Bài 34. KÍNH THIÊN VĂN

A. TÓM TẮT LÍ THUYẾT

I. Công dụng và cấu tạo của kính thiên văn

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).

Kính thiên văn có hai bộ phận chính:

+ Vật kính $L_{1}$ là một thấu kính hội tụ có tiêu cự lớn (nhiều mét).

+ Thị kính $L_{2}$ là một kính lúp để quan sát ảnh tạo bởi vật kính.

II. Sự tạo ảnh bởi kính thiên văn

- Vật kính tạo ảnh thật của vật (ở vô cực) tại tiêu diện ảnh. Thị kính giúp mắt quan sát ảnh này.

- Ảnh của thiên thể tạo bởi kính thiên văn là ảnh ảo có góc trông tăng lên nhiều lần.

- Khi sử dụng kính thiên văn, mắt người quan sát được đặt sát thị kính. Phải điều chỉnh kính bằng cách dời thị kính sao cho ảnh sau cùng nằm trong khoảng nhìn rõ của mắt.

- Để có thể quan sát trong một thời gian dài mà đỡ bị mỏi mắt, ta phải đưa ảnh sau cùng ra vô cực: ngắm chừng ở vô cực.

III. Số bội giác của kính thiên văn

Xét trường hợp ngắm chừng ở vô cực.

$G_{\infty }$ = $\large \frac{f_{1}}{f_{2}}$ (lúc này l = $f_{1}$ + $f_{2}$)

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

B. MỘT SỐ VẤN ĐỀ CẦN LƯU Ý

1. Nêu được nguyên tắc cấu tạo kính thiên văn. Trình bày được cấu tạo và tác dụng của kính thiên văn.

2. Biết được đặc điểm về ảnh của vật qua kính thiên văn khúc xạ.

3. So sánh về sự giống nhau và khác nhau giữa vật kính và thị kính trong kính thiên văn.

4. So sánh sự khác nhau giữa kính hiển vi và kính thiên văn về mặt cấu tạo.

5. Trình bày về cách ngắm chừng qua kính thiên văn và cách sử dụng kính.

6. Viết và vận dụng được các công thức tính độ bội giác của kính thiên văn trong trường hợp ngắm chừng ở vô cực.

7. Ta cũng cần lưu ý như mục 6 và mục 7 ở bài kính hiển vi, trong trường hợp kính thiên văn thì $d_{1}=\infty$ và $d'_{1}=f_{1}$.

C. ĐỀ BÀI TẬP

Bài 1

Chọn câu sai trong các câu sau:

A. Thị kính của kính thiên văn là kính lúp.

B. Thị kính của kính thiên văn là thấu kính hội tụ có tiêu cự ngắn.

C. Trong kính thiên văn, khoảng cách giữa vật kính và thị kính thay đổi được.

D. Vật kính của kính thiên văn là thấu kính hội tụ có tiêu cự rất ngắn.

Bài 2

Gọi $f_{1}$ là tiêu cự của vật kính, $f_{2}$ là tiêu cự của thị kính. Số bội giác của kính thiên văn khi ngắm chừng ở vô cực là:

A. $F_{\infty }=f_{1}+f_{2}$

B. $G_{\infty }=f_{1}.f_{2}$

C. $G_{\infty }$ = $\large \frac{f_{1}}{f_{2}}$

D. $G_{\infty }$ = $\large \frac{f_{2}}{f_{1}}$

Bài 3

Điều nào sau đây là đúng khi so sánh cấu tạo của kính hiển vi và kính thiên văn?

A. Tiêu cự vật kính của kính thiên văn lớn hơn.

B. Thị kính của 2 kính giống nhau.

C. Có thể biến đổi kính thiên văn thành kính hiển vi bằng cách hoán đổi vật kính và thị kính.

D. Cả A, B đều đúng.

Bài 4

Câu nào sau đây không đúng khi phát biểu chung cho 3 dụng cụ quang là kính lúp, kính hiển vi, kính thiên văn?

