4 .Mục tiêu nghiên cứu
9. Cấu trúc của đề tài khóa luận
2.5 Bài tập có nội dung thực tế về “Mắt và máy ảnh các tật của mắt và cách
cách khắc phục”.
2.5.1 Phân tích nội dung kiến thức:- Phân tích: - Phân tích:
Về phương diện quang hình học thì mắt và máy ảnh là tương đương nhau. Qua bài học này, học sinh cần biết được cấu tạo của mắt và sự tương đương của mắt và máy ảnh; đồng thời biết được các tật của mắt, cách sữa các tật của mắt và phịng tránh các tật nói trên.
- Nội dung kiên thức:
Máy ảnh:
- Máy ảnh là dụng cụ dùng để thu được một ảnh thật, nhỏ hơn vật cần chụp trên một phim ảnh. Các bộ phận chính của máy ảnh gồm vật kính và buồng tối.
- Vật kính lắp trước buồng tối, khoảng cách từ vật kính đến phim ảnh (được lắp trong buồng tối) có thể thay đổi được. Khi chụp ảnh người ta điều chỉnh khoảng cách này để thu được ảnh rõ nét trên phim.
Mắt:
- Mắt gồm hai bộ phận quan trong nhất là thấu kính và võng mạc.
- Điều kiện để mắt nhìn rõ mọi vật là vật phải nằm trong giới hạn nhìn rõ của mắt và mắt nhìn các vật dưới một góc trong đủ lớn.
- Để mắt nhìn rõ vật ở các khoảng cách khác nhau, tiêu cự của thấu kính mắt được thay đổi nhờ sự co dãn của cơ vòng thuỷ tinh thể sao cho ảnh của vật qua thấu kính mắt hiện rõ trên võng mạc.
Các tật của mắt và cách khắc phục:
- Mắt cận thị là mắt nhìn xa kém hơn so với mắt bình thường. Khi khơng điều tiết, thấu kính mắt của mắt cận thị có tiêu điểm nằm trước võng mạc.
- Mắt viễn thị là mắt nhìn gần kém hơn so với mắt bình thường. Khi khơng điều tiết, thấu kính mắt của mắt viễn thị có tiêu điểm nằm sau võng mạc.
- Để mắt cận thị (hay viễn thị) có thể nhìn được vật ở xa (hay ở gần) như mắt bình thường, hiện nay có hai cách:
+ Dùng một thấu kính phân kỳ (hay thấu kính hội tụ) có độ tụ thích hợp đeo trước mắt hoặc gắn nó sát giác mạc.
+ Phẫu thuật giác mạc làm thay đổi độ cong của nó.
2.5.2 Bài tập.
Bài 1: Trong máy ảnh, tại sao cửa sập ln ln đóng? Nếu nó thường
xuyên mở thì điều gì sẽ xảy ra?
Gợi ý: Cửa sập của máy ảnh ln ln đóng có tác dụng khơng cho ánh
sáng chiếu lên tục lên phim, ánh sáng chiếu lên phim sẽ làm cho phim bị hỏng. Cửa sập chỉ mở trong một thời gian rất ngắn khi ta chụp ảnh mà thôi.
Bài 2: Những người thợ chụp ảnh khi thực hiện động tác chụp ảnh
thường đứng lên, ngồi xuống, đến gần, lùi ra xa…đồng thời luôn điều chỉnh máy ảnh (xoay ống kính). Những động tác đó có ý nghĩa gì? Hãy giải thích?
Gợi ý:
Khi chụp ảnh, cái cần chụp đóng vai trị là vật. Yêu cầu của một tấm ảnh đẹp là ảnh của vật chụp phải hiện lên rõ nét trên phim. Vì tiêu cự của vật kính khơng đổi, nên muốn chụp được ảnh rõ nét thì người chụp phải điều chỉnh
khoảng cách (d) từ vật cần chụp đến vật kính của máy ảnh và khoảng cách (d’) từ vật kính của máy ảnh đến phim sao cho nó thỗ mãn công thức:
f d d 1 ' 1 1 = +
- Động tác đứng lên, ngồi xuống nhằm tạo một bố cục ảnh hợp lý.
-Động tác đến gần, lùi ra xa là người chụp đang điều chỉnh khoảng cách (d) từ vật cần chụp đến vật kính.
- Động tác xoay ống kính là người chụp đang điều chỉnh khoảng cách (d’) từ vật kính đến phim.
Bài 3: Vì sao trên các máy ảnh, người ta thường dùng vật kính là một
thấu kính hội tụ có tiêu cự nhỏ (khoảng trên dưới 10 cm) mà khơng dùng thấu kính có tiêu cự lớn?
