PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP MẮT VÀ CÁC DỤNG CỤ QUANG HỌC

I. ĐẶT VẤN ĐỀ1. Tính cần thiết Các dụng cụ quang học là một trong những vấn đề khá trừu tượng đối với học sinh. Đây là một chương của lớp 12(sách cũ) từ năm 2007 theo chương trình thay sách giáo khoa vấn đề này đã được đưa xuống lớp 11. Phần quang hình học, học sinh đã được làm quen từ cấp THCS tuy nhiên mới chỉ đề cập đến các vấn đề đơn giản. Để có một cách nhìn tổng quát và sâu sắc đòi hỏi cả người dạy và người học cần phải có một cách thức nghiên cứu hợp lý và bài bản. Các dụng cụ quang học là một trong những vấn đề có nhiều ứng dụng trong thực tế vì vậy ngoài việc người dạy phải trang bị cho học sinh những kiến thức cơ bản về mặt lý thuyết thì đồng thời cũng phải rèn luyện cho học sinh biết cách vận dụng thực tế. Vấn đề áp dụng công nghệ thông tin trong giảng dạy là một trong những vấn đề cần thiết, những phần mềm hỗ trợ vẽ hình hoặc các thí nghiệm ảo giúp người dạy chủ động hơn và có nhiều thời gian hơn để quan tâm đến học sinh đồng thời cũng giúp học sinh có niềm tin sâu sắc vào những luận điểm mà giáo viên đưa ra.

I ĐẶT VẤN ĐỀ

1 Tính cần thiết

- Các dụng cụ quang học là một trong những vấn đề khá trừu tượng đối vớihọc sinh Đây là một chương của lớp 12(sách cũ) từ năm 2007 theo chươngtrình thay sách giáo khoa vấn đề này đã được đưa xuống lớp 11 Phần quanghình học, học sinh đã được làm quen từ cấp THCS tuy nhiên mới chỉ đề cậpđến các vấn đề đơn giản Để có một cách nhìn tổng quát và sâu sắc đòi hỏi cảngười dạy và người học cần phải có một cách thức nghiên cứu hợp lý và bàibản Các dụng cụ quang học là một trong những vấn đề có nhiều ứng dụngtrong thực tế vì vậy ngoài việc người dạy phải trang bị cho học sinh nhữngkiến thức cơ bản về mặt lý thuyết thì đồng thời cũng phải rèn luyện cho họcsinh biết cách vận dụng thực tế

- Vấn đề áp dụng công nghệ thông tin trong giảng dạy là một trong nhữngvấn đề cần thiết, những phần mềm hỗ trợ vẽ hình hoặc các thí nghiệm ảo giúpngười dạy chủ động hơn và có nhiều thời gian hơn để quan tâm đến học sinhđồng thời cũng giúp học sinh có niềm tin sâu sắc vào những luận điểm màgiáo viên đưa ra

2 Mục đích nghiên cứu

- Xuất phát từ thực trạng về sự khó khăn trong việc tiếp thu kiến thức củahọc sinh và tầm quan trọng của vấn đề cần nghiên cứu.

- Mục đích nêu ra giải pháp ôn tập chương có hiệu quả vừa đảm bảo tiến độvừa có thể trang bị được khối lượng kiến thức cần thiết, vừa kích thích đượctrí sáng tạo của người học

- Nêu ra một cách tiếp cận khác SGK

- Nêu ra phương án tổng kết gióp học sinh dễ hiểu, dễ nhớ

3 Kết quả cần đạt được.

- Người dạy có một cách thức để hệ thống kiến thức

- Học sinh tiếp cận tốt, dễ hiểu, dễ nhớ

- Học sinh biết cách vận dụng vào trong các bài tập cụ thể

- Học sinh biết cách vận dụng vào trong thực tế

II NỘI DUNG ĐỀ TÀI

1 Cơ sở lý luận

- Dựa vào đặc điểm của ảnh qua thấu kính và hệ thấu kính

- Đặc điểm của mắt, sự điều tiết, điểm cực cận, cực viễn, giới hạn nhìn rõ,góc trông và năng suất phân li của mắt

