Sáng kiến kinh nghiệm Giải bài tập về kính lúp

sở giáo dục vàđào tạo hải dương ********************* sáng kiến kinh nghiệm giải bài tập về kính lúp môn : vật lý khối : 11 năm học : 2007 - 2008 phòng giáo dục vàđào tạo hải dương trường thpt bình giang ********************* sáng kiến kinh nghiệm giải bài tập về kính lúp môn : vật lý khối : 11 tác giả : lê văn tiến đánh giá của nhà trường ........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................ ...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... Phần ghi số phách của Phòng GD & ĐT sáng kiến kinh nghiệm giải bài tập về kính lúp môn : vật lý khối : 11 đánh giá của phòng GD & ĐT ........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................ ...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................................................................................................................... I - Đặt vấn đề Bài tập về kính lúp là một phần kiến thức quan trọng của phần quang hình. Nhìn chung trong kết cấu các đề thi môn vật lý trong kỳ thi có nội dung bài tập về kính lúp. Trong kết cấu chương trình thời gian phân bổ lượng lý thuyết trong bài khá hợp lý nhưng nội dung trong bài còn nhiều bí ẩn nên học sinh hiểu chưa thực sự sâu sắc về hiện tượng và thường bế tắc khi giải bài tập về kính lúp. Để học sinh nắm chắc kiến thức, vận dụng thành thạo và giải các bài tập có liên quan, có hứng thú học tập phần kiến thức này. Qua thực tế giảng dạy và ôn tập cho học sinh, nắm vững kiến thức, hiểu được rõ những khó khăn và sai lầm thường mắc phải của học sinh. Tôi luôn suy nghĩ tìm biện pháp để giúp học sinh đễ hiểu, đễ nhớ, xoá đi mặc cảm, hoang mang lo sợ trong học sinh về môn học cũng như phần kiến thức này. Nâng cao hiệu quả vận dụng lý thuyết vào giải bài tập kính lúp. Đồng thời qua đó một phần nền tảng giải bài tập về các dụng cụ quang học kính hiển vi và thiên văn, củng cố giải bài tập về sửa tật của mắt. Trong chuyên đề này, tôi xin phép được trình bày kinh nghiệm làm thế nào để học sinh nắm chắc và hiểu sâu kiến thức về kính lúp và các kiến thức cơ bản có liên quan. Chỉ ra các dạng bài tập các nội dung chính thường gặp trong các bài tập và hướng tới cách giải đơn giản. Đồng thời tôi cũng muốn đóng góp một chút kinh nghiệm của mình cùng đồng nghiệp trao đổi nâng cao hiệu quả giảng dạy môn vật lý và phần bài tập kính lúp nói riêng. II – giải quyết vấn đề Để học sinh có kỹ năng vận dụng kiến thức vào giải quyết tốt bài tập về kính lúp, trước hết cần trang bị cho học sinh cơ sở lý thuyết và kiến thức cơ bản về kính lúp và kiến thức có liên quan. Chỉ ra nội dung kiến thức mà các bài toán thường đề cập từ đó chỉ ra phương pháp giải từng nội dung mà bài toán yêu cầu. A - Cơ sở lý thuyết I – Các kiến thức liên quan 1. Công thức thấu kính 2. Mắt * Điểm cực cận CC : Điểm gần nhất trên trục chính của mắt mà đặt vật tại đó mắt còn nhìn rõ được. * Điểm cực viễn CV : Điểm xa nhất trên trục chính của mắt mà đặt vật tại đó mắt còn nhìn rõ được. * Khoảng cách từ điểm cực cận CC đến điểm cực viễn CV gọi là giới hạn nhìn rõ của mắt. * Góc trông vật : góc trông một vật AB có dạng là một đoạn thẳng đặt vuông góc với trục chính của mắt, là góc tạo bởi hai tia sáng đi từ hai đầu A và B của vật qua quang tâm O của mắt. * Năng suất phân ly của mắt là góc trông nhỏ nhất giữa hai điểm mà mắt phân biệt được hai điểm đó. * Mắt nhìn vật tại điểm cực viễn không phải điều tiết, đối với mắt tốt điểm cực viễn ở vô cực. II – Lý thuyết về 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 nó nằm trong giới hạn nhìn rõ của mắt. Cấu tạo kính lúp đơn giản là một thấu kính hội tụ có tiêu cự ngắn. 2. Cách ngắm chừng ở điểm cực cận và cách ngắm chừng ở cực viễn và ở vô cùng. Muốn quan sát vật nhỏ qua kính lúp ta phải đặt vật trong khoảng từ tiêu điểm vật đến quang tâm của kính để tạo ra ảnh ảo. Đặt mắt sau kính quan sát ảnh ảo đó phải điều chỉnh vị trí của vật hoặc kính để ảnh ảo này nằm từ CC đến CV của mắt. Hình 1 * Nếu điều chỉnh để ảnh A1B1 ở điểm cực cận của mắt gọi là cách ngắm chừng ở cực cận. * Nếu điều chỉnh để ảnh A1B1 ở điểm cực viễn của