Kính lúp – Hiển vi

Kính lúp – Hiển vi – Thiên văn

Loga.vn

- Hiểu cấu tạo của các loại kính.

- Vận dụng vào bài tập.

A. Lý thuyết

I. Kính lúp:

1. Định nghĩa: Kính lúp là một dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt trong việc quan sát các vật nhỏ. Nó có tác dụng làm tăng góc trông ảnh bằng cách tạo ra một ảnh ảo lớn hơn vật và nằm trong giới hạn nhìn rõ của mắt.

2. Cấu tạo và đặc điểm:

- Kính lúp đơn giản là một thấu kính hội tụ có tiêu cự ngắn.

- Tác dụng của kính lúp là tạo ra một ảnh ảo cùng chiều và lớn hơn vật nhiều lần.

3. Cách ngắm chừng:

- Đặt vật AB cần quan sát trong khoảng OF của kính, điều chỉnh vị trị của vật hoặc kính để ảnh ảo A’B’ của vật hiện trong khoảng thấy rõ của mắt.

- Khi ảnh ảo A’B’ hiện ở cực cận: gọi là ngắm chừng ở cực cận.

- Khi ảnh ảo A’B’ hiện ở vô cực (tức là điểm cực viễn của mắt thường): gọi là ngắm chừng ở vô cực.

4. Độ bội giác:

* Định nghĩa: Độ bội giác G của một dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt là tỉ số góc trông ảnh α của vật qua quang cụ đó và góc trông trực tiếp vật α_o bằng mắt trần khi vật đặt tại điểm cực cận của mắt.

\[G=\frac{\alpha }{{{\alpha }_{0}}}\]

Vì các góc trông α và α₀ đều rất nhỏ, nên ta có thể viết: \[G=\frac{\tan \alpha }{\tan {{\alpha }_{0}}}\]

* Các công thức về độ bội giác của kính lúp:

Gọi Đ = OC_C; k là độ phóng đại ảnh; d’ là vị trí ảnh, l là khoảng cách từ kính đến mắt.

- Trường hợp tổng quát: \[G=k.\frac{\text{}}{\left| d' \right|+l}\]

- Trường hợp ngắm chừng ở cực cận: Đ = l + çd’÷ nên: ${{G}_{C}}={{k}_{C}}$

- Khi ngắm chừng ở vô cực: \[{{G}_{\infty }}=\frac{\text{}}{f}\]

* Qui ước thương mại: Đ = 0,25(m), khi đó : \[{{G}_{\infty }}=\frac{\text{0,25}}{f(m)}\], trên vành kính ghi: X2,5; X5; … tức là G_¥= 2,5; G_¥= 5; … Từ đó ta tính được giá trị của f.

II. Kính hiển vi:

1. Định nghĩa:

* Kính hiển vi là một dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt, làm tăng góc trông ảnh của những vật rất nhỏ, có độ bội giác lớn hơn rất nhiều so với độ bội giác của kính lúp.

2. Cấu tạo và tác dụng của các bộ phận:

* Kính hiển vi có hai bộ phận chính là vật kính và thị kính:

- Vật kính O₁ là thấu kính hội tụ có tiêu cự rất ngắn. Tác dụng của vật kính là tạo ra một ảnh thật rất lớn của vật cần quan sát.

- Thị kính O₂ là một thấu kính hội tụ có tiêu cự ngắn. Thị kính có tác dụng như một kính lúp dùng để quan sát ảnh thật nói trên.

* Vật kính và thị kính được gắn hai đầu một ống hình trụ sao cho trục chính trùng nhau và khoảng cách giữa chúng là không thay đổi.

3. Ngắm chừng ở vô cực:

Thông thường để đỡ mỏi mắt người ta thường điều chỉnh để ảnh A₂B₂ ở vô cực, tức là ở điểm cực viễn của mắt thường (ngắm chừng ở vô cực). Khi đó ảnh A₁B₁ ở tiêu điểm F₂ của thị kính.

Gọi Đ = OC_C; d = $\text{F}_{\text{1}}^{\text{ }\!\!'\!\!\text{ }}{{\text{F}}_{\text{2}}}$: độ dài quang học của kính hiển vi (d = O₁O₂ – (f₁ + f₂)), ta có công thức ngắm chừng ở vô cực của kính hiển vi:

\[{{G}_{\infty }}=\frac{\text{}\text{.}\delta }{{{f}_{1}}.{{f}_{2}}}\]

V. Kính thiên văn:

1. Định nghĩa: Kính thiên văn là một dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt, làm tăng góc trông ảnh của các vật ở rất xa (các thiên thể).

2. Cấu tạo: Gồm hai bộ phận chính là vật kính và thị kính:

- Vật kính O₁ là một thấu kính hội tụ có tiêu cự f₁ dài.

- Thị kính O₂ là một thấu kính hội tụ có tiêu cực f₂ ngắn, có tác dụng như một kính lúp.

- Hai thấu kính này được lắp ở hai đầu một ống hình trụ mà khoảng cách O₁O₂ có thể thay đổi được.

