SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM HỆ THỐNG BÀI TẬP VỀ MẮT VÀ CÁC DỤNG CỤ QUANG HỌC

Hệ thống tập mắt dụng cụ quang học SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐỒNG NAI Đơn vị:Trường THPT Thống Nhất A Mã số: (Do HĐKH Sở GD&ĐT ghi) SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM HỆ THỐNG BÀI TẬP VỀ MẮT VÀ CÁC DỤNG CỤ QUANG HỌC Người thực hiện: NGUYỄN THỊ THỦY NGÂN Lĩnh vực nghiên cứu: - Quản lý giáo dục  - Phương pháp dạy học môn: VẬT LÝ  - Lĩnh vực khác:  Có đính kèm: Các sản phẩm khơng thể in SKKN  Mơ hình  Đĩa CD (DVD)  Phim ảnh  Hiện vật khác (các phim, ảnh, sản phẩm phần mềm) Năm học: 2014 -2015 Giáo viên : Nguyễn Thị Thủy Ngân Trang Hệ thống tập mắt dụng cụ quang học SƠ LƯỢC LÝ LỊCH KHOA HỌC –––––––––––––––––– I THÔNG TIN CHUNG VỀ CÁ NHÂN Họ tên: NGUYỄN THỊ THỦY NGÂN Ngày tháng năm sinh: 17 – 12 - 1982 Nam, nữ: Nữ Địa chỉ: Hịa Bình – Đơng Hịa – Trảng Bom – Đồng Nai Điện thoại: 0909845600 Fax: (CQ)/ 061.3864.198 E-mail:nguyenthuyngan82@yahoo.com Chức vụ: Giáo Viên Nhiệm vụ giao: Giảng dạy môn Vật Lý ;chủ nhiệm lớp 12A3 Đơn vị công tác: Trường THPT Thống Nhất A – Trảng Bom –Đồng Nai II TRÌNH ĐỘ ĐÀO TẠO - Học vị (hoặc trình độ chun mơn, nghiệp vụ) cao nhất: Cử Nhân - Năm nhận bằng: 2005 - Chuyên ngành đào tạo: Vật Lý III KINH NGHIỆM KHOA HỌC - Lĩnh vực chun mơn có kinh nghiệm: Giảng dạy mơn Vật Lý - Số năm có kinh nghiệm: 10 Năm - Các sáng kiến kinh nghiệm có năm gần đây: HỆ THỐNG BÀI TẬP QUANG HÌNH HỌC (2013 – 2014) Giáo viên : Nguyễn Thị Thủy Ngân Trang Hệ thống tập mắt dụng cụ quang học MỤC LỤC HỆ THỐNG BÀI TẬP VỀ MẮT VÀ CÁC DỤNG CỤ QUANG HỌC (KÍNH LÚP-KÍNH HIỂN VI- KÍNH THIÊN VĂN) MỤC LỤC Trang I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI II CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN III TỔ CHỨC THỰC HIỆN CÁC GIẢI PHÁP A TĨM TẮT LÍ THUYẾT B HỆ THỐNG BÀI TẬP Chủ đề : Mắt tật mắt Dạng 1: Xác định đặc trưng mắt Dạng 2: Mắt cận thị 11 Dạng 3: Mắt viễn mắt lão………… ………… 16 Chủ đề : Các loại kính 25 Dạng 1: Kính lúp 25 Dạng 2: Kính hiển vi 31 Dạng 3: Kính thiên văn……………… ………… 38 IV HIỆU QUẢ CỦA ĐỀ TÀI 49 V ĐỀ XUẤT, KHUYẾN NGHỊ KHẢ NĂNG ÁP DỤNG .49 VI TÀI LIỆU THAM KHẢO 49 Giáo viên : Nguyễn Thị Thủy Ngân Trang Hệ thống tập mắt dụng cụ quang học BM03-TMSKKN Tên SKKN: “HỆ THỐNG BÀI TẬP VỀ MẮT VÀ CÁC DỤNG CỤ QUANG” I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI + Quang học phần quan trọng vật lý, chương trình lớp 11 đề cập đến phần quang hình học, dùng phương pháp hình học định luật quang học để giải tượng quang học Ở phần có nhiều tượng liên quan đến đời sống thực tiễn giải thích dựa vào việc giải tập quang học + Ngày nay, dụng cụ quang dùng khoa học đời sống đa dạng Các dụng cụ áp dụng tượng phản xạ khúc xạ ánh sáng Các tập mắt dụng cụ quang học cho ta thấy rõ điều đó, từ giúp em học sinh giải thích nhiều tượng sống đồng thời hiểu rõ cấu tạo, hoạt động mắt, dụng cụ quang học Để phần giúp học sinh ứng dụng tốt kĩ giải tập quang hình học mà học sinh giảng dạy đề tài : “Hệ thống tập quang hình học” vào thực tế, viết tiếp đề tài :” HỆ THỐNG BÀI TẬP VỀ MẮT VÀ CÁC DỤNG CỤ QUANG” nhằm góp phần giúp em có thêm mối liên hệ với thực tế, tăng thêm tự tin việc giải tập vật lý từ ngày u thích mơn vật lí Đồng thời tài liệu giúp đỡ việc giảng dạy phần quang hình học cách có hệ thống + Ở đề tài “Hệ thống tập quang hình học” tơi hệ thống số tập lăng kính thấu