Đang tải... (xem toàn văn)
Tính thời gian tối đa mở cửa sạp của máy để độ nhoè trên phim không quá 0,1 mm mỗi điểm trên ảnh vạch một vết có chiều dài không quá 0,1mm Đáp số:a 6,67cm b 0,09 s Bài tập về mắt Bài 1: [r]
(1)LỜI MỞ ĐẦU Quang học là môn học nghiên cứu ánh sáng Trong quá trình phát triển môn học người đã không ngừng sâu vào tìm hiểu chất ánh sáng và cấu tạo vật chất nói chung Ánh sáng là thực thể vật chất tác động vào mắt người gây cảm giác sáng Nhờ ánh sáng mà ta có thể quan sát hình ảnh các vật, tượng không gian Để lưu lại hình ảnh đó thì máy ảnh là ứng dụng quang học có tác dụng lưu ảnh vật trên phim ảnh Giống máy ảnh thì mắt là máy thu quang có tác dụng tạo ảnh thật nhỏ vật, trên lớp tế bào nhạy sáng để từ đó tạo tín hiệu thần kinh lên não Về phương diện quang hình học mắt giống máy ảnh Tuy nhiên hệ thống quang học mắt phức tạp hệ thống quang học máy ảnh nhiều Căn vào yêu cầu quá trình dạy học và theo chương trình dạy học và theo chương giáo dục và đào tạo cùng với khó khăn gặp phải trog việc giải bài tập mắt và máy ảnh Chúng tôi đã lựu chọn chuyên đề mắt và máy ảnh, để làm rõ thêm vấn đề đó Trong quá trình thực không tránh khỏi sai sót Rất mong đóng góp người Thái nguyên 24/05/2010 Nhóm thực Lop11.com (2) NỘI DUNG A LÝ THUYẾT I Máy ảnh 1.Cấu tạo - Buồng tối - Vật kính: là thấu kính hội tụ hệ thấu kính ghép tác dụng thấu kính hội tụ (bộ phận chính), lắp thành trước buồng tối - Phim: nằm buồng tối, có tác dụng hứng ảnh vật - Màn chắn: có lỗ tròn nhỏ, có thể thay đổi đường kính - Cửa sập: chắn trước phim, không cho ánh sáng chiếu liên tục đến phim Điều kiện để ảnh rõ nét - Đưa vật kính xa lại gần phim để thay đổi khoảng cách d’ từ vật kính đến phim cho ảnh vật rơi trên phim - Chọn thời gian chụp thích hợp - Điều chỉnh độ mở lỗ tròn trên màn chắn Bộ phận chính máy ảnh là vật kính nên nó vận dụng các công thức thấu kính 1 f d d, A' B ' d' f d' f d d f f AB Công dụng Tạo ảnh thật vật nhỏ vật và ghi lại ảnh trên phim k II Mắt Cấu tạo và hoạt động mắt 1.1 Cấu tạo - Thủy tinh thể (bộ phận chính mắt): là thấu kính hội tụ, suốt, mềm; có thể thay đổi độ cong - Thủy dịch: là chất lỏng suốt, có chiết suất n=4/3, nằm trước thủy tinh thể - Dịch thủy tinh: là chất lỏng suốt khác, có chiết suất n=4/3, nằm sau thủy tinh thể - Giác mạc: màng mỏng suốt, cứng, nằm ngoài cùng mắt - Võng mạc: nằm đối diện với thủy tinh thể, vai trò màn ảnh Khoảng cách từ quang tâm thủy tinh thể đến võng mạc luôn luôn không đổi - Điểm vàng: nhạy sáng, nằm trên võng mạc - Điểm mù: là điểm hoàn toàn không nhạy sáng, nằm điểm vàng chút - Màng mống mắt: là màng không suốt, sát mặt trước thủy tinh thể Lop11.com (3) - Con ngươi: là lỗ tròn nhỏ, nằm màng mống mắt 1.2 Sự tạo ảnh mắt - Mắt nhìn thấy vật ảnh vật (ảnh thật, ngược chiều, và nhỏ) lên trên võng mạc +) Khi đưa vật lại gần mắt để ảnh rõ nét trên võng mạc thì tiêu cự thủy tinh thể phải giảm Do