2 Nội dung nghiên cứu

- Cách sửa tật cận thị: đeo thấu kính phân kỳ có tiêu cự thích hợp

- Cách sửa tật viễn thị: đeo thấu kính hội tụ có tiêu cự thích hợp

* Lưu ý: Khoảng cách từ thể thủy tinh đến màng lưới luôn không đổi

* Phương pháp giải: Phương pháp hệ thấu kính

Sơ đồ tạo ảnh

AB A1B1

d (d < f) d’

- Ngắm chừng ở điểm cực cận: A1 trùng với điểm Cc (Mắt điều tiết tối đa)

- Ngắm chừng ở điểm cực viễn: A1 trùng với điểm Cv (Mắt không điều tiết)2.2 Kính lúp

- Nghiên cứu về tác dụng của kính lúp

- Nghiên cứu về cấu tạo

- Nghiên cứu về cách thức điều chỉnh

Sơ đồ tạo ảnh.

AB

d (d < f) d’

2.2.4 Cách ngắm chừng

- Ngắm chừng ở điểm cực cận: A1 trùng với điểm Cc

- Ngắm chừng ở điểm cực viễn: A1 trùng với điểm Cv

' '

tan 

l d

OC AB

B A

' ' 0

tan

OC

OC k G OC l

Ok A1B1

' '

- Trường hợp mắt đặt tại tiêu điểm ảnh của kính (l = f)

OC f

d f l d

OC k

' ' '

 Nếu mắt đặt tại tiêu điểm ảnh của kính thì độ bội giác không phụ thuộcvào vị trí đặt mắt

2.3 Kính hiển vi

A’

B

2.3.1 Kính hiển vi và tác dụng của kính hiển vi

- Kính hiển vi: Là dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt trong việc quan sátcác vật rất nhỏ

- Tác dụng: Làm tăng góc trông ảnh của những vật rất nhỏ bằng cách tạo ramột ảnh ảo lớn hơn vật và nằm trong giới hạn nhìn rõ của mắt

2.3.2 Cấu tạo của kính hiển vi

2.3.4 Cách ngắm chừng

- Ngắm chừng ở điểm cực cận: A2 trùng với điểm Cc

- Ngắm chừng ở điểm cực viễn: A2 trùng với điểm Cv

2

2 2 2 2

2 2 2

2 2

tan

d

B A d

B A A O

B A OA

B A

1 1

' 2

' 2

2 2

d

OC k d

OC AB

B A G

d

OC k d

OC AB

B A G

c c

c c

' 2 2

.k k k G

OC d

C A

c c

c c

' 2

' 1 2 1 1

' 1 1

' 1 1

2

' 1 2

' 2 2

' 2 2 2

' 2

.

d d

d d k k f d

f d d

d l d f d

f d d C O

OC k

G 

+ Ngắm chừng ở vô cùng:

2 1

2 1

2 1 2 1 2 1

' 1 1

2 1 2 1

2 2

' 2

.

f f

OC G

f

OC f

f f O O f

OC f

d f G

G k f

OC k G

f d d

c

c c

- Các công thức trên đây chỉ áp dụng khi mắt đặt sát thị kính

- Ngắm chừng ở vô cùng số bội giác không phụ thuộc vào vị trí đặt mắt

- Nếu đặt mắt quan sát tại tiêu điểm ảnh của thị kính ta có: l = f2

OC f

d f k l d

OC AB

B A G l d

B

2 1 ' 2 2 2

' 2 2 1 '

2

2 2 '

2

2 2

tan 

Nhận xét: Nếu mắt đặt tại tiêu điểm ảnh của thị kính thì số bội giác bằng sốbội giác trong trường hợp ngắm chừng ở vô cùng