kính nên đề tài tơi khơng trình bày phần dụng cụ: Lăng kính Thấu kính mà viết thêm dụng cụ: Kính lúp, Kính hiển vi Kính thiên văn II CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN Cơ sở lý luận: + Các tập mắt dụng cụ quang học (kính lúp, kính hiển vi, kính thiên văn) thực chất toán hệ thấu kính Do đó, cách giải dạng tốn tương tự hệ thấu kính Vì vậy, tơi viết tiếp đề tài nhằm giúp học sinh vận dụng tốt kiến thức hệ thấu kính + Đồng thời giải tập đề tài giúp học sinh tìm hiểu rõ cấu tạo mắt, tật mắt, cấu tạo loại kính Từ đó, học sinh biết cách bảo vệ chăm sóc mắt tốt biết cách sử dụng loại kính đời sống + Giúp em ôn tập, vận dụng tốt kiến thức tốn học (hình học, cơng thức lượng giác…) để giải toán vật lý Thực tiễn: + Phần quang học phần cuối chương trình vật lí lớp 11, nên phần mắt loại kính thường giảng dạy sau thi học kì II Do đó, học sinh thường khơng hứng thú học phần Giải pháp thay thế: + Đầu tư tìm tịi dạng tập Vật Lý hay, tập có liên quan đến thực tế phần để học sinh hứng thú việc tiếp cận kiến thức + Chỉ rõ cho học sinh nắm vững số phương pháp hay việc giải tập vật lí phần quang học Giáo viên : Nguyễn Thị Thủy Ngân Trang Hệ thống tập mắt dụng cụ quang học III TỔ CHỨC THỰC HIỆN CÁC GIẢI PHÁP PHẦN A: TÓM TẮT LÝ THUYẾT I Mắt : Các phận: Bộ phận mắt thấu kính hội tụ, suốt, mềm, gọi thể thuỷ tinh (5) Độ cong hai mặt thuỷ tinh thể thay đổi nhờ co giãn cở vòng đỡ (1) Giác mạc: lớp màng cứng suốt (2) Thủy dịch: chất lỏng suốt (3) Lòng đen: chắn, có lỗ trống, để điều chỉnh chùm sáng vào mắt (4) Con ngươi: có đường kính thay đổi tùy theo cường độ sáng (5) Thể thủy tinh: khối đặc suốt có dạng thấu kính hai mặt lồi (6) Dịch thủy tinh: chất keo loãng (7) Màng lưới (võng mạc): lớp mỏng tập trung đầu sợi thần kinh thị giác Sự điều tiết mắt: hoạt động mắt làm thay đổi tiêu cự mắt cách thay đổi độ cong thủy tinh thể để ảnh vật rõ nét màng lưới + Khi mắt không điều tiết (fMax  DMin): tiêu cự mắt lớn nhất, thủy tinh thể dẹt + Khi mắt điều tiết tối đa (fMin DMax): tiêu cự mắt nhỏ nhất, thủy tinh thể phồng tối đa + Khi mắt nhì thấy vật võng mạc lên ảnh thật, ngược chiều nhỏ vật Điểm cực cận điểm cực viễn: - Điểm cực viễn mắt (CV) điểm xa trục thủy tinh thể mà mắt quan sát rõ nét Khi quan sát ( ngắm chừng) cực viễn mắt điều tiết => fmax - Điểm cực cận mắt (Cc) vị trí gần trục thủy tinh thể mà mắt cịn quan sát rõ nét Khi ngắm chừng cực cận mắt phải điều tiết cực đại => fmin Khoảng nhìn rõ mắt: khoảng cách từ cực cận Cc đến cực viễn Cv - Khoảng cực viễn : khoảng cách từ mắt đến điểm cực viễn : OCv - Khoảng cực cận : khoảng cách từ mắt đến điểm cực cận : Đ = OCc Giáo viên : Nguyễn Thị Thủy Ngân Trang Hệ thống tập mắt dụng cụ quang học Cc  Cv  OM Góc trơng vật suất phân li mắt: - Góc trơng vật α : tg   AB l  : góc trơng vật ; AB : kích thước vật ; l = AO =khoảng cách từ vật tới quang tâm O mắt - Năng suất phân li mắt : góc trơng vật nhỏ mà mắt phân biệt điểm vật   1'  rad 3500 Hiện tượng lưu ảnh mắt: tượng mà thời gian 0,1 s ta thấy vật ảnh vật khơng cịn tạo lưới Các tật mắt cách khắc phục: Cv  Cc  OM Cv  F’  Cc  V Mắt bình thường (mắt tốt) Cv  Cc  OM OM  F’ V Mắt cận thị V  F’ Mắt viễn thị * So sánh độ tụ mắt: Dcận > Dtốt > Dviễn * Mắt cận : + Khi không điều tiết tiêu điểm nằm trước võng mạc ( fmax OV) + Thủy tinh thể dẹt + Điểm cực cận xa mắt mắt thường (nhìn gần kém) + Nhìn xa vơ phải điều tiết + Để khắc phục : đeo kính hội