điều tiết mắt làm cho thủy tinh thể phồng lên Điểm gần so với mắt mà đặt vật đó còn nhìn rõ nét chính là điểm cực cận (Cc) mắt +) Ngược lại, đưa vật xa để ảnh lại rõ nét trên võng mạc thì tiêu cự thủy tinh thể phải tăng lên Do điều tiết mắt làm cho thủy tinh thể dẹt lại Và điểm xa so với mắt mà đặt vật đó còn nhìn rõ nét chính là điểm cực viễn (Cv) mắt - Góc trông vật và suất phân li mắt : +) Góc trông vật AB là góc tạo hai tia sáng từ hai đầu A và B vật qua quang tâm O mắt AB tg = l +) Năng suất phân ly mắt: là góc trông nhỏ hai điểm A,B mà mắt còn có thể phân biệt hai điểm đó Năng suất phân li mắt phụ thuộc vào rad 1, mắt Với mắt thường có 3500 Các tật mắt và cách khắc phục 2.1 Tật cận thị a) Đặc điểm : - Mắt cận nhìn xa kém so với mắt thường ( OCV m ) khoảng này phụ thuộc vào mắt cận nặng hay nhẹ.) - Khi không điều tiết thấu kính mắt mắt cận có tiêu điểm nằm trước võng mạc - Điểm cực cận mắt cận gần so với mắt bình thường b) Cách khắc phục: (Đeo kính để nhìn vật xa vô cực ) - Dùng thấu kính phân kỳ có tiêu cự thích hợp đeo trước mắt gắn nó sát giác mạc Kính chọn phải thỏa mãn: f k OCV - Phẫu thuật giác mạc làm thay đổi độ cong bề mặt giác mạc (thông thường người cận thị hay chọn cách dùng thấu kính phân kỳ, vì cách này đơn giản) 2.2 Tật viễn thị a) Đặc điểm : - Mắt viễn thị nhìn gần kém so với mắt bình thường - Khi không điều tiết thấu kính mắt viễn thị, có tiêu điểm nằm sau võng mạc Khi nhìn vật vô cực mắt viễn thị đã phải điều tiết b) Cách khắc phục: (Đeo kính để nhìn vật gần mắt bình thường) - Dùng thấu kính hội tụ có độ tụ thích hợp đeo trước mắt hay gắn sát giác mạc - Phẫu thuật giác mạc làm thay đổi độ cong bề mặt giác mạc Lop11.com (4) (thông thường người cận thị hay chọn cách dùng thấu kính hội tụ ,vì cách này đơn giản ) 2.3 Tật lão thị a) Đặc điểm: - Mắt lão thị nhìn gần kém so với mắt bình thường - Mắt lão thị nhìn xa kém so với mắt bình thường b) Cách khắc phục: - Dùng thấu kính hội tụ có độ tụ thích hợp đeo trước mắt hay gắn sát giác mạc - Phẫu thuật giác mạc làm thay đổi độ cong bề mặt giác mạc (Đối với người hồi trẻ mắc tật cận thị phải đeo kình phân kỳ để nhìn xa thì già mắc thêm tật lão thị, tuỳ theo mức độ nặng nhẹ tật lão thị họ có thể phải đeo kính hội tụ để nhìn gần tiện lợi là dùng “kính hai tròng” có phần trên là kímh phân kỳ, phần là kính hội tụ) B BÀI TẬP I Các dạng bài toán máy ảnh Dạng 1: xác định vị trí đặt phim (vị trí ảnh) và chiều sâu trường, bề rộng trường và khoảng thời gian bấm máy Phương pháp giải: - Sử dụng công thức thấu kính hội tụ với chú ý chiều sâu trường là khoảng cách các vị trí vật có ảnh ghi ảnh trên phim - Dựa vào tạo ảnh thấu kính hội tụ và tính chất ảnh di chuyển vật - Lập tỷ số khoảng di chuyển vật và ảnh - Từ điều kiện cho ảnh rõ máy ta thiết lập hệ thức liên hệ các độ dời vật và ảnh để đưa quãng đường di chuyển *) Chú ý các đặc điểm sau: ảnh vật máy ảnh tạo luôn