7. Cấu trúc của luận văn
2.3.4xuất hệ thống bài tập
KÍNH LÚP
Câu 1:Vì sao người ta không dùng thấu kính hội tụ có tiêu cự dài để làm kính lúp mà phải dùng thấu kính có tiêu cự ngắn?
Định hướng tư duy
-Tác dụng của kính lúp là gì?
- Tác dụng này liên quan gì đến tiêu cự của kính lúp?
Hướng dẫn trả lời
Kính lúp là dụng cụ dùng để quan sát các
vật nhỏ đặt không quá xa so với mắt. Tác dụng cơ bản của kính lúp là làm tăng
góc trông ảnh hay còn gọi là tăng độ bội giác. Từ công thức:
f
G= 0,25. Nếu chọn thấu kính hội tụ có có tiêu cựf lớn để làm kính lúp thì độ bội giác sẽ nhỏ, như vậy không đảm bảo yêu cầu làm tăng độ
bội giác. Vì vậy ta phải chọn thấu kính hội tụ có tiêu cự nhỏ để làm kính lúp.
Câu 2: Dựa vào hình vẽ hãy cho biết người đó đang đeo dụng cụ gì? Nêu công dụng của dụng cụ đó?
Định hướng tư duy
- Kích cỡ của các chi tiết cần quan sát như thế
nào?
- Việc quan sát sẽ như thế nào nếu chỉ bằng mắt?
Hướng dẫn trả lời
Dụng cụ đó là kính lúp, công dụng là để
Hình 2.11: Kính lúp
quan sát rõ được các vật rất nhỏ mà nếu chỉ nhìn bằng mắt sẽ không nhìn thấy rõ.
Câu 3: Những người thợ sữa đồng hồ thường dùng một cái kính nhỏ. Kính đó thuộc loại kính gì? Tại sao họ phải đeo kính đó sát mắt?
Định hướng tư duy
- Trên hình vẽ ta thấy kính được lắp vào một
ồng màu đen, độ dài của ống đó có tùy ý được không?Tiêu cự của kính bằng bao nhiêu? Mắt cách kính một đoạn bằng bao nhiêu?
- Khi sử dụng kính để quan sát thì kính cố định không, vật di chuyển hay cố định?
- Số bội giác của kính trường hợp này có phụ thuộc vào vị trí của vật cần quan sát không?
- Khi nào thì số bội giác của kính không phụ thuộc vào vị trí đặt vật? Khi đó
việc quan sát có thuận tiện hơn không?
Hướng dẫn trả lời
Kính mà người sữa đồng hồ thường dùng là một kính lúp, là thấu kính hội tụ có tiêu cự cực ngắn (khoảng từ 4 cm đến 5 cm).
Đeo kính sát mắt với mục đích để tiêu điểm ảnh của kính trùng với quang tâm của mắt. Khi đó số bội giác của kính không phụ thuộc vào vị trí của vật, ta có thể di chuyển vật một khoảng nhỏ sao cho ảnh vẫn phải nằm trong giới hạn nhìn rõ của mắt. Việc này rất thuận tiện cho người quan sát, cùng một lúc có thể quan sát được nhiều chi tiết của đồng hồ.
Câu 4: Những người thợ sữa đồng hồ thường dùng một cái kính nhỏ để quan sát các chi tiết của đồng hồ. Họ sử dụng kính đó như thế nào?
Định hướng tư duy:
- Cách sử dụng kính có liên quan tới cách ngắm chừng không? - Ngắm chừng như thế nào sẽ thuận tiện cho người quan sát?
Hướng dẫn trả lời
Hình 2.13: Thợ sửa đồng hồ
Họ thường sử dụng kính này theo ba cách khác nhau tuỳ vào trường hợp cụ
thể:
- Cách thứ nhất: Đặt vật quan sát ở đúng mặt phẳng tiêu của thấu kính để ảnh của vật hiện lên ở vô cực. Cách này gọi là cách ngắm chừng ở vô cực, dùng
cách này có ưu điểm mắt ít phải điều tiết do đó ít bị mỏi, mắt đặtở sau kính chỗ nào cũng được.
- Cách thứ hai: Đặt vật gần và sau tiêu điểm vật, sao cho ảnh của nó ở đúng điểm cực cận của mắt. Khi đó, mắt phải đặt sát vào kính (quang tâm của mắt gần như trùng với quang tâm của kính). Cách ngắm chừng này gọi là cách ngắm chừng ở điểm cực cận, dùng cách này có ưu điểm là cho ta độ bội giác lớn, nhưng có nhược điểm là mắt phải điều tiết cực đại, nếu nhìn lâu sẽ làm cho mắt chóng mỏi.
