2.3.3.1. Bài tập về kính lúp
* Các nội dung kiến thức cơ bản chủ yếu thường gặp: - Tính số bội giác của kính khi ngắm chừng ở vô cực
- Tính số bội giác của kính và số phóng đại khi ngắm chừng ở cực cận/ - Bài tập về người mắt cận sử dụng kính lúp.
* Các kiến thức cần vận dụng:
- Cách ngắm chừng: Điều chỉnh vị trí của vật hay kính sao cho ảnh của vật nằm trong giới hạn nhìn rõ của mắt.
- Số bội giác của kính có thể được xác định bởi một trong các biểu thức: 0 0 tan tan G ' ' D d K G d OCc K G Khi ngắm chừng ở cực cận: Gc = K
50 Khi ngắm chừng ở vô cực: f D G f OC G c 2.3.3.2. Bài tập về kính hiển vi
* Các nội dung kiến thức cơ bản chủ yếu thường gặp: - Tính số bội giác của kính khi ngắm chừng ở vô cực
- Xác định phạm vi đặt vật trước vật kính để mắt có thể nhìn rõ ảnh của vật qua kính. - Tính khoảng cách từ vật đến vật kính - Tính số phóng đại ảnh - Tính góc trông ảnh * Các kiến thức cần vận dụng
- Điều kiện để nhìn rõ ảnh của việc qua kính là ảnh đó phải nằm trong giới hạn nhìn rõ của mắt. Nếu mắt tốt ảnh nằm ở điểm cực viễn gọi là ngắm chừng ở vô cực.
- Số bội giác của kính hiểm vi G K1.G2 2 1 . f f D G
- Bài tập về kính hiển vi về bản chất là bài tập hệ 2 thấu kính hội tụ đặt đồng trục cho ảnh ảo nằm trong giới hạn nhìn rõ của mắt.
2.3.3.3. Bài tập về kính thiên văn
* Các nội dung kiến thức cơ bản chủ yếu được hỏi. - Tính khoảng cách giữa vật kính và thị kính
- Tính số bội giác của kính khi ngắm chừng ở , ở điểm cực viễn của mắt và điểm cực cận của mắt.
- Tính tiêu cự của vật kính và thị kính - Tính góc trông ảnh…
51
- Điều kiện để nhìn rõ ảnh của các vật ở xa là ảnh đó qua kính thiên văn phải nằm trong giới hạn nhìn rõ của mắt
- Bài tập về kính thiên văn thực chất là bài tập về hệ 2 thấu kính cho ảnh ảo nằm trong giới hạn nhìn rõ của mắt
- Số bội giác của kính thiên văn:
2 1
f f G
2.4. Hệ thống bài tập nhằm rèn kĩ năng giải BT chƣơng “Mắt. Các dụng cụ quang”
Bài 1: Một lăng kính thuỷ tinh có chiết suất n 2. Tiết diện thẳng của lăng kính là một tam giác đều ABC. Chiếu một tia sáng nằm trong mặt phẳng của tiết diện thẳng tới mặt bên AB sao cho tia ló ở mặt bên AC với góc ló bằng 450
. a. Tính góc lệch giữa tia tới và tia ló.
b. Góc lệch đó thay đổi thế nào khi giảm giá trị góc tới.
Mục tiêu: Nhớ và vẽ được đường truyền của tia sáng qua lăng kính. - Vận dụng các công thức lăng kính tìm ra góc tới khi biết góc "ló" - Hiểu được mối liên hệ giữa góc lệch với góc tới.
Bài 2: Lăng kính có chiết suất n = 1,50 và góc chiết quang A = 300. Một chùm tia sáng hẹp, đơn sắc được chiếu vuông góc đến mặt trước của lăng kính.
a. Tính góc ló và góc lệch của chùm tia sáng.
b. Giữ chùm tia tới cố định, thay lăng kính trên bằng một lăng kính có cùng kích thước, nhưng có chiết suất n' n. Chùm tia ló sát mặt sau của lăng kính. Tính n'.
Mục tiêu: + Vẽ dược đường truyền của tia sáng qua lăng kính, sự hình thành góc tới, góc ló và góc lệch, biết vận dụng các công thức lăng kính để tìm góc ló, góc lệch.
+ Biết vận dụng linh hoạt, sáng tạo hiện tượng vật lí đã cho trong bài rằng khi tia ló đi sát mặt sau của lăng kính, suy ra giá trị góc ló và vận dụng công thức lăng kính tính giá trị n'.