mắt gọi là cách ngắm chừng ở cực viễn, trường hợp mắt tốt điểm cực viễn ở vô cực gọi là cách ngắm chừng ở vô cực. 3. Số bội giác của kính lúp. Tỷ số giữa góc trông ảnh qua dụng cụ quang () với góc trông trực tiếp vật () khi vật đặt ở điểm cực của mắt được gọi là số bội giác (G). ; Vì , nhỏ G = . Hình 2 ; Đ = OCC. Từ hình vẽ 1 và 2 ta có : vì . Đây là công thức tổng quát. * Khi ngắm chừng ở cực cận : , vì . * Khi ngắm chừng ở cực viễn : . * Khi ngắm chừng ở vô cực : * Trường hợp mắt đặt cách kính = f, ta cũng có . Vậy khi ngắm chừng ở vô cùng và mắt đặt cách khính khoảng = f thì số bội giác của kính bằng nhau. * Chú ý : 1) Các công thức trên Đ là khoảng thấy rõ ngắn nhất của mắt người quan sát. 2) ký hiệu trên vành kính, ví dụ nhưng Đ của người mắt tốt Đ = 0,25 (m). Ví dụ : . B – Những điểm lưu ý khi giải bài tập về kính lúp 1) Từ hình vẽ 1 có sơ đồ tạo ảnh. a) Tìm vị trí đặt vật tức là tìm d1 ta xuất phát từ d2 d1. b) Tìm điểm cực cận hoặc cực viễn tức là phải tìm d2 xuất phát từ d1 d2 = . c) d1, , d2 chỉ có 0, = hằng số. 2) Tìm số bội giác dựa vào công thức tổng quát . 3) Tìm khoảng cách ngắn nhất giữa hai điểm trên vật dựa vào G. G = . Khi ngắm chừng ở CC thì GC lớn nhất, khi ngắm chừng không phải điều tiết phải lấy GV đối với mắt tốt G. C – Một số bài tập về kính lúp Bài 1 : Một người cận thị có điểm cực cận cách mắt 10cm và giới hạn nhìn rõ của mắt 40cm. Dùng kính lúp trên vành kính ghi để quan sát vật. Mắt đặt cách kính . 1. Cho . a) Tìm khoảng vật đặt trước kính. b) Độ bội giác biến thiên trong khoảng nào. c) Biết rằng năng suất phân li của mắt là 1’ = 3. 10-4 (rad). Hãy tính khoảng cách nhắn nhất giữa hai điểm trên vật để mắt phân biệt được ảnh của hai điểm đó qua kính. d) Tính độ bội giác của kính khi vật đặt cách kính 3,5cm. 2. Tìm = ? để G không phụ thuộc vào cách ngắm chừng. Hãy tính độ bội giác. Giải OCC = 10cm , OCV = 50cm , . 1. Biết a) * Khi ngắm chừng CC d2 = OCC = 10cm = 2 – 10 = - 8cm. cm. * Khi ngắm chừng CV d2 = OCV = 50cm = 2 – 50 = - 48cm. . b) GC = . GV = . . c) . ABmin min thì Gmax = GC = 3 ; ABmin = d) ; G = . 2. Ta có G = , . hoặc G = G không phụ thuộc vào d1 khi và chỉ khi . Bài 2 : Một người dùng kính lúp có tụ D = 20diop quan sát vật nhỏ, mắt cách kính . Vật đặt trước kính, dịch vật trước kính thấy mắt chỉ nhìn rõ được vật đó cách mắt 7,5cm 9,5cm. 1. Xác định giới hạn nhìn rõ của mắt người. 2. GC , GV nhận xét. Giải Sơ đồ tạo ảnh : Do vật cách mắt 7,5cm 9,5cm nên vật cách kính 2,5 4,5cm. . d2 = OCC = 10cm. Với d1 = 4,5cm = - 45cm. d2 = OCV = 50cm. Vậy điểm cực cận cách mắt 10cm, điểm cực viễn cách mắt 50cm. 2) GC = kC = . GV = kV. Vậy GC = GV = hằng số (không phụ thuộc vào cách ngắm chừng). Bài 3 : Một người có OCC = 10cm ; OCV = 50cm. Người này dùng kính lúp f = 5cm quan sát vật nhỏ, biết rằng vật đặt cách mắt 9,5cm. Hỏi phải đặt kính cách mắt bao nhiêu để ngắm chừng không phải điều tiết. Giải Sơ đồ tạo ảnh : Người ngắm chừng không phải điều tiết vậy A1B1 phải ở CV của mắt. d2 = OCV = 50cm, d1 = 9,5 - > 0 . Vậy III – kết luận Bài tập về kính lúp là một hiện tượng vật lý khẳng định có tính ứng dụng của dụng cụ quang học. Bài tập về kính lúp giúp học sinh hiểu rõ bản chất sự tạo ảnh và ứng dụng có hứng thú khi nghiên cứu tìm hiểu về ứng dụng của kính lúp. Qua thực tế giảng dạy, nắm vững nội dung kiến thức cơ bản các dạng câu hỏi áp dụng vào bài tập khai thác nội dung kiến thức về kính lúp nói riêng. Mỗi chuyên đề tôi đã rút ra phương pháp cho từng loại trên cơ sở lý thuyết, khai thác những điều bí ẩn trong lý thuyết thường học sinh mắc phải và tìm biện pháp khắc phục để học sinh có hứng thí học môn vật lý nói riêng. Thực tế cho thấy học sinh khi học rất hào hứng tiếp thu và vận dụng vào các bài tập đề cập đến kính lúp. Trên đây là kinh nghiệm giải bài tập kính lúp giúp học sinh có thể vận dụng và giải thành thạo các câu hỏi bài tập, tháo gỡ những lo ngại của học sinh khi gặp loại toán này. Tôi rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các bạn đồng nghiệp để chúng ta ngày càng có nhiều kinh nghiệm trong giảng dạy và đạt kết quả ngày càng tốt hơn. Tôi xin chân thành cảm ơn.