Tài liệu Luận văn tốt nghiệp hệ thống câu hỏi và bài tập trắc nghiệm phần mắt và các dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2 ------------------------------------------- PHÙNG THỊ HÀ HỆ THỐNG CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM PHẦN MẮT VÀ CÁC DỤNG CỤ QUANG HỌC BỔ TRỢ CHO MẮT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Vật lí đại cƣơng Hà Nội – 2018 TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2 KHOA VẬT LÍ PHÙNG THỊ HÀ HỆ THỐNG CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM PHẦN MẮT VÀ CÁC DỤNG CỤ QUANG HỌC BỔ TRỢ CHO MẮT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Vật lí đại cƣơng Ngƣời hƣớng dẫn khoa học TS. Phan Thị Thanh Hồng Hà Nội – 2018 LỜI CẢM ƠN Trong quá trình học tập và nghiên cứu hoàn thành khóa luận tốt nghiệp, tôi luôn nhận được sự giúp đỡ tận tình quý báu của các thầy cô giáo, bạn bè và gia đình. Tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc nhất đến: - Ts. Phan Thị Thanh Hồng- người hướng dẫn khoa học, đã tận tình giúp đỡ, động viên tôi trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành khóa luận. - Ban Giám hiệu Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2, Khoa Vật lí, quý các thầy cô giáo đã tận tình giảng dạy trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành khóa luận tốt nghiệp. - Cuối cùng tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình, bạn bè đã dành tình cảm, động viên và giúp đỡ tôi học tập, nghiên cứu để hoàn thành khóa luận này. Hà Nội, ngày 9 tháng 5 năm 2018 Tác giả khóa luận Phùng Thị Hà LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan khóa luận này do tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn bởi Ts. Phan Thị Thanh Hồng. Các tài liệu tham khảo để hoàn thiện khóa luận đã được liệt kê trong phần tài liệu tham khảo. Hà Nội, ngày 9 tháng 5 năm 2018 Tác giả Phùng Thị Hà MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN MỞ ĐẦU 1 1. Lý do chọn đề tài 1 2. Mục đích nghiên cứu 2 3. Nhiệm vụ nghiên cứu 2 4. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu 2 5. Phƣơng pháp nghiên cứu 2 6. Đóng góp của đề tài 2 CHƢƠNG 1: CÁC KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ MẮT VÀ CÁC DỤNG CỤ QUANG HỌC BỔ TRỢ CHO MẮT 3 1.1. MẮT 3 1.2. CÁC DỤNG CỤ QUANG HỌC BỔ TRỢ CHO MẮT 8 CHƢƠNG 2: CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM 14 2.1. Trắc nghiệm phần mắt 14 2.2. Trắc nghiệm các dụng cụ quang học 29 KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO 51 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Nghị quyết Trung ương 2 khóa VIII khẳng định: “Đổi mới mạnh mẽ phương pháp giáo dục - đào tạo, khắc phục lối truyền thụ một chiều, rèn luyện thành nếp tư duy sáng tạo của người học. Từng bước áp dụng các phương pháp tiên tiến và phương tiện hiện đại vào quá trình dạy - học, bảo đảm điều kiện và thời gian tự học, tự nghiên cứu cho học sinh, nhất là sinh viên đại học”. Chính điều này đã đặt ra những yêu cầu mới, đòi hỏi ngày càng cao hơn trong việc dạy học nói chung, dạy học sinh nói riêng, việc đổi mới phương pháp dạy học này đòi hỏi cần được thực hiện ở các giai đoạn của quá trình dạy và học, trong đó có giai đoạn kiểm tra đánh giá. Trong quá trình học môn quang học nói riêng và các môn ở đại học nói