52
Bài 3: Cho một thấu kính L có độ trụ D = 5dp. Xác định vị trí, tính chất và độ lớn ảnh của một vật AB cao 2cm, vuông góc với trục chính, trong các trường hợp sau:
a. AB là vật thật, cách L là 30cm b. AB là vật thật, cách L là 40 cm
Hãy vẽ đường đi của tia sáng trong mỗi trường hợp.
Mục tiêu: + Rèn kĩ năng vẽ đường truyền của tia sáng qua thấu kính, biết dựng ảnh thật và ảnh ảo tạo bởi thấu kính hội tụ.
+ Biết sử dụng công thức thấu kính thích hợp để tìm ra các đại lượng trong bài toán.
Bài 4: Một thấu kính hội tụ có tiêu cự f = 20 cm. Tìm vị trí của vật trước thấu kính để ảnh của vật tạo bởi thấu kính gấp 4 lần vật.
Giải toán bằng hai phương pháp a. Tính toán
b. Vẽ hình.
Mục tiêu: + Biết sử dụng công thức A'B' K AB
và '
d d
K để phân tích bài toán có hai trường hợp khác nhau cùng trị số K.
+ Rèn kĩ năng vẽ ảnh thật, ảnh ảo (kĩ năng dựng hình và tính toán qua hình vẽ) Bài 5: Một thấu kính phân kì có độ tụ - 5dp.
a. Tính tiêu cự của kính
b. Nếu vật đặt cách kính 30cm thì ảnh hiện ra ở đâu và có số phóng đại bao nhiêu?
Mục tiêu: + Nhớ và vận dụng mối liên hệ giữa độ tụ và tiêu cự của thấu kính + Rèn kĩ năng vẽ ảnh đối với vật sáng trước thấu kính phân kì.
53
Bài 6: Trong hình vẽ. xy là trục chính cuả thấu kính L, A là vật điểm thật, A' là ảnh của A tạo bởi thấu kính với mỗi trường hợp hãy xác định.
a. A' là ảnh thật hay ảo b. Loại thấu kính c. Các tiêu điểm chính * (Bằng phép vẽ) Mục tiêu: - Có kĩ năng dựng hình khi biết vị trí ảnh, vật, trục chính của thấu kính
- Đoán nhận được tính chất của vật, ảnh khi biết vị trí của chúng so với trục chính thấu kính
(Biết vị trí của vật, ảnh so với trục chính thấu kính => suy ra tính chất cả ảnh, loại thấu kính).
Bài 7: Cho một thấu kính thuỷ tinh hai mặt lồi và bán kính cong bằng 30cm và 20cm. Hãy tính độ tụ và tiêu cự của thấu kính khi đặt nó trong không khí và trong nước có chiết suất
3 4
n cho biết chiết suất của thuỷ tinh n = 1,5. Mục tiêu:
+ Rèn kĩ năng phân tích độ tụ (tiêu cự) của thấu kính trong các môi trường trong suốt khác nhau có giá trị khác nhau và xác định bởi công thức:
2 1 1 1 ) 1 ( 1 R R n f D
Bài 8: Một điểm sáng S đặt trước thấu kính hội tụ có tiêu cự f = 40cm. Di chuyển S một khoảng 20cm lại gần thấu kính người ta thấy ảnh S' và S di chuyển một khoảng 40cm. Tìm vị trí của vật và ảnh lúc đầu và sau khi chuyển. Mục tiêu: Hiểu được vấn đề khi vật di chuyển một khoảng a nào đó thì ảnh cũng di chuyển một khoảng b và đặc điểm vật và ảnh luôn luôn di chuyển cùng chiều. Từ đó có thể lập phương trình xác định vị trí của vật và ảnh.
x y A' A 1 x y A' A 2
54
Bài 9: Đặt một vật sáng AB vuông góc với trục chính của thấu kính hội tụ L1, có tiêu cự f1 = 30cm và cách thấu kính 36cm. Sau L1 ta đặt một thấu kính L2 có tiêu cực f2 = -10cm. Đồng trục với L1 và cách L1 một đoạn a.
a. Cho a = 200cm. Xác định ảnh của AB cho bởi hệ thấu kính
b. Khoảng cách a ở trong khoảng nào thì ảnh của AB cho bởi hệ là ảnh thật. c. Tìm a để độ lớn của ảnh cuối cùng của AB không phụ thuộc khoảng cách từ vật AB đến hệ.
Mục tiêu:
+ Rèn kĩ năng giải bài toán quang hệ (sẽ ứng dụng trong các bài tập về kính hiển vi và kính thiên văn).
+ Hiểu được sơ đồ tạo ảnh cho bởi quang hệ, dựng ảnh của vật sáng qua quang hệ.