Gợi ý: Máy ảnh thông thường là một dụng cụ xách tay, yêu cầu về kích
thước của máy ảnh là phải nhỏ, gọn. Ngoài ra, về mặt kỹ thuật, máy ảnh phải chụp được những vật ở mọi cự li, kể cả những vật ở rất xa (coi như ở vô cùng). Trong trường hợp máy ảnh phải chụp những vật ở rất xa như vậy, ảnh của vật nằm ở trên phim đúng vị trí tiêu điểm của vật kính. Nếu vật kính là thấu kính hội tụ có tiêu cự lớn, khoảng cách giữa vật kính và phim cũng lớn làm kích thước máy ảnh phải to, điều này khơng đảm bảo tính tiện lợi của máy ảnh.
Bài 4: Quan sát một số ảnh chụp thể thao (ảnh vận động viên chạy, vận
động viên đua xe đạp,…) ta thường thấy có vết nhoè sau lưng. Nguyên nhân nào dẫn đến những nhược điểm trên? Hãy giải thích điều đó?
Gợi ý: Ngun nhân cơ bản dẫn đến nhược điểm trên là thời gian mở và
đóng cửa sập của máy ảnh chưa đủ ngắn. Các vận động viên chạy tốc độ cao hay đua xe đạp là những vật di động, khi thời gian đóng và mở cửa sập chưa đủ ngắn, không phải chỉ một ảnh của vật di động lưu lại trên phim tại thời điểm bấm máy mà các ảnh ở các vị trí tiếp theo của vật di động đó cũng kịp lưu lại trên phim. Kết quả là trên phim có rất nhiều ảnh của vật di động, các
ảnh này chồng chất lên nhau, làm cho ảnh bị nhoè về phía sau, ngược với hướng chuyển động của vật.
Bài 5: Quá trình tạo ảnh của vật qua máy ảnh thực chất là quá trình tạo
ảnh qua thấu kính hội tụ tn theo cơng thức:
f d d 1 ' 1 1 + =
Với một máy ảnh, tiêu cự f của vật kính là hằng số, khoảng cách d’ từ vật kính đến phim tại thời điểm bấm máy là cố định. Các vật cần chụp trong một bức ảnh lại có nhiều vị trí xa, gần khác nhau, chẳng hạn như một bức ảnh chụp phong cảnh, nghĩa là khoảng cách d của chúng là khác nhau. Vậy mà ảnh của chúng đều rõ nét. Hãy giải thích nghịch lý này?
Gợi ý: Về nguyên tắc, chỉ khi khoảng cách d từ vật cần chụp đến vật
kính, khoảng cách d’ từ vật kính đến phim và tiêu cự f thoả mãn điều kiện :
f d d 1 ' 1
1+ = thì ảnh của vật mới rõ nét trên phim. Nếu khơng thỏa mãn điều này
thì ảnh sẽ bị nhoè. Nhưng mắt có năng suất phân li (là khả năng phân biệt được hai điểm khác nhau trên vật), đối với mắt bình thường ảnh bị nh mắt ta khơng thể phát hiện được.
Trên thực tế, khi phải chụp những bức ảnh phong cảnh trước hết người chụp phải chọn cho mình một máy ảnh tốt, để tạo được tấm ảnh tốt (ít nh) thì phụ thuộc phần lớn vào kinh nghiệm của người chụp. Để tránh những vết nhoè (để làm người xem ảnh không phát hiện được), người chụp ảnh phải điều chỉnh sao cho độ mở của vật kính nhỏ và kéo thời gian mở sập cửa . Việc điều chỉnh độ mở của vật kính nhỏ giúp cho độ nhoè giảm đi rất nhiều, nhưng nó lại làm cho cường độ sáng chiếu lên phim cũng giảm theo (do có ít ánh sáng được lọt vào máy), nhược điểm này được khắc phục bằng cách kéo dài thời gian mở cửa sập để lượng ánh sáng chiếu vào máy nhiều hơn.
Bài 6: Một người có khả năng nhìn rõ những vật ở gần nhất cách mắt
chừng 60 cm. Theo em thì mắt người ấy bị tật gì? Và làm thế nào để sửa tật của của mắt đó?
Gợi ý: Đối với người bình thường, khoảng cực cận OCC = 25 cm. Người
này nhìn rõ những vật gần nhất cách mắt chừng 60 cm nên người này bị tật viễn thị.
Để sửa tật viễn thị trên, người đó phải đeo kính sao cho điểm gần nhất cách mắt 25 cm qua kính hiện lên ở cực cận của mắt như bình thường. Do vậy, người đó phải đeo kính được làm bằng thấu kính hội tụ. Tiêu cự của thấu kính được tính theo cơng thức:
7 300 ) 60 ( 25 ) 60 .( 25 ' ' . = − + − = + = d d d d f
Bài 7: Một người bị tật cận thị muốn nhìn một vật ở xa nhưng quên
khơng mang theo kính. Trong tay người ấy có các dụng cụ sau: 1. Gương cầu lõm.
