Vật lý 11. Chương VII. Bài 33: Kính hiển vi

I. Tóm tắt lý thuyết:

A. Công dụng và cấu tạo của kính hiển vi

- Kính hiển vi là dụng cụ quang bổ trợ cho mắt để quan sát những vật rất nhỏ, bằng cách tạo ảnh có góc trông lớn. Số bội giác của kính hiển vi lớn hơn rất nhiều so với số bội giác của kính lúp

- Kính hiển vi có hai bộ phận chính:

+ Vật kính \[{L_1}\] là một thấu kính hội tụ (thực ra là một hệ thấu kính tác dụng như thấu kính hội tụ) có tiêu cự rất nhỏ (cỡ milimét).

+ Thị kính \[{L_2}\] là một kính lúp dùng để quan sát ảnh của vật tạo bởi vật kính.

- Khoảng cách giữa hai quang tâm \[{O_1}{O_2}\; = {\rm{ }}l\] không đổi.

- Khoảng cách \[F{'_1}{F_2}\; = \;\delta \] là độ dài quang học.

B. Sự tạo ảnh qua kính hiển vi

- Vật kính có tác dụng tạo ảnh thật \[A{'_1}B{'_1}\] lớn hơn vật \[AB\] và ở trong khoảng \[{O_2}{F_2}\;\] từ quang tâm đến tiêu điểm vật của thị kính.

- Thị kính tạo ảnh ảo sau cùng \[A{'_2}B{'_2}\] lớn hơn vật nhiều lần và ngược chiều so với vật.

- Mắt đặt sau thị kính để quan sát sẽ nhìn thấy ảnh \[A{'_2}B{'_2}\] của vật \[AB\] tạo bởi kính hiển vi.

- Ảnh sau cùng \[A{'_2}B{'_2}\] phải được tạo ra trong khoảng nhìn rõ của mắt. Do đó phải điều chỉnh kính để thay đổi khoảng cách \[{d_1}\] từ vật \[AB\] đến vật kính \[{O_1}\]. 

- Đối với kính hiển vi, ứng với khoảng \[{C_v}{C_c}\] của ảnh thì khoảng \[\Delta {d_1}\] xê dịch vật thường hết sức nhỏ, khoảng vài chục micrômét.

- Do đó trong thực tế khi quan sát vật bằng kính hiển vi phải thực hiện như sau:

+ Vật phải là vật phẳng kẹp giữa hai tâm thủy tinh mỏng trong suốt. Đó là tiêu bản.

+ Vật được đặt cố định trên giá. Ta dời toàn bộ ống kính từ vị trí sát vật ra xa dần bằng ốc vi cấp.

C. Số bội giác của kính hiển vi

Xét trường hợp ngắm chừng ở vô cực.

Đặt \[\;\left| {{k_1}} \right|\] là số phóng đại ảnh bởi vật kính; \[{G_2}\;\] là số bội giác của thị kính ngắm chừng ở vô cực.

Ta có: \[{G_\infty }\; = \;\left| {{k_1}} \right|{G_2}\;\]

Biến đổi ta được: \[{G_\infty }\; = \;\frac{{\delta D}}{{{f_1}{f_2}}}\]

Trong đó:

\[D{\rm{ }} = {\rm{ }}O{C_c}\;\] : Khoảng cực cận

\[f1,{\rm{ }}f2\] Tiêu cự của vật kính, thị kính

\[\delta \]: Độ dài quang học

II. Bà i  tập minh hoạ:

Bài 1: Một người mắt tốt có khoảng nhìn rõ từ 24cm đến vô cực, quan sát một vật nhỏ qua kính hiển vi có vật kính \[{O_1}\] có tiêu cự 1cm và thị kính \[{O_2}\] có tiêu cự 5cm. Biết khoảng cách \[{O_1}{O_2} = 20\]. Số bội giác của kính hiển vi trong trường hợp ngắm chừng ở vô cực là bao nhiêu?

Giải:

Theo bài ra: \[{f_1}\; = {\rm{ }}1cm\]; \[{f_2}\; = {\rm{ }}5cm\]; \[{O_1}{O_2} = 20\]

Suy ra: \[\delta {\rm{ }} = {\rm{ }}20{\rm{ }}--{\rm{ }}1{\rm{ }}--{\rm{ }}5{\rm{ }} = {\rm{ }}15cm\] và Đ = 24cm

Số bội giác của kính khi nắm chừng ở vô cực là:

\[{G_\infty }\; = \;\frac{{\delta D}}{{{f_1}{f_2}}} = \frac{{14.24}}{{1.5}} = 67.2\]

Bài 2: Một người mắt tốt có khoảng nhìn rõ từ 25cm đến vô cực, quan sát một vật nhỏ qua kính hiển vi có vật kính \[{O_1}\] có tiêu cự 1cm và thị kính \[{O_2}\] có tiêu cự 5cm. Biết khoảng cách \[{O_1}{O_2}\] = 20cm. số bội giác của kính hiển vi trong trường hợp ngắm chừng ở điểm cực cận là bao nhiêu?

Bài 3: Một kính hiển vi với vật kính có tiêu cự 4mm, thị kính có tiêu cự 20mm. Biệt độ dài quang học bằng 156mm. Khoảng cách từ vật tới vật kính khi ngắm chừng ở vô cực là bao nhiêu?

Bài 4: Một kính hiển vi vật kính có tiêu cự 0,8 cm, thị kính có tiêu cự 8 cm. hai kính đặt cách nhau 12,2 cm. Một người mắt tốt (cực cận cách mắt 25 cm) đặt mắt sát thị kính quan sát ảnh. Độ bội giác ảnh khi ngắm chừng trong trạng thái không điều tiết là bao nhiêu?

Bài 5: Một người có mắt tốt có điểm cực cận cách mắt 25 cm quan sát trong trạng thái không điều tiết qua một kính hiển vi mà thị kính có tiêu cự gấp 10 lần thị kính thì thấy độ bội giác của ảnh là 150. Độ dài quang học của kính là 15 cm. Tiêu cự của vật kính và thị kính lần lượt là bao nhiêu?

Bài 6: Một kính hiển vi vật kính có tiêu cự 2 cm, thị kính có tiêu cự 10 cm đặt cách nhau 15 cm. Để quan sát ảnh của vật qua kính phải đặt vật trước vật kính.

Bài 7: Một kính hiển vi, với vật kính có tiêu cự 5 mm, thị kính có tiêu cự 2,5 cm. Hai kính đặt cách nhau 15 cm. Người quan sát có giới hạn nhìn rỏ cách mắt từ 20 cm đến 50 cm. Xác định vị trí đặt vật trước vật kính để nhìn thấy ảnh của vật.

Bài 8: Một kính hiển vi gồm vật kính có tiêu cự 5mm và thị kính có tiêu cự 20mm. Vật AB cách vật kính 5,2mm. Vị trí ảnh của vật cho bởi vật kính là bao nhiêu?

Bài 9: Số phóng đại của vật kính của kính hiển vi bằng 30. Biết tiêu cự của thị kính là 2cm, khoảng nhìn rõ ngắn nhất của người quan sát là 30cm. Số bội giác của kính hiển vi đó khi ngắm chừng ở vô cực là bao nhiêu?

Bài 10: Một kính hiển vi gồm vật kính có tiêu cự 0,5cm và thị kính có tiêu cự 2cm. Biết khoảng cách giữa vật kính và thị kính là 12,5cm; khoảng nhìn rõ ngắn nhất của người quan sát là 25cm. Khi ngắm chừng ở vô cực, số bội giác của kính hiển vi là bao nhiêu?