai thấu kính đặt đồng trục với nhau
+ Một điều khó hiểu và khó nhớ trong lý thuyết kính thiên văn khúc xạ với cấu tạo hai thấu kính hội tụ là: ảnh tạo bởi kính là ảnh ảo ngược chiều với vật, điều này
đã được khắc phục thông qua việc các em quan sát qua kính thiên văn thấy ảnh các vật bị đảo ngược
Như vậy thông qua hoạt động này tôi vừa giúp mình giảng bài dễ dàng hơn, giúp các em dễ hiểu hơn, thích thú trong việc học tập hơn đồng thời tạo được sự đoàn kết, làm việc theo nhóm ở các em
IV ĐỀ XUẤT, KHUYẾN NGHỊ KHẢ NĂNG ÁP DỤNG
Qua khảo sát giá của một cái kính thiên văn khúc xạ đơn giản có bán trên thị trường hiện nay có giá thấp nhất khoảng 1,5 triệu đồng/cái, tùy theo chất lượng của kính
Kính thiên văn khúc xạ tôi giới thiệu ở trên với chi phí khoảng 150.000 đồng ( một tổ tạo ra một cái ) nhưng chất lượng của kính cũng rất tốt do đó rất phù hợp để phục vụ cho việc dạy và học Tôi đã kiểm tra chất lượng của kính, ta có thể dùng kính để quan sát được miệng núi lửa (hố) trên Mặt Trăng
Trong đợt thực hiện đề tài này tôi mới chỉ áp dụng cho một lớp học và tôi mong muốn các giáo viên có thể tìm hiểu, để có thể nhân rộng ra trong toàn trường, giúp các em có những hoạt động học tập bổ ích
Trang 17Về mặt hạn chế, kính khúc xạ với các thấu kính đơn có khuyết điểm bị sắc sai, để giảm sắc sai của kính có thể dùng các tấm bìa khoét lỗ che bớt vật kính Dùng phương pháp này sắc sai sẽ giảm nhưng đồng thời sẽ làm tối ảnh
Rất khó khăn để chế tạo được một kính khúc xạ có chất lượng tốt vì lệ thuộc vào chất lượng của thị kính và vật kính tìm được Do đó giáo viên nên tìm hiểu, nghiên cứu để chế tạo được các kính thiên văn phản xạ có chất lượng ảnh cao hơn
Để làm được điều này giáo viên cần có sự hỗ trợ kính phí từ nhà trường vì tạo kính thiên văn phản xạ rất tốn kém và phức tạp
Cuối cùng tôi rất mong nhận được sự góp ý từ quý thầy cô về đề tài này để tôi
có thể hoàn thiện hơn trong việc tạo ra một kính thiên văn , phục vụ trong công tác giảng dạy của mình
Xin chân thành cảm ơn!
Trang 18V TÀI LIỆU THAM KHẢO
1 Sách giáo khoa vật lý 11 nâng cao – Bộ giáo dục và đào tạo – Nhà xuất bản giáo dục – năm 2008
2 Sách giáo viên vật lý 11 nâng cao – Bộ giáo dục và đào tạo – Nhà xuất bản giáo dục – năm 2008