2. Gương cầu lồi. 3. Gương phẳng.
Có thể chọn dụng cụ nào trong các dụng cụ kể trên để có thể nhìn vật thay cho kính? Em hãy giải thích tại sao?
Nhận xét: Đây là BTTT loại sáng tạo.
Phân tích bài tập: sau khi đọc kỹ bài ra ta rút ra được một số thông tin
sau:
- Sự kiện nêu ra trong bài: Một người bị tật cận thị qn khơng mang kính. Người ấy có các dụng cụ: gương cầu lồi, gương cầu lõm, gương phẳng.
- Vấn đề cần giải quyết: Người cận thị phải dùng dụng cụ nào trong ba dụng cụ trên để thay cho kính cận thị? Giải thích tại sao?
Định hướng các câu hỏi cho việc phân tích và xác lập câu trả lời cho bài tập.
- Muốn nhìn thấy rõ vật những người cận thị phải đeo kính như thế nào để sửa tật cận thị cho mình?
- Tính chất ảnh qua các dụng cụ đã nêu như thế nào? Có đảm bảo cho người đó dùng một trong ba dụng cụ đó để thay kính cận thị của mình khơng?
Xây dựng câu trả lời.
- Mắt bị tật cận thị là mắt nhìn xa kém hơn so với mắt bình thường. Khi khơng điều tiết, thấu kính mắt của mắt cận thị có tiêu điểm nằm trước võng mạc.
- Để mắt cận thị có thể nhìn được vật ở xa như mắt bình thường thì phải dùng một thấu kính phân kỳ có độ tụ thích hợp đeo trước mắt hoặc gắn nó sát giác mạc.
- Tính chất ảnh qua gương cầu lồi, gương cầu lõm, gương phẳng:
+ Đối với gương cầu lồi, ảnh tạo qua gương là ảnh ảo, gần gương hơn so với vị trí của vật, tuy ảnh có nhỏ hơn vật nhưng nó lại hiện lên trong khoảng nhìn rõ của mắt có thể quan sát được. Để nhìn rõ vật, người ấy điều chỉnh khoảng cách giữa mắt và gương để ảnh hiện lên trong khoảng nhìn rõ của mắt. + Đối với gương phẳng vật thật luôn cho ảnh ảo và khoảng cách của vật và ảnh bằng nhau nên dùng gương cũng giống như khơng dùng gương, nên người đó cũng khơng quan sát được ảnh của vật qua gương.
+ Đối với gương cầu lõm, vật thật ngoài khoảng OF cho ảnh thật nên ta không thể quan sát được. Trong khoảng OF, vật thật cho ảnh ảo và xa gương hơn vật nên người đó cũng khơng thể quan sát được ảnh trong trường hợp này.
Do vậy người đó nên chọn gương cầu lồi để quan sát.
Bài 8: Một số người cận thị khi về già thường đeo kính hai trịng: Trịng
trên dùng để nhìn xa, trịng dưới dùng để nhìn gần. Trịng nhìn gần được cấu tạo từ một kính nhỏ dán vào phần dưới của trịng nhìn xa. Vì sao những người cận thị khi về già lại phải đeo kính như vậy?
Gợi ý: Những người cận thị khơng nhìn được những vật ở xa. Khi về già,
mắt bị lão hố nên cũng khơng thể nhìn những vật ở gần như mắt bình thường. Lẽ ra họ phải dùng hai loại kính khác nhau, kính cận thị để nhìn những vật ở xa (như khi đi đường để quan sát chẳng hạn), và kính viễn thị dùng để nhìn những vật ở gần (khi đọc sách báo…). Việc dùng hai loại kính riêng biệt như vậy có nhiều bất tiện nên trên thực tế, người ta chế tạo loại kính có hai trịng để người già có nhiều thuận tiện hơn. Trịng trên dùng để nhìn xa, trịng dưới dùng để nhìn gần.
Bài 9: Một số người cho rằng những người cận thị khi đọc sách nên đeo
kính cận thị, như vậy sẽ tốt hơn cho mắt. Một số người khác lại cho rằng khi đọc sách lại bỏ kính ra, như vậy sẽ khơng làm cho mắt bị cận thị nặng hơn. Xem ra ai cũng có lý. Theo bạn nên khuyên những người cận thị như thế nào?
Gợi ý: Khi đọc, thường phải để sách cách mắt chừng 25cm đến 30cm để
nhìn bao quát cả trang sách. Người cận thị khơng đeo kính chỉ nhìn rõ những vật ở trong giới hạn nhìn rõ của mắt, khoảng này là tương đối nhỏ.