2.4 Kính thiên văn

2.4.1 Kính thiên văn và tác dụng của kính thiên văn

- Kính thiên văn: Dụng cụ quang học hỗ trợ cho mắt trong việc quan sát cácvật ở xa

- Tác dụng: Tạo ảnh ảo có góc trông lớn hơn vật nhiều lần

2.4.2 Hai loại kính thiên văn

- Trường hợp ngắm chừng ở vô cùng phải điều chỉnh kính sao cho ảnh A1B1nằm ở tiêu diện vật F2 của thị kính lúc đó tiêu điểm ảnh F1 của vật kính trùngvới tiêu điểm ảnh của thị kính Khi đó O1O2 = f1 + f2

2.4.6 Số bội giác của kính thiên văn

G Trong đó  ,  0 là góc trông ảnh của vật qua dụng cụ ( kính thiên

văn) và góc trông trực tiếp vật khi đặt mắt tại vị trí đặt kính

Ta có:

1

1 1 0

tan

f

B A





2

1 ' 2

1 1 1

2 2 0

2

1 1

2 '

2

2 2 2

2 2

tan tan tan

) O ( tan

d

f d

f B A

B A G

d

B A

O d

B A OA

B A

OC

f k

- Ngắm chừng ở vô cùng:

2

1 2

2

f

f G f

CÁCH NGẮM CHỪNG

- Có 3 cách ngắmchừng

Ngắm ở Cc Ngắm ở Cv Ngắm ở

l d

OC k l d

OC AB

B A

tan

OC

OC k G OC l

- Ngắm ở 

f

OC d

OC d

d l d

OC k G

d l d

c c

' '

để ảnh A2B2 nằmtrong khoảng nhìn

2

1 2

1 1

' 2

' 2

2 2

d

OC k d

OC AB

B A G

d

OC k d

OC AB

B A G

c c

c c

' 2 2

.k k k G

OC d

C A

c c

c c

2 1

' 2

' 1 2 1 1

' 1 1

' 1 1

2

' 1 2

' 2 2

' 2 2 2

' 2

.

d d

d d k k f d

f d d

d l d f d

f d d C O

OC

OC k

G 

- Ngắm ở 

2 1

2 1

2 1 2 1 2 1

' 1 1

2 1 2 1

2 2

' 2

.

f f

OC G

f

OC f

f f O O f

OC f

d f G

G k f

OC k G

f d d

c

c c

2

1 ' 2

1 1 1

2 2 0

tan

tan

d

f d

f B A

B A

OC

f k

- Ngắm ở :

2 1

2 2

f

f G

f d









Bài 1: Một người cận thị có khoảng nhìn rõ ngắn nhất D =15 cm và giới hạn

nhìn rõ là 35 cm Người này quan sát một vật nhỏ qua kính lúp có tiêu cự 5

cm Mắt cách kính 10 cm Phải đặt vật trong khoảng nào trước kính

Hệ quang học

Cv ( Hoặc Cc)

dM dM’ = - OkCv = -(OOk - OkCv)

Đs: 2 , 5cmd  4 , 44cm

Bài 2: Vật kính và thị kính của một kính hiển vi có tiêu cự lần lượt là f1 =1cm, f2 = 4 cm Độ dài quang học của kính   15cm Người quan sát có điểmcực cận cách mắt 20 cm và điểm cực viễn ở vô cực Hỏi phải đặt vật trongkhoảng nào trước kính

Đs: d  0 , 03cm

Dạng 2: Xác định số bội giác của kính

Ph

ươ ng pháp

- Áp dụng các công thức tổng quát về độ bội giác

- Áp dụng các công thức tính độ bội giác trong trường hợp đặc biệt

L

ư u ý các tr ư ờng hợp

Khoảng cách mắt, kính.(Mắt đặt tại tiêu điểm ảnh của kính hoặc thịkính)