tụ để nhìn gần mắt thường kínhOK MatO  A2 B2 AB  A1B1  d1 d1’ d2 d2 ’ d1 = Đ; d1’ = -(OCC –a); d1’ + d2 = OOk = a : khoảng cách từ kính đến mắt d2’ = OV, 1   ' fK d1 d1 *Mắt lão : + Điểm CC xa bình thường (nhìn gần kém) + Điểm CV vô cực (fmax = OV) + Để khắc phục : đeo kính hội tụ II Kính lúp – Kính hiển vi – Kính thiên văn - Ngắm chừng : quan sát ảnh vị trí nằm khoảng nhìn rõ mắt - Số bội giác : G = (α : góc trơng ảnh qua kính, α0 : góc trơng vật lớn (vật CC)) Kính lúp: - Kính lúp dụng cụ quang hỗ trợ cho mắt để quan sát vật nhỏ - Để quan sát ảnh qua kính lúp : vật phải đặt tiêu cự kính lúp + ảnh nằm khoảng nhìn rõ mắt - Cấu tạo thấu kính hội tụ (hay hệ ghép tương đương với thấu kính hội tụ có tiêu cự nhỏ (vài xentimet) - Cách ngắm chừng : kínhOK MatO  A2 B2 AB  A1B1  d1 d ’ d2 d2’ d1 < O’F; d1’ nằm giới hạn nhìn rõ mắt: d1’ + d2 = OKO = a : khoảng cách từ kính đến mắt; d2’ = OV, 1   ' fK d1 d1 *Ngắm chừng cực cận: điều chỉnh để ảnh A1B1 ảnh ảo lên CC: d1’ = -(OCC – a) *Ngắm chừng cực viễn: điều chỉnh để ảnh A1B1 ảnh ảo lên CV: d1’ = -(OCV –a) *Số bội giác qua kính lúp: G  k Đ d'  a *Độ bội giác kính lúp kính ngắm chừng ∞: G  Giáo viên : Nguyễn Thị Thủy Ngân Đ f Trang Hệ thống tập mắt dụng cụ quang học * Độ bội giác kính lúp kính ngắm chừng CC : GC = K Kính hiển vi (KHV) : - Kính hiển vi dụng cụ quang hỗ trợ cho mắt để quan sát vật nhỏ cách tạo ảnh có góc trơng lớn - Cấu tạo : *Gồm vật kính : TKHT có tiêu cự nhỏ (vài mm) có tác dụng tạo thành ảnh thật lớn vật, thị kính kính lúp dùng để quan sát ảnh tạo vật kính * Hệ kính lắp đồng trục cho khoảng cách kính khơng đổi - Độ dài quang học KHV :   F '1 F2 Vật kính tạo ảnh thật nằm tiêu cự thị kính KHV ln tạo ảnh ảo lớn vật, ngược chiều với vật - Số bội giác kính hiển vi ngắm chừng ∞: G  k1 G  Đ f1 f k1 : số phóng đại vật kính ; G2 : số bội giác thị kính ngắm chừng vô cực Đ = OCC ; f1, f2 : tiêu cự vật kính thị kính Kính thiên văn (KTV): - Kính thiên văn dụng cụ quang hỗ trợ cho mắt để quan sát vật xa cách tăng góc trơng - Cấu tạo : *Gồm vật kính : TKHT có tiêu cự vài chục met có tác dụng tạo ảnh thật vật tiêu điểm vật kính, thị kính kính lúp dùng để quan sát ảnh tạo vật kính *Khoảng cách thị kính vật kính thay đổi - Số bội giác KTV ngắm chừng vô cực: f1, f2 : tiêu cự vật kính thị kính Giáo viên : Nguyễn Thị Thủy Ngân Trang Hệ thống tập mắt dụng cụ quang học PHẦN B: HỆ THỐNG BÀI TẬP Chủ đề 1: Mắt tật mắt A BÀI TẬP TỰ LUẬN Dạng 1: Xác định đặc trưng mắt I Phương pháp - Khi mắt không điều tiết (fmax  Dmin): tiêu cự mắt lớn nhất, thủy tinh thể dẹt - Khi mắt điều tiết tối đa (fmin Dmax): tiêu cự mắt nhỏ nhất, thủy tinh thể phồng tối đa - Điểm cực viễn Cv: điểm xa trục mắt mà mắt nhìn rõ Đối với mắt khơng có tật, điểm cực viễn  - Điểm cực cận Cc: điểm gần trục mắt mà mắt nhìn rõ - Khoảng nhìn rõ mắt: khoảng cách từ cực cận Cc đến cực viễn Cv - Khoảng cực cận: khoảng cách từ điểm cực cận OCC đến mắt Đ = OCc - Khoảng cách từ quang tâm O mắt đến võng mạc: OV không đổi mắt Cv  Cc  O - Góc trơng vật suất phân li mắt: + Góc trông vật: tanα = AB OA + Năng suất phân li mắt: góc trơng vật nhỏ mắt mà mắt phân biệt điểm vật ε = α = 1' = 3.10-4 rad - Hiện tượng lưu ảnh mắt: tượng mà thời gian 0,1 s ta cịn thấy vật ảnh vật khơng cịn tạo màng lưới II Bài tập ví dụ Bài 1: Khi mắt điều tiết tối đa ảnh điểm cực viễn CV tạo trước hay sau võng mạc mắt? Hướng dẫn giải: - Mắt điều tiết tối đa vật