Cấu tạo và công dụng của kính hiển vi, sự tảo ảnh bởi kính hiển vi và số đo bội giác của kính - Vật lý 11 bài 33

11:59:2116/07/2021

Kính hiển vi lần đầu xuất hiện ở Hà Lan vào khoảng cuối thể kỉ XVI ở dạng thô sơ. Ngày nay, kính hiển vi có thể giúp con người quan sát và chụp ảnh được những vật thể cực nhỏ như: các tế bào, các vi khuẩn,...

Vậy kính hiển vi có cấu tạo ra sao? công dụng của kính hiển vi là gì? ảnh tạo bởi kính hiển vi có đặc điểm gì? số đo bội giác của kính hiển vi được tính theo công thức nào? chúng ta sẽ có câu trả lời qua bài viết dưới đây.

I. Công dụng và cấu tạo của kính hiển vi

• Kính hiển vi là gì? 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 cấu tạo như nào?

+ Kính hiển vi có hai bộ phận chính:

- Vật kính L₁là một thấu kính hội tụ có tiêu cự rất nhỏ (cỡ milimét).

- Thị kính L₂ là một kính lúp dùng để quan sát ảnh của vật tạo bởi vật kính.

Hai bộ phận chính này được gắn ở hai đầu một ống hình trụ sao cho trục chính của chúng trùng nhau và khoảng cách giữa chúng O₁O₂=l không đổi.

Người ta gọi F₁'F₂ = δ là độ dài quang học của kính.

Ngoài ra còn có bộ phận tụ sáng là một gương cầu lõm để chiếu sáng vật cần quan sát.

II. Sự tạo ảnh bởi kính hiển vi

• Ảnh qua kính hiển vi là ảnh gì?

• Sơ đồ tạo ảnh của kính hiển vi:

$\small AB\xrightarrow[d_1\; \; \; d_{1}^{'}]{L_1}A_1B_1 \xrightarrow[d_2\; \; \; d_{2}^{'}]{L_2}A_2B_2$

Ảnh A₁B₁ là ảnh thật lớn hơn nhiều so với vật AB. Ảnh A₂B₂ là ảnh ảo lớn hơn nhiều so với ảnh trung gian A₁B₁

+ Vật kính có tác dụng tạo ảnh thật A₁'B₁' lớn hơn vật AB và ở trong khoảng O₂F₂.

+ Mắt đặt sau thị kính để quan sát sẽ nhìn thấy ảnh sau cùng A₂'B₂' của vật AB tạo bởi kính hiển vi lớn hơn vật nhiều lần và ngược chiều so với vật AB.

+ Ảnh sau cùng A₂'B₂' phải được tạo ra trong khoảng nhìn rõ của mắt. Do đó phải điều chỉnh kính để thay đổi khoảng cách d₁ từ vật AB đến vật kính O₁.

+ Đối với kính hiển vi, ứng với khoảng C_vC_c của ảnh thì khoảng ∆d₁ xê dịch rất 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 tấm thuỷ tinh mỏng trong suốt còn gọi 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.

Đường truyền của chùm tia sáng qua kính hiển vi được ngắm chừng ở vô cực:
sự tạo ảnh bởi kính hiển vi

III. Số bội giác của kính hiển vi

Công thức tính số bội giác của kính hiển vi

• Số bội giác của kính hiểm vi Khi ngắm chừng cực cận:

$\small G_c=\left |\frac{d_{1}^{'}d_{2}^{'}}{d_1d_2} \right |$

• Số bội giác của kính hiểm vi Khi ngắm chừng ở vô cực:

$\small G_\infty =|k_1|.G_2=\frac{\delta .OC_c}{f_1f_2}$

Với δ = O₁O₂ - f₁ - f₂ trong đó:

G_∞ là số bôi giác của kính hiển vi khi ngắm chừng ở vô cực

k₁ là hệ số phóng đại của vật kính L₁

G₂ là số bội giác của thị kính L₂

δ là độ dài quang học của kính hiển vi

f₁ là tiêu cự của vật kính L₁

f₂ tiêu cự của thị kính L₂

Đ = OC_c là khoảng nhìn rõ gần nhất của mắt.

IV. Bài tập về Kính hiển vi

* Bài 1 trang 212 SGK Vật Lý 11: Nêu công dụng và cấu tạo của kính hiển vi.

* Lời giải:

- Công dụng của kính hiển vi:

Kính hiển vi là một công cụ phổ quang học hổ trợ cho mắt trong việc quan sát các vật rất nhỏ, bằng cách tạo ảnh có góc trông lớn. Số bội giác của kính hiển vi lớn hơn nhiều so với số bội giác của kính lúp.

- Cấu tạo của kính hiển vi:

Bộ phận chính là thấu kính hội tụ: Vật kính O₁ có tiêu cự rất ngắn (cỡ vài mm), thị kính O₂ có tiêu cự rất ngắn (cỡ vài cm).

* Bài 2 trang 212 SGK Vật Lý 11: Nêu đặc điểm tiêu cự của vật kính và thị kính của kính hiển vi.

* Lời giải:

- Tiêu cự của vật kính rất nhỏ (cỡ mm).

- Tiêu cự của thị kính nhỏ (cỡ cm).

* Bài 3 trang 212 SGK Vật Lý 11: Muốn điều chỉnh kính hiển vi, ta thực hiện ra sao? Khoảng xe dịch khi điều chỉnh kính hiển vi có giá trị như thế nào?