+ Vận dụng các công thức thấu kính, thiết lập được các phương trình cần thiết giải bài toán.
Bài 10: Một người cận thị có điểm cực viễn cách mắt 50cm và điểm cực cận cách mắt 12,5cm
a. Tính độ tụ của kính phải đeo
b. Khi đeo kính thì người ấy sẽ nhìn được vật gần nhất cách mắt bao nhiêu? Quang tâm của kính coi như trùng với quang tâm của mắt.
Mục tiêu:
+ Nắm vững kiến thức về tật của mắt cận và cách sửa mắt cận sao cho nhìn được những vật ở xa như mắt tốt là đeo kính phân kì có tiêu cực fc = -OCv.
+Rèn kĩ năng xác định vị trí của vật khi đã phán đoán được vị trí của ảnh. Bài 11: Một người cận thị có điểm cực viễn cách mắt 50cm, điểm cực cận nằm cách mắt 15cm.
a. Nếu người ấy muốn nhìn rõ một vật ở xa vô cực mà không phải điều tiết thì phải đeo sát mắt một thấu kính có độ tụ là bao nhiêu? Khi đeo kính, người ấy nhìn rõ điểm gần nhất cách mắt bao nhiêu.
55
b. Nếu người ấy muốn cho điểm nhìn rõ gần nhất cách mắt 25cm thì phải đeo sát mắt một thấu kính có độ tụ là bao nhiêu. Khi đó mắt nhìn vật ở xa vô cực có gì khác so với trường hợp đeo kính thứ nhất.
Mục tiêu:
+ Nhớ đặc điểm của mắt cận và cách chọn kính phải đeo để nhìn được xa như mắt tốt.
+ Rèn kĩ năng giải bài toán liên quan đến mắt cận phải dùng kính phân kì để sửa.
Bài 12: Một người viễn thị nhìn rõ được vật gần nhất cách mắt 40 cm. a. Tính độ tụ của kính phải đeo để có thể nhìn được vật gần nhất cách 25cm. Kính đeo sát mắt.
b. Nếu người ấy đeo một kính có độ tụ + 1dp thì sẽ nhìn được vật gần nhất cách mắt bao nhiêu?
Mục tiêu: Hiểu rõ đặc điểm của mắt viễn như thế nào và biện pháp khắc phục là đeo kính hội tụ để nhìn rõ các vật ở gần như mắt tốt.
+ Rèn kĩ năng giải bài tập về kính hội tụ cho ảnh ảo nằm trong giới hạn nhìn rõ của mắt.
Bài 13: Một mắt bình thường về già, khi điều tiết tối đa thì tăng độ tụ của mắt thêm 1dp.
a. Xác định điểm cực cận và cực viễn
b. Tính độ tụ của kính phải đeo (cách mắt 2cm) để nhìn thấy một vật cách mắt 25 cm không điều tiết.
Mục tiêu:
+ Hiểu được đặc điểm của mắt lão và kĩ năng xác định điểm cực cận, cực viễn của mắt lão khi biết độ biến thiên, độ tụ và cách sửa bằng biện pháp đeo kính hội tụ.
+ Rèn kĩ năng giải bài tập và kính hội tụ cho ảnh ảo nằm trong giới hạn nhìn rõ của mắt.
56
Bài 14: Mắt một người có quang tâm cách võng mạc, khoảng d' = 1,52cm. tiêu cự của thuỷ tinh thể thay đổi giữa hai giá trị f1 = 1.500cm và f2 = 1,415cm.
a. Xác định giới hạn nhìn rõ của mắt
b. Tính tiêu cự và độ tụ của thấu kính phải ghép sát vào mắt để mắt nhìn thấy vật ở vô cực mà không điều tiết.
c. Khi đeo kính, mắt nhìn thấy điểm gần nhất cách mắt bao nhiêu. Mục tiêu:
+ Rèn kĩ năng xác định khoảng OCv và OCc của mắt khi biết độ biến thiên tiêu cự của thuỷ tinh thể và cấu tạo của mắt.
+ Căn cứ vào khoảng giá trị của OCv và OCc để xác định mắt cận hay mắt viễn và từ đó có thể tìm được cách sửa.
Bài 15: Mắt của một người cận thị có điểm Cv cách mắt 20cm.
a. Để khắc phục tật này, người đó phải đeo kính gì, độ tụ bao nhiêu để nhìn rõ các vật ở xa vô cùng?
b. Người này muốn đọc một thông báo cách mắt 40cm, nhưng không có kính cận mà lại sử dụng một thấu kính phân kì có tiêu cự 15cm. Để đọc được thông báo trên mà không phải điều tiết thì phải đặt thấu kính phân kì cách mắt bao nhiêu?
