107 Chương VI : MẮT VÀø CÁC DỤNG CỤ QUANG HỌC • Máy ảnh • Mắt • Kính lúp • Kính hiển vi • Kính thiên văn 108 49. MÁY ẢNH Müy ®nh : c∂u t≠o, nguy≈n t∞c ho≠t ΩÊng v° cüch ΩIÀu ch◊nh müy. a) Cấu tạo  Máy ảnh là một 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 là một thấu kính hội tụ (hay một hệ thấu kính có độ tụ dương) có tiêu cự vừa phải (khoảng trên dưới 10cm). - Buồng tối; ở sát vách sau của buồng tối có lắp phim ảnh.  Vật kính lắp trước buồng tối. Khoảng cách từ vật kính đến phim ảnh có thể thay đổi được. Ở sát vật kính có một màn chắn, ở giữa có một lỗ tròn nhỏ mà đường kính có thể thay đổi được để điều chỉnh chùm ánh sáng chiếu vào phim (đia- pham).  Ngoài ra còn có cửa sập chắn trước phim, không cho ánh sáng chiếu liên tục vào phim, chỉ để lộ phim cho ánh sáng chiếu vào khi ta bấm máy để chụp ảnh. b) N guyên tắc hoạt động và cách điều chỉnh máy  Để chụp ảnh của một vật nào đó trước máy ta cần điều chỉnh cho ảnh của vật hiện rõ nét trên phim, bằng cách dòch vật kính ra x a hoặc lại gần phim.  Việc nhận biết ảnh trên phim đã rõ nét hay chưa được thực hiện dễ dàng nhờ sử dụng một kính ngắm có gắn sẵn trong máy ảnh. 50. MẮT 1) So sünh müy ®nh v° m∞t vÀ phıÁng diŒn quang h÷nh. 2) S˙ ΩiÀu ti∆t ca m∞t. áiÃm c˙c c∫n. áiÃm c˙c viÕn. NØng su∂t phµn li ca m∞t. 1) So sánh mắt với máy ảnh về phương diện quang học 109 a) Về chức năng : giống nhau vì cùng tạo ra ảnh thật, nhỏ hơn vật. b) Về cấu tạo : - Giống nhau : có những bộ phận tương đồng với nhau :  Thủy tinh thể có vai trò như vật kính.  Võng mạc có vai trò như phim ảnh.  Con ngươi có vai trò như màn chắn có lỗ.  Mi mắt có vai trò như cửa sập. - Khác nhau :  Tiêu cự của thủy tinh thể có thể thay đổi được, trong khi tiêu cự của vật kính máy ảnh không thay đổi.  Khoảng cách từ thủy tinh thể đến võng mạc của mắt không thay đổi, trong khi khoảng cách từ vật kính đến phim thay đổi được.  Thủy tinh thể nằm trong môi trường có chiết suất khoảng 1,33 trong khi vật kính của máy ảnh nằm trong không khí. c) Về sự điều tiết của mắt và sự điều chỉnh máy ảnh.  Để có ảnh rõ nét trên võng mạc, mắt phải điều tiết bằng cách thay đổi bán kính cong của thủy tinh thể; trong đó khi để có ảnh rõ nét trên phim, phải điều chỉnh máy ảnh bằng cách thay đổi khoảng cách giữa vật kính và phim. 2) Sự điều tiết của mắt. Điểm cực cận, điểm cực viễn. a) Sự điều tiết của mắt  Sự thay đổi độ cong của thủy tinh thể (và do đó, thay đổi tiêu cự của mắt) để làm cho ảnh của vật cần quan sát hiện rõ nét trên võng mạc gọi là sự điều tiết. b) Điểm cực cận, điểm cực viễn  Điểm gần nhất đặt vật, tại đó mắt còn nhìn rõ, gọi là điểm cực cận C C Khi nhìn vật đặt ở điểm cực cận, mắt phải điều tiết tối đa (thủy tinh thể phồng nhất D max ). Mắt không có tật có điểm cực cận cách mắt từ 10cm đến 20cm.  