8. Dự kiến cấu trúc khóa luận
3.1.2. Phân tích nội dung
Quang hình học là phần khó nhất đối với học sinh trong chƣơng trình vật lí lớp 11. Sở dĩ nhƣ vậy là do học sinh chƣa đƣợc trang bị đầy đủ những hiểu biết cần thiết về nguồn sáng, đƣờng truyền của tia sáng, quá trình tạo ảnh… Để giúp học sinh học tập tốt hơn về phần này thì phải phân tích nội dung kiến thức của chƣơng “Mắt và các dụng cụ quang học” nói riêng và quang hình học nói chung để làm cơ sở cho việc lựa chọn phƣơng pháp giảng dạy.
3.1.2.1. Phân loại các nguồn sáng
Mắt chỉ có thể nhìn thấy các vật nếu chúng phát sáng hoặc khuếch tán ánh sáng. Đó là các nguồn thứ cấp hoặc sơ cấp. Nguồn sơ cấp: là một vật tự nó phát ra ánh sáng, không cần đƣợc chiếu sáng. Nguồn thứ cấp: là một vật tự nó không thể phát ra ánh sáng mà nó phải đƣợc nhận chiếu sáng để mắt ta có thể nhìn thấy chúng.
3.1.2.2. Khái niệm về vật và ảnh khi qua dụng cụ quang học
Vật khi qua một dụng cụ quang học đƣợc coi là giao của chùm tia sáng tới dụng cụ đó. Vật đƣợc chia thành hai loại:
+ Vật thật: chùm tia tới sẽ cắt nhau ở phía trƣớc dụng cụ quang học (chùm tia tới phân kì).
+ Vật ảo: chùm tia tới sẽ cắt nhau ở phía sau dụng cụ quang học (chùm tia tới hội tụ). Ảnh khi qua một dụng cụ quang học đƣợc coi là giao của chùm tia phản xạ (đối với các loại gƣơng) hoặc chùm tia khúc xạ qua dụng cụ đó. Ảnh đƣợc chia làm hai loại: - Đối với gƣơng:
+ Ảnh thật: chùm tia phản xạ cắt nhau ở phía trƣớc gƣơng (chùm tia phản xạ hội tụ). + Ảnh ảo: chùm tia phản xạ cắt nhau ở phía sau gƣơng (chùm tia phản xạ phân kì). - Đối với các dụng cụ quang học trong suốt:
+ Ảnh thật: chùm tia khúc xạ cắt nhau ở phía sau dụng cụ theo đƣờng truyền của chùm tia sáng (chùm tia khúc xạ hội tụ).
+ Ảnh ảo: chùm tia khúc xạ cắt nhau ở phía trƣớc dụng cụ theo đƣờng truyền của chùm tia sáng (chùm tia khúc xạ phân kì).
3.1.2.3. Lăng kính
- Cấu tạo là khối chất trong suốt, đồng chất, đƣợc giới hạn bởi hai mặt phẳng không song song.
- Đƣờng đi của tia sáng qua lăng kính: tia sáng đơn sắc khi truyền qua lăng kính thì đều bị lệch.
- Các công thức của lăng kính: A = r1 + r2
D = i1 + i2 – A Tại I: sini1=nsinr1 Tại J: sini2 = nsinr2
n: chiết suất tỉ đối của lăng kính và môi trƣờng
Hình 3.1. Đường truyền của tia sáng qua lăng kính
Khi có góc lệch cực tiểu thì i1 = i2 = i; r1 = r2 = A/2. Góc lệch cực tiểu: Dmin = 2i – A
Công thức tính chiết suất của lăng kính đặt trong chân không
n= 2 sin 2 sin min A A D 3.1.2.4. Thấu kính
- Nội dung về thấu kính đƣợc trình bày trong SGK tƣơng đối đầy đủ: quang tâm, đƣờng kính mở, trục chính, trục phụ, tiêu điểm, tiêu diện, tiêu cự, điều kiện để coi thấu kính là thấu kính mỏng.