Độ bội giác ghi trên vành quang cụ

VD: với kính lúp ghi X5 có nghĩa là f m

f

G 0,25 5   0 , 05

Bài 1: Mắt thường có điểm cực cận cách mắt D = 25cm quan sát một vật nhỏ

bằng kính lúp có tiêu cự f = 10cm Tính độ bội giác của kính lúp trong cáctrường hợp

1) Mắt đặt tại tiêu điểm ảnh

2) Mắt đặt tại quang tâm của kính

3) Mắt đặt sau kính x = 5cm

Trong mỗi trường hợp trên hãy xét

a) Khi mắt không điều tiết

b) Khi quan sát ở khoảng nhìn rõ ngắn nhất

Bài 3: Vật kính của một kính thiên văn có tiêu cự f1 = 1,2cm Thị kính có tiêu

a) Khoảng cách từ vật đến vật kính trong trường hợp ngắm chừng này.b) Số bội giác trong trường hợp ngắm chừng ở vô cực

- Công thức tính góc trông vật: tan  AB l

- Công thức tính góc trông ảnh: tan ' ''

OA

B A





- Năng suất phân li của mắt: Góc trông nhỏ nhất mắt còn phân biệt đượchai điểm

- Điều kiện để mắt nhìn thấy ảnh    min  tan   tan  min   min

Bài 1: Mắt cận khi về già có điểm cực cận cách mắt 1/3m điểm cực viễn cách

mắt 50 cm Mắt tại tiêu điểm ảnh của kính lúp

1) Tính tiêu cự của kính biết khoảng ngắm chừng là 0,4 mm

2) Bây giờ mắt cách kính 1 cm quan sát vật AB trước kính

3) Tính số bội giác của kính lúp biết mắt quan sát trong trạng thái khôngđiều tiết

Tính độ cao tối thiểu của vật AB mà mắt có thể phân biệt được qua kínhlúp Biết năng suất phân li của mắt là 3.10-4 rad

Đs: 1- f = 2 cm, b- G = 17, AB = 5,8.10-4 cm

Bài 2: Vật kính của một kính hiển vi có tiêu cự f1 = 1 cm, thị kính có tiêu cự f2

= 4 cm Độ dài quang học của kính là 16 cm Người quan sát mắt không có tật

có khoảng nhìn rõ ngắn nhất là 20 cm

a) phải đặt vật trong khoảng nào trước kính.

b) Tính số bội giác trong trường hợp ngắm chừng ở điểm cực cận và ngắmchừng ở vô cùng

c) Năng suất phân li của mắt là 2’ Tính khoảng cách ngắn nhất giữa haiđiểm trên vật mà mắt còn có thể phân biệt được hai điểm đó khi ngắmcừng ở vô cực

Đs: a- 1 , 006cmd  1 , 0625cm, b- 80, 100; c- 1,43

m



Bài 3: Một kính thiên văn được điều chỉnh sao cho một người bình thường

nhìn được ảnh rõ nét của vật ở vô cực mà không phải điều tiết Khi đó vật kính

và thị kính cách nhau 62 cm và số bội giác bằng G = 30

1) Xác định tiêu cự của vật kính và thị kính

2) Một người deo kính số 4 quan sát ảnh của vật qua kính thiên văn màkhông đeo kính cận và không điều tiết Người đó phải dịch chuyển thịkính bao nhiêu?