là ảnh thật Độ nhoè ảnh là độ dời vật thời gian mở vật kính Bài tập ví dụ: Vật kính máy ảnh có tiêu cự là f = 10cm a) Vật cách máy ảnh 60cm, phim phải đặt đâu? b) Phim dịch chuyển đoạn cách vật kính từ 10 đến 12,5 cm Tính chiều sâu trường? Bài giải: a) Vị trí đặt phim Vị trí đặt phim là vị trí ảnh vật tạo vật kính máy ảnh Ta có : d 60 cm d' df 60.10 12 cm d f 60 10 Phim phải đặt cách vật kính 12 cm b) Chiều sâu trường Chiều sâu trường là khoảng cách các vị trí vật có ảnh ghi trên phim Theo đầu bài ta có: d’ =10 cm= f d1 Lop11.com (5) d 2' f 12,5.10 d 12,5cm d ' 50 cm d f 12,5 10 ' Chiều sâu trường là khoảng cách từ 50cm so với vật kính đến vô cực Dạng 2: Máy ảnh với vật kính là hệ thấu kính máy ảnh ghép với lưỡng chất phẳng Phương pháp giải: - Viết sơ đồ tạo ảnh qua quang hệ - Sử dụng công thức thấu kính - Công thức độ phóng đại ảnh - Đối với máy ảnh ghép với lưỡng chất phẳng - Viết sơ đồ tạo ảnh qua quang hệ Sử dụng công thức lưỡng chất phẳng và công thức thấu kính Bài tập ví dụ: Vật kính máy ảnh có cấu tạo gồm thấu kính hội tụ (L1) tiêu cự f =7cm đặt trước và đồng trụcvới thấu kính phân kì (L2) tiêu cự f2=-10cm, cách 2cm Máy hướng để chụp ảnh vật xa a) Tính khoảng cách từ thấu kính phân kì đến phim b) Biết góc trông vật là Tính chiều cao ảnh trên phim c) Nếu thay vật kính nói trên thấu kính hội tụ (L') cho ảnh thu có cùng kích thước trên thì thấu kính này phải có tiêu cự bao nhiêu? Phim phải đặt cách thấu kính khoảng là bao nhiêu? Bài giải: a) Khoảng cách từ thấu kính phân kỳ đến phim: Sơ đồ tạo ảnh : AB L1 A1B1 L2 A’B’ d1 d’1 d2 d’2 Ta xét ảnh tạo thành: Với A1B1: d1 , d1' f1 7cm Với A’B’: d l d1' 5(cm) d 2' f d 5.(10) 10(cm) d f (5).(10) Phim hứng ảnh sau cùng A , B , phải đặt cách thấu kính phân kỳ 10 cm b, ĐS : A’B’= 0,73cm c, ĐS : f =14cm , 14cm II Các dạng bài tập mắt Dạng 1: Xác định tật mắt,cách khắc phục - Căn vào các đặc điểm mắt có tật, vào cách khắc phục ta có thể xác định tật mắt - Xác định giới hạn nhìn rõ mắt là xác định OCC và OCV - Căn vào đặc điểm mắt ta có thể xác định cách sửa tật Bài tập ví dụ: Mắt người có điểm cực cận viễn cách mắt 50 cm a) Mắt người này mắc tật gì? Lop11.com (6) b) Muốn nhìn thấy vật vô cực không điều tiết người đó phải đeo kính có tụ số bao nhiêu? (Kính đeo sát mắt) c) Điểm CC cách mắt 10 cm Khi đeo kính mắt nhìn thấy điểm gần cách mắt bao nhiêu? Bài giải: a) Vì cực viễn CV cách mắt khoảng hữu hạn Vậy mắt người này mắc tật cận thị b) Mắt mắc tật cận thị muốn nhìn vật xa vô cực mắt bình thường thì phải đeo kính phân kỳ có độ tụ D < Khi đeo kính nhìn vật vô cực cho ảnh ảo CV Nên ta có d ' OCV 1 1 ' với d nên lại có fk d d d f k d ' OCV 50 cm 0,5 m 1 2 dp f k 0.5 c) Khi đeo kính nhìn vật gần cách mắt khoảng d1 cho ảnh ảo Cc Suy độ tụ Dk d1' OCc 10 cm Áp dụng công thức: 1 ' f k d1 d1 d1' f k 10 50 50 12,5 cm ' d1 f k 10 50 Vậy khoảng cách gần cách mắt đeo kính là 12,5cm Dạng 2: Mắt tật sử dụng quang cụ Bài 1: Một người cận thị có điểm cực viễn cách mắt 50cm a) Xác định độ tụ kính mà người này phải đeo để có thể nhìn rõ vật xa vô cực mà không phải điều tiết b) Khi đeo kính, người này có thể đọc trang sách gần là 20cm.Hỏi khoảng nhìn rõ ngắn mắt người này không đeo kính? c) Để đọc dòng chữ nhỏ mà không phải điều tiết, người này bỏ kính và dùng kính lúp có tiêu cự 5cm, đặt sát mắt Khi đó, trang sách phải đặt cách mắt bao nhiêu? Độ bội giác ảnh thu là bao nhiêu? Bài giải: Đáp số: a) D 2 dp d1 100 14,3cm c) Dùng kính lúp để đọc dòng chữ nhỏ mà không phải điều tiết, đó ảnh qua kính lúp lên CV d ' OCV b) dC Lop11.com (7) 50 .5 50 4,54cm d' f d ' d f 50 11 Vậy trang sách phải đặt cách kính khoảng 4,54cm A' B ' Thị giác vật nhìn kính lúp : tg OCV AB Thị giác vật không dùng kính : tg OCC 100 50 3,14 tg A B OCC d OCC Độ bội giác : G 50 tg AB OCV d OCV 50 11 Bài 2: Một người cận thị có điểm cực viễn cách mắt 20 cm 1) Tính độ tụ kính mà người phải đeo để có thể nhìn các vật xa mà mắt không phải điều tiết 2) Người này cần đọc thông báo đặt cách mắt 40 cm và quên không mang kính Trong tay người lúc đó có thấu kính phân kì có tiêu cự là -15cm Hỏi để đọc thông báo mà không cần điều tiết thì phải đặt thấu kính này cách mắt bao nhiêu? Bài giải: 1) ĐS: D 5 dp ' ' ' 2) Gọi l là khoảng cách kính đeo và mắt 40cm l O O' (TK Mắt) Đọc báo (vật) qua kính mà không cần điều tiết thì ảnh vật qua kính là ảnh ảo CV mắt d ' OCV l 20 l cm Vật cách mắt 40cm nghĩa là vật cách kính khoảng: d 40 l cm; d l 40cm f 40 l 20 l 40 l 20 l d d ' 15cm ' d d 40 l 20 l 20 40 l 20 l 15.20 300 l 60l 500 l1 10cm, l2 50cm Với l 40cm suy loại giá trị: l2 50cm Vậy muốn đọc thông báo, người phải đặt kính cách mắt 10cm Lop11.com (8) Bài 3: Một người cận thị phải đeo kính có tụ số -4dp nhìn rõ các vật xa vô cực Khi đeo kính, người đó đọc trang sách cách mắt ít 25cm a) Xác định giới hạn nhìn rõ mắt người cận này b) Người này không đeo kính muốn sát các chi tiết hình vẽ đáy chậu Mắt có thể đặt cách đáy chậu ít 16cm Phải đổ nước tới độ cao nào chậu để người này quan sát hình vẽ với góc trông lớn ĐS : a) 12,5cm d 25cm b) 14cm Bài :Người ta cắt thủy tinh có hai mặt song song hai mặt cầu cùng bán kính R 100cm để tạo thấu kính phân kỳ có tụ số 1dp 1) Tính chiết suất thủy tinh làm thấu kính Một mắt cận thị đeo thấu kính vừa chế tạo sát mắt thì thấy rõ các vật vô cực không cần điều tiết Khi điều tiết tối đa (vẫn mang kính sát mắt ) thì mắt nhìn rõ các vật cách mắt 25cm 2) Hỏi mắt đó bỏ thấu kính nói trên và mang thấu kính phân kỳ khác có tụ số 0,5dp thì có thể thấy rõ các vật giới hạn nào ? 