Bài 53: Kính hiển vi - Giải BT Vật Lí 11 nâng cao

Bài 53: Kính hiển vi

Câu c1 (trang 260 sgk Vật Lý 11 nâng cao): Nếu sử dụng thị kính như một kính lúp để quan sát ảnh A₁B₁ thì A₁B₁ phải được đặt ở đâu.

Hướng dẫn giải:

Nếu sử dụng thị kính như một kính lúp để quan sát ảnh A₁B₁ thì A₁B₁ phải được đặt trong khoảng từ tiêu điểm vật F₂ tới quang tâm O₂ của thị kính để ảnh qua thị kính A₂B₂ là ảnh ảo và lớn hơn A₁B₁

Câu 1 (trang 262 sgk Vật Lý 11 nâng cao): Hãy trình bày cấu tạo và giải thích tác dụng của kính hiển vi.

Hướng dẫn giải:

• Cấu tạo:

Bộ phận chính là hai thấu kính hội tụ: Vật kính O₁ có tiêu cự rất ngắn (cỡ vài mm) cho ta ảnh thật của vật được phóng đại, thị kính O₂ có tiêu cự ngắn (cỡ vài cm) dùng làm kính lúp để quan sát ảnh này.

Sơ đồ tạo ảnh:

• Giải thích tác dụng:

Kính hiển vi là một dụng cụ quang học học bổ trợ cho mắt làm tăng góc trông ảnh của các vật rất nhỏ, với độ bội giác lớn hơn nhiều so với độ bội giác của kính lúp.

Câu 2 (trang 262 sgk Vật Lý 11 nâng cao): Hãy nêu cách ngắm chừng đối với kính hiển vi.

Hướng dẫn giải:

Sơ đồ tạo ảnh:

Vật AB đặt ngoài tiêu điểm vật F₁ qua vật kính O₁ cho ảnh A₁B₁ là ảnh thật lớn hơn AB. Điều chỉnh sao cho A₁B₁ phải nằm trong khoảng từ O₂ tới tiêu điểm vật F₂ của thị kính O₂, để ảnh qua thị kính A₂B₂ là ảnh ảo và rất lớn hơn A₁B₁ và nằm trong khoảng [C_c → C_v] của mắt người quan sát.

Câu 3 (trang 262 sgk Vật Lý 11 nâng cao): Hãy thiết lập các công thức về số bội giác của kính hiển vi trong trường hợp ngắm chừng ở vô cực.

Hướng dẫn giải:

Sơ đồ tạo ảnh:

Số bội giác của kính:

Vì α, α₀ rất nhỏ nên:

Do đó:

Với là độ phóng đại của ảnh qua kính hiển vi.

Trường hợp ngắm chừng ở vô cực, từ hình vẽ, ta thấy:

A'₂B'₂ ở ∞ ⇒ A₁B₁ ở F₂: Chùm tia từ A'₂B'₂ qua tới mắt là chùm song song. Do đó:

Ta có: Δ A'₁B'₁F'₁ đồng dạng với Δ IO₁F'₁. Do đó:

Trong đó δ = F'₁F₂ = độ dài quang học của kính hiển vi.

Thế vào công thức ta được:

Bài 1 (trang 263 sgk Vật Lý 11 nâng cao): Để điều chỉnh kính hiển vi khi ngắm chừng trong trường hợp nào sau đây là đúng?

A. Thay đổi khoảng cách giữa vật và vật kính bằng cách đưa toàn bộ ống kính lên hay xuống sao cho nhìn thấy ảnh của vật to và rõ nhất.

B. Thay đổi khoảng cách giữa vật và vật kính bằng cách giữ nguyên toàn bộ ống kính, đưa vật lại gần vật kính sao cho nhìn thấy ảnh của vật to và rõ nhất.

