Xemtailieu Tải về Tìm hiểu các dụng cụ đo trong quang học. cách sử dụng và bảo quản chúng
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA SƢ PHẠM BỘ MÔN SƢ PHẠM VẬT LÝ TÌM HIỂU CÁC DỤNG CỤ ĐO TRONG QUANG HỌC. CÁCH SỬ DỤNG VÀ BẢO QUẢN CHÚNG Luận văn tốt nghiệp Ngành: SƢ PHẠM VẬT LÝ – TIN HỌC Giáo viên hƣớng dẫn: Sinh viên thực hiện: Ths.GVC. Hoàng Xuân Dinh Tiết Kim Tuyến Mã số SV: 1110263 Lớp: SP Vật Lý – Tin Học Khóa: 37 Cần Thơ, năm 2014 Đề tài: Tìm hiểu các dụng cụ đo trong quang học. Cách sử dụng và bảo quản chúng MỤC LỤC Phần MỞ ĐẦU………………………………………………………………….....................1 1. Lý do chọn đề tài ................................................................................................................. 1 2. Mục đích của đề tài ............................................................................................................. 1 3. Giới hạn của đề tài ............................................................................................................... 1 4. Các phƣơng pháp và phƣơng tiện thực hiện đề tài .............................................................. 1 5. Các bƣớc thực hiện đề tài .................................................................................................... 1 Phần NỘI DUNG ...................................................................................................................... 3 Chƣơng 1: ĐẠI CƢƠNG VỀ QUANG CỤ ............................................................................ 3 1.1. Phân loại và các đặc trƣng về quang cụ ............................................................................. 3 1.2. Độ phóng đại ...................................................................................................................... 3 1.3. Sai số của dụng cụ đo......................................................................................................... 5 1.4. Cƣờng số ............................................................................................................................ 5 1.5. Số bội giác.......................................................................................................................... 6 1.6. Chắn sáng khẩu độ và con ngƣời ....................................................................................... 6 1.7. Độ sáng của quang cụ ........................................................................................................ 7 1.8. Chắn sáng thị trƣờng và cửa sổ .......................................................................................... 8 Chƣơng 2: CÁC QUANG CỤ ĐO ......................................................................................... 10 2.1. Khúc xạ kế AB-BE .......................................................................................................... 10 2.2. Giác kế ............................................................................................................................. 13 2.3. Kính ngắm tự chuẩn trực ................................................................................................. 17 2.4. Hệ đọc .............................................................................................................................. 