Điểm xa nhất đặt vật, tại đó mắt còn nhìn rõ, gọi là điểm cực viễn C V . Khi nhìn vật đặt ở điểm cực viễn, mắt không phải điều tiết (thủy tinh thể dẹt nhất D min ). Mắt không có tật có điểm cực viễn ở vô cực. c) Năng suất phân li của mắt  Góc trông nhỏ nhất α min giữa hai điểm A và B để mắt còn có thể phân biệt được hai điểm đó, gọi là năng suất phân li của mắt. Lúc đó, ảnh A’ của A và B’ của B trên võng mạc nằm tại hai tế bào nhạy sáng sát nhau.  Mắt bình thường có năng suất phân li cỡ : α min ≈ 1 ’ ≈ 3500 1 rad 110 51. CÁC TẬT CỦA MẮT VÀ CÁCH SỬA Cüc t∫t ca m∞t v° cüch s¯a. a) Mắt cận thò  Mắt cận thò là mắt khi không điều tiết tiêu điểm của mắt ở trước võng mạc. (f max < OV).  Điểm cực cận và điểm cực viễn của mắt cận thò ở gần hơn mắt bình thường.  Để sửa tật cận thò phải đeo kính phân kì. Kính đeo phải có tiêu cự sao cho vật ở vô cực, qua kính cho ảnh ở điểm cực viễn C V của mắt, khi đó mắt nhìn rõ ảnh này mà không phải điều tiết. Như vậy, tiêu cự của kính đeo là : f k = - O k C V (O k là quang tâm của kính). b) Mắt viễn thò  Mắt viễn thò là mắt khi không điều tiết, tiêu điểm của mắt ở sau võng mạc, tức mắt viễn thò có độ tụ nhỏ hơn mắt bình thường. Mắt viễn thò khi nhìn vật ở vô cực đã phải điều tiết. Điểm cực cận của mắt viễn thò ở xa hơn mắt bình thường.  Để sửa tật viễn thò phải đeo kính hội tụ để nhìn rõ được những vật ở gần như mắt bình thường. 111 52. KÍNH LÚP a) áŸnh nghÿa v° c∂u t≠o. b) Cüch quan süt mÊt v∫t nhfi qua mÊt kœnh lĨp, v¡ h÷nh. c) áÊ bÊi giüc ca kœnh lĨp (ΩŸnh nghÿa, thi∆t l∫p biÃu thˆc). d) Phµn biŒt ΩÊ bÊi giüc v° ΩÊ ph‹ng Ω≠i ca ®nh qua kœnh lĨp. e)T≠i sao kœnh lĨp l≠i c∑n c‹ ti≈u c˙ nhfi ? a. Đònh nghóa và cấu tạo  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, nằm trong giới hạn nhìn rõ của mắt.  Kính lúp đơn giản là một thấu kính hội tụ có tiêu cự ngắn. b. Cách quan sát một vật nhỏ qua kính lúp  Muốn quan sát một vật nhỏ AB qua kính lúp, ta phải đặt vật trong khoảng từ tiêu điểm vật đến kính, để vật cho ảnh ảo A’B’ cùng chiều, lớn hơn vật. Mắt đặt sau kính để quan sát ảnh này. Khi quan sát, phải điều chỉnh vò trí của vật hoặc kính để ảnh ảo A 1 B 1 nằm trong giới hạn nhìn rõ của mắt.  Khi điều chỉnh để ảnh ảo A 1 B 1 hiện ra ở điểm cực cận C C của mắt thì cách quan sát này gọi là cách ngắm chừng ở điểm cực cận.  Khi điều chỉnh để ảnh ảo A 1 B 1 hiện ra ở điểm cực viễn C V thì cách quan sát này gọi là cách ngắm chừng ở điểm cực viễn.  Khi điều chỉnh để ảnh A 1 B 1 hiện ra ở vô cực thì cách quan sát này gọi là cách ngắm chừng ở vô cực. c. Độ bội giác của kính lúp a) Đònh nghóa : Độ bội giác G của kính lúp được đònh nghóa bằng tỉ số G = 00 α α ≈ α α tg tg  Trong đó : α là góc trông ảnh của vật qua kính lúp; α 0 là góc trông trực tiếp vật đó, khi đặt vật ở điểm cực cận của mắt.  tgα 0 = C D AB (D C = OC C là khoảng cách từ mắt đến điểm cực cận) 112 b) Thiết lập