Nghiên Cứu Chương Trình Mắt Và Các Dụng Cụ Quang Học - Tài Liệu Text

Có thể bạn quan tâm

Tải bản đầy đủ (.docx) (32 trang)

Trang chủ

Thạc sĩ - Cao học

Sư phạm

nghiên cứu chương trình Mắt và các dụng cụ quang học

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (794.45 KB, 32 trang )

A. MỞ ĐẦUQuang hình học là một phần của Quang học trong đó dùng phương pháp hình học đểgiải thích các hiện tượng liên quan đến ánh sáng. Quang hình học không giải thích bản chất củacác hiện tượng quang học mà chỉ dựa trên quan niệm thuần túy hình học để nghiên cứu Vì vậyvấn đề nêu ra chỉ có ý nghĩa về mặt hình học hơn ý nghĩa vật lý.Lý thuyết quang hình học đã giải thích thành công cả hiện tượng như phản xạ và khúcxạ ánh sáng. Tuy nhiên để nghiên cứu một số hiện tượng khác như giai thoa, nhiễu xạ ánhsáng…. Không thể dùng lý thuyết này, mà ta phải dùng lý thuyết quang học sóng, trong đóxét ánh sáng như một sóng.Phần “Mắt. Các dụng cụ quang học” học sinh được nghiên cứu về đường đi của tiasáng và sự tạo ảnh của vật qua các dụng cụ quang học; cấu tạo và hoạt động của mắt, các tậtcủa mắt và cách sửa tật. Trong chương này học sinh được học về lăng kính, tính chất củalăng kính; các khái niệm liên quan đến thấu kính như thấu kính mỏng, quang tâm, trục chính,trục phụ, tiêu điểm chính, tiêu điểm phụ, tiêu diện, tiêu cự, độ tụ, độ phóng đại, các côngthức thấu kính, đơn vị đo của các đại lượng; sự điều tiết của mắt khi nhìn vật ở điểm cực cậnvà cực viễn, năng suất phân li và sự lưu ảnh của mắt, đặc điểm của mắt bị tật và cách khắcphục; cấu tạo, công dụng của kính lúp, kính hiển vi và kính thiên văn; công thức tính số bộigiác của kính lúp, kính hiển vi và kính thiên văn; cách dựng ảnh của vật qua thấu kính hội tụ,thấu kính phân kì, kính lúp, kính hiển vi và kính thiên văn; thực hành thí nghiệm xác địnhtiêu cự của thấu kính.1. Mắt và các dụng cụ quang học.1.1. Gương phẳng.Một phần mặt phẳng phản xạ ánh sáng tốt được gọi là gương phẳng. Thí dụ: một mặt thủytinh được mạ bạc, mặt thoáng của thủy ngân...Giả sử ta có một điểm vật P đặt trước gương phẳng G. ảnh P’ của P cho bởi gương theo thựcnghiệm, đối xứng với P qua gương phẳng. Ta có thể dễ dàng chứng minh điều này từ các địnhluật về phản xạ ánh sáng. Ngoài ra, nếu vật thực thì ảnh ảo, và ngược lại.Trường hợp vật không phải là một điểm thì ta có ảnh của vật là tập hợp các ảnh của các điểmtrên vật. Ảnh và vật đối xứng với nhau qua mặt phẳng của gương, chúng không thể chồng khítlên nhau (như bàn tay trái và bàn tay phải) trừ khi vật có một tính đối xứng đặc biệt nào đó.Vật và ảnh còn có tính chất đổi chỗ cho nhau. Nghĩa là nếu ta hội tụ một chùm tia sáng tớigương G (có đường kéo dài của các tia đồng qui tại P’) thì chùm tia phản xạ sẽ hội tụ tại P. (Tínhchất truyền trở lại ngược chiều)Hai điểm P và P’ được gọi là hai điểm liên hợp.Đối với các gương phản xạ, không gian vật thực và không gian ảnh thực trùng nhau và nằmtrước mặt phản xạ.1.2. Gương cầu1.2.1.