18 2.5. Tung xích ......................................................................................................................... 19 2.6. Kính hiển vi phân cực ...................................................................................................... 20 2.7. Phân cực kế hay đƣờng kế ............................................................................................... 23 2.8. Giao thoa kế ..................................................................................................................... 25 2.9. Máy quang phổ ................................................................................................................ 27 2.10. Máy quang phổ đo bức xạ .............................................................................................. 30 2.11. Máy quang phổ hấp thụ hay quang phổ kế .................................................................... 31 2.12.Máy quang phổ hấp thụ hồng ngoại................................................................................ 32 2.13. Máy so màu hay sắc kế .................................................................................................. 35 2.14. Máy so màu Đuy-Bôt ..................................................................................................... 37 2.15. Máy so màu Pun-Phơ-Rich ............................................................................................ 38 2.16. Máy so màu quang điện ................................................................................................. 39 2.17. Kính trắc địa ................................................................................................................... 40 2.18. Kính kinh vĩ ................................................................................................................... 41 GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh Trang i SVTH: Tiết Kim Tuyến Đề tài: Tìm hiểu các dụng cụ đo trong quang học. Cách sử dụng và bảo quản chúng Chƣơng 3: SỬ DỤNG VÀ BẢO QUẢN DỤNG CỤ QUANG HỌC.................................... 47 3.1. Nấm mốc trong các dụng cụ quang học ........................................................................... 49 3.2. Hạn chế sự phát triển của nấm mốc ................................................................................. 50 3.3. Nguyên tắc xử lí nấm mốc trong các dụng cụ quang học ................................................ 51 3.4. Tác dụng của hóa chất lên thủy tinh quang học............................................................... 51 Phần KẾT LUẬN .................................................................................................................... 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh Trang ii SVTH: Tiết Kim Tuyến Đề tài: Tìm hiểu các dụng cụ đo trong quang học. Cách sử dụng và bảo quản chúng Phần MỞ ĐẦU 1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Trong thời đại hiện nay, tuy kỹ thuật điện tử với những bƣớc tiến khổng lồ, đã và đang cung cấp cho con ngƣời ngày càng nhiều máy móc tinh vi phức tạp, thực hiện đƣợc nhiều chức năng khác nhau, nhƣng các dụng cụ quang học vẫn có một vị trí quan trọng. Trong lĩnh vực khoa học kỹ thuật, các dụng cụ quang