A. Đó là 3 dụng cụ quang có mục đích làm tăng góc trông ảnh của vật.

B. Số bội giác là tỉ số giữa góc trông ảnh của vật qua dụng cụ và góc trông của vật khi vật đặt ở điểm cực cận của mắt.

C. Để phân biệt 2 điểm A và B trên vật thì góc trông ảnh của vật phải lớn hơn năng suất phân li của mắt.

D. Số bội giác ngắm chừng ở vô cực là

Bài 5

Một người mắt không có tật, dùng kính thiên văn để quan sát Mặt Trăng ở trạng thái không điều tiết. Khi đó khoảng cách giữa vật kính và thị kính là 90cm. Số bội giác của ảnh là 17. Các tiêu cự của vật kính và thị kính là.

A. 65cm và 3cm

B. 85cm và 5cm

C. 75cm và 5cm

D. 70cm và 5cm

Bài 6

Một kính thiên văn gồm vật kính có tiêu cự $f_{1}$ = 100cm, thị kính tiêu cự $f_{2}$ = 2cm. Người quan sát có mắt bình thường, quan sát vật ở rất xa (với góc trông bằng mắt thường là 3.$10^{-3}$rad) qua kính thiên văn này ở trạng thái mắt không điều tiết. Tính độ lớn của ảnh qua vật kính.

Bài 7

Một kính thiên văn gồm vật kính có độ tụ $D_{1}$ = 1 điốp, thị kính có độ tụ $D_{2}$ = 50 điốp. Một người có mắt bình thường quan sát vật ở rất xa (với góc trông bằng mắt thường là 3.$10^{-3}$rad) qua kính thiên văn này ở trạng thái mắt không điều tiết. Góc trông ảnh của vật qua kính là bao nhiêu?

D. HƯỚNG DẪN GIẢI

Bài 1. D

Bài 2. C

Bài 3. D

Bài 4. B

Bài 5. B

Sơ đồ tạo ảnh:

$AB\overset{L_{1}}{\rightarrow}A_{1}B_{1}\overset{L_{2}}{\rightarrow}A_{2}B_{2}$

$d_{1}\rightarrow d'_{1},d_{2}\rightarrow d'_{2}$

- Với $A_{2}B_{2}$:

Ảnh $A_{2}B_{2}$ ở $\infty$ ⇒ $d'_{2}$ = $\infty$ ⇒ $d_{2}$ = $f_{2}$

- Với $A_{1}B_{1}$:

AB ở $\infty$ nên ⇒ $d'_{1}$ = $f_{1}$

⇒ $d_{2}$ = l - $d'_{1}$ ⇒ l = $f_{1}$ + $f_{2}$

Vậy $f_{1}$ + $f_{2}$ = 90 (1)

Mặt khác:

$G_{\infty }$ = $\large \frac{f_{1}}{f_{2}}$ = 17 (2)

Từ (1) và (2) ⇒ $f_{1}$ = 85 cm và $f_{2}$ = 5 cm

Bài 6

Ta có: tan $\alpha$ = $\large \frac{A_{1}B_{1}}{f_{1}}$ $\approx$ $\alpha$

⇒ $A_{1}B_{1}$ = $\alpha .f_{1}$ = 3.$10^{-3}$.100 = 0,3 cm

Bài 7

Độ cao ảnh của vật qua kính:

tan $\alpha _{0}$ = $\large \frac{A_{1}B_{1}}{f_{1}}$ $\approx$ $\alpha _{0}$

⇒ $A_{1}B_{1}$ = $f_{1}.\alpha _{0}$ = 100.3.$10^{-3}$ = 0,3 cm

Góc trông ảnh qua kính:

tan $\alpha$ = $\large \frac{A_{1}B_{1}}{f_{2}}$ = $\large \frac{3.10^{-1}}{2}$ = 0,15

⇒ $\alpha \approx 8^{0}20'$