biểu thức tính độ bội giác  Gọi d’là khoảng cách từ ảnh đến kính, l là khoảng cách từ kính đến mắt, ta có : tgα = ld B A +|'| 11 G = 00 α α ≈ α α tg tg = AB BA 1 1 . ld D C +|'| = k ld D C +|'| ( k = AB BA 1 1 là độ phóng đại của ảnh)  Khi ngắm chừng ở điểm cực cận : d’+ l = D C R G c = k  Khi ngắm chừng ở vô cực, thì AB phải đặt ở tiêu diện vật của kính lúp. Lúc đó : tgα = f AB R G ∞ = 0 α α tg tg = Dc AB f AB = f D C c) Phân biệt độ bội giác và độ phóng đại ảnh  Nói chung G ≠ k; G chỉ bằng k khi ngắm chừng ở điểm cực cận.  G phụ thuộc vào mắt người quan sát (D C ) và vào cách quan sát. d) Vì sao kính lúp thường có tiêu cự nhỏ  Muốn có G ∞ lớn thì f phải nhỏ (G ∞ = f D C ). 53. KÍNH HIỂN VI 1) áŸnh nghÿa, nguy≈n t∞c c∂u t≠o v° ho≠t ΩÊng ca kœnh hiÃn vi. V¡ ®nh ca mÊt v∫t ph≤ng nhfi qua kœnh hiÃn vi. 2) L∫p c·ng thˆc tœnh ΩÊ bÊi giüc (s‚ ph‹ng Ω≠i g‹c) ca kœnh hiÃn vi trong trıÈng hÏp ng∞m ch˜ng Í v· c˙c. 1. a) Đònh nghóa  Kính hiển vi là một dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt làm tăng góc trông ảnh của những vật rất nhỏ, với độ bội giác lớn hơn rất nhiều so với độ bội giác của kính lúp. b) Cấu tạo và hoạt động Cấu tạo :  Kính hiển vi có hai bộ phận chính: - Vật kính L 1 : là một thấu kính hội tụ có tiêu cự rất ngắn. Vật kính dùng để tạo ra một ảnh thật A 1 B 1 khá lớn của vật AB cần quan sát 113 - Thò kính L 2 : là một thấu kính hội tụ, tiêu cự ngắn, đóng vai trò như một kính lúp để quan sát ảnh thật A 1 B 1 nói trên.  Vật kính và thò kính được lắp cố đònh ở hai đầu của một ống hình trụ, sao cho trục chính của chúng trùng nhau.  Ngoài ra còn có bộ phận tụ sáng dùng để chiếu sáng vật cần quan sát.  Bộ phận này đơn giản có thể là một gương cầu lõm. Hoạt động (Cách ngắm chừng) :  Vật nhỏ AB cần quan sát được đặt trước vật kính L 1 , ở ngoài tiêu điểm vật một chút. Qua vật kính, ta được một ảnh thật A 1 B 1 , ngược chiều vật và lớn hơn nhiều so với vật.  Phải điều chỉnh khoảng cách giữa AB và vật kính L 1 để ảnh A 1 B 1 trở thành vật thật của thò kính L 2 , nằm trong khoảng từ tiêu điểm vật đến quang tâm của thò kính. Qua thò kính, ta thu được ảnh cuối cùng A 2 B 2 , là một ảnh ảo, rất lớn so với vật. Mắt đặt sau thò kính để quan sát ảnh ảo này.  Để nhìn rõ ảnh A 2 B 2 , phải điều chỉnh kính (bằng cách dòch chuyển ống kính lên, xuống nhờ một ốc vi cấp) để ảnh ảo cuối cùng hiện ra trong giới hạn nhìn rõ của mắt.  Khi quan sát lâu để đỡ mỏi mắt cần điều chỉnh để A 1 B 1 ở tiêu diện vật của L 2 , lúc này ta quan sát được ảnh A 2 B 2 ở vô cực. Cách quan sát này gọi là ngắm chừng ở vô cực. 2. Độ bội giác của kính hiển vi  Độ bội giác G của kính hiển vi : G = 00 α α ≈ α α tg tg trong đó : α là góc trông ảnh của vật qua kính hiển vi; α 0 là góc trông trực tiếp vật đó, khi vật đặt ở điểm cực cận của mắt : tgα 0 = Dc AB Độ bội giác khi ngắm chừng ở vô cực  Từ hình vẽ, ta có: 114 tgα = 2 11 f B A R G ∞ = 00 α α ≈ α α tg tg = A 1 B 1 f 2 AB D c = A 1 B 1 AB . D c f 2 hay : G ∞ = k 1 .G 2∞ (k 1 là độ phóng đại ảnh qua vật kính; G 2∞ là độ bội giác của thò kính).  