Lý 11 Bài 34: Kính thiên văn

a) Công dụng

Kính thiên văn là dụng cụ quang bổ trợ cho mắt, có tác dụng tạo ảnh có góc trông lớn đối với những vật ở rất xa (các thiên thể).

b) Cấu tạo

- Kính thiên văn gồm hai bộ phận chính:

• Vật kính là thấu kính hội tụ có tiêu cự lớn (có thể đến hàng chục mét).
• Thị kính là một kính lúp để quan sát ảnh tạo bởi vật kính.

• Vật kính và thị kính được lắp đồng trục, có thể thay đổi được khoảng cách.

c) Phân loại

- Có hai loại:

• Kính thiên văn phản xạ: Dùng gương để nhận ánh sáng từ vật chiếu tới.
• Kính thiên văn khúc xạ: Dùng thấu kính hội tụ nhận ánh sáng từ vật chiếu tới.

• Hướng trục của kính thiên văn đến vật AB ở rất xa cần quan sát để thu ảnh thật \(A_1B_1\) trên tiêu diện ảnh của vật kính.

• Sau đó thay đổi khoảng cách giữa vật kính và thị kính để ảnh cuối cùng \(A_2B_2\)  qua thị kính là ảnh ảo, nằm trong giới hạn nhìn rỏ của mắt và góc trông ảnh phải lớn hơn năng suất phân li của mắt.

• Mắt đặt sau thị kính để quan sát ảnh ảo này.

• Để có thể quan sát trong một thời gian dài mà không bị mỏi mắt, ta phải đưa ảnh cuối cùng ra vô cực, gọi là ngắm chừng ở vô cực.

- Khi ngắm chừng ở vô cực:

+ Ta có:  \(tan\alpha _0=\frac{A_1B_1}{f_1}\); \(tan\alpha =\frac{A_1B_1}{f_2}\)

+ Do đó: \(G_\propto = \frac{tan\alpha }{tan\alpha_0}=\frac{f_1}{f_2}\)

+ Trong đó:

• \(G_\propto\): số bội giác khi ngắm chừng ở vô cực không phụ thuộc vị trí đặt mắt sau thị kính.

• \(f_1\): tiêu cự của vật kính

• \(f_2\): tiêu cự của thị kính

• Số bội giác của kính thiên văn trong điều kiện này không phụ thuộc vị trí đặt mắt sau thị kính.

Câu 1: Giải thích tại sao tiêu cự vật kính của kính thiên văn phải lớn.

Hướng dẫn giải

Tiêu cự của vật kính càng lớn thì ảnh của vật quan sát càng lớn.

Tiêu cự vật kính \(f_1\) của kính thiên văn phải lớn vì:

Số bội giác của kính thiên văn ngắm chừng ở vô cực được xác định bởi:  \(G_\propto = \frac{tan\alpha }{tan\alpha_0}=\frac{f_1}{f_2}\)

Để quan sát được ảnh của vật bằng kính thiên văn ta điều chỉnh thị kính để ảnh qua thị kính \(A_2B_2\) là ảnh ảo, nằm trong giới hạn thấy rõ \(C_cC_v\) của mắt, tức là ảnh \(A_1B_1\) phải nằm trong khoảng \(O_2F_2\).  Vì vậy \(f_2\) phải vào khoảng cen-ti-mét.

Muốn G có giá trị lớn thì ta phải tăng giá trị của \(f_1\) => tiêu cự vật kính của kính thiên văn phải lớn

Câu 2: Vật kính của một kính thiên văn dùng ở trường học có tiêu cự \(f_1 = 1,2 m\). Thị kính là một thấu kính hội tụ có tiêu cự \(f_2 = 4 cm\). Tính khoảng cách giữa hai kính và số bội giác của kính thiên văn khi ngắm chừng ở vô cực.

Hướng dẫn giải

Khoảng cách giữa vật kính và thị kính của kính thiên văn ngắm chừng ở vô cực: \(O_1O_2 = f_1 + f_2 = 1,2 + 0,04= 1,24 m\)

Số bội giác của kính thiên văn ngắm chừng ở vô cực: \(G_\infty =\frac{f_{1}}{f_{2}} = \frac{1,2}{0,04}=30\) 

Câu 1: Một kính thiên văn gồm vật kính có tiêu cự 100cm và thị kính có tiêu cự 4cm. Số bội giác của kính khi người mắt tốt quan sát Mặt Trăng trong trạng thái không điều tiết là bao nhiêu?