Định nghĩa: Một phần mặt cầu phản xạ ánh sáng được gọi là gương cầu.HÌNH 11O là đỉnh. C là tâm. đường OC là trục chính của gương cầu. Các đường khác đi qua tâm Cđược gọi là trục phụ R = OC là bán kính chính thực của gương.r là bán kính mở (hay bán kính khẩu độ). Góc 9 được gọi là góc mở (hay góc khẩu độ). Cóhai loại gương cầu : gương cầu lõm có mặt phản xạ hướng về tâm, gương cầu lồi có mặt phản xạhướng ra ngoài tâm1.2.2.Công thức gương cầu:Hình 12Xét một điểm sáng P nằm trên quang trục của gương. Ta xác định ảnh của P bằng cách tìmgiao điểm P’ của hai tia phản xạ ứng với hai tia tới nào đó; ví dụ hai tia PO và PI (H. 12). P’ làảnh của P.1 Vẽ tiếp12+ tuyến= IT của gương tại I. Ta thấy IC và IT là các phân giác trong và ngoài của gócPIP’.điểm TCT, C, P’, P là bốn điểm liên hợp điều hòa, ta có :TP ' BốnTPMàTC =ROChayTC =cos ϕcosϕVậy112 cos ϕ+=TP ' TPOCTheo công thức trên ta thấy : Các tia sáng phát xuất từ điểm P, tới gương cầu với các gócGkhác nhau, sẽ không hội tụ ở cùng một điểm ảnh P’. Vậy khác với gương phẳng, ảnh của mộtđiểm cho bởi gương cầu, không phải là một điểm: ảnh P’ không rõ.Tuy nhiên nếu ta xét các gương cầu có góc khẩu độ θ nhỏ thì φ cũng nhỏ, cosφ ≈1 , điểm Tcó thể coi là trùng với O. Công (2.1) trở thành:112+=OP ' OP OCVậy trong trường hợp này, ta có thể coi như có ảnh điểm P’ Nếu ta kí hiệuOP ' = d ', OP = d , OC = R1 1 2+ =d' d RVậy muốn có ảnh rõ, góc khẩu độ của gương cầu phải nhỏ.Công thức trên có thể áp dụng cho gương cầu lồi hay lõm, vật và ảnh thực hay ảo.Thông thường người ta quy ước chiều dương là chiều truyền của ánh sáng tới.1.2.3. Tiêu điểm của gương cầu. Công thức Newton (Niuton)Chiếu tới gương cầu một chùm tia sáng song song với trục chính. Chùm tia phản xạ hội tụ tạiđiểm F, điểm F được gọi là tiêu điểm của gương cầu.OFĐoạnđược gọi là tiêu cự của gương.Chùm tia song song ứng với vật ở xa vô cực nên d = -∞, suy ra tiêu cự f = OF, chính là d’trong công thức (2.3), là R/2f = R/2 (2.4)Với gương cầu lõm, ta có tiêu điểm thực Với gươnhg cầu lồi, ta có tiêu điểm ảoTa cũng có thể lập công thức gương cầu bằng cách lấy F làm gốc của các khoảng cách.POH.14EP = x, FP ' = x 'Đặtd ' = OP ' = OF + FP ' = f + x 'd = OP = OF + FP = f + xTa có :Thay vào công thức (2.3), ta được :112 1+= =f + x' f + x R f(2.4))Suy ra: xx’ = f2(2.5)Đó là công thức Newton.1.2.4.-Cách vẽ ảnh - Độ phóng đại:Ta có các tia đặc biệt sau:Tia tới song song với trục chính, tia phản xạ qua tiêu điểm F.Tia tới qua tiêu điểm F, tia phản xạ song song với trục chính.Tia tới qua tâm gương, tia phản xạ đi ngược trở lại.Để xác định ảnh của một điểm, ta chỉ cần dùng hai trong ba tia trên. Đối với vật khôngphải là một điểm, tachỉ cần xác định ảnh của một số điểm đặc biệt.Thị trường của gương.Thị trường của gương là khoảng không gian ở phía trước gương để nếu vật ở trongkhoảng không gian này thì mắt sẽ nhìn thấy ảnh của nó qua gương.1.2.5.Hình 16Trong hình 16, mắt người quan sát S đặt trước gương cầu lồi AOB. điểm S’ là ảnh của S chobởi gương. Thị trường của gương là khoảng không