3) Tụ số mắt biến thiên khoảng nào ? cho biết khoảng cách từ quang tâm mắt tới võng mạc là 16mm Bài giải: 1) Chiết suất 1 1 100cm Ta có f D 1 Lại có : 1 n 1 1 n f R R R R 1 n f 1 n R 100 0,5 f 100 n 0,5 1,5 2) Giới hạn nhìn rõ mắt 1 f L fm OV là khoảng cách từ quang tâm đến điểm vàng trên võng mạc Khi mắt đeo kính có tụ số 1dp , theo đề bài ta có : 1 1 1 d A OV f L f m 1 Khi đeo kính sát mắt, hệ có tụ số : Dh 1 1 2 d B OV f L f m 2 Lop11.com (9) Trong đó A,B là điểm xa và gần mà mắt đeo kính này thấy d A ; d B 25cm; f L 100cm A V o B o v dB dA Khi đeo kính có tụ số 0,5dp , ta xác định các điểm M,N thỏa các phương trình: 1 1 ' 1' d M OV f L f m 1 1 1 ' 2' d N OV f L f m 2 M,N là điểm xa và gần mà mắt đeo kính này nhìn 1 1 1 1' ' dM d A fL fL 1 và f L' 2m 200cm, f L 100cm Với d A dA 0,5 1 1 d M 200 100 100 d M 100cm 2m 2' 2 d1 d1 f1' f1 d1 d1 f1' f1 N B L L N B L L 1 1 d N 25 200 100 200 dN 200 cm Vậy giới hạn nhìn rõ mắt đeo kính 0,5dp là : 200 cm d 200cm 3) Khoảng biến thiên độ tụ mắt : 1 1 1 63,5 dp Từ 1 ta có : D1 f m 1 d A OV f L 0, 016 Từ 2 ta có : D2 f m 2 1 1 1 67,5 dp d B OV f L 0, 25 0, 016 Lop11.com (10) Vậy: 63,5 dp Dm 67,5 dp C BÀI TẬP TỔNG HỢP Bài tập máy ảnh Bài 1: Vật kính máy ảnh có tiêu cự f=10cm Dùng máy ảnh để chụp ảnh người cao 1.6m, đứng cách xa máy 3m Hỏi phải điều chỉnh vật kính cách phim khoảng bao nhiêu để thu ảnh rõ nét? Tìm chiều cao ảnh Hướng máy ảnh đã điều chỉnh này thẳng đứng xuống mặt nước để chụp ảnh cá mặt nước 1.2m Hỏi phải đặt máy ảnh cách mặt nước bao nhiêu? Cho nnước = 4/3 Máy ảnh này có thể chụp vật gần cách mắt 1m Muốn chụp vật cách mắt 50cm phải áp thêm vào vật kính thấu kính Hỏi phải dùng thấu kính loại nào? Có tiêu cự bao nhiêu? Dùng máy ảnh trên để chụp ảnh người xe đạp với vận tốc v=12km/h và cách máy ảnh 3m Tính thời gian mở cửa sập để ảnh rõ nét trên phim (Biết giới hạn nhìn rõ ảnh trên phim không quá 1mm) Xét trường hợp sau: a) Người xe đạp chuyển động ngang qua máy b) Người xe đạp chuyển động hướng phía máy ảnh Bài giải: Vật kính máy ảnh là thấu kính hội tụ có tiêu cự: f = 10cm = 0.1m Ảnh thu rõ nét thì nó phải nằm trên phim O Ta có sơ đồ tạo ảnh: AB A ’B ’ d1 d2 +) Theo bài ta có: d1 = 3m d1' +) k d1 f 3.0,1 0,103 m 10,3cm d1 f 0,1 A' B ' d' 10,3 10,3 A' B ' 160 0, 055 m 5,5cm d 300 300 AB A' B ' 5,5cm chính là giá trị đại số chiều cao ảnh Lop11.com (11) Vậy ảnh thu trên phim có chiều cao: 5,5cm Theo bài ta thấy nnước = 4/3; nkk = Vì lưỡng chất phẳng “nước - không khí” làm cho máy ảnh thấy cá gần mặt nước so với thực tế Do i, r nhỏ nên sin i tan i d ' 1 d ' d 1, 1, 0,9 m sin r tan r n d n Vì máy ảnh đã điều chỉnh để chụp vật cách máy 3m nên phải đặt máy cách ảnh cá khoảng 3m thì cho ảnh cá rõ nét trên phim Hay: máy ảnh cần đặt thẳng đứng cách mặt nước khoảng là: 300 - 90 = 210(cm) = 2,1m Cách 1: +) Máy ảnh chụp vật gần cách mắt 1m khoảng cách từ vật kính máy ảnh đến phim có thể thay đổi xa tối đa là: d m' ax df 0,1 m d f 0,1 +) Để chụp vật cách máy 50cm thì cần ghép vật kính với thấu kính khác cho: d 50cm 0,5m d d ' f m Tiêu cự hẹ thấu kính là: ' ' d m d d 11 +) Hệ thấu kính ghép sát có tụ số hệ tính theo công thức: Dh D1 D2 Suy ra: 