- Cách thứ ba: Đặt cho quang tâm của mắt trùng với tiêu điểm ảnh của kính,
đặt vật gần và sau tiêu điểm sao cho ảnh của vật nằm trong giới hạn nhìn rõ của mắt. Cách này có ưu điểm là khi vật xê dịch chút ít, sao cho ảnh của nó vẫn nằm trong giới hạn nhìn rõ, thì mắt vẫn nhìn rõ ảnh(vì luôn có tia sáng đi qua
F’). Cách này rất tiện lợi cho người thợ sữa đồng hồ vì anh ta có thể quan sát
được các bộ phận khác nhau của đồng hồ, cùng một lúc.
Trên thực tế, để đảm bảo quang tâm của mắt đặt đúng tiêu điểm của
kính, người ta thường lắp kính vào một đầu ống nhựa ( chiều dài ống nhưa
bằng tiêu cự của kính), đầu kia của ống lắp vào hốc mắt, và được giữ bằng lớp da mặt hoặc bằng một dây buộc vào sau đầu.
KÍNH HIỂN VI
Câu 5: Trên kính hiển vi có một cái vít dùng để
điều chỉnh. Cái vít này dùng để điều chỉnh cái gì? Tại sao người ta lại chọn cái
vít này để làm nhiệm vụ điều chỉnh mà không chọn một phương án khác để làm nhiệm vụ này?
Định hướng tư duy
Dựa vào công dụng của các bộ phận của kính hiển vi và cách điều chỉnh kính
khi quan sát để trả lời câu hỏi.
Hướng dẫn trả lời
Vật kính và thị kính trong kính hiển vi được gắn cố định, khoảng cách giữa chúng là không thay đổi. Mỗi kính hiển vi có một đại lượng không thay
đổi là độ dài quang học của kính, chính vì vậy mà khi dùng vít (bộ phân 8 trên hình vẽ) để điều chỉnh, cả vật kính lẫn thị kính đều dịch chuyển như nhau,
nghĩa là vít có tác dụng điều chỉnh cả vật kính lẫn thị kính.
Người ta dùng phương án điều chỉnh ống kính hiển vi bằng vít mà không chọn
các phương án khác là do khoảng dịch chuyển của kính trong quá trình quan sát là rất nhỏ và cần độ chính xác cao, việc điều chỉnh bằng vít thực hiện tốt yêu cầu này.
Câu 6: Khi quan sát một vật qua kính hiển vi, người ta thường điều chỉnh sao cho ảnh cuối cùng của vật kính là ảnh ảo hiện lên ở điểm cực viễn. Cách điều chỉnh này có tác dụng gì? Hãy giải thích?
Định hướng tư duy
-Vị trí của ảnh qua kính liên quan tới ngắm chừng không?
-Khi nào thì mắt nhìn qua kính được thoải mái nhất?
Hướng dẫn trả lời
Khi quan sát một vật qua kính hiển vi,
người ta thường điều chỉnh sao cho ảnh cuối cùng của vật kính là ảnh ảo hiện lên ở điểm cực viễn (tức là ngắm chừng ở điểm cực viễn), khi đó mắt nhìn thấy ảnh này mà không phải điều tiết. Những người làm công tác khoa học thường phải sử dụng kính hiển vi trong một thời gian tương đối dài, nên nếu không điều chỉnh kính để quan sát thì như vậy sẽ chóng bị
mỏi mắt, năng suất làm việc không cao.
Câu 7: Vì sao người ta phải chọn những thấu kính hội tụ có tiêu cự nhỏ làm vật kính và thị kính trong kính hiển vi?
Định hướng tư duy
-Tác dụng chính của kính hiển vi là gì?
- Tác dụng đó có liên quan gì đến tiêu cự của vật kính và thị kính hay không? Hình 2.15: Sử dụng kính
Hướng dẫn trả lời
Tác dụng cơ bản của kính hiển vi là làm tăng góc trông ảnh, từ đó mà làm tăng độ bội giác lớn hơn nhiều so với kính lúp. Chính vì vậy người ta phải chọn những thấu kính hội tụ có tiêu cự nhỏ làm vật kính và thị kính trong kính hiển vi nhằm làm tăng góc trông ảnh và độbội giác của kính hiển vi. Thật vậy theo công thức tính độ bội giác của kính hiển vi khi ngắm chừng ở vô cực: 2 1 2 1 f f D G k G¥ = =
Từ công thức trên, ta thấy rằng nếu f1, f2 nhỏ thì độ bội giác của kính hiển vi sẽ
lớn.