học vẫn còn là dụng cụ cần thiết không gì có thể thay thế đƣợc và kỹ thuật quang học cũng không ngừng phát triển. Dụng cụ quang học ngày nay đƣợc sử dụng rộng rãi trong đời sống và trong rất nhiều ngành khoa học kỹ thuật: kính hiển vi, máy so màu, phân cực kế, khúc xạ kế,…có mặt trong hầu hết các phòng thí nghiệm hóa, sinh vật, y học, bệnh viện, trƣờng học; nhà quân sự sử dụng nhiều loại ống nhòm, kính ngắm,… Kỹ sƣ công nhân cầu đƣờng dùng kính kinh vĩ, nhà địa chất dùng kính hiển vi phân cực, máy quang phổ, nhà thiên văn quan sát và chụp ảnh bầu trời với kính viễn vọng các cỡ, các nhà vật lý dùng máy giao thoa, máy quang phổ, máy so màu và hàng chục loại máy quang học khác. Khó có thể kể hết các loại dụng cụ quang học và công dụng của chúng.Việc trang bị các kiến thức cơ bản về chúng là rất cần thiết và bổ ích.Đồng thời muốn sử dụng chúng đòi hỏi phải hiểu biết chính xác, toàn diện thì mới có đƣợc kết quả chính xác và điều cần thiết hơn cả là phải bảo quản tốt, đúng cách thì mới sử dụng lâu dài đƣợc. Từ lý do trên, tôi quyết định chọn đề tài “TÌM HIỂU DỤNG CỤ ĐO TRONG QUANG HỌC. CÁCH SỬ DỤNG VÀ BẢO QUẢN CHÚNG”. 2. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI Tìm hiều về cấu tạo và nguyên tắc sử dụng của một số dụng cụ quang học phổ biến nhất nhằm sử dụng chúng có hiệu quả hơn. Cho dù có phức tạp và thực hiện nhiều chức năng khác nhau, các dụng cụ quang học đều xây dựng trên những nguyên lý chung và trong cấu tạo cũng có nhiều nét chung. Hiểu nguyên lý hoạt động và cấu tạo của một vài máy tiêu biểu chúng ta có thể tìm hiểu đƣợc các máy khác theo sơ đồ của chúng. Vì vậy trong đề tài này, sau phần đại cƣơng tôi chỉ giới thiệu một vài máy tiêu biểu, thƣờng sử dụng trong phòng thí nghiệm hoặc trong đời sống sản xuất, nghiên cứu ở nƣớc ta. 3. GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI Dụng cụ quang học vô cùng đa dạng, phong phú và cũng không kém phần phức tạp thực hiện nhiều chức năng khác nhau, nhƣng chúng đề đƣợc xây dựng trên những nguyên lý chung và cấu tạo cũng có nhiều nét chung. Hiểu nguyên lý hoạt động của một vài máy tiêu biểu chúng ta có thể tìm hiểu đƣợc các máy khác theo sơ đồ của chúng. Vì vậy nội dung của đề tài chỉ tìm hiểu và phân tích đƣợc một số dụng cụ quang học cơ bản và phổ biến nhất hiện nay nhƣ: khúc xạ kế Ab-be, giác kế, kính ngắm tự chuẩn trực, hệ đọc, tung xích, kính hiển vi phân cực, phân cực kế, giao thoa kế, máy quang phổ, máy so màu, kính trắc địa, …trên các sách vở, báo chí và internet. 4. PHƢƠNG PHÁP VÀ PHƢƠNG TIỆN THỰC HIỆN Tìm kiếm và thu thập tài liệu sau đó nghiên cứu, phân tích nội dung liên quan và tổng hợp thành một hệ thống kiến thức liên tục. Các loại sách báo, bài giảng và mạng internet. 5. CÁC BƢỚC THỰC HIỆN ĐỀ TÀI 1. 2. 3. 4. 5. Nhận đề tài Tìm hiểu tài liệu có liên quan đến nội dung đề tài và viết đề cƣơng. Nộp đề cƣơng và trao đổi với giáo viên hƣớng dẫn. Tổng hợp tài liệu, viết bản thảo luận văn. Nộp bản thảo và trao đổi với giáo viên hƣớng dẫn. GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh Trang 1 SVTH: Tiết Kim Tuyến Đề tài: Tìm hiểu các dụng cụ đo trong quang học. Cách sử dụng và bảo quản chúng 6. Hoàn chỉnh luận văn và nộp cho giáo viên hƣớng dẫn. 7. Báo cáo luận