3. Độ bội giác của kính thiên văn khi ngắm chừng ở vô cực: \[{{G}_{\infty }}=\frac{{{f}_{1}}}{{{f}_{2}}}\]

B. Bài tập vận dụng

CÂU 1. Một người mắt thường có điểm cực cận cách mắt 25cm quan sát một vật nhỏ qua kính lúp có tụ số 10đp. Kính sát mắt. Độ bội giác của kính khi người ấy ngắm chừng ở cực cận là:

A. 10 B. 5 C. 2,5 D. 3,5

Hướng dẫn: Ta có ${{f}_{k}}=\frac{1}{D}=0,1m=10cm$. Độ bội giác của kính khi ngắm chừng ở cực cận:

G_C = k_C=\[-\frac{d'}{d}=\frac{{{f}_{k}}-d'}{f}=\frac{10+25}{10}=3,5\].

CÂU 2. Một người cận thị có điểm cực cận cách mắt 15cm, quan sát một vật nhỏ qua kính lúp trên vành kính ghi X5 trong trạng thái không điều tiết (mắt đặt sát kính), độ bội giác thu được là G = 3,3. Vị trí điểm cực viễn của mắt người đó cách mắt một khoảng:

A. 50cm B. 100cm C. 62,5cm D. 65cm

Hướng dẫn: Vành kính ghi: X5 tức G_¥= 5, khi đó: f = $\frac{0,25}{5}=0,05m=5cm.$

Mặt khác: G_v=$k.\frac{O{{C}_{C}}}{\left| d' \right|}=\frac{f-d'}{f}.\frac{O{{C}_{C}}}{-d'}$

Thay số ta có: $3,3=\frac{5-d'}{5}.\frac{15}{-d'}$ Þ d’ = – 50cm = – OC_V Þ OC_V= 50cm.

CÂU 3. Gọi d’, f, k, l lần lượt là vị trí ảnh, tiêu cự, độ phóng đại ảnh của vật qua kính lúp và khoảng cách từ mắt đến kính. Tìm phát biểu sai về độ bội giác của kính lúp:

A. Trong trường hợp tổng quát, ta có: $G=k.\frac{O{{C}_{C}}}{l-d'}$.

B. Khi ngắm chừng ở cực cận: G_c= k.

C. Khi ngắm chừng ở vô cực: ${{G}_{\infty }}=\frac{O{{C}_{C}}}{f}$.

D. Khi ngắm chừng ở cực viễn: ${{G}_{V}}=\frac{O{{C}_{C}}}{O{{C}_{V}}}$.

CÂU 4. Gọi f và Đ là tiêu cự của kính lúp và khoảng cực cân của mắt. Độ bội giác của kính là $G=\frac{\text{}}{f}$ khi …

A. mắt đặt sát kính.

B. mắt ngắm chừng ở cực cận.

C. mắt ngắm chừng với góc trông ảnh lớn nhất.

D. mắt đặt ở tiêu điểm ảnh của kính lúp.

CÂU 5. Tìm phát biểu sai về kính lúp:

A. Kính lúp đơn giản là một thấu kính có tiêu cự ngắn và độ tụ D>0.

B. Vật cần quan sát đặt trước kính lúp luôn cho ảnh lớn hơn vật.

C. Để độ bội giác của kính lúp không phụ thuộc vào cách ngắm chừng, ta đặt mắt cách kính đoạn l = f.

D. Để đỡ mỏi mắt khi quan sát các vật nhỏ qua kính lúp, ta đặt vật trước kính sao cho ảnh ảo của vật hiện ở điểm cực viễn của mắt.

CÂU 6. Một kính lúp có độ tụ +20đp, một người mắt tốt (Đ = 25cm) nhìn một vật nhỏ qua kính lúp. Kính sát mắt. Tính độ bội giác của kính khi người đó ngắm chừng ở trạng thái không điều tiết.

A. 4 B. 5 C. 1,25 D. 5,5

Hướng dẫn: Ta có ${{f}_{k}}=\frac{1}{D}=0,05m=5cm$.

Độ bội giác khi ngắm chừng ở vô cực: ${{G}_{\infty }}=\frac{\text{}}{f}=\frac{25}{5}=5.$

CÂU 7. Một kính lúp trên vành có ghi X2,5. Tiêu cự của kinh là:

A. 2,5cm B. 4cm C. 10cm D. 0,4m

Hướng dẫn: Vành kính ghi: X2,5 tức G_¥= 2,5. Khi đó: f = $\frac{0,25}{2,5}=0,1m=10cm.$

CÂU 8. Một kính lúp có độ tụ +12,5đp, một người mắt tốt (Đ = 25cm) nhìn một vật nhỏ qua kính lúp. Kính sát mắt. Tính độ bội giác của kính khi người đó ngắm chừng ở trạng thái không điều tiết.

A. 2 B. 50 C. 3,125 D. 2,5

Hướng dẫn: Ta có f =$\frac{1}{D}$= 0,08m = 8cm; G_¥=$\frac{\text{}}{f}=\frac{25}{8}=3,125$.