- Các tính chất của tia sáng đặc biệt khi truyền qua thấu kính đều đƣợc giới thiệu bằng thực nghiệm, có hình ảnh minh hoạ nên giúp HS dễ hiểu.
Hình 3.2. Hình mô tả đường truyền của ánh sáng qua thấu kính rìa dày và rìa mỏng
- Các công thức của TK đƣợc trình bày rất rõ ràng - Độ tụ: D= 1 ( 1)(1 1 ) 2 1 R R n f - Công thức xác định vị trí ảnh: ' 1 1 1 d d f vật thật: d>0, vật ảo: d<0 ảnh thật: d’>0, ảnh ảo: d’<0 -Công thức xác định số phóng đại ảnh: k= d d AB B A' ' ' k>0: ảnh và vật cùng chiều k<0: ảnh và vật ngƣợc chiều
Hình 3.3. Hình mô tả đường truyền của ánh sáng qua thấu kính hội tụ
3.1.2.5. Mắt
- Cấu tạo: Xét trên phƣơng diện quang học thì mắt đƣợc coi là hệ thống bao gồm các bộ phận cho ánh sáng truyền qua, đóng vai trò nhƣ một TKHT.
- Các điểm đặc trƣng của mắt: điểm cực cận Cc, điểm cực viễn Cv, giới hạn nhìn rõ, năng suất phân li của mắt đƣợc trình bày rất chi tiết.
- Các tật khúc xạ của mắt, SGK trình bày các tật khúc xạ phổ biến của mắt: tật cận thị, tật viễn thị và tật lão thị và cách khắc phục cho từng tật. Điểm mới của SGK là nêu cả cách sử dụng phẫu thuật để thay đổi bề dày giác mạc bên cạnh việc đeo kính khắc phục. Tuy nhiên SGK chỉ nêu cách đeo kính cho những trƣờng hợp kính đeo sát mắt nhƣng trong thực tế kính lại đeo cách mắt một đoạn nào đó. Điều này dễ gây hiểu lầm cho các em HS.
3.1.2.6. Các dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt * Kính lúp
- Cấu tạo: là TKHT có tiêu cự nhỏ đặt trƣớc mắt để giúp quan sát các vật nhỏ với góc trông lớn hơn so với khi nhìn trực tiếp.
- Cách ngắm chừng: SGK trình bày các cách ngắm chừng ở cực cận và vô cực khá chi tiết, các công thức xây dựng tƣơng đối đầy đủ.
- Số bội giác: G = 0 0 tan tan
Với là góc trông ảnh qua kính
0 là góc trông vật trực tiếp khi vật đặt ở cực cận
+ Ở vị trí bất kì G= l d D k c ' + Ở cực cận Gc=k + Ở vô cực f D G c * Kính hiển vi:
- Cấu tạo: Đƣợc chế tạo từ hệ hai TKHT để tăng góc trông ảnh của vật lớn hơn nhiều lần góc trông vật trực tiếp. Thấu kính thứ nhất (vật kính) cho ảnh thật của vật đƣợc phóng đại. Thấu kính thứ hai (thị kính) dùng làm kính lúp để quan sát ảnh.
- Vì trƣớc đó SGK không trình bày về hệ thấu kính nên HS sẽ gặp lúng túng khi xác định ảnh của vật qua liên tiếp hai TK.
- Số bội giác cho trƣờng hợp ngắm chừng ở vô cực
2 1f f D G c
f1 là tiêu cự của vật kính f2 là tiêu cự của thị kính
* Kính thiên văn
- Cấu tạo: Đƣợc chế tạo từ hệ hai TKHT để tăng góc trông ảnh của vật lớn hơn nhiều lần góc trông vật trực tiếp để giúp quan sát các thiên thể ở xa.
- Số bội giác cho trƣờng hợp ngắm chừng ở vô cực
2 1
f f G
Trong đó: f1 là tiêu cự của vật kính f2 là tiêu cự của thị kính