văn. GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh Trang 2 SVTH: Tiết Kim Tuyến Đề tài: Tìm hiểu các dụng cụ đo trong quang học. Cách sử dụng và bảo quản chúng Phần NỘI DUNG Chƣơng 1: ĐẠI CƢƠNG VỀ QUANG CỤ 1.1.PHÂN LOẠI VÀ CÁC ĐẶC TRƢNG VỀ QUANG CỤ 1.1.1. Khái niệm về quang cụ Quang cụ hay dụng cụ quang học là những dụng cụ dùng để tăng khả năng quan sát của con ngƣời với thế giới xung quanh. Khi quan sát một vật bằng quang cụ thì vật này có thể lớn hơn, lại gần hơn hoặc sáng hơn,…Quang cụ có khi còn giúp ta lƣu lại những hình ảnh của vật. 1.1.2. Phân loại quang cụ Có 3 loại: Quang cụ khách quan hay quang cụ chiếu, quang cụ chủ quan hay kính và quang cụ đo. 1.1.2.1. Quang cụ khách quan hay quang cụ chiếu Quang cụ khách quan dùng để cho ảnh thật trên màn.Ảnh tồn tại không phụ thuộc vào mắt có quan sát chúng hay không. Các máy chiếu phim, máy ảnh, chiếu phóng hình, dụng cụ quang giải bài, các hệ chiếu sáng đều thuộc nhóm quang cụ khách quan. Loại quang cụ này thƣờng chỉ có một vật kính. 1.1.2.2. Quang cụ chủ quan hay kính Dụng cụ chủ quan dùng để tạo ảnh của vật thành ảnh ảo và quan sát ảnh ảo ấy. Mắt đƣa ảnh ảo trùng lên võng mạc để ta quan sát đƣợc vật. Kính mắt, kính hiển vi, hệ thiên văn ống nhòm,…đều thuộc nhóm quang cụ chủ quan. Loại quang cụ này thƣờng có một vật kính và một thị kính, vật kính cho ảnh thật của vật, mắt quan sát ảnh này qua thị kính. 1.1.2.3. Quang cụ đo Quang cụ đo là loại quang cụ mà trong đó ngƣời ta ứng dụng một số hiện tƣợng quang học, để đo hoặc nghiên cứu các hiện tƣợng khác, thí dụ nhƣ máy so màu, máy quang phổ, giao thoa kế, đƣờng kế,… Việc phân loại các dụng cụ này chỉ tƣơng đối bởi vì nhiều quang cụ khác có cả hai chức năng: vừa dùng để quan sát, vừa dùng để chụp ảnh. 1.1.3. Các đặc trƣng của quang cụ Độ phóng đại, số bội giác, cƣờng số là những đặc tính liên quan đến độ lớn tỷ đối của ảnh và vật. Thị trƣờng là khoảng không gian mà ta đặt vật trong đó sẽ thấy ảnh của nó qua quang cụ. Độ sáng là đại lƣợng đặc trƣng cho cƣờng độ những cãm giác về ánh sáng thu đƣợc khi nhìn vật qua quang cụ. Năng suất phân ly là đại lƣợng đặc trƣng khả năng phân biệt các chi tiết của vật. Sau đây ta nghiên cứu một số đặc trƣng của quang cụ: 1.2.ĐỘ PHÓNG ĐẠI 1.2.1. Khái niệm về độ phóng đại Độ phóng đại của quang cụ là chỉ tiêu quan trọng liên quan trực tiếp với mắt ngƣời quan sát. Là tỷ số giữa độ dài của ảnh và của vật, quan sát trực tiếp vật P có độ lớn y cách mắt một khoảng a với góc nhìn 𝜔( nhƣ hình 1.1), thì biểu thức tg 𝜔 đƣợc gọi là độ lớn danh nghĩa của vật: 𝑦 tg 𝜔 = (1-1) 𝑎 GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh Trang 3 SVTH: Tiết Kim Tuyến Đề tài: Tìm hiểu các dụng cụ đo trong quang học. Cách sử dụng và bảo quản chúng Hình 1.1: Mắt quan sát vật không quang cụ Hình 1.2: Mắt quan sát vật qua vật kính và thị kính Vật P đƣợc quang cụ(hình 1.2) tạo ảnh thành P’ có độ lớn y’. Mắt quan sát với góc nhìn 𝜔′ lớn hơn. Lúc này độ lớn danh nghĩa của ảnh là tg 𝜔′: 𝑦′ tg 𝜔′ = (1-2) 𝑎 Trƣờng hợp này độ lớn danh nghĩa của vật khi quan sát bằng quang cụ là tg 𝜔’ lớn hơn so với quan sát khi quan sát không có quang cụ là tg 𝜔. Tỷ số giữa độ lớn danh nghĩa của vật khi quan sát bằng quang cụ và độ lớn danh nghĩa của vật khi không qua quang cụ đƣợc gọi là độ phóng đại Γ: Γ= tg 𝜔′ (1-3) tg 𝜔 Độ phóng đại này đáng chú ý hơn trong loại quang cụ chiếu. 