BÀI 34. KÍNH THIÊN VĂN
I. LÍ THUYẾT TRỌNG TÂM
1. Định nghĩa
+ Kính thiên văn là một dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt, làm tăng góc trông ảnh của các vật ở rất xa (các thiên thể).
2. Cấu tạo và tác dụng của các bộ phận
Gồm hai bộ phận chính là vật kính và thị kính:
– Vật kính O1 là một thấu kính hội tụ có tiêu cự dài (có thể đến hàng chục mét).
– Thị kính O2 là một thấu kính hội tụ có tiêu cự ngắn, có tác dụng như một kính lúp.
Hai thấu kính này được lắp ở hai đầu một ống hình trụ mà khoảng cách L có thể thay đổi được.
3. Số bội giác
+ Đối với mắt không tật, điểm cực viễn ở vô cực thì số bội giác là \({{G}_{\infty }}=\frac{{{f}_{1}}}{{{f}_{2}}}\cdot \)
II. PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP
Kính thiên văn và kính hiển vi đều có cấu tạo gồm hệ hai thấu kính hội tụ đồng trục, tuy nhiên có những đặc điểm khác nhau về cấu tạo và cách thức hoạt động như sau:
Kính hiển vi | Kính thiên văn |
Vật kính tiêu cự ngắn | Vật kính tiêu cự dài |
Thị kính tiêu cự lớn hơn vật kính | Thị kính tiêu cự nhỏ hơn vật kính |
Khoảng cách L giữa vật kính và thị kính không thay đổi khi ngắm chừng. Khi quan sát một vật rất nhỏ, người ta dịch chuyển vật trước vật kính từ d1min đến d1max | Khoảng cách L giữa vật kính và thị kính thay đổi khi ngắm chừng. Khi quan sát một vật ở rất xa, vật kính cố định, người ta dịch chuyển thị kính để khoảng cách giữa vật kính và thị kính thay đổi từ Lmin đến Lmax |
Góc trông trực tiếp vật, khi vật tại điểm cực cận: \({{\alpha }_{0}}\approx \tan {{\alpha }_{0}}=\frac{AB}{O{{C}_{C}}}=\frac{AB}{\text{Đ}}\cdot\) | Góc trông trực tiếp vật, khi ở vô cực: \({{\alpha }_{0}}\approx \tan {{\alpha }_{0}}=\frac{AB}{A{{O}_{1}}}=\frac{{{A}_{1}}{{B}_{1}}}{{{f}_{1}}}\cdot\) |
Thiết lập công thức tính số bội giác của kính thiên văn.
Sơ đồ tạo ảnh: \(A{{B}_{{{d}_{1}}}}\xrightarrow{{{L}_{1}}}{}_{d_{1}^{/}}{{\left( {{A}_{1}}{{B}_{1}} \right)}_{{{d}_{2}}}}\xrightarrow{{{L}_{2}}}\,{}_{d_{2}^{/}}\left( {{A}_{2}}{{B}_{2}} \right)\xrightarrow{M}\text{Võng mạc}\)
AB ở ∞ nên A1B1 hiện ở tiêu điểm ảnh của vật kính, \(d_{1}^{/}={{f}_{1}}\)
Þ Khoảng cách giữa vật kính và thị kính: \(L=d_{1}^{/}+{{d}_{2}}={{f}_{1}}+{{d}_{2}}.\)
Ta có: \(\left\{ \begin{align} & {{\alpha }_{0}}\approx \tan {{\alpha }_{0}}=\frac{AB}{A{{O}_{1}}}=\frac{{{A}_{1}}{{B}_{1}}}{{{f}_{1}}} \\ & \alpha \approx \tan \alpha =\frac{{{A}_{1}}{{B}_{1}}}{{{d}_{2}}} \\ \end{align} \right.\)
Þ Số bội giác của kính: \(G=\frac{\alpha }{{{\alpha }_{0}}}\approx \frac{\tan \alpha }{\tan {{\alpha }_{0}}}=\frac{{{f}_{1}}}{{{d}_{2}}}\cdot\)
+ Khi ngắm chừng ở cực cận (A2B2 hiện ở CC của mắt): \(d_2^/ = - O{C_C} \Rightarrow {d_2} = \frac{{Đ.{f_2}}}{{Đ + {f_2}}} \cdot \)
+ Khi ngắm chừng ở cực viễn (A2B2 hiện ở CV của mắt): \(d_2^/ = - O{C_V} \Rightarrow {d_2} = \frac{{O{C_V}.{f_2}}}{{O{C_V} + {f_2}}} \cdot \)
Đặc biệt, với người mắt không có tật, điểm cực viễn ở vô cực, nên \(d_{2}^{/}=-\infty \Rightarrow {{d}_{2}}={{f}_{2}}\)
\(\Rightarrow {{G}_{\infty }}=\frac{{{f}_{1}}}{{{f}_{2}}}\) và lúc đó \(L={{f}_{1}}+{{f}_{2}}.\)
III. GIẢI BÀI TẬP SÁCH GIÁO KHOA
Câu C1 (trang 214 SGK Vật lí 11):
Tại sao khi điều chỉnh kính thiên văn ta không phải dời toàn bộ kính như với hính hiển vi?