chung, chúng tôi nhận thấy việc đánh giá kết quả học tập của sinh viên chủ yếu sử dụng các câu hỏi tự luận; phần lớn là kiểm tra viết, một vài môn là kiểm tra vấn đáp,… Các phương pháp kiểm tra, đánh giá này có những ưu điểm nhất định, song còn tồn tại một số hạn chế như: kiểm tra được ít kiến thức, mất nhiều thời gian chấm bài, kết quả chấm có thể còn thiếu khách quan,… Vì vậy, trong quá trình dạy học hiện nay người ta còn sử dụng hình thức kiểm tra đánh giá bằng phương pháp trắc nghiệm khách quan để khắc phục những hạn chế của các phương pháp đã nêu trên. Quang học là ngành khoa học vật lí nghiên cứu nguồn gốc, bản chất và sự lan truyền của ánh sáng, cách thức nó biến đổi, những hiệu ứng mà nó gây ra và những hiện tương khác đi cùng với nó. Có hai l nh vực mà quang học đại cương nghiên cứu là: quang lí - nghiên cứu bản chất và các tính chất của ánh sáng; quang hình - khảo sát các nguyên lí chi phối các tính chất tạo ảnh của thấu kính, của gương và các dụng cụ khác. Trong đó, phần “Mắt và các 1 dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt” là phần kiến thức quan trọng trong quang hình học. Chính vì những lý do trên nên chúng tôi lựa chọn đề tài: “Hệ thống câu hỏi và bài tập trắc nghiệm phần mắt và các dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt”. 2. Mục đích nghiên cứu - Sưu tầm, xây dựng hệ thống câu hỏi và bài tập trắc nghiệm (có đáp án) phần “Mắt và các dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt”. 3. Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu các tài liệu về “Mắt và các dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt”. - Sưu tầm, xây dựng hệ thống câu hỏi và bài tập trắc nghiệm khách quan (có đáp án) cho phần “Mắt và các dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt”. 4. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu a. Đối tượng nghiên cứu - Mắt và các dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt. b. Phạm vi nghiên cứu - Phần “Mắt và các dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt” trong chương trình Vật lí đại cương. 5. Phƣơng pháp nghiên cứu - Phương pháp tìm hiểu, tham khảo, phân tích, tổng hợp. 6. Đóng góp của đề tài - Sưu tầm, xây dựng một cách có hệ thống các câu hỏi và bài tập trắc nghiệm (có đáp án) phần “Mắt và các dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt” trong chương trình Vật lí đại cương. 2 CHƢƠNG 1: CÁC KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ MẮT VÀ CÁC DỤNG CỤ QUANG HỌC BỔ TRỢ CHO MẮT 1.1. MẮT 1.1.1. Định nghĩa Về phương diện quang hình học mắt giống như một máy ảnh dùng để thu ảnh thật của một vật. 1.1.2. Cấu tạo quang học của mắt Mắt có hình dạng là một khối cầu. Về mặt quang học, mắt là một hệ quang học. Nó có các bộ phận cơ bản sau đây: - Giác mạc (màng giác): là lớp màng cứng trong suốt có tác dụng bảo vệ cho các phần tử phía trong và làm khúc xạ các tia sáng truyền vào mắt. - Thủy dịch: là chất lỏng trong suốt có chiết suất xấp xỉ bằng chiết xuất của nước. - Lòng đen: có tác dụng như một màn chắn, ở giữa có lỗ trống để điều chỉnh lượng ánh sáng đi vào trong mắt. Lỗ trống này gọi là con ngươi. Con ngươi có đường kính thay đổi tự động tùy theo cường độ ánh sáng. 3 - Thể thủy tinh: là khối chất đặc trong suốt, có hình dạng thấu kính hội tụ hai mặt