gian giới hạn bởi hình nón đỉnh S’, các đườngsinh tựatrên chu vi của gương. Bất kì vật nào nằm trong thị trường đều có thể cho chùm tia sángtới gương để phản xạ tới mắt S, do đó mắt nhìn thấy vật :Thị trường của gương cầu lồi lớn hơn so với các loại gương khác (gương phẳng, gương lõm)có cùng kích thước, vì vậy thường được dùng làm gương nhìn sau trên các loại xe.1.3. Một số ứng dụng của gươngTrong kỹ thuật, gương phẳng chủ yếu dùng để đổi phương và chiều truyền của chùm tiasáng. Nhờ vậy có thể thu ngắn kích thước của máy móc hay từ dưới mặt biển có thể quan sát cácvật ở trên mặt biển, từ trong lòng đất có thể quan sát các vật ở trên mặt đất.Gương cầu lõm thường được sử dụng với trường hợp chùm tia song song. Khi cần có chùmtia sáng rọi theo một hướng nhất định, thí dụ trong các đèn pha, người ta đặt nguồn sáng tại tiêuđiểm của gương cầu lõm. Chùm tia phản xạ từ gương là chùm tia song song định hướng được.Gương cầu lõm còn dùng để thu ảnh các vật ở xa, như các thiên thể, hiện trên mặtphẳng tiêu của gương. Các gương cầu với bán kính mở (bán kính khẩu độ) lớn cho ảnh với phẩmchất tốt mà việc chế tạo các gương như vậy tương đối không phức tạp bằng việc chế tạo các thấukính có công dụng tương đương. Vì vậy, trong các kính thiên văn lớn, người ta dùng gương thaycho thấu kính.Gương cầu lõm còn dùng để tập trung năng lượng của ánh sáng mặt trời trong các pin mặttrời, bếp mặt trời..1.4. Lăng kính1.4.1. Cấu tạoLăng kính là một khối chất trong suốt có dạng hình lăng trụ đứng. Lăng kính tam giác cótiết diện thẳng là một hình tam giác._ Hai mặt sử dụng của lăng kính được mài phẳng, nhẵn được gọi là hai cạnh bên(ABB’A’, ACC’A’).– Mặt đáy của lăng kính (BCC’B’) có khi được mài nhám hoặc bôi đen.– Giao tuyến của hai mặt bên gọi là cạnh của lăng kính (AA’).– Góc nhị diện của hai mặt bên gọi là ở đỉnh của lăng kính (còn gọi là góc chiết quang).– Tiết diện thẳng ABC là mặt cắt lăng kính vuông góc với cạnh lăng kính.Mặt bênCạnhA’1.4.2.Đường đi của tia sáng qua lăng kínhB’C’Mặt đáyABC tiết diện chính của lăng kínhXét một lăng kính có chiết suất n đặt trong không khí. Xét các tia sáng nằm trong mặt phẳngchính của lăng kính.Trường hợp dùng ánh sáng đơn sắc chiếu vào lăng kính:Xét tia sáng SI chiếu tới mặt bên AB của lăng kính, sau khi khúc xạ tại hai điểm I, J sẽ chotia ló JR bị lệch về phía đáy của lăng kínhTrường hợp dùng ánh sáng trắng:Nếu chùm ánh sáng tới là ánh sáng trắng thì khi đi qua lăng kính nó bị phân tích thành cáctia đơn sắc (hiện tượng tán sắc) tia có bước sóng λ ngắn bị lệch nhiều hơn (tia đỏ lệch ítnhất, tia tím lệch nhiều nhất).AGiải thích hiện tượng trên : chiết suất của thủyDJItinh đối với các ánh sáng đơn sắc khác nhauthì khác nhau. Chiết suất có giá trị nhỏ nhất đối với ánhSRđỏBCtmRsáng đỏ, và tăng dần khi chuyển sang màu da cam, màu vàng…..và lớn nhất đối với màu tím.MA1.4.3. Các công thức của lăng kínhTheo định luật khúc xạ ánh sáng :Dn1sin i1 = n2sin r1 (Với n1 = 1; n2 = n)12=> sin i1 = nsin r1r1Tương tự :n1sin r2 = n2sin i2 (Với n1 = n; n2 = 1)J12r2i2S=> sin i2 = nsin r2BCsin i1 = nsin r1sin i2 = nsin r2A = r1 + r2D = i1 + i2 - ACó: A = M (góc có cạnh tương ứng vuông góc)Mà: M = r1 + r2 (góc ngoài tam giác IJM)⇒ A = r1 + r2Tương tự:D = (i1 – r1) + (i2 – r2)D = (i1 + i2) - (r1 + r2)=> D = i1 + i2 - AKhi góc nhỏ:i1 < 100; A 0 với thấu kính hội tụ.f < 0 với thấu kính phân kì.1.5.4. Đường đi của tia sáng qua thấu kính và ảnh của một vật tạo bởi thấukínhĐể vẽ đường đi tia sáng qua thấu kính cần sử dụng một trong ba tia đặc biệt:+ Tia tới song song với trục chính, tia ló tương ứng (hoặc đường kéo dài) đi qua tiêu điểmảnh chính F/.+ Tia tới (hoặc đường kéo dài) đi qua tiêu điểm vật chính F, tia ló tương ứng song song vớitrục chính.+ Tia tới qua quang tâm O thì truyền thẳng.Đối với một tia tới bất kỳ, ta có thể vẽ tia ló bằng cách vẽ trục phụ, tia ló của tia tới đó vàtrục phụ giao nhau tại một điểm trên tiêu diện.Đối với thấu kính hội, tia sáng song song với trục nào thì sau khi qua thấu kính tia ló sẽ qua tiêuđiểm nằm trên trục ấy.Đối với thấu phân kì, tia sáng song song với trục nào thì sau khi qua thấu kính tia ló sẽ qua tiêuđiểm ảo nằm trên trục ấy.Đối với một tia tới bất kỳ, ta có thể vẽ tia ló bằng cách vẽ trục phụ, tia ló của tia tới đó và trụcphụ giao nhau tại một điểm trên tiêu diện.Các chùm sáng có màu khác nhau thì sẽ hội tụ ở những điểm khác nhau, còn chùm sáng trắngsong song gần trục sẽ hội tụ hầu như ở một điểm.Ảnh của một vật qua thấu kính là tập hợp ảnh của tất cả các điểm trên vật, ảnh của một điểm làgiao điểm của các tia ló (hoặc đường kéo dài của tia ló).1.5.5. Độ tụĐộ tụ là đại lượng đặc trưng cho khả năng làm hội tụ (hay phân kì) chùm sáng nhiều hay ítđược xác định bởi công thức:D= 11n1 ÷= ( − 1)  +RfnoR ÷ 12D=Nếu thấu kính đặt trong không khí thì: 111 ÷= (n − 1)  +RfR ÷ 12Trong đó: R1, R2 là bán kính của các mặt của thấu kính.Quy ước:R1, R2 > 0 với các mặt lồi,R1, R2 < 0 với các mặt lõm,R1 (hay R2) = 0 với mặt phẳng.Một thấu kính có độ tụ càng lớn thì tiêu cự càng nhỏ và khả năng hội tụ (phân kỳ) ánh sángcàng lớn. Khi tính trị số của độ tụ, f phải được dùng đơn vị là mét (m) và đơn vị của độ tụ làđiốp.1.5.6. Các công thức của thấu kính1 1 1= +f d d/- Công thức liên hệ giữa vị trí vật và vị trí ảnh:d > 0 với vật thật, d’ > 0 với ảnh thật, d’ < 0 với ảnh ảo.k =−- Công thức tính độ phóng đại:d ' A' B '=dABNếu ảnh và vật cùng chiều, k > 0.Nếu ảnh và vật ngược chiều, k < 0.Trong đó:f : là tiêu cự của thấu kínhd : là khoảng cách từ vật đến thấu kính.d’: là khoảng cách từ ảnh đến thấu kính.1.5.7. Các trường hợp ảnh tạo bởi thấu kínhThấu kính hội tụ.+ d > 2f: ảnh thật, ngược chiều, nhỏ hơn vật.+ d = 2f: ảnh thật, ngược chiều, bằng vật.+ 2f > d > f: ảnh thật, ngược chiều, lớn hơn vật.+ d = f: ảnh rất lớn, ở vô cực.