CÂU 9. Một kính lúp trên vành ghi X6,25. Một người cận thị có điểm cực cận cách mắt 12cm quan sát ảnh của một vật nhỏ qua kính trong trạng thái điều tiết tối đa, mắt đặt sát sau kính. Độ bội giác của kính là:

A. 3 B. 4 C. 4,5 D. 6,25

Hướng dẫn: Từ giả thiết: G_¥= 6,25 ® f =$\frac{\text{}}{{{G}_{\infty }}}=\frac{25}{6,25}=4$cm.

Khi điều tiết tối đa, ảnh ảo hiện ở C_C: d’ = -12cm

Độ bội giác khi đó: G_C = k_C = $\frac{f-d'}{f}$= 4.

CÂU 10. Một kính lúp trên vành ghi X2,5. Một người cận thị có điểm cực cận cách mắt $\frac{40}{3}$(cm) quan sát ảnh của một vật nhỏ qua kính trong trạng thái điều tiết tối đa, mắt đặt sát kính. Độ bội giác của kính là:

A. 2,33 B. 3,36 C. 4,5 D. 5,7

Hướng dẫn: Tiêu cự của kính: f = $\frac{0,25}{2,5}=0,1m=10cm.$

Ảnh ảo hiện ở điểm cực cận nên: $d_{C}^{'}=-\frac{40}{3}cm$

Độ bội giác lúc này: ${{G}_{C}}={{k}_{C}}=\frac{{{f}_{k}}-d_{C}^{'}}{{{f}_{k}}}=2,33$đp.

C. Bài tập tự luyện

CÂU 1. Một mắt thường có khoảng cách từ quang tâm đến võng mạc là 15mm, khoảng cực cận là 25cm. Tính tiêu cự của mắt người này khi điều tiết tối đa.

A. 14,15mm B. 15,63mm C. –15,25mm D. 14,81mm

CÂU 2. Mắt thường về già khi điều tiết tối đa thì độ tụ của thuỷ tinh thể tăng một lượng 2đp. Điểm cực cận cách mắt một khoảng:

A. 33,3cm B. 50cm C. 100cm D. 66,7cm

CÂU 3. Một người cận thị khi đeo kính có tụ số -2,5đp thì nhìn rõ các vật cách mắt từ 22cm đến vô cực. Kính cách mắt 2cm. Độ biến thiên độ tụ của mắt khi điều tiết không mang kính là:

A. 5đp B. 3,9đ C. 4,16đp D. 2,5đp

CÂU 4. Mắt thường về già khi điều tiết thì độ tụ của thuỷ tinh thể biến thiên một lượng 3đp. Hỏi khi người này đeo sát mắt kính số 1 thì nhìn rõ vật gần nhất cách mắt bao nhiêu ?

A. 25cm B. 20cm C. 16,7cm D. 22,3cm

CÂU 5. Một người cận thị có thể nhìn rõ các vật cách mắt từ 16cm. Tìm tiêu cự của kính cần phải đeo sát mắt để có thể nhìn vật cách mắt một khoảng 24cm.

A. -24cm B. -48cm C. -16cm D. 25cm.

CÂU 6. Một người cận thị về già có điểm cực cận cách mắt 0,4m. Để có thể đọc sách cách mắt 20cm khi mắt điều tiết tối đa, người ấy đeo sát mắt một kính có tụ số:

A. -2,5đp B. 2,5đp C. 2đp D. -2đp

CÂU 7. Một học sinh thường xuyên đặt sách cách mắt 11cm khi đọc nên sau một thời gian, HS ấy không còn thấy rõ những vật ở cách mắt mình lớn hơn 101cm. Học sinh đó đeo kính sửa cách mắt 1cm để nhìn rõ các vật ở vô cực không phải điều tiết. Điểm gần nhất mà HS đó có thể nhìn thấy khi đeo kính sửa là:

A. 11,11cm B. 12,11cm C. 14,3cm D. 16,7cm

CÂU 8. Chọn phát biểu đúng. Kính lúp là …

A. thấu kính hội tụ có tiêu cự vài mm để quan sát các vật.

B. thấu kính hội tụ có tiêu cự vài cm để quan sát các vật nhỏ.

C. một hệ thấu kính tương đương với thấu kính hội tụ để quan sát các vật ở xa.

D. thấu kính hội tụ có độ tụ rất lớn để quan sát các vật ở xa.

CÂU 9. Chọn câu đúng.

Kính lúp là …

A. một quang cụ có tác dụng làm tăng góc trông bằng cách tạo ra một ảnh ảo cùng chiều lớn hơn vật.

B. một hệ hai thấu kính hội tụ đồng trục, có tiêu cự khác nhau nhiều lần.

C. một thấu kính hội tụ bổ trợ cho mắt trong việc quan sát các vật nhỏ.

D. một quang cụ bổ trợ cho mắt trong việc quan sát các vật nhỏ, khi mắt nhìn qua quang cụ này, thấy ảnh của vật với góc trông α ³ α_min.