lồi. - Dịch thủy tinh: là chất lỏng có chiết suất n  1,33 , lấp đầy nhãn cầu phía sau thể thủy tinh. - Màng lưới (võng mạc): là lớp mỏng tận cùng phía trong của mắt tại đó tập trung đầu các sợi thần kinh thị giác. Ở màng lưới có một chỗ rất nhỏ màu vàng là nơi cảm nhận ánh sáng nhạy nhất được gọi là điểm vàng V. 1.1.3. Sự điều tiết của mắt Điều tiết là hoạt động của mắt làm thay đổi độ cong của thủy tinh thể dẫn tới sự thay đổi tiêu cự của mắt để cho ảnh của các vật ở cách mắt những khoảng khác nhau vẫn được tạo ra ở màng lưới. Sự điều tiết của mắt được thực hiện nhờ thay đổi độ căng các cơ vòng của mắt. - Khi mắt ở trạng thái không điều tiết, tiêu cự của mắt lớn nhất. - Khi mắt ở trạng thái điều tiết tối đa, tiêu cự của mắt nhỏ nhất. Điểm cực cận (CC): là điểm gần nhất trên trục chính, mà khi điều tiết tối đa mắt còn nhìn rõ vật, khi đó các cơ quanh thủy tinh thể phải căng ra làm cho mắt nhanh mỏi. Điểm cực viễn (CV): là điểm xa nhất trên trục chính, mà khi không điều tiết mắt còn nhìn rõ vật, khi đó các cơ quanh thủy tinh thể trùng xuống được thư giãn làm cho mắt không bị mỏi. Khoảng cách từ điểm cực cận và điểm cực viễn là khoảng nhìn rõ của mắt. Khoảng cách từ mắt đến cực cận OCC  Đ gọi là khoảng cực cận. 4 1.1.4. Các tật của mắt và cách sửa 1.1.4.1. Mắt không có tật Mắt không có tật là mắt khi không điều tiết, có tiêu điểm nằm trên võng mạc ( f '  OF'  OV) . Hình 1.2. Người cận thị có điểm cực viễn ở vô cực. Gọi khoảng cách ngắn nhất mà mắt người bình thường có thể nhìn rõ vật là l0 ta có:  OCC  l0  OCV   1.1.4.2. Mắt cận thị Mắt cận thị là mắt khi không điều tiết có tiêu điểm nằm trước võng mạc ( f '  OF '  OV ) . Hình 1.3. Mắt cận thị không nhìn rõ các vật ở xa, có độ tụ lớn hơn mắt bình thường hay khoảng cách OCV hữu hạn, điểm CC gần mắt bình thường hơn. OCV     OCC  l0 5 Để sửa các tật của mắt thường phải đeo thấu kính có độ tụ thích hợp sao cho ảnh của vật ở vô cùng hiện lên ở điểm cực viễn của mắt, ảnh này đóng vai trò là vật đối với thủy tinh thể và cho ảnh cuối cùng tại võng mạc. Vậy đối với mắt cận thị, ta sửa tật bằng cách đeo thấu kính phân kỳ sao cho ảnh của các vật ở vô cực qua thấu kính hiện lên ở điểm cực viễn của mắt. Tiêu cự của kính sẽ bằng khoảng cách từ quang tâm của mắt đến điểm cực viễn. f '    OCV  a  , (1.1) trong đó a là khoảng cách từ kính tới mắt. 1.1.4.3. Mắt viễn thị Mắt viễn thị là mắt khi không điều tiết có tiêu điểm nằm sau võng mạc ( f '  OF '  OV ) . Hình 1.5. Mắt viễn thị có độ tụ nhỏ hơn độ tụ của mắt bình thường, mắt viễn thị nhìn vật ở vô cùng phải điều tiết, điểm CC của mắt viễn thị xa hơn mắt bình thường ( OCC  l0 ). 6 Đối với mắt viễn thị, ta thường sửa tật bằng cách đeo thấu kính hội tụ có độ tụ thích hợp, để ảnh ảo của điểm gần nhất qua kính mà người viễn thị muốn quan sát được tạo ra tại điểm cực cận của mắt. Muốn ngắm chừng ở vô mà không phải điều tiết thì người bị tật viễn thị phải đeo kính có độ tụ được xác định: f '   OCV  a  , (1.2) trong đó a là khoảng cách từ kính tới mắt. 1.1.5. Góc trông vật và năng suất phân li của mắt Góc trông vật là góc tạo bởi hai tia sáng xuất phát từ hai đầu A, B của vật qua quang tâm của thủy tinh thể. 7 Năng suất phân li của mắt là góc trông vật nhỏ nhất giữa hai điểm A, B mà mắt còn phân biệt được hai điểm đó. Đối với mắt thường ta quy ước  min  1  3104 rad . Muốn phân biệt rõ các chi tiết nhỏ của vật thì phải đặt vật ở vị trí cực cận vì góc trông vật lúc này có giá trị lớn nhất. 1.1.6. Sự lƣu ảnh trên võng mạc Hiện tượng lưu ảnh của mắt là tác động của ánh sáng trên màng lưới còn tồn tại khoảng 1.2. 