Cc nên tiêu cự mắt là: f = 1 + (1) OCc OV - Khi đó, điểm cực viễn CV vật mắt ta có: - Từ (1) (2) suy ra: 1 + (2) f OC v d' 1 1 + = + OCv d' OCc OV = - Mặt khác OCV > OCC nên Giáo viên : Nguyễn Thị Thủy Ngân Trang Hệ thống tập mắt dụng cụ quang học - Do ta có: hay d’ < OV Vậy mắt điều tiết tối đa ảnh điểm cực viễn CV tạo trước võng mạc mắt  Có thể lí giải: điều tiết tối đa ảnh điểm cực cận CC lên võng mạc Trạng thái mắt không đổi, ta tưởng tượng dời vật từ CC đến CV ảnh di chuyển chiều với vật, mắt điều tiết tối đa ảnh điểm cực viễn CV tạo trước võng mạc mắt Bài 2: Khi mắt khơng điều tiết ảnh điểm cực cận CC tạo trước hay sau võng mạc mắt? Hướng dẫn giải: - Mắt không điều tiết vật điểm Cv nên tiêu cự mắt là: (1) - Khi đó, điểm cực viễn CC vật mắt ta có: (2) - Từ (1) (2) suy ra: - Mặt khác OCV > OCC nên - Do ta có: hay d’ > OV Vậy mắt điều tiết tối đa ảnh điểm cực viễn CC tạo sau võng mạc mắt  Có thể lí giải: không điều tiết ảnh điểm cực viễn CV lên võng mạc Trạng thái mắt không đổi, ta tưởng tượng dời vật từ CV đến CC ảnh di chuyển chiều với vật, mắt khơng điều tiết ảnh điểm cực cận CC tạo sau võng mạc mắt Bài 3: Một người có mắt bình thường (khơng tật) nhìn thấy vật xa mà khơng phải điều tiết Khoảng cực cận người OC C = Đ Độ tụ mắt người điều tiết tối đa tăng thêm bao nhiêu? Hướng dẫn giải: - Khi mắt điều tiết tối đa ta có phương trình tạo ảnh: (1) - Khi mắt khơng điều tiết ta có phương trình tạo ảnh: (2) - Lấy (1) trừ (2) ta được: - Vì mắt khơng có tật nên: OCV = , đó: Vậy: D = Tổng quát: Độ biến thiên độ tụ mắt Giáo viên : Nguyễn Thị Thủy Ngân Trang Hệ thống tập mắt dụng cụ quang học Bài 4: Một mắt khơng có tật, có điểm cực cận cách mắt 20 cm Khoảng cách võng mạc đến quang tâm thủy tinh thể mắt 1,5 cm a Điểm cực viễn mắt nằm đâu? b Trong trình điều tiết, độ tụ mắt thay đổi giới hạn nào? c Khả điều tiết mắt giảm theo độ tuổi So với lúc mắt khơng điều tiết mắt điều tiết tối đa, độ tụ mắt tăng thêm lượng: D = (16 -0,3n) dp (với n số tuổi tính theo đơn vị năm) Tính độ tụ tối đa mắt bình thường tuổi 17 khoảng cực cận mắt độ tuổi Hướng dẫn giải: - Ta có OCC = 20 cm; OV = 1,5 cm a Mắt bình thường có điểm cực viễn vô cực b - Khi mắt điều tiết tối đa ta có phương trình tạo ảnh: - Khi mắt khơng điều tiết ta có phương trình tạo ảnh: Vì mắt khơng có tật nên: OCV = , đó: Suy ra: - Vậy: giới hạn thay đổi độ tụ là: 66,7 dp  D  71,7 dp c - Với n = 17 ta có: D = (16 -0,3n) = 10,9 dp - Mà D = (bài 3) => OCC = 0,0917 m = 9,17 cm Suy độ tụ tối đa: Bài 5: Trên tờ giấy vẽ hai vạch cách mm hình vẽ Đưa tờ giấy xa mắt dần thấy hai vạch nằm đường thẳng Xác định khoảng cách từ mắt đến tờ giấy, biết suất phân li mắt α = 3.10-4 rad Hướng dẫn giải: - Khi mắt thấy hai vạch nằm đường thẳng góc trơng hai điểm nhỏ Khi mắt bắt đầu không phân biệt hai điểm A B hai vạch Ta có: tanαmin = Suy ra: l = = 3333 mm II Bài tập tự luyện Bài : Một em học sinh nhìn rõ, đọc tốt từ khoảng cách d1 = 1/4 m đến khoảng cách d2 =1 m Độ tụ thuỷ tinh thể em thay đổi điốp? ĐS: D = 3dp Bài : Khoảng cách từ thuỷ tinh thể đến võng mạc mắt 14 mm Tiêu cự thuỷ tinh thể biến thiên khoảng từ 12,28 mm đến 13,8 mm Tìm điểm cực cận cực viễn mắt ĐS: OCC = 107 mm; OCV = 966 mm Giáo viên : Nguyễn Thị Thủy Ngân Trang Hệ thống tập mắt dụng cụ quang học Bài : Một mắt khơng có tật có khoảng cách từ thủy tinh thể đến võng mạc 22 mm Điểm cực cận cách mắt 25 cm Trong trình điều tiết, độ tụ mắt thay đổi giới hạn nào? ĐS: 45,45 dp  D  49,46 dp Bài 4: Một mắt có võng mạc cách thủy tinh thể 15 mm Hãy tìm tiêu cự độ tụ thủy tinh thể quan sát vật AB trường hợp a Vật AB vô cực ? b Vật AB cách mắt 80 cm ? ĐS: a f = 15 mm, D = 66,67 dp; b f = 14,7 mm, D = 67,9 dp Bài 5: Thủy tinh thể mắt có tiêu cự khơng điều tiết 14,8 mm Quang tâm thấu kính mắt cách võng mạc 15 mm Người đọc sách gần 40 cm a Xác định khoảng nhìn rõ mắt b Tính độ tụ thủy tinh thể nhìn vật vị trí gần ĐS: a Từ 40 cm đến 111 cm; b 69,17 dp Giáo viên : Nguyễn Thị Thủy Ngân Trang 10 Hệ thống tập mắt dụng cụ quang học Dạng 2: Mắt cận thị I Phương pháp - Để khắc phục tật cận thị: đeo kính phân kỳ cho ảnh vật  qua kính lên điểm cực viễn CV mắt kínhOK MatO  A2 B2 AB  A1B1  d1 d1’ d2 d2 ’ Ta có: d1 =  => d1’ = fk Mà: d1’ + d2 = OOk = a : khoảng cách từ kính đến mắt; d2 = OCV Suy ra: d1’ = -OCV + a Tổng quát: tiêu cự kính cần đeo: fk = -OCV +a Nếu đeo kính sát mắt a = fk = -OCV - Tìm khoảng nhìn rõ mắt cận đeo kính có tiêu cự f: + Mắt cận nhìn vật gần cho ảnh điểm cực cận CC mắt kínhOK MatO  A2 B2 AB  A1B1  d1 d1’ d2 d2 ’ Ta có: d1’ +d2 = a; d2 = OCC Suy ra: d1’ = -OCC +a; đeo kính sát mắt: d1’ = -OCC Ta tìm d1C = + Mắt cận nhìn vật xa cho ảnh điểm cực cận CV mắt kínhOK MatO  A2 B2 AB  A1B1  d1 d1’ d2 d2 ’ Ta có: d1’ +d2 = a; d2 = OCV Suy ra: d1’ = -OCV +a; đeo kính sát mắt: d1’ = -OCV Ta tìm d1V = Suy khoảng nhìn rõ đeo kính mắt cận là: d1C +a < d < d1V + a - Tìm khoảng nhìn rõ mắt cận khơng đeo kính biết khoảng nhìn rõ đeo kính mắt cận là: d1C + a < d < d1V + a Thực chất tốn tìm khoảng cực cận OCC khoảng cực viễn OCV Do ta làm ngược lại tốn II Bài tập ví dụ Bài 1: Một người có mắt nhìn thấy rõ khoảng từ 10 cm đến 50 cm a Mắt người bị tật gì? b Độ tụ kính phải đeo sát mắt để nhìn vật vơ điều tiết bao nhiêu? c Khi đeo kính nói sát mắt mắt nhìn thấy rõ vật gần cách mắt bao xa? Hướng dẫn giải: a Điểm cực viễn cách mắt đoạn xác định OCV = 50 cm nên mắt có tật cận thị b Do đeo kính sát mắt nên ta có: d1’ = -OCV - Khi nhìn vật vơ cực: d1 =  => d1’ = fk => fk = -OCV = -50 cm = -0,5 m Giáo viên : Nguyễn Thị Thủy Ngân Trang 11 Hệ thống tập mắt dụng cụ quang học Vậy độ tụ kính cần đeo là: D = c Vật gần có vị trí d2 cho ảnh vật tạo kính có vị trí điểm cực cận (ảnh ảo) => d2’ = -OCC = -10 cm => Vậy vật gần cách mắt 12,5 cm Bài 2: Một người cận thị có khoảng nhìn rõ từ 12,5 cm đến 50 cm a Người đeo kính sát mắt có độ tụ -1 dp Miền nhìn rõ đeo kính người bao nhiêu? b Tìm tiêu cự kính cần đeo sát mắt để có khoảng nhìn rõ gần mắt thường: Đ = 25 cm Hướng dẫn giải: a - Ta có: fk = -1 m = -100 cm - Vật gần có vị trí d1 cho ảnh vật tạo kính có vị trí điểm cực cận (ảnh ảo) => d1’ = -OCC = -12,5 cm => Vậy vật gần cách mắt 14,3 cm - Vật xa có vị trí d2 cho ảnh vật tạo kính có vị trí điểm cực viễn (ảnh ảo) => d2’ = -OCV = -50 cm => Vậy vật xa cách mắt 100 cm - Vậy miền nhìn rõ đeo kính người từ 14,3 cm đến 100 cm b - Vật gần có vị trí d3 = 25 cm cho ảnh vật tạo kính có vị trí điểm cực cận (ảnh ảo) => d3’ = -OCC = -12,5 cm => fk = = -25 cm Bài 3: Một người cận thị không đeo kính, nhìn rõ vật từ khoảng cách d1 = m, đeo kính sát mắt nhìn rõ vật từ khoảng cách d2 = m Kính người có độ tụ bao nhiêu? Hướng dẫn giải: - Khi người khơng đeo kính, nhìn rõ vật từ khoảng cách m, suy ra: OCC = m - Khi người đeo kính, nhìn rõ vật từ khoảng cách m, vật gần cách mắt khoảng d = m Và ảnh ảo vật qua