Bài tập về các dụng cụ quang học: Kính lúp - Kính hiển vi - Kính thiên văn

BÀI TẬP VỀ CÁC DỤNG CỤ QUANG HỌC KÍNH LÚP - KÍNH HIỂN VI - KÍNH THIÊN VĂN I. LÝ THUYẾT 1. Ngắm chừng - Sơ đồ tạo ảnh: - Ngắm chừng là thay đổi d sao cho A' nằm trong [Cc;Cv]. - Phạm vi ngắm chừng: + Gọi dM; dN là vị trí của vật cho ảnh tại điểm cực cận và điểm cực viễn: + Sơ đồ tạo ảnh: (Vì ảnh ảo) + . 2. Độ bội giác của dụng cụ quang học a, Trường hợp tổng quát Với: : Góc trông vật trực tiếp lớn nhất (khi đặt vật tại điểm cực cận) : Góc trông ảnh qua dụng cụ quang học. D = OCc: Khoảng nhìn rõ ngắn nhất. l: Khoảng cách mắt - kính. b, Trường hợp ngắm chừng ở vô cực - Kính lúp: + + Chú ý: Nếu ngắm chừng ở cực cận thì: D = nên G = |k| - Kính hiển vi: : Độ dài quang học của kính. f1; f2: Tiêu cự của vật kính và thị kính. k1: Độ phóng đại của ảnh tạo bởi vật kính. G2: Số bội giác của thị kính. - Kính thiên văn: f1; f2: Tiêu cự của vật kính và thị kính. II. BÀI TẬP Loại 1: Kính lúp Bài 1: Một kính lúp có ghi 5x trên vành của kính. Người quan sát có điểm cực cận cách mắt 20cm ngắm chừng ở vô cực để quan sát một vật. Số bội giác của kính là bao nhiêu? Bài 2: Một kính lúp có độ tụ 50dp. Mắt có điểm cực cận cách mắt 20cm đặt tại tiêu điểm ảnh của kính để nhìn vật AB dưới góc trông = 0,05rad, mắt ngắm chừng ở vô cực. a, Xác định chiều cao của vật. b, Đặt mắt cách kính lúp 5cm và ngắm chừng ở điểm cực cận. Tính số bội giác. HD: a, f = 1/D = 2cm. b, Khi ngắm chừng ở cực cận: G = |k| = d'/d Với d' = -(OCc - l) = -(20 - 5) = -15cm. G = |k| = -d'/d = (f - d')f= [f + (OCc - l)]/f = (2 + 15)/2 = 8,5 Bài 3: Một kính lúp là thấu kính hội tụ có độ tụ +10dp. 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 điểm cực cận. Biết OCc = 25cm. Mắt đặt sát kính. HD: a, G = Đ/f = Đ.D = 2,5 b, G = |k| = k = -d'/d = (f - d')f = [f + (OCc - l)]/f = (10 + 25 - 0)/10 = 3,5 Bài 4: Một người có khoảng nhìn rõ ngắn nhất OCc = 15cm và giới hạn nhìn rõ và 35cm. Người này quan sát một vật nhỏ qua kính lúp có tiêu cự 5cm. Mắt đặt cách kính 10cm. a, Phải đặt vật trong khoảng nào trước kính? b, Năng suất phân ly của mắt người này là 1'. Tính khoảng cách ngắn nhất giữa hai điểm trên vật mà mắt người này còn phân biệt được khi ngắm chừng ở điểm cực cận. HD: a, Phạm vi ngắm chừng: Là khoảng phải đặt vật MN sao cho ảnh của M, N qua kính lúp lần lượt tại các điểm Cv; Cc của mắt. - Điểm M: =>dM = 4,44cm; => dN = 2,5cm. b, Ngắm chừng ở Cc: Góc trông tg=A'B'/OCc. Điều kiện nhìn rõ: => Bài 5: Một người đứng tuổi khi nhìn những vật ở xa thì không phải đeo kính nhưng khi đeo kính sát mắt có độ tụ +1dp thì đọc được sách cách mắt gần nhất 25cm. a, Xác định vị trí điểm cực cận và điểm cực viễn của mắt người này. b, Xác định độ biến thiên độ tụ của mắt người này từ trạng thái không điều tiết đến điều tiết tối đa. c, Người này bỏ kính ra và dùng một kính lúp có độ tụ 32dp để quan sát một vật nhỏ. Mắt cách kính 30cm. Phải đặt vật trong khoảng nào trước kính? Tính số bội giác khi ngắm chừng ở vô cực. HD a, OCv = vô cực. Khi đeo kính có độ tụ +1dp thì đọc sách cách mắt gần nhất 25cm => d' = -25cm (= -OCc') cho ảnh tại điểm cực