1 s sau khi ánh sáng tắt. 10 CÁC DỤNG CỤ QUANG HỌC BỔ TRỢ CHO MẮT 1.2.1. Độ bội giác của dụng cụ quang học Gọi  0 là góc trông vật trực tiếp vật có giá trị lớn nhất.  là góc trông ảnh của vật qua dụng cụ quang học. Độ bội giác    của một dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt là tỉ số giữa góc trông ảnh của một vật qua dụng cụ quang đó   với góc trông trực tiếp vật đó có giá trị lớn nhất  0  . 8   . 0 (1.3) Vì các góc trông  ,  0 đều rất nhỏ, nên người ta thường thay các góc bằng tan của chúng.  tan  . tan  0 (1.4) 1.2.2. Các dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt 1.2.2.1. Kính lúp Kính lúp là một dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt trong việc quan sát các vật nhỏ, bằng cách tạo ra ảnh ảo có góc trông lớn. Kính lúp có cấu tạo đơn giản là một thấu kính hội tụ có tiêu cự ngắn cỡ vài centimet. Kính lúp có tác dụng làm tăng góc trông ảnh bằng cách tạo ra ảnh ảo lớn hơn vật quan sát. Ảnh này nằm cùng phía với vật thể cần phóng đại. Để thực hiện được điều này, kính phải đặt đủ gần vật thể, để khoảng cách giữa vật và kính nhỏ hơn tiêu cự của kính. Sự ngắm chừng là quá trình điều chỉnh để ảnh của vật nằm trong giới hạn nhìn rõ của mắt. 9 Ngắm chừng ở điểm cực cận là quá trình điều chỉnh để ảnh A1B1 trùng với điểm CC. Ngắm chừng ở điểm cực viễn là quá trình điều chỉnh để ảnh A1B1 trùng với điểm Cv. Ngắm chừng ở vô cùng là quá trình điều chỉnh sao cho ảnh A1B1 ở vô cùng. Độ bội giác của kính lúp: G  Đ , k 0 d  a với k là độ phóng đại của ảnh tạo bởi kính, (1.5) là khoảng cách từ kính lúp tới mắt, d ' là khoảng cách từ ảnh của vật qua kính đến kính. Khi ngắm chừng ở điểm cực cận (điều tiết mắt để nhìn ảnh của vật ở khoảng cách nhìn thấy rõ ngắn nhất) thì: d '  a  Đ  GC  k . (1.6) Khi ngắm chừng ở vô cùng (điều tiết mắt để nhìn ảnh của vật ở vô cùng) thì: G  Đ . f' (1.7) Chú ý: Trên vành kính lúp có ghi X5, tức là độ bội giác của kính khi ngắm chừng ở vô cực là G  5 . 1.2.2.2. Kính hiển vi Kính hiển vi là dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt dùng để quan sát các vật rất nhỏ, bằng cách tạo ra ảnh ảo có góc trông lớn. 10 Cấu tạo: Vật kính L1 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 L2 là một kính lúp dùng để quan sát ảnh của vật tạo bởi vật kính. Khoảng cách giữa hai quang tâm O1O2  l không đổi. Khoảng cách F’1 F2   là độ dài quang học của kính hiển vi. Vật kính có tác dụng tạo ảnh thật A1B1 lớn hơn vật AB và ở trong khoảng O2F2 từ quang tâm đến tiêu điểm vật của thị kính. Thị kính tạo ảnh ảo sau cùng A2B2 lớn hơn vật nhiều lần và ngược chiều so với vật. Vật kính và thị kính được đặt đồng trục và khoảng cách giữa chúng không thể thay đổi được. Ta điều chỉnh kính bằng cách điều chỉnh khoảng cách từ vật đến vật kính. Mắt đặt sau thị kính để quan sát sẽ nhìn thấy ảnh A2B2 của vật AB tạo 11 bởi kính hiển vi. Ảnh sau cùng A2B2 phải được tạo ra trong khoảng nhìn rõ của mắt và góc trông    min . Khi ngắm chừng ở cực cận: A2B2 trùng