C. Thay đổi khoảng cách giữa vật và vật kính và thị kính sao cho nhìn thấy ảnh của vật to và rõ nhất.

D. Thay đổi khoảng cách giữa vật và thị kính sao cho nhìn thấy ảnh của vật to và rõ nhất.

Hướng dẫn giải:

Trong kính hiển vi, khoảng cách giữa vật kính và thị kính được giữa không đổi. Để điều chỉnh kính hiển vi khi ngắm chừng, ta phải thay đổi khoảng cách giữa vật và vật kính bằng cách đưa toàn bộ ống kính lên hay xuống sao cho nhìn thấy ảnh của vật to và rõ nhất.

Đáp án đúng là: A

Bài 2 (trang 263 sgk Vật Lý 11 nâng cao): Công thức trong trường hợp nào sau đây là công thức về số bội giác của kính hiển vi trong trường hợp ngắm chừng ở vô cực?

Hướng dẫn giải:

Công thức về số bộ giác của kính hiển vi trong trường hợp ngắm chừng ở vô cực:

Đáp án đúng là: D

Bài 3 (trang 263 sgk Vật Lý 11 nâng cao): Một kính hiển vi có vật kính với tiêu cự f₁ = 1 cm, và thị kính với tiêu cự f₂ = 4cm. Hai thấu kính cách nhau 17 cm. Tính số bội giác của kính trong trường hợp ngắm chừng ở vô cực. Lấy Đ = 25 cm

Hướng dẫn giải:

Ta có: f₁ = 1 cm; f₂ = 4 cm; O₁O₂ = 17 cm; Đ = 25 cm

⇒ O₁O₂ - (f₁ + f₂) = 17 - (1 + 4) = 12 cm

Số bội giác của kính hiển vi trong trường hợp ngắm chừng ở vô cực:

Đáp số: G_∞ = 75

Bài 4 (trang 263 sgk Vật Lý 11 nâng cao): Một kính hiển vi có vật kính với tiêu cự f₁ = 4 mm, thị kính với tiêu cự f₂ = 20 mm và độ dài quang học δ = 156 mm. Người quan sát có mắt bình thường với điểm cực cận cách mắt một khoảng Đ = 250 mm. Mắt đặt tại tiêu điểm ảnh của thị kính. Hãy xác định:

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.

c) Góc trông ảnh, biết AB = 2 μ m.

Hướng dẫn giải:

f₁ = 4 mm; f₂ = 20 mm; δ = 156 mm; Đ = 250 mm. Mắt đặt tiêu điểm ảnh của thị kính nên: l = f₂ = 20 mm

Sơ đồ tạo ảnh qua kính hiển vi

a = O₁O₂ = δ + f₁ + f₂ = 156 + 4 + 20 = 180 mm

a) Xác định vị trí của vật trước (L₁)

Quan sát viên có mắt không bị tật nên có thể thấy rõ vật từ cực cận C_c (Đ = 20 cm) đến cực viễn C_v (vô cùng). Qua kính hiển vi người này quan sát được vật AB khi ảnh ảo A₂B₂ của nó nằm trong khoảng từ C_c đến C_v.

+ Khi ảnh ảo A₂B₂ ở tại cực cận C_c, ta có:

d'_2c = -OC₂ = -250 mm

+ Khi ảnh ảo A₂B₂ ở tại cực viễn C_v, ta có:

d'_2c = -∞ ⇒ d_2v = f₂ = 20 mm

Vậy phải đặt vật trong khoảng từ 4,1016 mm đến 4,1026 mm trước vật kính L₁

b) Độ bội giác khi ngắm chừng ở vô cực:

c) Góc trông ảnh: α = G. α₀

Trong đó:

⇒ α = 8.10^-6.487,5 = 3,9.10^-3 rad

Đáp số: a) 4,1016 mm ≤ d₁ ≤ 4,1026 mm

b) G_∞ = 487,5;

c) α = 3,9.10^-3 rad

Bài trước: Bài 52: Kính lúp - Giải BT Vật Lí 11 nâng cao Bài tiếp: Bài 54: Kính thiên văn - Giải BT Vật Lí 11 nâng cao