Để ý rằng : k 1 = A 1 B 1 AB = A 1 B 1 O 1 I = F 1 F 2 O 1 F 1 = δ f 1  Ta được : G ∞ = δD c f 1 f 2 (Với δ = F 1 ’F 2 , gọi là độ dài quang học của kính hiển vi). 54. KÍNH THIÊN VĂN 1) ΩŸnh nghÿa, nguy≈n t∞c c∂u t≠o v° ho≠t ΩÊng. 2) V¡ ΩıÈng Ωi ca mÊt tia süng phüt ra t˜ mÊt v∫t Í r∂t xa qua kœnh thi≈n vØn trong trıÈng hÏp ng∞m ch˜ng Í v· c˙c, v° tœnh ΩÊ bÊi giüc ca kœnh lĨc Ω‹. 1. Đònh nghóa, cấu tạo và hoạt động a) Đònh nghóa  Kính thiên văn là dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt, làm tăng góc trông ảnh của những vật ở rất xa (các thiên thể). b) Cấu tạo : Kính thiên văn có hai bộ phận chính : - Vật kính L 1 : là một thấu kính hội tụ có tiêu cự dài, có tác dụng tạo ra ảnh thật A 1 B 1 của vật AB cần quan sát (ở rất xa) tại tiêu diện ảnh của nó. - Thò kính L 2 : là một thấu kính hội tụ có tiêu cự ngắn, đóng vai trò như một kính lúp để quan sát ảnh thật A 1 B 1 nói trên.  Vật kính và thò kính được lắp đồng trục với nhau, khoảng cách giữa chúng có thể thay đổi được. c) Hoạt động  Hướng trục của kính thiên văn qua thiên thể AB cần quan sát. Thiên thể AB ở vô cực, qua vật kính L 1 cho ảnh A 1 B 1 ở tiêu diện ảnh của L 1 . Ảnh A 1 B 1 nằm trong khoảng từ quang tâm đến tiêu điểm vật của thò kính L 2 , qua L 2 cho ảnh ảo A 2 B 2 . Mắt đặt sau thò kính để quan sát ảnh ảo này.  Khi quan sát, ta phải điều chỉnh khoảng cách giữa thò kính và vật kính sao cho ảnh ảo A 2 B 2 nằm trong giới hạn nhìn rõ của mắt. 115  Dùng kính thiên văn, người ta thường ngắm chừng ở vô cực, lúc này điều chỉnh để tiêu diện vật của L 2 trùng tiêu diện ảnh của L 1 (F’ 1 0 F 2 ). Khi đó A 1 B 1 ở trên tiêu diện vật cho ảnh A 2 B 2 vô cực. 2. Độ bội giác của kính thiên văn Độ bội giác của kính thiên văn : G = 00 α α ≈ α α tg tg trong đó:  α là góc trông ảnh cuối cùng qua kính (ảnh A 2 B 2 );  α 0 là góc trông thiên thể bằng mắt trần từ chỗ đặt kính : tgα 0 = 1 11 f B A Khi ngắm chừng ở vô cực : tgα = A 1 B 1 f 2 R G ∞ = tgα tgα 0 = A 1 B 1 f 2 A 1 B 1 f 1 R G ∞ = 2 1 f f . nghóa, cấu tạo và hoạt động a) Đònh nghóa  Kính thi n văn là dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt, làm tăng góc trông ảnh của những vật ở rất xa (các thi n thể). b) Cấu tạo : Kính thi n văn có. nhau.  Mắt bình thường có năng suất phân li cỡ : α min ≈ 1 ’ ≈ 3500 1 rad 110 51. CÁC TẬT CỦA MẮT VÀ CÁCH SỬA Cüc t∫t ca m∞t v° cüch s¯a. a) Mắt cận thò  Mắt cận thò là mắt khi. tiêu điểm của mắt ở sau võng mạc, tức mắt viễn thò có độ tụ nhỏ hơn mắt bình thường. Mắt viễn thò khi nhìn vật ở vô cực đã phải điều tiết. Điểm cực cận của mắt viễn thò ở xa hơn mắt bình thường.