Vật lý 11. Chương VII. Bài 32: Kính lúp

I. Tóm tắt lý thuyết:

A. Tổng quát về các dụng cụ quang bổ trợ cho mắt

Các dụng cụ quang đều có tác dụng tạo ảnh với góc trông lớn hơn góc trông vật nhiều lần. Đại lượng đặc trưng cho tác dụng này là số bội giác, được định nghĩa như sau:

 

\[G = \frac{\alpha }{{{\alpha _0}}} = \frac{{\tan \alpha }}{{\tan {\alpha _0}}}\] (góc nhỏ)

B. Công dụng và cấu tạo của kính lúp

Kính lúp là dụng cụ quang bổ trợ cho mắt để quan sát các vật nhỏ. Kính lúp là một thấu kính hội tụ (hoặc một hệ ghép tương đương) có tiêu cự nhỏ

C. Sự tạo ảnh bởi kính lúp

Muốn cho ảnh của vật là ảo thì vật đó phải đặt trong khoảng quang tâm O của kính đến tiêu điểm vật chính F.

Ngoài ra, để mắt có thể nhìn thấy ảnh thì nó phải có vị trí nằm ở trong khoảng nhìn rõ của mắt.

Để thỏa mãn hai điều kiện trên, khi dùng kính lúp ta phải điều chỉnh (xê dịch kính trước vật hoặc ngược lại). Động tác quan sát ảnh ở một vị trí xác định gọi là ngắm chừng ở vị trí đó.

Khi cần quan sát trong một khoảng thời gian dài, ta nên thực hiện cách ngắm chừng ở điểm cực viễn để mắt không bị mỏi.

D. Số bội giác của kính lúp

Xét trường hợp ngắm chừng vô cực: 

\[{G_\infty } = \frac{\alpha }{{{\alpha _0}}} = \frac{{\tan \alpha }}{{\tan {\alpha _0}}}\]

Ta có: \[\tan \alpha  = \frac{{AB}}{f}\]

Ngoài ra, góc trông vật có giá trị lớn nhất α0 ứng với vật đặt tại điểm cực cận \[{C_c}\;\] 

\[\tan {\alpha _0} = \frac{{AB}}{{OC}}\]

\[G = \frac{{AB}}{f}.\frac{{AB}}{{OC}}\]

\[{G_\infty } = \frac{{OC}}{f} = \frac{D}{f}\]

Người ta thường lấy khoảng \[O{C_C} = 25cm\]

II. Bài tập minh hoạ:

Bài 1: Một người có khoảng nhìn rõ từ 10cm đến 50cm, quan sát một vật nhỏ qua kính lúp, trên kính có ghi 2× , mắt đặt tại tiêu điểm chính của kính. Số bội giác của kính là bao nhiêu?

Giải:

Trên vành kính lúp có ghi 2×, Suy ra \[{G_\infty } = \frac{{OC}}{f} = \frac{D}{f} = \frac{{25}}{f} = 2\]

Suy ra f = 25/2 = 12,5cm.

Khi mắt đặt tại tiêu điểm chính của kính (l = f) thì số bội giác không phụ thuộc vào cách ngắm chừng.

\[{G_\infty } = \frac{D}{f} = \frac{{10}}{{12,5}} = 0.8\]

Bài 2: Một người đặt mắt cách kính lúp một khoảng 𝑙 để quan sát một vật nhỏ, trên kính có ghi 5× . Để số bội giác của kính không phụ thuộc vào cách ngắm chứng, thì khoảng cách 𝑙 phải bằng bao nhiêu?

Bài 3: Một người mắt bình thường có khoảng nhìn rõ ngắn nhất là 20cm quan sát một vật nhỏ nhờ một kính lúp trên vành ghi 5x. Kính lúp đặt sát mắt. Hỏi vật đặt trong khoảng nào trước kính.

Bài 4: 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 một góc trông 0,05 rad, mắt ngắm chừng ở vô cực. Xác định chiều cao của vật là bao nhiêu?

Bài 5: Một người có điểm cực cận cách mắt 15cm và điểm cực viễn ở vô cực, quan sát một vật nhỏ qua kính lúp có độ tụ +20 điốp. Mắt đặt cách kính 10 cm. Hỏi phải đặt vật trong khoảng nào trước kính.

Bài 6: Một người cận thị có khoảng nhìn rõ ngắn nhất 10 cm và giới hạn nhìn rõ là 20 cm. Người này quan sát vật nhỏ qua kính lúp có tiêu cự 5cm. Kính đeo sát mắt. Hỏi phải đặt vật trong khoảng nào trước kính.

Bài 7: Một người mắt tốt có khoảng nhìn rõ từ 25cm đến vô cùng, dùng một kính lúp có độ tụ +20dp. Số bội giác của kính khi người này ngắm chừng không điều tiết là bao nhiêu?

Bài 8: Một người mắt tốt có khoảng nhìn rõ (25cm → ∞), dùng một kính lúp có độ tụ +20dp. Số bội giác của kính khi người này ngắm chừng ở điểm cực cận là bao nhiêu?

Bài 9: Một người mắt tốt có khoảng nhìn rõ (25cm → ∞), dùng một kính lúp có độ tụ +20dp. Kính lúp để cách mắt 10cm và mắt ngắm chừng ở điểm cách mắt 50cm. Số bội giác của kính lúp đó là bao nhiêu?

Bài 10: Một người mắt tốt có khoảng nhìn rõ (10cm → 50cm), dùng một kính lúp có độ tụ +8dp. Số bội giác của kính khi người này ngắm chừng ở điểm cực cận là bao nhiêu?