3) Vật quan sát là mặt trăng có góc trông rad

Bài 1: Một người mắt thường dùng kính thiên văn để quan sát không điều tiết

một vật ở rất xa khi đó khoảng cách giữa vật kính và thị kính là 55 cm và sốbội giác là 10

1) Tính tiêu cự của vật kính và thị kính

2) một người cận thị nhìn xa nhất được 20 cm dùng kính thiên văn để quansát vật đó không điều tiết Tìm đoạn dịch chuyển của thị kính cho biếtmắt đặt tại tiêu điểm ảnh của thị kính

3) Khi quan sát với mắt thường mặt trăng đó dưới góc trông 0,01 rad muồnthu ảnh thật có đường kính 5 cm phải dịch chuyển thị kính đi một đoạnbằng bao nhiêu/

Bài 2: Vật kính và thị kính của một kính hiển vi có tiêu cự lần lượt là 4 mm và

25 mm Các quang tâm cách nhau 160 mm

III KIẾN NGHỊ VÀ KẾT LUẬN

1 Kiến nghị:

a) Với tổ chuyên môn

- Làm ngân hàng bài tập cho từng loại chủ đề của từng khối lớp, dùng chungcho ôn tập kiểm tra trong tổ

- Tổ chức những tiết dạy công khai về giờ dạy bài tập của những giáo viêngiỏi, nhiều kinh nghiệm để tôi học hỏi, rút kinh nghiệm

b) Với Ban Giám Hiệu

- Thường xuyên chỉ đạo và giúp đỡ tổ chuyên môn tổ chức các buổi đổi mớiphương pháp dạy tiết: Bài tập

2 Kết luận:

- Vấn đề đổi mới phương pháp dạy học là một vấn đề cấp thiết trong giai đoạnhiện nay Phương hướng đổi mới trong quá trình dạy học nhằm phát triển khảnăng sáng tạo, khả năng tư duy, phát triển hành động tự chủ tìm tòi giải quyếtvấn đề của học sinh trong quá trình chiểm lĩnh tri thức Người giáo viên phải

là người tổ chức tình huống học tập, kiểm tra, định hướng hoạt động học Cầntập cho học sinh có thói quen biết đặt câu hỏi và khởi xướng được sự tranhluận trong lớp học Với sự định hướng của giáo viên hoạt động học của học

sinh được diễn đạt theo một tiến trình hợp lý, lôgíc, giáo viên tổng kết kiểmtra kết quả học tập của học sinh phù hợp với mục tiêu dạy học Điều quantrọng trong quá trình dạy học là rèn luyện cho học sinh một tiềm lực để họcsinh có thể tự học tập, có khả năng nghiên cứu, tìm tòi giải quyết vấn đề đápứng được những đa dạng của hoạt động thực tiễn không ngừng phát triển.

- Từ lâu học sinh không có hoặc ít có thói quen tổng kết các vấn đề, các trithức tiếp thu được sau khi học hết một bài học, một chương hay một chuyên

đề nào đó Vấn đề định hướng cho học sinh tự giác tổng hợp các kiến thức saukhi kết thức một quá trình học tập là một vấn đề cần thiết Trên đây là mộtphương án tổng kết được giaó viên chuẩn bị như một tài liệu giảng dạy cácchuyên đề và đồng thời cũng là tài liệu để học sinh tự giác học tập và ôn tậptheo định hướng của giáo viên

- Trên đây là một số ý kiến của cá nhân tôi xung quanh việc làm thế nào để tốttiết bài tập quang học Trong đề tài này tôi chỉ mới tìm cho mình một phươngpháp nhằm mục đích giúp các em có được kết quả tốt trong các kỳ thi

- Tôi đã áp dụng cho nhiều loại đối tượng học sinh như lớp 11B3 ( ban KHTN), lớp 11B8, lớp 11B12 ( ban cơ bản A ) và thấy rằng các em rất thích và làmbài có kết quả tốt Tuy nhiên, đây mới là phương pháp mang tính chủ quan của

cá nhân tôi, chắc chắn không tránh khỏi những hạn chế và thiếu sót Rất mongđược sự quan tâm giúp đỡ, chia sẻ kinh nghiệm của các quí đồng nghiệp

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Hải Phòng, ngày 25 tháng 2 năm 2011

Giáo viên

NGUYỄN QUANG HÙNG