11 1m 100cm fh f1 f2 f2 0,1 Cách 2: O Ta có SĐTA: AB d1 O A1B1 d’1 A2B2 d’2 d2 d1 O1 A 50cm Ta có: d1' O1 A1 d1 f1 12,5cm d1 f1 d O2 A1 O O1 O1 A1 12,5cm d 2' O2 A2 f2 100 cm Lop11.com d d 2' 100 cm d d 2' (12) 12km / h 10 m / s Vì phim cố định nên vật chuyển động thì ảnh chuyển động; Vật và ảnh dịch chuyển cùng chiều Xét điểm A trên người di xe đạp A đứng yên thì A’ đứng yên và A di động đoạn S = AB thì ảnh nó di động là S’ = A’B’ = a) Khi người xe đạp chuyển động ngang qua máy Theo bài có: d = 3m d’ = 3/29 (m) AB ' AB ' d 29 AB A' B ' 29 29.0, 001 0, 029 m 2,9cm ' d Vì s = v.t nên thời gian cửa sập là: t s 0, 029 8, 7.103 s 10 b) Người xe đạp chuyển động hướng phía máy ảnh I D A1 A2’ T A2 ∆d ∆d’ A1’ O ’ Xét chùm tia sáng điểm trên vật nằm trên trục chính thấu kính Khi vật dịch chuyển và vạch đoạn A1 A2 d thì ảnh dịch chuyển và vạch đoạn A1' A2' d ' Từ hình vẽ ta thấy: : A2' A1' T : : A2' OT ' A2' A1' AT d1' D' :d ' D : d ' d1' D' ' ' ' ' ' ' A2O OT D : d d1 D :d :d D d' 1 ' :d Vì D’o = 1mm là giới hạn nhìn rõ ảnh nên để ảnh nhìn còn rõ nét thì: d1' D ' ' Do : d 1 D d' 1 ' Do' :d Lop11.com D ' Do' (13) Mặt khác: : d ' f :d 2 d1 f d f Công thức trên xây dựng từ: : d d d1 : d ' d 2' d1' d 2' d2 f d f ; d1' d2 f d1 f Từ (1) và (2) suy ra: d '1 f d d f d1 f d d '0 d1' f d d1 f d1 d f d d0' f2 d' d d1 f d1 f d d d 0' d ' d f d 1 d1 f d 1 d f ' d1' d1 f d d1' d1 f d d 1 ' f 1 ' f d0 d0 ' d d f d ' d f 1 1 d 1 d 2 d 1 ' f 1 ' f d0 d0 d1' d1 f d d ' 1 ' f d1 d1 f d Quãng đường di chuyển TM: Lop11.com (14) d1' d1 f A1 A2 s d d ' 1 ' f d1 d1 f d0 Thời gian bấm máy TM: d ,1 d1 f : d t d ' 1 ' f d1 d1 f d0 d1' d1 f t Bài 2: Vật rắn có mảnh là thấu kính hội tụ có độ tụ D = 10 Đp và đường kính rời D= cm 1, Máy điều chỉnh để chụp ảnh vật xa, sau đó lại chụp ảnh vật cách máy ảnh cm Nếu giữ yên phim phải dịch vật rắn theo chiều nào? Đi đoạn bao nhiêu? 2, Máy ảnh điều chỉnh vô cực Vì không muốn di chuyển vật rắn chụp ảnh vật cách máy m, người ta áp sát vào vành kính thấu kính phụ Hỏi dùng thấu kình loại nào? F=? 3, Bỏ thấu kính phụ Máy điều chỉnh để chụp ảnh vật xa vật kính m Xác định vị trí vật kính (so với phim) Nếu coi kích thước ảnh điểm = 0.1m m là còn rõ nét thì có thể di chuyển vật rắn xuống khoảng cách nào kể từ vị trí đã xác định trên 4, Với kích thước ảnh chấp nhận là rõ nét trên thì có thể đặt phim vị trí nào để có thể chụp ảnh vật cách nhỏ d0 đến khoảng cách d nào đó Xđ d Khoảng có giá trị bao nhiêu người ta che vật rắn để đường kính rìa nó còn cm Bài giải a) Tiêu cự vật rắn là: f 0,1m 10cm D 10 +) Máy ảnh điều chỉnh chụp vật xa nên ảnh rơi tiêu cự thấu kính Lop11.com (15) Vì lúc chụp vật xa thì khoảng cách vật kính – phim là: d’1 = 10cm +) Khi chụp vật cách máy 2m mà ảnh rõ nét trên phim Khoảng cách vật kính và phim lúc này là: d 2' d2 f 2.0,1 m d f 0,1 19 d 2' 0,1053 m 10,53cm Vì d’2 > d’1 nên cần dịch vật kính phía bên