kính có vị trí điểm cực cận mắt nên d’ = -OCC = - m - Ta tìm độ tụ kính: D = Giáo viên : Nguyễn Thị Thủy Ngân Trang 12 Hệ thống tập mắt dụng cụ quang học Bài 4: Một người mắt cận thị có cực cận cách mắt 11 cm cực viễn cách mắt 51 cm a Độ tụ kính phải đeo cách mắt cm để nhìn vật vơ khơng phải điều tiết bao nhiêu? b Khi đeo kính nói cách mắt cm mắt nhìn thấy rõ vật gần cách mắt bao xa? Khoảng nhìn rõ mắt c Để đọc sách đặt cách mắt 21 cm, mắt khơng điều tiết đeo kính có tiêu cự bao nhiêu? Biết kính cách mắt cm d Để đọc sách mắt điều tiết mà có kính hội tụ f = 28,8 cm kính phải đặt cách mắt bao nhiêu? Hướng dẫn giải: a Do đeo kính cách mắt cm nên ta có: d1’ = -OCV +1 = -50 cm - Khi nhìn vật vơ cực: d1 =  => d1’ = fk => fk = -50 cm = -0,5 m Vậy độ tụ kính cần đeo là: D = b Vật gần có vị trí d2 cho ảnh vật tạo kính có vị trí điểm cực cận (ảnh ảo) => d2’ = -OCC + = -10 cm => Vậy vật gần cách mắt: d = d2 + = 13,5 cm Vậy khoảng nhìn rõ mắt đeo kính: từ 13,5 cm đến vơ cực c Để đọc sách đặt cách mắt 21 cm mà mắt điều tiết, ảnh qua kính điểm cực viễn mắt Khi vật cách kính d3 = 21 -1 = 20 cm Do đeo kính cách mắt cm nên ta có: d3’ = -OCV +1 = - 50 cm => fk = -33,3 cm d Goi a khoảng cách từ kính đến mắt ( a < 21 cm) Để đọc sách đặt cách mắt 21 cm, vật cách kính d4 = 21 -a Mắt không điều tiết nên : d4’ = -OCV + a = -51 + a Ta có: fk = Giải phương trình tìm a = 69 cm (loại), a = cm (nhận) Vậy kính phải đặt cách mắt đoạn cm Bài 5: Một người cận thị đeo kính có độ tụ - 2,5 dp nhìn rõ vật cách mắt từ 22 cm đến vơ cực Kính cách mắt cm Khi khơng mang kính, tìm độ biến thiên độ tụ mắt điều tiết Hướng dẫn giải: - Muốn tìm độ biến thiên độ tụ ta phải tìm khoảng cực cận khoảng cực viễn mắt - Ta có: fk = -0,4 m = -40 cm - Khi đeo kính người nhìn vật xa vơ mà khơng điều tiết, ảnh qua kính điểm cực viễn mắt Do đeo kính cách mắt cm nên ta có: d1’ = -OCV +2 Khi nhìn vật vơ cực: d1 =  => d1’ = fk = -OCV +2 Giáo viên : Nguyễn Thị Thủy Ngân Trang 13 Hệ thống tập mắt dụng cụ quang học => OCV = –fk = 42 cm = 0,42 m - Khi đeo kính người nhìn vật gần cách mắt 22 cm, ảnh qua kính điểm cực cận mắt Khi vật cách kính d2 = 22 -2 = 20 cm Do đeo kính cách mắt cm nên ta có: d2’ = -OCC +2 Mặt khác: => OCC = - d2’ = cm = m - Khi khơng mang kính, độ biến thiên độ tụ mắt Suy : D = 4,14 dp III Bài tập tự luyện Bài : Một người cận thị có điểm cực cận cách mắt 15 cm Người muốn đọc sách cách mắt 25 cm phải đeo kính có độ tụ ? ĐS: -2,66 dp Bài 2: Một người bị cận thị phải đeo kính cận sát mắt có độ tụ - 0,5 dp để nhìn vật vơ cực mà khơng phải điều tiết Nếu muốn xem ti vi mà người khơng muốn đeo kính người ngồi cách hình xa khoảng ? ĐS: m Bài 3: Mắt người cận thị có khoảng nhìn thấy rõ ngắn 12,5 cm giới hạn nhìn rõ 37,5 cm Hãy xác định tiêu cự thấu kính cần phải đeo để người nhìn vật vơ cực mà khơng phải điều tiết ? (Coi kính đeo sát mắt) ĐS: f = -50 cm Bài 4: Một người cận thị dùng thấu kính có độ tụ D1 = -2 dp đeo sát mắt thấy vật xa mà mắt điều tiết a Hỏi khơng đeo kính người thấy vật nằm cách xa mắt ? b Nếu người đeo kính có độ tụ D = -1,5 dp sát mắt người quan sát vật xa cách mắt khoảng ? ĐS: a 50 cm; b 200 cm Bài : Một người cận thị có khoảng nhìn rõ từ 12,5 cm đến 50 cm Khi đeo kính sát mắt chữa tật mắt (nhìn vật vơ cực khơng phải điều tiết), người nhìn rõ vật gần mắt bao nhiêu? ĐS: 16,7 cm Bài : Một người cận thị có khoảng nhìn rõ từ 15,5 cm đến 50 cm Người đeo