với điểm CC. Khi ngắm chừng ở cực viễn: A2B2 trùng với điểm CV. Độ bội giác của kính hiển vi G  kV .Gt , (1.8) với kV là độ phóng đại của vật kính, Gt là độ bội giác của thị kính. Khi ngắm chừng ở điểm cực cận thì Gt  kt nên: G  kV .kt  k . (1.9) Khi ngắm chừng ở điểm vô cùng: G  kV . Đ Đ ,  f '2 f '1 f '2 (1.10) với   F1F2 là độ dài quang học của kính hiển vi. 1.2.2.3. Kính thiên văn Kính thiên văn là dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt dùng để quan sát những vật rất xa bằng cách tạo ra góc trông vật lớn. Hình 1.11. Cấu tạo: gồm hai bộ phận chính: 12 - Vật kính L1 là một thấu kính hội tụ có tiêu cự lớn f '1 (nhiều mét) tạo ảnh trung gian A1B1  k.0 . - Thị kính L2 là một kính lúp để quan sát ảnh A1B1 tạo bởi vật kính. Khoảng cách giữa vật kính và thị kính có thể thay đổi được. Để quan sát được vật, ta đặt mắt sau thị kính và thay đổi khoảng cách giữa vật kính và thị kính bằng cách di chuyển thị kính để ảnh cuối cùng nằm trong giới hạn nhìn rõ của mắt. Khi ngắm chừng ở vô cùng, F '1  F2 và độ bội giác của kính thiên văn được tính bằng: G   f'  1 . 0 f '2 (1.11) 13 CHƢƠNG 2: CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM 2.1. Trắc nghiệm phần mắt 2.1.1. Bài tập trắc nghiệm phần mắt Câu 1: Mắt của một người có tiêu cự của thủy tinh thế là 17 mm . khi không điều tiết. Khoảng cách từ quang tâm đến võng mạc là 16 mm . Mắt bị tật: A. cận thị B. viễn thị C. lão thị D. mắt bình thường Câu 2: Mắt điều tiết mạnh nhất khi quan sát vật đặt ở: A. điểm cực cận B. điểm cực viễn C. cách mắt 25 cm D. trong giới hạn nhìn rõ của mắt Câu 3: Cách thực hiện nào sau đây vẫn cho phép tiếp tục ngắm chừng ở vô cực đối với kính lúp? A. Dời vật. B. Dời thấu kính C. Dời mắt. D. Không cách nào Câu 4: Khi nói về sự điều tiết của mắt, phát biểu nào sau đây là đúng? A. Do có sự điều tiết, nên mắt có thể nhìn rõ tất cả các vật nằm trước mắt. B. Khi quan sát các vật dịch chuyển ra xa mắt thì thủy tinh thể của mắt cong dần lên. C. Khi quan sát các vật dịch chuyển ra xa mắt thì thủy tinh thể của mắt xẹp dần xuống. D. Khi quan sát các vật dịch chuyển lại gần mắt thì thủy tinh thể của mắt xẹp dần xuống. 14 Câu 5: Số bội giác của kính lúp là tỉ số G   , trong đó: 0 A.  là góc trông trực tiếp vật,  0 là góc trông ảnh của vật qua kính. B.  là góc trông ảnh của vật qua kính,  0 là góc trông trực tiếp vật. C.  là góc trông ảnh của vật qua kính,  0 là góc trông trực tiếp vật có giá trị lớn nhất. D.  là góc trông ảnh của vật khi vật tại cực cận,  0 là góc trông trực tiếp vật. Câu 6: Giới hạn nhìn rõ của mắt là : A. từ điểm cực viễn đến sát mắt. B. khoảng cách từ điểm cực cận đến điểm cực viễn của mắt. C. những vị trí mà khi đặt vật tại đó mắt còn có thể quan sát rõ. D. từ vô cực đến cách mắt khoảng 25 cm . Câu 7: Năng suất phân li của mắt là: A. góc trông của vật nhỏ nhất mà mắt quan sát được. B. độ dài của vật nhỏ nhất mà mắt quan sát được. C. khoảng cách góc nhỏ nhất giữa hai điểm mà mắt còn phân biệt được. D. số đo thị lực của mắt. Câu 8: Mắt nhìn rõ vật cách mắt 60 cm mà không phải điều tiết đó là mắt: A. mắt cận B. mắt viễn C. mắt lão D. mắt viễn và mắt lão Câu 9: Đọc cùng một hàng chữ ở trạng thái mắt phải điều tiết cực đại thì mắt nào nhìn chữ với góc trông lớn nhất? A. Mắt không có tật B. Mắt cận 15