Mục tiêu: + Nhớ đặc điểm của kính phải đeo để sửa mắt cận nhìn được các vật ở xa như mắt tốt.
+ Rèn kĩ năng phân tích tình huống thấu kính phân kì cho ảnh ảo nằm trong giới hạn nhìn rõ của mắt mà cụ thể trong điều kiện kính không đặt sát mắt.
Bài 16: Một người cận thị có giới hạn nhìn rõ từ 20cm đến 50cm có thể sửa tật cận thị của mắt người đó bằng hai cách.
- Đeo kính cận L1 để khoảng thấy rõ dài nhất là vô cực (có thể nhìn rõ vật ở rất xa)
- Đeo kính cận L2 để khoảng thấy rõ ngắn nhất là 25cm, bằng khoảng thấy rõ ngắn nhất của mắt bình thường.
57
a. Hãy xác định số kính (độ tụ) của L1 và L2, khoảng thấy rõ ngắn nhất khi đeo kính L1 và khoảng thấy rõ dài nhất khi đeo kính L2.
b. Hỏi sửa tật cận thị theo cách nào sẽ lợi hơn? Vì sao? giả sử kính đeo sát mắt. Mục tiêu: + Rèn kĩ năng giải bài tập về sửa tật của mắt mà trong đó cần áp dụng công thức thấu kính: f d d 1 1 1 '
+ Hiểu được cách lựa chọn kính sửa như thế nào là thích hợp với hoàn cảnh cần quan sát và với trường hợp nào thì đạt hiêu quả nhất.
Bài 17: Dùng một thấu kính có độ tụ + 10dp để làm kính lúp a. Tính độ bội giác của kính khi ngắm chừng ở vô cực.
b. Tính độ bội giác của kính và độ phóng đại của ảnh khi người quan sát ngắm chừng ở cực cận. Khoảng nhìn rõ ngắn nhất của mắt là 25cm. Mắt đặt sát sau kính.
Mục tiêu:
+ Nhớ được cấu tạo đơn giản của kính lúp và cách xác định độ bội giác của kính lúp trong trường hợp ngắm chừng ở vô cực.
+ Hiểu được bài tập về kính lúp tương tự như bài tập về thấu kính hội tụ cho ảnh ảo nằm trong giới hạn nhìn rõ của mắt.
+ Rèn kĩ năng giải bài tập về kính lúp
Bài 18 Một học sinh cận thị có các tiểm Cc, Cv cách mắt lần lượt là 10cm và 90cm. Học sinh này dùng kính lúp có độ tụ + 10dp để quan sát một vật nhỏ. Mắt đặt sát kính.
a. Vật phải đặt trong khoảng nào trước kính?
b. Một học sinh khác, có mắt không bị tật, ngắm chừng kính lúp nói trên ở vô cực. Cho OCc = 25cm. Tính số bội giác.
Mục tiêu: Nắm vững kiến thức để quan sát rõ một vật qua kính lúp thì ảnh của vật cần quan sát phải nằm trong giới hạn nhìn rõ của mắt. Từ đó rèn kĩ năng giải bài tập về mắt cận sử dụng kính lúp ( không dùng kính cận bổ trợ).
58
Bài 19: Một người cận thị có khoảng cách từ mắt đến điểm cực cận là 10cm và đến điểm cực viễn là 50cm, quan sát một vật nhỏ qua một kính lúp có độ tụ + 10 đi ốp, mắt đặt sát sau kính.
a. Hỏi phải đặt vật trong khoảng nào trước kính
b. Tính độ bội giác ứng với mắt người ấy và độ phóng đại của ảnh trong các trường hợp sau:
- Người ấy ngắm chừng ở điểm cực cận - Người ấy ngắm chừng ở điểm cực viễn
Mục tiêu: Rèn kĩ năng giải bài tập về mắt cận thị. Sử dụng kính lúp nhằm hiểu rõ: Phạm vi về khoảng cách từ vật đến kính sao cho mắt quan sát thấy vật (ánh của vật) trong các trường hợp là quan sát được rõ nhất (ngắm chừng ở điểm cực cận) và quan sát trong thời gian dài mà không mỏi mắt (ngắm chừngở điểm cực viễn) và so sánh số bội giác, số phóng đại ảnh trong các trường hợp tương ứng.
Bài 20: Một người có khoảng nhìn rõ ngắn nhất OCc = 15cm và giới hạn nhìn rõ (khoảng cách từ điểm cực cận đến điểm cực viễn ) là 35cm.
Người này quan sát một vật nhỏ qua kính lúp có tiêu cực 5cm. Mắt đặt