+ d < f: ảnh ảo, cùng chiều, lớn hơn vật.Thấu kính phân kì+ Luôn cho ảnh ảo, cùng chiều, nhỏ hơn vật.1.5.8. Các ứng dụng của thấu kínhKhắc phục các tật của mắt, dùng trong các quang cụ hỗ trợ cho mắt quan sát các vật từ vi môđến vĩ mô, ở xa hay ở gần.Dùng trong các máy quay phim, chụp hình; máy quang phổ…Vật liệu chế tạo thấu kính ngàycàng hoàn thiện, với công nghệ chế tạo tinh vi, người ta đã chế tạo ra các dụng cụ quang cho ảnhcó chất lượng cao.2.6. Mắt2.6.1. Cấu tạo quang học của mắtMắt là một hệ gồm nhiều môi trường trong suốt tiếp giáp nhaubằng các mặt cầu. Chiết suất của các môi trường này có giá trịtrong khoảng 1,336 – 1,437.Mắt có các bộ phận được chỉ ra trong hình 3.1.* Thể thuỷ tinh: là khối chất đặc trong suốt (giống như thạch) có hình dạng thấu kính hội tụ.Thuỷ tinh thể có tác dụng hội tụ chùm ánh sáng chiếu vào mắt để tạo thành ảnh trên võng mạc.Hình 3.1* Võng mạc (màng lưới): lớp mỏng tại đó tập trung đầu các sợi dây thần kinh thị giác. Trên đócó chỗ rất nhỏ màu vàng là nơi cảm nhận ánh sáng nhạy nhất được gọi là điểm vàng. Võng mạccó tác dụng giống như một màn ảnh để hứng ảnh tạo bởi thấu kính.Trong Quang học, mắt được biểu diễn bằng sơ đồ thu gọn như hình 3.2. Trong đó hệ quanghọc phức tạp của mắt được coi tương đương như một thấu kính hội tụ (gọi là thấu kính của mắt).Hình.3.2Cường độ ánh sáng chiếu vào mắt có thể thay đổi được nhờ con ngươi. Khi ta quan sát mọi vậtxung quanh, tuỳ vào cảnh vật là sáng hay tối mà con ngươi điều chỉnh cường độ ánh sáng chiếuvào mắt thích hợp để giúp mắt nhìn rõ. Khi ánh sáng mạnh quá thì con ngươi thu nhỏ lại, cản lạibớt ánh sáng và ngược. Chẳng hạn khi từ ngoài sáng bước vào phòng tối, ta lập tức cảm thấytrước mắt là một bóng đen, sau một thời gian ngắn mới thích nghi được. Đó là vì khi từ chỗ sángvào chỗ tối, con ngươi phải dần dần mở ra cho đến khi thích nghi được với môi trường tối, tamới nhìn thấy được.Trong các bộ phận cấu tạo nên mắt thì riêng nhãn cầu có thể xoay được. Động tác xoay nhãn cầu(liếc mắt) mục đích để tạo ảnh nằm đúng trên điểm vàng, giúp mắt có thể nhìn rõ các vật từnhiều vị trí khác nhau.Ở võng mạc, có một vị trí tại đó các sợi dây thần kinh đi vào nhãn cầu. Vị trí này gọi làđiểm mù. Khi ảnh rơi trúng vị trí này, mắt sé không nhìn thấy vật. Điểm mù có thể kiểm chứngbằng thực nghiệm.2.6.2. Sự điều tiết của mắt. Điểm cực viễn. Điểm cực cận* Sự điều tiết của mắt là hoạt động của mắt làm thay đổi tiêu cự của thấu kính mắt để cho ảnhcủa các vật ở cách mắt những khoảng khác nhau vẫn được tạo ra ở màng lưới.Việc này được thực hiện nhờ các cơ vòng của mắt. Khi bóp lại, các cơ này làm thuỷ tinh thểphồng lên, giảm bán kính cong, tiêu cự của mắt giảm. Khi không điều tiết tiêu cự lớn nhất, khiđiều tiết tối đa tiêu cự nhỏ nhất. Khi mắt chuyển từ quan sát vật này sang quan sát vật khác thìtrạng thái điều tiết sẽ thay đổi. Trong quá trình đó, tiêu cự có thể tăng hoặc giảm.* Điểm cực viễn: là điểm xa nhất trên trục của mắt mà đặt vật tại đó mắt còn có thể nhìn rõ,ảnh của vật này còn nằm trên võng mạc. Đối với mắt không có tật, điểm cực viễn ở vô cực. Khiquan sát vật ở điểm cực viễn, mắt không phải điều tiết, do đó không bị mỏi.