Câu 8: Một học sinh muốn quan sát xem cái thước kẻ của mình có nhiều vi khuẩn hay không qua một kính hiển vi nhưng học sinh này không biết nên quan
sát như thế nào để thoải mái nhất? Em có lời khuyên gì với học sinh đó? Định hướngtư duy
- Để mắt quan sát được thoải mái nhất thì mắt phải ngắm chừng ở đâu?
- Mắt bình thường với mắt có tật khi quan sát có khác gì nhau không?
Hướng dẫn trả lời
Để mắt quan sát được thoải mái nhất thì mắt quan sát qua kính phải ngắm chừng ở cực viễn (mắt bình thường thì cực viễn ở vô cực). Vậy học sinh phải điều chỉnh kính sao cho ảnh qua kính hiện ở cực viễn của mắt, khi đó mắt quan sát sẽ thoải mái nhất do không phải điều tiết.
KÍNH THIÊN VĂN
Câu 9: Dựa vào hình vẽ cho biết đây là kính thiên văn loại gì? Có thể thay vật kính và thị kính bằng một gương cầu hay gương phẳng không?
Định hướng tư duy
- Dựa vào đường truyền của tia sáng trên hình vẽ để xác định loại thấu kính. - Có loại kính thiên văn nào mà vật kính và thị kính là loại gương phản xạ
Hướng dẫn trả lời
Tia sáng bị khúc xạqua vật kính và thị kính nên loại kính thiên văn này là kính thiên văn khúc xạ.
- Ngoài kính thiên văn khúc xạ còn một loại kính thiên văn nữa đó là kính thiên văn phản xạ. Vật kính của kính thiên văn phản xạ là một gương cầu lõm, thị kính là một gương phẳng hay một lăng kính.
Câu 10: Trong các phòng thí nghiệm của trường học, người ta thường dùng kính
thiên văn phản xạ (vật kính của kính này này là một gương cầu lõm có bán kính cong khá lớn). Theo các em, kính thiên văn kiểu này có tác dụng tốt như kính
thiên văn khúc xạ (vật kính và thị kính là thấu kính hội tụ) không?
Định hướng tư duy
-Sự khác biệt giữa hai loại kính thiên văn là gì?
-Sự khác biệt đó ảnh hưởng gì đến độ bội giác của mỗi loại kính?
Hướng dẫn trả lời
Kính thiên văn phản xạ và kính thiên văn khúc xạ đều quan sát được vật
ở xa. Tuy nhiên độ bội giác của kính thiên văn phản xạ không lớn nên không
đáp ứng được các nhu cầu trong nghiên cứu khoa học, nên nó chỉ được sử
dụng trong phòng thí nghiệm ở trường học.
Tuy vậy, hiện nay trong nghiên cứu khoa học vũ trụ, người ta đã xây dựng những đài thiên văn hoạt động trên nguyên tắc của kính thiên văn phản xạ
với quy mô rất lớn, có tác dụng tốt là tăng được độ bội giác đáp ứng được viêc nghiên cứu khoa học. Sở dĩ như vậy là do việc chếtạo gương cầu lõm dễ dàng hơn rất nhiều so với việc chế tạo thấu kính. Việc chế tạo những thấu kính lớn rất khó chế tạo, nặng nề về việc thiết kế sao cho tiêu cự của nó ở
Hình 2.17: Kính thiên văn phản
Hình 2.16: Kính thiên văn khúc ạ ạ
đúng một điểm là công việc hoàn toàn khó khăn và còn xảy ra hiện tượng sai sắc của ánh sáng qua thấu kính.
Câu 11: Khi dùng những dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt như kính lúp, kính
hiển vi, kính thiên văn. Thì độ bội giác hay độ phóng đại được quan tâm hơn?
Tại sao lại như vậy nhỉ?
Định hướng tư duy
Yếu tố nào quyết định đến khả năng phân biệt rõ hay không rõ các điểm trên vật cần quan sát?
Hướng dẫn trả lời
Trong khi dùng những dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt như kính lúp,
kính hiển vi, kính thiên văn thì đại lượng được quan tâm hơn cả là độ bội giác.
Độ bội giác lớn, nghĩa là góc trông ảnh tăng lên được nhiều. Chính góc trông
ảnh lớn mới quyết định đến khả năng phân biệt rõ hay không rõ các điểm trên một vật.