Trả lời:
Kính thiên văn là để quan sát các vật ở rất xa, vì vậy khoảng cách d1 giữa vật với vật kính được coi là vô cực. Vì vậy, ta không cần phải điều chỉnh khoảng cách này. Tức là không cần chỉnh vật kính.
Để quan sát được ảnh của vật bằng kính thiên văn ta văn ta phải điều chỉnh thị kính để qua ảnh qua thị kính A2B2 là ảnh ảo, nằm trong giới hạn thấy rõ CcCv của mắt.
⇒ khi điều chỉnh kính thiên văn ta không dời toàn bộ kính như với kính hiển vi.
Bài 1 (trang 216 SGK Vật Lí 11):
Nêu công dụng và cấu tạo của kính thiên văn.
Lời giải:
+ Công dụng: là dụng cụ quang học bổ trợ mắt để quan sát các vật ở rất xa, bằng cách làm tăng góc trông ảnh của các vật.
+ Cấu tạo: bộ phận chính gồm 2 thấu kính hội tụ
– Vật kính là một thấu kính hội tụ có tiêu cự dài (cỡ dm, m)
– Thấu kính là thấu kính hội có tiêu cự ngắn (cỡ cm).
– Thấu kính là thấu kính hội tụ có tiêu cự ngắn (cỡ cm).
Bài 2 (trang 216 SGK Vật Lí 11):
Vẽ đường truyền của chùm tia sáng qua thiên kính thiên văn ngắn chừng ở vô cực
Lời giải:
Đường truyền của chùm tia sáng qua thiên kính thiên văn ngắn chừng ở vô cực
Bài 3 (trang 216 SGK Vật Lí 11):
Viết công thức về số bội giác của kính thiên văn ngắm chừng vô cực.
Lời giải:
Số bội giác của kính thiên văn ngắm chừng ở vô cực được xác định bởi: \({{G}_{\infty }}=\frac{{{f}_{1}}}{{{f}_{2}}}\cdot\)
Bài 4 (trang 216 SGK Vật Lí 11):
Giải thích tại sao tiêu cự vật kính của kính thiên văn phải lớn?
Lời giải:
Số bội giác của kính thiên văn ngắm chừng ở vô cực được xác định bởi: \({{G}_{\infty }}=\frac{{{f}_{1}}}{{{f}_{2}}}\cdot\)
Muốn G có giá trị lớn thì ta phải tăng giá trị của f1 nên tiêu cự vật kính của kính thiên văn phải lớn
Đặt f1 và f2 lần lượt là tiêu cự của vật kính và thị kính của kính thiên văn.
Xét các biểu thức:
(1): f1 + f2.
(2): \(\frac{{{f}_{1}}}{{{f}_{2}}}\cdot\)
(3): \(\frac{{{f}_{2}}}{{{f}_{1}}}\cdot\)
Hãy chọn đáp án đúng ở các bài tập 5 và 6 dưới đây.
Bài 5 (trang 216 SGK Vật Lí 11):
Số bội giác của kính thiên văn ngắm chừng vô cực có biểu thức nào?
A. (1). B. (2). C. (3). D. Biểu thức khác.
Lời giải: Chọn B.
Số bội giác của kính thiên văn ngắm chừng ở vô cực có biểu thức: \({{G}_{\infty }}=\frac{{{f}_{1}}}{{{f}_{2}}}\cdot\)
Bài 6 (trang 216 SGK Vật Lí 11):
Khoảng cách giữa vật kính và thị kính của thiên văn ngắm chừng ở vô cực có biểu thức nào?
A. (1). B. (2). C. (3). D. Biểu thức khác.
Lời giải: Chọn A.
Khoảng cách giữa vật kính và thị kính của thiên văn ngắm chừng ở vô cực có biểu thức:
O1O2 = f1 + f2
Bài 7 (trang 216 SGK Vật Lí 11):
Vật kính của một thiên văn dùng ở trường học có tiêu cự \({{f}_{1}}=1,2\,m\). Thị kính là một thấu kính là một thấu kính hội tụ có tiêu cự \({{f}_{1}}=4\,cm.\)
Tính khoảng cách giữa hai kính và số bội giác của kính thiên văn khi ngắm chừng ở vô cực.
Lời giải:
Khoảng cách giữa vật kính và thị kính của kính thiên văn ngắm chừng ở vô cực:
\({{O}_{1}}{{O}_{2}}={{f}_{1}}+{{f}_{2}}=1,2+0,04=1,24\,m.\)
Số bội giác của kính thiên văn ngắm chừng ở vô cực có biểu thức: \({{G}_{\infty }}=\frac{{{f}_{1}}}{{{f}_{2}}}=\frac{120}{4}=30.\)
Trên đây là gợi ý giải bài tập Vật Lý 11 bài kính thiên văn vật lý 11 do giáo viên Ican trực tiếp biên soạn theo chương trình mới nhất. Chúc các bạn học tập vui vẻ.