* Điểm cực cận: là điểm gần nhất trên trục của mắt mà đặt vật tại đó mắt còn nhìn rõ được,ảnh của vật này còn nằm trên võng mạc. Khi quan sát vật ở điểm cực cận thì mắt điều tiết tối đa,nếu quan sát lâu mắt dễ bị mỏi. Đối với mắt bình thường, điểm cực cận cách mắt khoảng từ 10 20cm* Khoảng cách từ điểm cực viễn đến điểm cực cận gọi là khoảng nhìn rõ của mắt.2.6.3. Góc trông và năng suất phân li của mắtTrên hình 3.3,θlà góc trong một cánh hoahồng. Góc trong một vật phụ thuộc vào kích thướccủa vật đó và khoảng cách từ vật đó đến mắt. Vậtcàng xa và càng nhỏ thì góc trông càng nhỏ.Hình 3.3Năng suất phân li của mắt là góc trông nhỏ nhất giữa hai điểm trên vật mà mắt còn có thểphân biệt được hai điểm đó. Lúc đó, hai ảnh của hai vật trên nằm tại hai tế bào nhạy sáng cạnhnhau trên võng mạc.2.6.4. Các tật của mắt và cách sửa* Mắt cận: không nhìn được xa, nhìn gần hơn mắt thường; có điểm cực cận và cực viễn ở gầnhơn so với mắt bình thường; khi không điều tiết tiêu điểm nằm trước võng mạc (H.3.4a).Khắc phục: Khắc phục tật cận thị là làm thế nào để mắt cận nhìn xa rõ như mắt thường. Kínhđeo sao cho vật ở xa cho ảnh nằm gần hơn và trong khoảng nhìn rõ của mắt.Để khắc phục đeo kính phân kì có độ tụ thích hợp trước mắt hay gắn nó sát giác mạc(H.3.4b), hoặc phẫu thuật giác mạc làm giảm độ cong ngoài giác mạc.Hình 3.4* Mắt viễn: Điểm cực cận ở xa hơn so với mắt bình thường ( > 25cm), điểm cực viễn là điểm ảonằm sau mắt, tiêu điểm nằm sau võng mạc (H.3.5). Không nhìn gần được, còn nhìn xa như mắtthường.Để sửa tật phải đeo kính hội tụ có độ tụ thích hợp trước mắt hay gắn nó sát giác mạc; Cóthể phẫu thuật giác mạc làm tăng độ cong mặt ngoài giác mạc. Kính đeo sao cho vật ở gần choảnh nằm xa hơn và trong khoảng nhìn rõ của mắt.Hình 3.5* Mắt lão: lúc về già, khả năng điều tiết của mắt giảm, vì cơ mắt yếu đi và thuỷ tinh thể trở nêncứng hơn. Hậu quả làm cho điểm cực cận dời xa mắt.- Đặc điểm: không nhìn gần được, nhìn xa như mắt thường.- Khắc phục : Khắc phục tật lão thị là làm thế nào để mắt lão nhìn gần rõ như mắt thường (giốngnhư mắt viễn). Kính đeo sao cho vật ở gần cho ảnh nằm xa hơn và trong khoảng nhìn rõ củamắt. Để khắc phục phải đeo kính hội tụ có độ tụ thích hợp trước mắt hay gắn nó sát giác mạchoặc phẫu thuật giác mạc làm tăng độ cong mặt ngoài giác mạc.Đối với người có mắt cận thị, lúc về già có thêm tật mắt lão, đo đó khi lớn tuổi phảiđeo hai loại kính: kính phân kì để nhìn vật ở xa, kính hội tụ nhìn vật ở gần. Trong thực tế ngườita có chế tạo “kính hai tròng” có phần trên phân kì và phần dưới hội tụ.2.6.5. Sự lưu ảnh của mắtNăm 1829, Platô – nhà vật lý người Bỉ phát hiện ra là cảm nhận do tác động của ánh sáng lêncác tế bào màng lưới tiếp tục tồn tại khoảng 1/10 s sau khi chùm sáng tắt. Trong 1/10 s này tavẫn còn thấy vật mặc dù ảnh của vật không còn được tạo ra ở võng mạc nữa. Đó là hiện tượnglưu ảnh của mắt. Nhờ hiện tượng này mà mắt nhìn thấy các ảnh trên màn ảnh chiếu phim, trênmàn hình tivi...chuyển động.Sách giáo khoa củ gọi là hiện tượng lưu ảnh trên võng mạc, sách