Câu 2:  Một kính thiên văn học sinh gồm vật kính có tiêu cự 1,2m, thị kính. Khi ngắm chừng ở vô cực, số bội giác của kính là 30. Khoảng cách giữa vật kính và thị kính là

Câu 3: Một người mắt bình thường khi quan sát vật ở xa bằng kính thiên văn, trong trường hợp ngắm chừng ở vô cực thấy khoảng cách giữa vật kính và thị kính là 62cm, số bội giác là 30. Tiêu cự của vật kính và thị kính lần lượt là

Câu 4: Nêu công dụng và cấu tạo của kính thiên văn.

Câu 5: Vẽ đường truyền của chùm tia sáng qua kính thiên văn ngắm chừng ở vô cực.

Câu 1: Một kính thiên văn gồm vật kính có tiêu cự 120cm và thị kính tiêu cự 5cm. Khoảng cách giữa hai thấu kính khi người mắt tốt quan sát Mặt Trăng trong trạng thái không điều tiết là

A. 125cm

B. 124cm

C. 120cm

D. Đáp án khác

Câu 2: Người ta điều chỉnh kính thiên văn theo cách nào sau đây?

A. Thay đổi khoảng cách giữa vật kính và thị kính bằng cách giữ nguyên vật kính, dịch chuyển thị kính sao cho nhìn thấy ảnh của vật to và rõ nhất

B. Thay đổi khoảng cách giữa vật kính và thị kính bằng cách dịch chuyển thị kính sao cho nhìn thấy ảnh của vật to và rõ nhất

C. Thay đổi khoảng cách giữa vật kính và thị kính bằng cách giữ nguyên thị kính, dịch chuyển thị kính sao cho nhìn thấy ảnh của vật to và rõ nhất

D. Dịch chuyển thích hợp cả vật kính và thị kính sao cho nhìn thấy ảnh của vật to và rõ nhất

Câu 3: Khi nói về cấu tạo của lăng kính thiên văn, phát biểu nào sau đây là đúng?

A. Vật kính là thấu kính phân kì có tiêu cự rất ngắn, thị kính là thấu kính hội tụ có tiêu cự ngắn

B. Vật kính là thấu kính hội tụ có tiêu cự rất ngắn, thị kính là thấu kính phân kì có tiêu cự ngắn

C. Vật kính là thấu kính hội tụ có tiêu cự dài, thị kính là thấu kính hội tụ có tiêu cự ngắn

D. Vật kính là thấu kính phân kì có tiêu cự dài, thị kính là thấu kính phân kì có tiêu cự ngắn

Câu 4: Khi nói về cách sử dụng kính thiên văn, phát biểu nào sau đây đúng?

A. Điều chỉnh khoảng cách giữa vật và vật kính sao cho ảnh của vật qua kính nằm trong khoảng nhìn rõ của mắt

B. Điều chỉnh khoảng cách giữa vật kính và thị kính sao cho ảnh của vật qua kính nằm trong khoảng nhìn rõ của mắt

C. Giữ nguyên khoảng cách giữa vật kính và thị kính, thay đổi khoảng cách giữa kính với vật sao cho ảnh của vật qua kính nằm trong khoảng nhìn rõ của mắt

D. Giữ nguyên khoảng cách giữa vật kính và thị kính, thay đổi khoảng cách giữa mắt và thị kính sao cho ảnh của vật qua kính nằm trong khoảng nhìn rõ của mắt

Câu 5: Người ta dùng kính thiên văn để quan sát những

A. vật rất nhỏ ở rất xa

B. vật nhỏ ở ngang trước vật kính

C. thiên thể ở xa

D. ngôi nhà cao tầng

Qua bài giảng Kính thiên văn này, các em cần hoàn thành 1 số mục tiêu mà bài đưa ra như :

• Nêu được công dụng của kính thiên văn và cấu tạo của kính thiên văn khúc xạ.

• Vẽ được đường truyền của chùm tia sáng qua kính thiên văn khi ngắm chừng ở vô cực.

• Thiết lập và vận dụng được công thức tính số bội giác của kính thiên văn khi ngắm chừng ở vô cực.