cận cũ: d = OCc. => cm b, - Khi không điều tiết: Vật tại vô cực => ảnh tại OV => - Khi điều tiết tối đa: Vật tại OCc => ảnh tại OV => => = 3dp c, Khi bỏ kính: OCc = 100/3cm; OCv = vô cực. f = 1/D = 3,125cm => dM = vô cực => f1 = 3,125cm => dN = -(OCc - l) = -10/3cm => 1,613cm - Bài 6: Một người cận thị có điểm cực viễn cách mắt 50cm. a, Khi đeo kính (sát mắt) để khắc phục tật cận thị, người này có thể đọc được sách cách mắt gần nhất là 20cm, điểm cực cận cách mắt bao xa. b, Để đọc được những dòng chữ nhỏ mà không phải điều tiết, người này bỏ kính ra và dùng một kính lúp có tiêu cự 5cm đặt sát mắt. Khi đó phải đặt sách cách kính lúp bao xa. HD a, => OCc = 20.50/(20+50) = 14,3cm. b, => OCv' = 50.5/(50+5) = 4,55cm. Bài 7: Mắt không tật có điểm cực cận cách mắt 20cm, quan sát vật AB qua một kính lúp có tiêu cự 2cm. a, Tính số bội giác của kính khi ngắm chừng ở vô cực. b, Xác định số bội giác của kính khi ngắm chừng ở điểm cực cận, khi mắt đặt tại tiêu điểm ảnh của kính. c, Một người cận thị mắt tại tiêu điểm ảnh của kính, quan sát ảnh mà không phải điều tiết. Tính số bội giác của kính đối với mắt người đó, biết mắt cận có điểm cực cận cách mắt 10cm và điểm cực viễn cách mắt 122cm. HD a, b, Khi ngắm chừng ở cực cận và mắt đặt tại F': l = f = 2cm => d' = -(OCc - l) = -18 => d = 1,8cm ; Gc = -(d'/d) = 10 c, Mắt cận thấy ảnh ảo A'B' tại điểm cực viễn thì sẽ không phải điều tiết: Với: l = f; |d'| + l = OCv. d' = -(OCv - l) = 120cm => d = 1,97cm Bài 8: Một người cận thị có điểm Cc và Cv cách mắt lần lượt là 10cm và 50cm. Người này dùng một 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, Tính số bội giác của kính và độ phóng đại của ảnh trong trường hợp: - Ngắm chừng ở cực viễn. - Ngắm chừng ở cực cận. HD a, Phạm vi ngắm chừng: Là khoảng phải đặt vật MN sao cho ảnh của M, N qua kính lúp lần lượt tại các điểm Cv; Cc của mắt. - Điểm M: => dM = 8,33cm; => dN = 5cm. b, - Mắt cận thấy ảnh ảo A'B' tại điểm cực viễn thì sẽ không phải điều tiết: Với: d' = -OCv = -50cm => d = 8,33cm => k = -d'/d = 6; - Mắt cận thấy ảnh ảo A'B' tại điểm cực viễn thì sẽ phải điều tiết tối đa: Vì Đ = |d'| = OCc. Với: d' = -OCc = -10cm => d = 5cm => k = -d'/d = 2; Bài 9: Vật có kích thước 0,3mm được quan sát qua kính lúp có tiêu cự 2cm, mắt đặt tại F'. Tính góc trông của ảnh và so sánh với góc trông khi không dùng kính. Trong cả hai trường hợp, mắt đều quan sát ở điểm cực cận Đ = 25cm. HD: 0,0012rad; k = Bài 10: Hai thấu kính hội tụ giống hệt nhau cùng tiêu cự 30mm đặt đồng trục sao cho hai quang tâm cách nhau 20mm. a, Vẽ ảnh của một vật ở vô cực, trên trục chính cho bởi hệ. b, Tính khoảng cách từ ảnh đến thấu kính gần nhất. c, Vật có góc trông 0,1rad khi nhìn bằng mắt thường. Tính độ lớn của ảnh. d, Hệ được dùng làm kính lúp để quan sát vật nhỏ. Phải đặt vật ở đâu để ảnh ở vô cực? Bài 11: Mắt một người có giới hạn nhìn rõ từ 10cm đến 50cm quan sát vật nhỏ qua kính lúp có độ tụ 20dp, mắt cách kính 5cm. Để được độ bội giác bằng 2 thì phải đặt vật cách kính lúp là bao nhiều? HD: - C1: Vì => Ngắm chừng ở vô cực => Vị trí đặt vật cách kính 5cm. - C2: Không phụ thuộc vị trí đặt mắt