giáo khoa hiện hành gọi làhiện tượng lưu ảnh của mắt. Thực sự cho đến nay vẫn chưa có bằng chứng xác định rõ sự lưuảnh là sự kéo dài của một trạng thái sinh hoá học ở võng mạc hay một trạng thái lưu thông tin ởnão.2.7. Kính lúp2.7.1. Cấu tạo và công dụng+ Kính lúp là dụng cụ quang bỗ trợ cho mắt để quansát các vật nhỏ.Kính lúp+ Kính lúp được cấu tạo bởi một thấu kính hội tụ (hoặc hệ ghép tương đương với thấu kính hộitụ) có tiêu cự nhỏ (cở cm).2.7.2. Sự tạo ảnh bởi kính lúpdd/+ Đặt vật trong khoảng từ quang tâm đến tiêu điểm vật của kính lúp. Khi đó kính sẽ cho một ảnhảo cùng chiều và lớn hơn vật (H.5.1).+ Để nhìn thấy ảnh thì phải điều chỉnh khoảng cách từ vật đến thấu kính để ảnh hiện ra tronggiới hạn nhìn rỏ của mắt. Động tác quan sát ảnh ở một vị trí xác định gọi là ngắm chừng ở vị tríđó.+ Khi cần quan sát trong một thời gian dài, ta nên thực hiện cách ngắm chừng ở cực viễn để mắtkhông bị mõi.2.7.3. Số bội giác của kính lúpHình 5.1+ Xét trường hợp ngắm chừng ở vô cực. Khi đó vật AB phải đặt ở tiêu diện vật của kính lúp đểảnh của vật nằm ở vô cực (H.5.2).ABfTa có: tanα =và tan α0 =ABOCC(góc trông vật có giá trị lớn nhấtα0ứng với vật đặt tạiđiểm cực cận).tan αtan α oDo đó G∞ =OCCfHình 5.2=Người ta thường lấy khoảng cực cận OC C= 25cm. Khi sản xuấtkính lúp người ta thường ghi giá trị G (ứng với khoảng cực cận này trên kính (5x, 8x, 10x, …).Khi ngắm chừng ở vô cực, mắt không phải điều tiết và độ bội giác của kính không phụ thuộcvào vị trí đặt mắt (so với kính).+ Khi ngắm chừng ở cực cận:d 'CdCGc = |k| = ||2.8. Công dụng và cấu tạo của kính hiễn vi+ Kính hiển vi là dụng cụ quang học bỗ trợ cho mắt đểnhìn các vật rất nhỏ, bằng cách tạo ra ảnh có góc trônglớn. Số bội giác của kính hiển vi lớn hơn nhiều so với sốbội giác của kính lúp.+ Kính hiển vi gồm vật kính là thấu kính hội tụ có tiêu cựrất nhỏ (vài mm) và thị kính là thấu kính hội tụ có tiêu cựnhỏ (vài cm). Vật kính và thị kính đặt đồng trục, khoảngcách giữa chúng O1O2 = l không đổi. Khoảng cách F1’F2 =δ(gọi là độ dài quang học của kính) (H.6.2).Ngoài ra còn có bộ phận tụ sáng để chiếu sáng vật cần quan sát. Đó thường là một gương cầulỏm.Hình 6.1: Kính hiển viThị kínhB1A1F1F2F1/A1/B1/Vật kínhB/2Hình 6.2: Sơ đồ tạo ảnh qua kính hiển vi2.8.1. Sự tạo ảnh bởi kính hiễn viSơ đồ tạo ảnh :LL12→ A BAB →ABd/ 1 1ddd/ 2 21212A1B1 là ảnh thật lớn hơn nhiều so với vật AB. A 2B2 là ảnh ảo lớn hơn nhiều so với ảnh trunggian A1B1. Mắt đặt sau thị kính để quan sát ảnh ảo A2B2.Điều chỉnh khoảng cách từ vật đến vật kính (d 1) sao cho ảnh cuối cùng (A2B2) hiện ra tronggiới hạn nhìn rỏ của mắt và góc trông ảnh phải lớn hơn hoặc bằng năng suất phân li của mắt. Nếuảnh sau cùng A2B2 của vật quan sát được tạo ra ở vô cực thì ta có sự ngắm chừng ở vô cực.2.8.2. Số bội giác của kính hiễn vid1/ .d 2/Gc =d1d 2+ Khi ngắm chừng ở cực cận:tan α =A1 B1ABtan α 0 =f2OCc+ Khi ngắm chừng ở vô cực:⇒G∞ =;tan αA B OCc= 1 1.tan α 0AB f 2G∞ = k G2 =δ .OCcf1 f 2, vớiδ = O1O2 – f1 – f2.