1.2.2. Tỷ lệ tạo ảnh Khi vật y trên mặt chứa vật Q đƣợc tạo thành y’ trên mặt ảnh Q’ thì tỉ lệ tạo ảnh đƣợcxác định theo: 𝑦′ β’ = (1-4) 𝑦 Khi tạo ảnh, tỉ lệ ảnh của một số dụng cụ quang thay đổi tùy thuộc vào vị trí vật và vị trí ảnh nhƣ máy quay, máy chiếu,…Một số hệ khác nhƣ vật kính hiển vi, một số dụng cụ tạo ảnh trong dụng cụ đo, mà khi mặt chứa vật và mặt chứa ảnh đã cố định, thì tỉ lệ tạo ảnh không đổi. Tỉ lệ tạo ảnh không liên quan đến tác động của mắt ngƣời quan sát. 1.2.3. Phân biệt giữa độ phóng đại và tỉ lệ tạo ảnh 𝑦′ Tỉ lệ tạo ảnh β’= : So sánh độ lớn của ảnh và vật khi hai mặt ảnh và mặt vật 𝑦 không ở vô cùng.Tỉ lệ tạo ảnh thƣờng dùng chỉ đặc tính của các dụng cụ quang học khách quan. Độ phóng đại quang hệ là khả năng mở rộng góc nhìn của dụng cụ so với góc khi nhìn bằng mắt thƣờng (không qua quang cụ).Độ phóng đại thƣờng dùng chỉ đặc tính của các dụng cụ quang học chủ quan. Độ phóng đại của tổ hợp nhiều quan hệ đƣợc xác định theo các quang hệ thành phần. GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh Trang 4 SVTH: Tiết Kim Tuyến Đề tài: Tìm hiểu các dụng cụ đo trong quang học. Cách sử dụng và bảo quản chúng Ví dụ để minh họa: Máy quay đƣa vật y lên mặt phim, máy chiếu đƣa hình ảnh ở phim dƣơng bản lên màn hình. Hai dụng cụ quang đã cùng tham gia tạo ảnh. Độ lớn danh 𝑦 𝑓′ nghĩa của vật khi qua máy quay: tg 𝜔 = . Ở đây tỉ lệ của máy quay β’= 1 . Máy chiếu 𝑎 (𝑎+𝑓′ 1 ) hình đƣa phim lên màn hình với tỉ lệ tạo ảnh là β’2. Tỷ lệ chung của tổ hợp là β’=β’1.β’2. Độ lớn trên màn ảnh là y’=y.β’. Ngƣời xem quan sát ảnh y’ với khoảng cách aA và độ lớn 𝑦′ danh nghĩa là tg 𝜔’= . Độ phóng đại của tổ hợp: Γ= Khi a>>f’1 thì Γ= 𝑎𝐴 𝑓′ 1𝛽 ′ 2 (𝑎+𝑓′ 1 ) ∙ 𝑎 (1-5) 𝑎𝐴 𝑓 ′ 1 .𝛽 ′ 2 (1-6) 𝑎𝐴 1.2.4. Ví dụ minh họa Tiêu cự máy ảnh f’1= 50mm; a= -10m; β’2= -72; aA=-6m. Theo (1-6) tìm đƣợc độ phóng đại Γ= -0.6. Nhƣ vậy ảnh đƣợc nhìn trên màn ảnh dƣới góc nhìn nhỏ hơn góc nhìn khi nhìn trực tiếp vật. 1.3. SAI SỐ CỦA DỤNG CỤ ĐO Những nguyên nhân gây ra sai số của dụng cụ đo có nhiều loại khác nhau nhƣng có thể phân thành hai loại: sai số hệ thống và sai số ngẫu nhiên. 1.3.1. Sai số hệ thống Đó là sai số cơ bản mà giá trị của nó luôn không đổi hoặc thay đổi có quy luật.Sai sốnày về nguyên tắc có thể loại trừ đƣợc. 1.3.2. Sai số ngẫu nhiên Sai số ngẫu nhiên là sai số mà giá trị của nó thay đổi rất ngẫu nhiên do sự thay đổi của môi trƣờng bên ngoài (áp suất, nhiệt độ, độ ẫm,…), sai số này đƣợc gọi là sai số phụ. 1.3.3. Ngoài các sai số trên để đánh giá sai số của dụng cụ đo khi đo một đại lƣợng nào đó ngƣời ta còn phân loại 1.3.3.1. Sai số tuyệt đối Sai số tuyệt đối là hiệu giữa giá trị đại lƣợng đo X và giá trị thực Xth (là giá trị đại lƣợng đo xác định đƣợc với một độ chính xác nào đó nhờ các dụng cụ mẫu). ∆X =X-Xth 1.3.3.2. Sai số tương đối Sai số tƣơng đối của phép đo 𝛾𝑥 , đƣợc đánh giá bằng phần trăm của tỷ số sai số tuyệt đối và giá trị thực: ∆𝑋 ∆𝑋 𝛾𝑥 % = 100% = vì (Xt≈ 𝑋) 𝑋𝑡 𝑋 1.3.3.3. Cấp chính xác của dụng cụ đo Là giá trị sai số cực đại mà dụng cụ đo mắc phải. Ngƣời ta quy định cấp chính xác của dụng cụ đo đúng bằng sai số tƣơng đối quy đổi của dụng cụ đó và đƣợc nhà nƣớc quy định cụ thể: ∆𝑋𝑚 𝛾𝑞𝑑𝑥 % = 100% 𝑋𝑚 ∆Xm- Sai số tuyệt đối cực đại. Xm- Giá trị lớn nhất của thang đo. 1.4. CƢỜNG SỐ Dùng hai quang cụ cùng đồng thời quan sát một vật, cái nào cho ta nhìn đƣợc ảnh của vật dƣới góc lớn hơn thì cái ấy tốt hơn. Giả sử vật AB, độ dài l, có ảnh ảo A’B’ trong quang cụ, với góc trông ảnh là α’. Đơn vị độ dài của vật sẽ đƣợc nhìn trong quang cụ dƣới góc: GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh Trang 5 SVTH: Tiết Kim Tuyến Đề tài: Tìm hiểu các dụng cụ đo trong quang học. Cách sử dụng và bảo quản chúng ∝′ P= (1-7) 𝑙 Vậy cƣờng số của quang cụ là tỷ số P giữa góc trông ảnh α’ và độ dài l của vật, đây là một đại lƣợng đặc trƣng cho quang cụ. Cƣờng số P tỷ lệ với nghịch đảo của một độ dài, nên là đại lƣợng cùng loại với độ tụ, do đó đƣợc đo bằng điốp (Dp), muốn tính P ra điốp (Dp) phải đo α’ bằng radian (rad) và l bằng meter (m). Trong kính, cƣờng số thƣờng có giá trị đại số âm vì kính thƣờng cho ảnh ngƣợc so với vật. 1.5. SỐ BỘI GIÁC Khi nói đến số bội giác, ta phải phân biệt hai trƣờng hợp: vật ở gần và vật ở xa. Trƣờng hợp 1: vật ở gần Khi quan sát vật bằng mắt thƣờng, muốn nhìn rõ các chi tiết, ta phải đặt vật ở điểm cực cận của mắt, khi ấy góc trông vật là α. Khi quan sát một vật ở gần qua quang cụ, ta nhìn ảnh cuối cùng của vật dƣới góc trông ảnh α’, góc này có thể thay đổi tùy theo cách điều chỉnh của quang cụ. Thƣơng số: ∝′ G= (1-8) 𝛼 Gọi là số bội giác của quang cụ. Nếu l là độ dài của vật và D là khoảng nhìn rõ ngắn nhất của mắt, thì: 𝑙 α= (1-9) ∝′ 𝐷 ∝′ Và G = = ∙ 𝐷 = 𝑃. 𝐷 (1-10) 𝛼 𝑙 Lúc này số bội giác đƣợc định nghĩa là bằng tích của cƣờng số với khoảng nhìn rõ ngắn nhất của mắt. Số bội giác phụ thuộc vào D, vậy số bội giác thay đổi theo ngƣời quan sát nên nó không phải là hằng số đặc trƣng cho quang cụ. Trƣờng hợp 2: vật ở xa Quan sát một vật ở vô cực, ta nhìn nó dƣới một góc trông vật α không đổi. Qua quang cụ, ta nhìn ảnh cuối cùng của nó dƣới góc trông ảnh α’, góc này thay đổi theo các điều chỉnh của quang cụ, số bội giác vẫn là: ∝′ G= (1-11) 𝛼 Nếu ta điều chỉnh quang cụ để ảnh cuối cùng của vật ở vô cực, thì khi đó α’ không phụ thuộc ngƣời quan sát, G trở thành hằng số đặc trƣng của quang cụ. Khi ta nói: kính hiển vi phóng to lên 500 lần, hoặc nhìn lên ống nhòm, thấy to lên 20 lần, thì ta hiểu đó là số bội giác của kính hiển vi, hay của ống nhòm. 1.6. CHẮN SÁNG KHẨU ĐỘ VÀ CON NGƢƠI Chùm sáng qua quang cụ để tới mắt không rộng vô hạn mà bị giới hạn bởi nhiều chắn sáng. Trong số này có cái là chắn sáng thực sự, chẳng hạn nhƣ chắn sáng con ngƣơi trong máy ảnh, có cái chỉ là cái vành của thấu kính, hoặc của gƣơng. Chắn sáng thƣờng có một lỗ tròn mà tâm ở trên trục chính của quang hệ. GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh Trang 6 SVTH: Tiết Kim Tuyến Đề tài: Tìm hiểu các dụng cụ đo trong quang học. Cách sử dụng và bảo quản chúng Hình 1.3: Chắn sáng và con ngƣời Mọi chắn sáng đều làm cho chùm sáng bị thu hẹp, nhƣng không đều nhau. Trong các chắn sáng ấy thế nào cũng có ít nhất một cái (hình 1.3) khép nhỏ chùm sáng hơn cả, D đƣợc gọi là chắn sáng khẩu độ, D chia quang hệ thành hai phần, một phần ở trƣớc nó và một phần ở sau nó đối với phƣơng truyền sáng. Ảnh P (thật hoặc ảo) của D đối với phần trƣớc của quang hệ đƣợc gọi là