Câu12: Một học sinh đã dùng một kính hiển vi điều chỉnh lại sao cho vật kính và thị kính có tiêu điểm trùng nhau. Học sinh này cho rằng bây giờ kính hiển vi có thể thực hiện được chức năng của một kính thiên văn. Theo em cách làm như
vậy có được không? Hãy giải thích tại sao?
Định hướng tư duy
- Sự khác nhau về vật cần quan sát qua kính hiển vi và kính thiên văn là gì? - Tác dụng cơ bản của kính thiên văn cũng như kính hiển vi là gì?
- Tiêu cự của kính thiên văn và kính hiển vi liên quan gì đến độ bội giác của kính?
Hướng dẫn trả lời
Không thể làm được theo cách này. Vì:
Kính thiên văn dùng để quan sát những vật ở rất xa, tác dụng cơ bản của kính thiên văn là làm tăng góc trông ảnh của những vật ở rất xa đó và phải
có độ bội giác lớn. Khi ngắm chừng ở vô cực với kính thiên văn, từ công thức
1 2
f G
f
= , đểG lớn thì f1phải lớn hơn f2 nhiều lần. Nhưng với kính hiển vi, f1, f2
văn, người ta dùng thấu kính hội tụ có tiêu cự lớn để làm vật kính và dùng thấu kính hội tụ có tiêu cự nhỏ để làm thị kính.
Câu 13: Trong thực tế khi nhìn các vật ở xa người ta dùng ống nhòm. Trong khi đó kính thiên văn cũng dùng để quan sát các thiên thể ở xa. Vậy chúng có gì giống và
khác nhau? Điểm khác biệt này có tác dụng gì trong quan việc quan sát? Hãy giải thích?
Định hướng tư duy
-Điểm khác biệt giữa kính thiên văn và ống nhòm là gì?
- Sự khác biệt đó liên quan gì đến chiều của ảnh thu được? ảnh của những vật
ở trên mặt đất ngược chiều với vật thì việc quan sát có thuận tiện không? những vật ở xa ngoài vũ trụ thì chiều của vật và ảnh có quan trong không?
Hướng dẫn trả lời
Kính thiên văn và ống nhòm có chung một nguyên tắc cấu tạo. Tuy vậy, chúng lại có một điểm khác biệt căn bản là: Thị kính của một kính thiên văn là
thấu kính hội tụ, trong khi đó thị kính của ống nhòm là một thấu kính phân kỳ.
Kính thiên văn dùng để quan sát các thiên thể ở rất xa nên ảnh của vật dẫu
ngược cũng không quan trọng (chẳng hạn như mặt trăng hay mặt trời thì ảnh của chúng có cùng chiều hay ngược chiều với vật thì có thể coi là như nhau),
nên thị kính là một thấu kính hội tụ.
Ống nhòm dùng để quan sát các vật trên mặt đất nên phải có bộ phận để lật
ảnh của vật, giúp cho việc quan sát thuận tiện hơn nên thị kính là một thấu kính phân kì.
Trong ống nhòm xem hát, người ta lật ảnh một cách đơn giản, bằng cách dùng thấu kính phân kì làm thị kính. Khi đó, ảnh thật của vật cho bởi thấu kính được dùng làm vật ảo đối với thấu kính phân kì, và đặt ở điểm sau của thấu kính. Vật ảo qua thấu kính phân kỳ cho ảnh ở vô cực, ảnh này được
Câu 14: Khi sử dụng ống nhòm, mắt phải đặt sau thị kính. Nếu người ấy nhìn
ngược lại, tức là đặt mắt sau vật kính, khi quan sát người ấy sẽ thấy hiện tượng gì?
Hướng dẫn: Ống nhòm là thiết bị giúp ta quan sát được vật ở xa được thu lại gần hơn và vật được phóng to
hơn.
Theo nguyên lý về tính thuận nghịch của chiều truyền ánh sáng thì khi nhìn ngược lại, vật ở gần sẽ
bị đẩy ra xa hơn, đồng thời ảnh của vật cũng bị thu nhỏ lại.
MẮT
Câu 15: Tại sao những người cận thị nhìn các vật ở xa bị mờ?nêu cách khắc phục tật cận thị?
Định hướng tư duy
Dựa vàođặc điểm của sự truyền tia sáng qua mắt cận thị.
Hướng dẫn trả lời
Bình thường tia sáng khi đi qua
giác mạc, thủy tinh thể để hội tụ rơi đúng
vào mặt phẳng võng mạc, chuyển thông tin lên não và cho hình ảnh rõ nét.