* Lời giải:

- Muốn điều chỉnh kính hiển vi, ta phải điều chỉnh khoảng cách từ vật đến kính d₁ sao cho ảnh của bật qua kính nằm trong khoảng giới hạn thấy rõ C_cC_v của mắt.

- Đối với kính hiển vi, khoảng dịch chuyển Δd₁ này rất nhỏ (cỡ chừng vài chục μm).

* Bài 4 trang 212 SGK Vật Lý 11: Vẽ đường truyền của chùm tia ứng với mắt ngắm chứng kính hiển vi ở vô cực.

* Lời giải:

- Đường truyền của chùm tia sáng với mắt kính chừng kính hiển vi ở vô cực ở hình vẽ:
sự tạo ảnh qua kính khi ngắm chừng ở vô cực

* Bài 5 trang 212 SGK Vật Lý 11: Viết công thức số bội giác của kính hiển vi khi mắt ngắm chừng ở vô cực.

* Lời giải:

- Số bội giác của kính hiển vi khi mắt ngắm chừng ở vô cực:

$\small G_\infty =\frac{A_{1}^{'}B_{1}^{'}}{AB}.\frac{D}{f}=|k_1|.G_2=\frac{\delta .D}{f_1.f_2}$

Xét các tính chất kể sau của ảnh tạo bởi thấu kính:

(1) Thật; (2) Ảo; (3) Cùng chiều với vật; (4) Ngược chiều với vật; (5) Lớn hơn vật.

Hãy chọn đáp án đúng ở các bài tập 6,7 và 8 dưới đây.

* Bài 6 trang 212 SGK Vật Lý 11: Hãy chọn đáp án đúng

Vật kính của kính hiển vi tạo ảnh có tính chất nào?

A. (1)+ (3) B. (2) + (4) C. (1) +(4) + (5) D. (2) + (4) + (5 )

* Lời giải:

- Vật kính của kính hiển vi tạo ảnh có các tính chất: Thật; Ngược chiều với vật; Lớn hơn vật. Nên chọn:

- Đáp án: C. (1) +(4) + (5).

* Bài 7 trang 212 SGK Vật Lý 11: Hãy chọn đáp án đúng

Thị kính của kính hiển vi tạo ảnh có các tính chất nào?

A. (1 ) +(4) B. (2) + (4) C. (1) + (3 ) + (5) D. (2) +(3) +(5)

* Lời giải:

- Thị kính của kính hiển vi tạo ảnh so với vật của nó có các tính chất: Ảo; Cùng chiều với vật; Lớn hơn vật. Nên chọn:

- Đáp án: D. (2) +(3) +(5).

* Bài 8 trang 212 SGK Vật Lý 11: Hãy chọn đáp án đúng

Khi quan sát một vật nhỏ thì ảnh của vật tạo bởi kính hiển vi có các tính chất?

A. (1) + (5) B. (2) + (3) C. (1) + (3) + (5) D. (2) + (4) + (5)

* Lời giải:

- Khi quan sát một vật nhỏ thì ảnh của vật tạo bởi kính hiển vi có các tính chất sau: Ảo; Ngược chiều với vật; Lớn hơn vật. Nên chọn:

- Đáp án: D. (2) + (4) + (5).

* Bài 9 trang 212 SGK Vật Lý 11: Một kính hiển vi có tiêu cự vật kính và thị kính là f₁=1cm;f₂=4cm. Độ dài quang học của kính là 16cm. Người quan sát có mắt không bị tật và có khoảng cực cận OC_c=20cm. Người này ngắm chừng ở vô cực.

a) Tính số bội giác của ảnh.

b) Năng suất phân li của mắt người quan sát là 2'. Tính khoảng cách ngắn nhất giữa hai điểm của vật mà mắt người quan sát còn phân biệt được ảnh.

* Lời giải:

a) Khi ngắm chừng ở vô cực, số bội giác khi đó là:

$\small G_\infty =\frac{\delta .OC_c}{f_1.f_2}=\frac{16.20}{1.4}=80$

b) Khoảng cách ngắn nhất AB_min:

- Ta có: $\small G_\infty =\frac{tan\alpha }{tan\alpha _0}=\frac{tan\alpha }{\frac{AB}{OC_v}} =\frac{tan\alpha .OC_v}{AB}$

$\small \Rightarrow AB=\frac{tan\alpha .OC_v}{G_\infty }=\frac{\alpha .D}{G_\infty }$ $\small \Rightarrow AB_{min}=\frac{\alpha_{min} .D}{G_\infty }$

Mà $\small \alpha _{min}=2'=\frac{2}{60}.\frac{\pi }{180}(rad)=\frac{\pi }{5400}(rad)$

$\small \Rightarrow AB_{min}=\frac{\alpha_{min} .D}{G_\infty }$ $\small =\frac{\frac{\pi }{5400}.20}{80}=1,45.10^{-4}(cm)=1,45(\mu m)$

Vậy:a) G_∞ = 80; b) AB_min = 1,45(μm)

Tóm lại, với bài viết về Cấu tạo và công dụng của kính hiển vi, sự tảo ảnh bởi kính hiển vi và số đo bội giác của kính cùng một số hướng dẫn giải bài tập. HayHocHoi hy vọng các em đã hiểu rõ nội dung và có thể vận dung kiến thức vào các vấn đề liên quan.

¤ Xem thêm các bài viết khác tại:

» Mục lục SGK Hóa học 11 Lý thuyết và Bài tập

» Mục lục SGK Vật lý 11 Lý thuyết và Bài tập