con ngƣơi vào, ảnh P’ của D đối với phần sau của quang hệ đƣợc gọi là con ngƣơi ra. Mọi tia sáng lọt qua D đều đồng thời lọt qua P và P’, nghĩa là chùm tia sáng đi qua quang hệ phải tựa vào mép của chắn sáng khẩu độ và của hai con ngƣơi. Một trong hai con ngƣơi có thể trùng với chắn sáng khẩu độ. Khi nhìn vật qua quang cụ, muốn cho mắt nhận đƣợc nhiều ánh sáng nhất, phải đặt mắt ở chỗ con ngƣơi ra. Nếu đƣờng kính con ngƣơi ra nhỏ hơn, hoặc bằng đƣờng kính con ngƣơi của mắt, thì mắt thu nhận đƣợc toàn bộ chùm sáng qua quang hệ. Ít có quang cụ nào mà con ngƣơi ra lại lớn hơn con ngƣơi của mắt. 1.7. ĐỘ SÁNG CỦA QUANG CỤ Khi đi qua một quang cụ để vào mắt ánh sáng phải đi qua nhiều môi trƣờng chiết suất khác nhau, ngăn cách nhau bằng những mặt phẳng hoặc cong. Tới mỗi mặt ngăn cách, một phần năng lƣợng ánh sáng bị phản xạ; qua mỗi môi trƣờng (mỗi thấu kính hoặc lăng kính) một phần năng lƣợng lại bị môi trƣờng hấp thụ. Do đó chùm sáng ló ra khỏi quang cụ bao giờ cũng có năng lƣợng nhỏ hơn so với chùm sáng tới. Ta gọi tỷ số giữa năng lƣợng chùm sáng ló và năng lƣợng chùm sáng đi vào quang cụ là hệ số truyền của quang cụ, hệ số truyền k của quang cụ bao giờ cũng nhỏ hơn l, hệ số này càng nhỏ nếu quang cụ càng phức tạp. Vì hệ số k nhỏ hơn l,nên khi nhìn ảnh của một vật qua quang cụ, ta thấy nó không chói sáng bằng khi nhìn trực tiếp bằng mắt. Nếu hai môi trƣờng trƣớc và sau quang hệ là giống nhau, thì độ chói B’ của ảnh bằng tích độ chói B của vật với hệ số truyền: B’ = k .B (1-12) Khi quang cụ cho ảnh thật (quang cụ khách quan) thì ảnh thật của một vật là một hình phẳng, có diện tích S. Năng lƣợng của chùm sáng phát ra từ vật vào quang cụ đƣợc phân phối trên diện tích S ấy. Năng lƣợng E mà một đơn vị diện tích của ảnh nhận đƣợc của chùm sáng gọi là độ rọi của ảnh. Độ rọi có thể đo trực tiếp bằng lux-kế, lux (đọc là lu-xơ), là đơn vị đô rọi. Độ sáng của một quang cụ khách quan đƣợc đo chính xác bằng độ rọi của ảnh mà quang cụ cho ta. Giả sử quang hệ là một thấu kính hội tụ đơn có hệ số truyền k, chùm sáng đƣợc giới hạn bởi một chắn sáng khẩu độ đƣờng kính D, nếu ảnh A’B’ của vật AB đƣợc thutrên một màn. Mắt đặt cách thấu kính một khoảng P (hình 1.4), nếu vật có độ chói B, thì độ rọi E của ảnh, tức là độ sáng của thấu kính có trị số: 𝐸= 𝜋 4 ∙𝐵∙𝑘∙ 𝐷2 (1-13) 𝑝2 GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh Trang 7 SVTH: Tiết Kim Tuyến Đề tài: Tìm hiểu các dụng cụ đo trong quang học. Cách sử dụng và bảo quản chúng Hình 1.4: Độ rọi của ảnh trên màn Mắt cũng là quang cụ, mà chắn sáng khẩu độ tức là con ngƣơi, có đƣờng kính d. Khi nhìn một vật, ảnh thật của vật đƣợc tạo thành hình trên võng mạc, ở cách quang tâm của mắt một khoảng f. Độ rọi E của ảnh đó, cũng đƣợc tính theo công thức (1-13) là: 𝐸= 𝜋 4 ∙ 𝐵 ∙ 𝑘′ ∙ 𝑑2 𝑓2 (1-14) k’ là hệ số truyền của quang hệ mắt Khi nhìn vật ấy, nhƣng qua một quang cụ, thì ảnh cuối cùng của vật cũng đƣợc tạo 𝐸′ thành trên võng mạc, nhƣng có kích thƣớc khác, có độ rọi E’ khác. Tỷ số 𝐶 = giữa độ 𝐸 rọi E’ của ảnh trên võng mạc khi nhìn qua quang cụ và độ rọi E của ảnh khi nhìn trực tiếp bằng mắt, gọi là độ sáng của quang cụ chủ quan. Nếu chùm sáng từ quang cụ vào mắt không trùm hết con ngƣơi của mắt, mà chỉ chiếm một đƣờng tròn thì đƣờng kính d’