- HS: D f
E. Tình huống học tập vật lý 1 Tình huống cơ bản
1. Tình huống cơ bản
- Trong nghiên cứu thiên văn, để quan sát những rõ các thiên thể rất xa Trái đất, cần phải tạo ra một dụng cụ quang hỗ trợ cho mắt. Dụng cụ quang này được gọi là kính thiên văn. Tiêu cự vật kính của kính thiên văn có giá trị như thế nào và kính thiên văn được sử dụng như thế nào?
2. Bài toán
- Kính thiên văn có tác dụng tạo ảnh của thiên thể dưới góc trông lớn. Kính thiên văn có cấu tạo gồm vật kính có tác dụng tạo ảnh ở gần mắt và thị kính có tác dụng tạo ảnh cuối cùng với góc trông lớn.
- Tương tự kính hiển vi, kính thiên văn khúc xạ có cấu tạo gồm 2 thấu kính hội tụ ghép với nhau, trong đó thị kính là một kính lúp.
3. Phát hiện kiến thức mới
- Kính thiên văn khúc xạ gồm 2 thấu kính hội tụ: f1 lớn và f2 nhỏ. 2 thấu kính được đặt đồng trục, khoảng cách giữa chúng có thể thay đổi được.
4. Kiểm chứng
- Mô hình kính thiên văn trên được đưa ra dựa trên suy luận tương tự từ mô hình kính hiển vi nên có thể có sai lầm, do đó cần phải được kiểm chứng. Với bộ dụng cụ thí nghiệm gồm băng quang
học và vài thấu kính hội tụ, giáo viên có thể yêu cầu lắp đặt theo mô hình kính thiên văn để quan sát những vật ở xa để kiểm chứng mô hình. Phương án kiểm chứng này khá đơn giản nên học sinh có thể
tự lực thực hiện.
- Nhưng do yêu cầu chuẩn kiến thức có nội dung thiết lập số bội giác của kính thiên văn nên ở đây đưa ra phương án kiểm chứng thông qua số bội giác G.
- Kính thiên văn có tác dụng hỗ trợ mắt quan sát những vật ở rất xa thì số bội giác của kính thiên văn phải có giá trị như thế nào? Để quan sát đỡ mỏi mắt thì ta ngắm chừng ở vô cực, G∞ có phụ
thuộc vào vị trí đặt mắt không?
- Số bội giác của kính thiên văn có giá trị rất lớn, cỡ hàng trăm, hàng ngàn lần. Khi ngắm chừng ở vô cực thì số bội giác của kính thiên văn không phụ thuộc vào vị trí đặt mắt.
- Vật kính và thị kính của kính thiên văn có tiêu cự lần lượt là f1 và f2. Hãy thiết lập số bội giác của kính thiên văn khi ngắm chừng ở vô cực để kiểm chứng dựđoán trên.
- Chú ý: đối với kính thiên văn, do vật ở rất xa nên olà góc trông trực tiếp vật. Khi ngắm chừng ở vô cực thì khoảng cách giữa hai kính d=f1+f2.
2 2 1 12 1 1 2 2 1 1 2 o o A B f f tg G G tg f A B f .
- Theo mô hình kính thiên văn ở trên thì f1 lớn và f2 nhỏ nên G∞lớn. G∞ không phụ thuộc vào vị trí đặt mắt.
5. Khái quát hóa
- Mô hình kính thiên văn ở trên sử dụng thấu kính nên gọi là kính thiên văn khúc xạ. Ngoài ra, người ta còn sử dụng gương cầu để nhận ánh sáng chiếu đến gọi là kính thiên văn phản xạ.
- Đối với kính thiên văn khúc xạ, nếu thị kính là kính lúp thì đó là mô hình kính thiên văn Kepler, nếu sử dụng thấu kính phân kỳđể quan sát ảnh cuối cùng thì đó là mô hình ống nhòm Galilê
6. Hợp thức hóa kiến thức
- Kính thiên văn là dụng cụ quang học hỗ trợ cho mắt quan sát những vật ở rất xa. Kính thiên văn có cấu tạo bởi 2 thấu kính: vật kính là một thấu kính hội tụ có tiêu cự lớn, thị kính là một thấu kính hội tụ có tiêu cự nhỏ. Hai kính được đặt đồng trục, khoảng cách giữa hai kính có thể thay đổi được để điều chỉnh ảnh cuối cùng nằm trong khoảng nhìn rõ của mắt.
- Khi ngắm chừng ở vô cực, khoảng cách giữa hai kính d = f1 + f2. Khi đó số bội giác của kính thiên văn phụ thuộc vào tiêu cự của vật kính và thị kính 1
2f f G f 7. Vận dụng
- Bộ dụng cụ thí nghiệm: băng quang học, một vài thấu kính hội tụ có tiêu cự khác nhau, thấu kính phân kỳ. Lựa chọn dụng cụ và lắp đặt kính thiên văn để quan sát những vật ở xa: lá cây, bảng hiệu trên tường...
- Hướng dẫn HS tự làm kính thiên văn khúc xạđơn giản ở nhà