Những người bị cận thị nặng, đeo kính số 5 chẳng hạn, có điểm cực viễn chỉ cách mắt 20cm. Những người cận thị nặng hơn có điểm cực viễn cịn ở gần mắt hơn nữa. Muốn đọc được trang sách đặt cách mắt 30cm, họ nhất thiết phải đeo kính. Khi đeo kính đúng số, tức là có tiêu cự f = - OCV, điểm cực
viễn được đưa ra xa vô cùng, và mắt lại phải điều tiết mới thấy rõ các chữ trên trang sách.
Đối với người cận thị nhẹ hơn, có điểm cực viễn cách mắt khoảng 25cm, nên khơng cần đeo kính họ cũng đọc được chữ trên trang sách cách mắt 25cm mà khơng phải điều tiết (hoặc điều tiết rất ít). Khi mắt khơng phải điều tiết hoặc điều tiết ít, các cơ giữa thuỷ tinh thể làm việc không quá căng, nên lâu mỏi. Khi mắt không điều tiết nữa, thuỷ tinh thể trở lại bình thường nên mắt khơng bị cận thị nặng thêm. Nếu đeo kính để đưa cực viễn ra xa vơ cực thì lúc đọc sách mắt phải điều tiết nhiều, thuỷ tinh thể ở trạng thái căng quá lâu có thể bị giảm hoặc bị mất tính đàn hồi, khó trở lại trạng thái bình thường, và mắt
có xu hướng ngày càng cận thị nặng thêm. Vì vậy, người ta khuyên người cận thị bỏ kính ra hoặc đeo kính số nhỏ hơn khi đọc sách báo, để giữ cho mắt khỏi cận nặng thêm.
Tuy nhiên, nếu cứ giữ cho mắt luôn không phải điều tiết, cơ mắt hoạt động sẽ chóng suy yếu, mắt mất dần khả năng điều tiết và dễ trở thành mắt lão. Vì vậy, thỉnh thoảng nên cho cơ mắt hoạt động, tức là đeo kính để mắt điều tiết. Việc này cần làm một cách có điều độ để vừa giữ cho mắt không bị cận thị nặng thêm, vừa giữ cho mắt trẻ lâu.
Bài 10: Bình thường nhìn cả hai mắt có lợi hơn khi nhìn bằng một mắt.
Tuy nhiên đối với vận động viên bắn súng thì lại khác: ngắm bằng một mắt tốt hơn nhiều so với ngắm bằng hai mắt. Hãy giải thích:
1. Khi ngắm bằng hai mắt có lợi gì?
2. Các vận động viên bắn súng ngắm bằng một mắt có lợi gì?
Gợi ý:
1. Khi nhìn bằng hai mắt, cái lợi đầu tiên là năng lượng ánh sáng mà ta thu nhận được gấp đôi so với khi chỉ nhìn bằng một mắt, nên khả năng nhận biết, phân biệt các vật mà ta nhìn sẽ nhanh hơn và rõ hơn. Ngồi ra, khi nhìn bằng hai mắt cịn có một tác dụng khác quan trọng hơn là cho ta cảm giác về độ sâu và hình ảnh nổi.
Hai mắt người cách nhau chừng 5cm – 6cm. Khi nhìn một vật bằng cả hai mắt, hai ảnh phối của vật trên võng mạc hơi khác nhau một chút. Khi thần kinh thị giác của hai mắt “chập” hai cảm giác thu được ở mỗi mắt thành cảm giác chung về hình ảnh của vật thì hai cảm giác khơng chập hồn tồn, do đó ta có cảm giác về độ sâu và hình nổi.
2. Với các vận động viên bắn súng, vấn đề quan trọng nhất là đường ngắm: mục tiêu, đầu ruồi và thước ngắm phải nằm trên một đường thẳng. Và như vậy việc mở to cả hai mắt chẳng những khơng có tác dụng nhìn rõ vật, mà cịn sai lệch đường ngắm và bắn khơng trúng đích.
Bài 11: Những người thợ lặn cho biết, khi lặn dưới nước mà khơng mang
kính lặn thì khơng trong rõ các vật như trên cạn. Cịn khi mang kính lặn (Hình 2.16) (thực chất là một tấm kính phẳng gắn vào một cái ốp bằng cao su giữ khơng cho nước chạm vào mắt) thì lại trơng thấy rõ các vật dưới nước. Hãy giải thích tại sao lại như vậy?
Gợi ý:
Mắt người thường nhìn trong khơng khí. Khơng khí có chiết suất n = 1, mắt người có chiết trung bình bằng 1,336 nên các tia sáng từ khơng khí vào mắt bị khúc xạ nhiều và hội tụ đúng vào võng mạc (với mắt bình thường).
Khi lặn xuống nước, khơng mang kính
lặn thì mắt ta tiếp xúc với nước có chiết suất 1,33 (nhỏ hơn chiết suất của mắt một chút), nên các tia sáng từ nước vào mắt không hội tụ được vào võng mạc