trái đoạn 0,5cm b) Cách 1: SĐTA: AB O O A1B1 d’1 d1 A2B2 d’2 d2 d1 d1' f1 O1 A1 d O2 A1 O2O1 O1 A1 f Vì thấu kính ghép sát d f 0,1m ; d ' 19 m 2 19 dd m f2 ' 19 d d 0,1 ' 0,1 Cách 2: Để ảnh thu rõ nét trên phim thì vật sau qua hệ thấu kính cho ảnh phim d ' 2.0,1 0, m 0,1 1,9 19 1 1 19 9,5 m fh d d ' 2 19 Có 9,5 0,5 f 2 m f h f1 f 0,1 f f2 Nhận xét: thấy f2 < nên thấu kính là thấu kính phân kỳ Lop11.com (16) 3) I D C d’ S S’ x O Chụp ảnh vật cách máy 4m ảnh rõ nét trên phim thì khoảng cách vật kính và máy ảnh là: d ' df 400.10 10, 26(cm) d f 400 10 Xét điểm trên vật, ảnh rõ nét điểm trên vật cho điểm ảnh Lúc này nhòe 0,1mm thì từ điểm ảnh S' cho điểm ảnh C, D với CD=0,1mm Có: : S 'OI : : S 'CD S 'O OI CD ' 102 ' S C S O 10, 26 S 'C CD OI S 'C 0,0513(cm) Có thể di chuyển vật kính sang trái; sang phải tối đa 0,0513cm thì khoảng cách tối đa so với VT rõ nét bên cho ảnh là 1,026(mm) 4) I Do F d’1 suy khoảng cách VK đến phim là f = 10(cm) +) Vật suy ảnh tiêu diện thấu kính Vì vật Lop11.com a x (17) Nếu dịch phim đoạn mà thỏa mãn điều kiện rõ nét thì kích thước vật sáng là 0,1 (mm) dịch phim là x ad ' af 0,05(cm) D D Vật kính cách phim đoạn là: 10 + 0,05 = 10,05 (cm) +) Khi vật cách máy khoảng d0 d ' d f d0 f 10d d 10 Để thỏa mãn điều kiện rõ nét suy khoảng cách vật kính đến phim là 10,05 cm 0,01 ' ' d 10,05 d Có ad ' 10,05cm d '1 d 10,05(m) 10d D d '1 d 10 Vậy ảnh thu thỏa mãn điều kiện rõ nét trên thì vật nằm khoảng từ 10,05(m) +) Khi che để D = 1cm x af 0,1(cm) D Khoảng cách vật kính - phim: 10 + 0,1 = 10,1 (cm) Nên a.d1' 10,1 d1' a 1d1' 10,1 Mặt khác d1' f 10d o d 505 cm 5, 05m d o f d o 10 Vậy khoảng cách nhỏ là: 5,05m Bài 3: Vật kính máy ảnh là thấu kính hội tụ có tiêu cự f = 10,5cm và máy chế tạo để chụp vật vô cùng đến cách máy 1,5m 1) Muốn chụp ảnh vật cao 2,4m và cách máy 4,5m thì phải điều chỉnh vật kính cách phim bao nhiêu? Tìm chiều cao ảnh thu 2) Hướng máy đã điều chỉnh câu thẳng đứng xuống để chụp ảnh cá mặt nước 1,6m Hỏi phải dịch phim đoạn bàng bao nhiêu so với lúc đầu 3) Dùng máy để chụp ảnh người xe môtô ngang qua máy với vận tốc 36km/h và cách xa máy 20m Tính thời gian cửa sập để vệt nhòe ảnh trên phim 0,1mm Lop11.com (18) 4) Tìm chiều cao ngôi nhà cao 20m và cách xa 2km mà máy thu Để cải tiến máy người ta đặt sau vật kính 7cm thấu kính phân kỳ có tiêu cự 4cm, điều chỉnh vị trí phim để chụp ảnh ngôi nhà nói trên Tìm khoảng cách từ phim đến vật kính và chiều cao ảnh thu Đáp số: d ' 10, 75cm; A' B ' 0,573cm Dịch phim xa thấu kính đoạn 0,3mm t = 0,0019s FK = 35cm; A’B’ = 0,84cm Bài 4: Vật kính máy ảnh coi thấu kính hội tụ mỏng O1có tiêu cự f1 = 10cm 1) Người ta dùng máy ảnh để chụp ảnh máy bay dài 20m và cách xa máy 5km.Tính độ dài ảnh chụp 2) Để ảnh lớn người ta đặt vật kính và phim thấu kính O2 có tiêu cự f2 = -2cm Để ảnh rõ nét phải đưa phim xa vật kính thêm đoạn 6,4cm so với trước Hỏi khoảng cách thấu