(khoảng cách từ tiêu điểm ảnh của vật kínhđến tiêu điểm vật của thị kính gọi là độ dài quanh học của kính hiển vi).Dựa vào công thức tínhG∞, có thể nhận thấy rằng, để tăng số bội giác của kính hiểnvi lên bằng cách giảm tiêu cự của vật kính và thị kính. Nhưng không thể tăng lên mãi được vìnhiều lí do như không thoả mãn điều kiện tương điểm và khi tiêu cự nhỏ thì các kết quả của thấukính mỏng không còn áp dụng được cho kính hiển vi. Kính hiển vi quang học dùng trong thực tếcó số phóng đại cở vài trăm đến vài ngàn lần.2.8.3. Một ví dụ ứng dụng của kính hiển vi2.8.3.1. Cấu tạo kính hiển vi điện tử quét SEMCác bộ phận chính: Súng phóng điện tử (Nguồn phát điện tử) Hệ thống các thấu kính từ Bộ phận thu nhận tín hiệu detecter Buồng chân không chứa mẫu Thiết bị hiển thịCác bộ phận khác: Nguồn cấp điện, hệ chân không, hệ thống làm lạnh, bơm chống rung, hệthống chống nhiễm từ trường và điện trường.2.8.3.2. Nguyên tắc hoạt động của SEMCác bước cơ bản trong Electron Microscopy (EM) là:1. Dòng electron được định dạng và gia tốc về phía mẫu bằng một điện thế dương.2.Dòng này sau đó bị hạn chế và tập trung lại bằng một khẩu độ kim lọai và thấu kính từ để tạora dòng nhỏ, hội tụ và đơn sắc.3.Dòng sau đó được hội tụ vào mẫu bằng cách dùng thấu kính từ.4. Các sự tương tác xảy ra bên trong mẫu khi dòng đập vào, tác động đến sóng electron.5.Các sự tương tác này được nhận biết và chuyển đổi thành hình ảnh2.8.3.3. Sự tạo ảnh trong SEMKhi electron đập vào mẫu thì có các trường hợp xảy ra như sau:-Nếu không va chạm với nguyên tử,nó sẽ tiếp tục di chuyển đến va chạm với màn hình.-Nếu electron va chạm với mẫu (va chạm không đàn hồi),khi đó các electron đến màn hình sẽkhông xác định được năng lượng và góc tới và gây nhiễu ảnh.-Nếu electron va chạm đàn hồi thì năng lượng của nó không đổi và tuân theo định luật bảo toànmomen, xác định được góc tới, các electron này dùng để cho thông tin về mẫu với độ phân giảicao.Phấn hoa chụp qua SEM và ảnh chụp của một loại tảo.

Tài liệu liên quan

chương VII. Mắt và các dụng cụ quang học
- 23
- 4
- 26
Nâng cao hiệu quả dạy học vật lí bằng việc xây dựng và vận dụng hệ thống bài tập chương mắt và các dụng cụ quang học trong chương trình vật lí trung học phổ thông
- 90
- 1
- 7
Chương 6: MẮT VÀ CÁC DỤNG CỤ QUANG HỌC pot
- 5
- 1
- 4
Chuong VII: Mắt và các dụng cụ quang học docx
- 27
- 957
- 10
CHƯƠNG 7. MẮT VÀ CÁC DỤNG CỤ QUANG.doc
- 62
- 760
- 2
PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP MẮT VÀ CÁC DỤNG CỤ QUANG HỌC
- 23
- 1
- 1
phương pháp giải các bài tập về mắt và các dụng cụ quang học
- 13
- 7
- 5
xây dựng và sử dụng bài tập vật lý có nội dung thực tiễn trong dạy học chương mắt và các dụng cụ quang học vật lý 11 nhằm bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh
- 7
- 625
- 5
Tổ chức dạy học theo góc nội dung kiến thức chương Mắt và các dụng cụ quang học Chương trình Vật lí 11 nâng cao
- 114
- 1
- 2
XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VỀ MẮT VÀ CÁC DỤNG CỤ QUANG HỌC BỔ TRỢ CHO
- 57
- 806
- 1