kính có độ tụ -1 dp Miền nhìn rõ đeo kính người bao nhiêu? ĐS: 18,3 cm đến 100 cm Bài 7: Một người cận thị có điểm cực viễn cách mắt 101 cm, điểm cực cận cách mắt 16 cm Khi đeo kính sửa tật cận thị cách mắt cm (nhìn vật vơ cực khơng phải điều tiết), người nhìn vật gần cách mắt bao nhiêu? ĐS: 18,65 cm Bài : Một học sinh thường xuyên đặt sách cách gần mắt 11 cm đọc nên sau thời gian học sinh không cịn thấy rõ vật cách mắt lớn 101 cm a Mắt học sinh mắc tật gì? Giáo viên : Nguyễn Thị Thủy Ngân Trang 14 Hệ thống tập mắt dụng cụ quang học b Xác định khoảng nhìn rõ mắt, học sinh đeo kính mắt lại nhìn thấy vật xa vơ cực Kính đeo cách mắt cm ĐS: a Mắc tật cận thị; b Từ 12,11 cm đến vô cực Bài : Một người cận thị đeo kính sát mắt có độ tụ - dp nhìn rõ vật cách mắt từ 25 cm đến vô cực a Tìm khoảng cực cận khoảng cực viễn mắt b Nếu thay kính TKPK có độ tụ -0,5 dp, mắt thấy rõ vật khoảng ? c Độ tụ mắt thay đổi khoảng ? Cho biết khoảng cách từ quang tâm mắt đến màng lưới 16 mm ĐS: a 20 cm, 100 cm; b Từ 22 cm đến 200 cm; c Từ 63,5 dp đến 67,5 dp Bài 10: Mắt người cận thị có điểm cực viễn CV cách mắt 20 cm Người muốn đọc thông báo cách mắt 40 cm khơng có kính cận mà lại sử dụng thấu kính phân kỳ có tiêu cự -15 cm Để đọc thơng báo mà khơng phải điều tiết phải đặt thấu kính cách mắt bao nhiêu? ĐS: a = 10 cm Bài 11: Mắt người cận thị có điểm cực viễn CV cách mắt 50 cm a Xác định độ tụ thấu kính mà người phải đeo sát mắt để nhìn rõ khơng điều tiết vật: + Ở vô cực + Cách mắt 10 cm b Khi đeo sát mắt hai kính nói ghép sát đồng trục, người đọc sách cách mắt khoảng gần 10 cm + Xác định điểm cực cận mắt + Khi đeo hai kính điểm xa mà người nhìn rõ có vị trí nào? ĐS: a -2 dp, dp; b 25 cm, 12,5 cm Giáo viên : Nguyễn Thị Thủy Ngân Trang 15 Hệ thống tập mắt dụng cụ quang học Dạng 3: Mắt viễn mắt lão I Phương pháp - Để khắc phục tật viễn thị : đeo kính hội tụ để nhìn gần mắt thường kínhOK MatO  A2 B2 AB  A1B1  d1 d1’ d2 d2 ’ Ta có: d1 = Đ d1’ + d2 = OOk = a : khoảng cách từ kính đến mắt; mà d2 = OCC; d2’ = OV Suy d1’ = -OCC + a; đeo kính sát mắt : d1’ = -OCC Để tìm tiêu cự kính ta áp dụng công thức: 1   ' fK d1 d1 - Đối với mắt lão: + Điểm CC xa bình thường + Điểm CV vơ cực + Để khắc phục : đeo kính hội tụ mắt viễn thị II Bài tập ví dụ Bài 1: Coi khoảng cách từ thủy tinh thể đến võng mạc mắt Đặt D C, DV, Dbt độ tụ mắt cận, mắt viễn, mắt bình thường So sánh độ tụ mắt: a Khi không điều tiết b Khi điều tiết tối đa Hướng dẫn giải: a Khi khơng điều tiết ta có: fC < OV; fV > OV; fbt = OV Suy ra: fC < fbt < fV Vậy: DC > Dbt > DV b Khi điều tiết tối đa: Đặt Đ = OCC Ta có: ĐC < Đbt < ĐV Mà độ tụ mắt điều tiết tối đa: Đ nhỏ độ tụ D lớn Vậy: DC > Dbt > DV Bài 2: Một mắt viễn thị có điểm cực cận cách mắt 100 cm Để đọc trang sách cách mắt 20 cm, mắt phải đeo kính có độ tụ bao nhiêu? a Nếu đeo kính sát mắt b Nếu đeo kính cách mắt cm Hướng dẫn giải: Để đọc trang sách cách mắt 20 cm, mắt phải đeo kính cho ảnh lên điểm cực cận mắt a Do đeo kính sát mắt nên ta có: d’ = -OCC = -100 cm - Khi người đọc sách cách mắt 20 cm: d = 20 cm => fk = Vậy mắt phải đeo thấu kính hội tụ độ tụ kính cần đeo là: D= b Do đeo kính cách mắt cm nên ta có: d’ = -OCC +2 = -98 cm Giáo viên : Nguyễn Thị Thủy Ngân Trang 16 Hệ thống tập mắt dụng cụ quang học - Khi người đọc sách cách mắt 20 cm sách cách kính: d = 20 -2 = 18 cm => fk = Vậy mắt phải đeo thấu kính hội tụ độ tụ kính cần đeo là: D= Bài 3: Một mắt có tiêu cự 18 mm không điều tiết Khoảng cách từ quang tâm mắt đến võng mạc 15 mm a Mắt mắc tật gì? b Tính tiêu cự kính phải mang sát mắt để mắt nhìn thấy vật vơ cực mà khơng phải điều tiết Hướng dẫn giải: a Khi khơng điều tiết tiêu cự mắt cực đại: fmax = 18 mm Do fmax > OV: nên mắt mắc tật viễn thị b Để nhìn thấy vật vơ cực mà mắt khơng phải điều tiết mắt phải đeo kính có độ tụ cho ảnh vật lên điểm cực viễn mắt - Khi mắt chưa đeo kính mà không điều tiết: d’ = OV = 15 cm, f = 18 cm Suy OCV = d = Điểm cực viễn sau mắt (điểm ảo) (do đề cho điểm cực viễn mắt viễn) - Khi mắt đeo kính sát mắt: d1’ = -OCV = 90 mm, d1 =  Suy ra: fk = d1’ = 90 mm = cm Vậy người phải đeo thấu kính hội tụ có tiêu cự cm Bài 4: Một mắt bình thường già khả điều tiết kém, nên điều tiết tối đa độ tụ tăng thêm điôp Lúc chưa điều tiết độ tụ D0 = 67 dp a Xác định khoảng cách OV từ thấu kính mắt đên võng mạc, điểm cực viễn điểm cực cận mắt b Để đọc sách đặt cách xa mắt 25 cm mà mắt không điều tiết, người già đeo kính lão xa mắt cm Tính độ tụ kính c Để đọc sách đặt cách xa mắt 25 cm mà mắt điều tiết tối đa, người già đeo kính xa mắt cm Tính độ tụ kính Hướng dẫn giải: a Xác định điểm cực viễn điểm cực cận mắt - Điểm cực viễn mắt thường già (mắt lão) vô cực Điều không lien hệ đến khả điều tiết mắt - Điểm cực cận: + Khi không điều tiết: D0 = (CV vô cực) => OV = 1,49 cm + Khi điều tiết tối đa: D = D0 + D = Mà D = Suy ra: Hay : OCC = Vậy điểm cực cận cách mắt m Giáo viên : Nguyễn Thị Thủy Ngân Trang 17 Hệ thống tập mắt dụng cụ quang học Tổng qt: để tìm khoảng cực cận ta áp dụng công thức: b Để đọc sách đặt cách xa mắt 25 cm mà mắt không điều tiết, người già đeo kính lão cho ảnh lên vơ cực Khoảng cách từ sách đến kính là: d = 23 cm, d’ =  Suy fk = d = 23 cm => D = 4,35 dp c Để đọc sách đặt cách xa mắt 25 cm mà mắt điều tiết tối đa, người già đeo kính cho ảnh lên điểm cực cận mắt Khoảng cách từ sách đến kính là: d = 23 cm, d’ = -OCC + a = -98 cm Suy ra: fk = => D = -3,33 dp Bài 5: Một mắt cận già có điểm cực cận cách mắt 0,4 m điểm cực viễn cách mắt m a Phải đeo kính L1 loại gì, có độ tụ để thấy rõ vật xa vô cực mà mắt điều tiết? Biết kính đeo cách mắt cm b Để đọc sách đặt cách mắt 20 cm mắt điều tiết tối đa, người ta phải gắn thêm vào phần L1 thấu kính L2 loại cho mắt nhìn qua L1 L2? Tính độ tụ kính L2 Hướng dẫn giải: a Để nhìn rõ vật vơ cực mà khơng điều tiết phải đeo kính L1 cách mắt cm cho ảnh vật nằm điểm cực viễn mắt Do đeo kính cách mắt cm nên ta có: d1’ = -OCV + = -99 cm - Khi nhìn vật vơ cực: d1 =  => d1’ = f1 => f1 = -99 cm Vậy: kính L1 cần đeo thấu kính phân kì có độ tụ là: D1 = b Để đọc sách cách mắt 20 cm mắt điều tiết tối đa, người phải đeo kính L cách mắt cm cho ảnh vật nằm điểm cực cận mắt - Do đeo kính cách mắt cm nên ta có: d’ = -OCC + = -39 cm - Khi người đọc sách cách mắt 20 cm sách cách kính : d = 20 -1 = 19 cm => f = Vậy mắt phải đeo thấu kính hội tụ L có tiêu cự 37,05 cm - Ta coi L hệ hai thấu kính ghép sát từ L1 L2, biết f f1 ta tính f2 Ta có: Thay số ta suy f2 = 26,96 cm Vậy: Người ta phải gắn thêm thấu kính hội tụ L2 có độ tụ D2 = 3,71 dp Kết luận: người đeo kính hai trịng thấu kính L1 L2 để vừa đọc sách vừa nhìn xa III Bài tập tự luyện Bài 1: Một người viễn thị có điểm cực cận cách mắt 50 cm Khi đeo kính sát mắt có độ tụ dp, người nhìn rõ vật gần cách mắt bao nhiêu? ĐS: 33,3 cm Giáo viên : Nguyễn Thị Thủy Ngân Trang 18