kính và độ lớn ảnh 3) Nếu thay hệ thấu kính O1O2 thấu kính O3 và để ảnh máy bay có cùng độ lớn thì O3 phải có tiêu cự bao nhiêu? Đáp số: A1B1 = 0,4mm O1O2 = 8,4cm và A’B’ = 0,2cm f3 = 50cm Bài 5: Người ta muốn chụp ảnh vật cánh 1km để ảnh có kích thước 1/1000 kích thước vật Để phim không phải đặt quá xã thấu kính, người ta dùng hệ thấu kính: thấu kính hội tụ O1 tiêu cự 10cm và thấu kính phân kỳ O2 có tiêu cự đặt sau O1 Hỏi phải đặt O2 cách O1 bao nhiêu và phim cách O1 bao nhiêu? Đáp số: O1O2 = 8,92cm; PO1 = 19,72cm Lop11.com (19) Bài 6: Vật kính máy ảnh có f = 50mm Phim có kích thước 24mm - 36mm 1) Muốn chụp ảnh tòa nhà dài 50m, phải đặt máy cách vật ít là bao nhiêu ? b) Suy mối liên hệ bề rộng trường và tiêu cự Đáp số: 1) 69,5m 2)trường rộng thì f phải ngắn Bài 7: Vật kính máy ảnh có tiêu cự f = 10cm a) Vật kính này là thấu kính phẳng lồi, có bán kính mặt cầu 5cm Tính chiết suất thấu kính b) Máy dùng để chụp ảnh người cao 1,5m đứng cách máy 5m Tính chiều cao ảnh trên phim c) Người nói trên xe đạp trên phương vuông góc với quang trục máy với vận tốc 9km/h Tính thời gian mở màn chắn để ảnh trên phim có độ nhoè không quá 0,2mm Đáp số: a) n = 1,5 b) A’B’ = 3,06cm c) t 0, 04 s Bài 8: Một người dùng máy ảnh mà vật kính có tiêu cự là f = 10cm để tự chụp ảnh mình guơng phẳng Người đứng cách gương 1m Tính độ phóng đại ảnh thu trên phim và khoảng cách từ phim đến vật kính Đs: 10,53 cm độ phóng đại : 1/ 19 lần Bài 9: Vật kính máy ảnh có thể coi là thấu kính hội tụ mỏng tiêu cự 10cm a) Máy điều chỉnh để chụp ảnh vật đặt cách vật kính 2,6 m Phim phải đặt cách vật bao nhiêu? Biết ảnh có độ cao 0,4cm Tính độ cao vật Lop11.com (20) b) Giữ nguyên điều chỉnh trên người ta dùng máy để chụp ảnh cá độ sâu 1,2 m so với mặt nước và trên phương trục chính máy Hỏi phải đặt máy cách mặt nước bao nhiêu ? Ảnh cá dài 6,4mm, tính chiều dài cá Cho biết chiết suất nước là n=4/3 Đs : a) 10,4 cm b) AB=10cm Bài 10: Dùng máy ảnh mà vật kính có tiêu cự f =6cm để chụp ảnh cá bơi ngang, cách mặt nước 40cm Trục chính máy ảnh nằm theo đường thẳng đứng qua cá Vật kính phía trên và cách mặt nước 30cm Chiết suất nước là n= 4/3 a) Tính khoảng cách phim và vật kính b) Cá bơi với vận tốc 0,01m/s Tính thời gian tối đa mở cửa sạp máy để độ nhoè trên phim không quá 0,1 mm (mỗi điểm trên ảnh vạch vết có chiều dài không quá 0,1mm) Đáp số:a) 6,67cm b) 0,09 s Bài tập mắt Bài 1: Một người cận thị có điểm cực viễn cáh mắt 50cm và điểm cực cận nằm cách mắt 15cm a) Nếu người muốn nhìn rõ vật xa vô cực mà không phải điều tiết thì phải đeo kính sát mắt thấu kính hội tụ có độ tụ là bao nhiêu? Khi đeo kính, người nhìn rõ điểm gần cáh mắt bao nhiêu ? b) Nếu người muốn cho điểm nhìn rõ gần cách mắt 25cm thìphải đeo sát mắt thấu kính có độ tụ là bao nhiêu? Khi đó thì điểm xa mà người ta có thể nhìn rõ cách mắt bao nhiêu? Từ hai kết tính toán trên, rút kết luận gì ? Lop11.com (21)