TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA SƯ PHẠM


Đề Tài:

TÌM HIỂU CÁC LOẠI MÁY KINH VĨ
Luận văn Tốt nghiệp
Ngành: SƯ PHẠM VẬT LÝ

Sinh viên thực hiện:

Giáo viên hướng dẫn:

ThS.GVC. Hoàng Xuân Dinh

Võ Thị Tuyết Mai
MSSV: 1070236
Lớp: Sư phạm Vật lý 1 k33

Năm 2011


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: ThS.GVC.Hoàng Xuân Dinh

Trước tiên, xin gửi lời biết ơn chân thành nhất đến cha, mẹ và mọi người trong
gia đình đã có công sinh thành và nuôi dạy con đến ngày hôm nay.
Xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy ThS.GVC. Hoàng Xuân Dinh
đã tận tình hướng dẫn, gợi ý và cho những lời khuyên hết sức bổ ích trong việc

......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
Cần Thơ, ngày

tháng

năm 2010

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
(Ký tên)

Ths.GVC. Hoàng Xuân Dinh

SVTH: Võ Thị Tuyết Mai

MSSV:1070236

Trang 2


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: ThS.GVC.Hoàng Xuân Dinh




Luận văn tốt nghiệp

GVHD: ThS.GVC.Hoàng Xuân Dinh

1.2.4. Chỉ số tán sắc ............................................................................................ 20
1.2.5. Chỉ số tán sắc thành phần .......................................................................... 21
1.2.6. Tinh thể .................................................................................................... 22
1.2.7. Thủy tinh hữu cơ....................................................................................... 23
CHƯƠNG 2: ĐẠI CƯƠNG VỀ QUANG CỤ.......................................................... 24
2.1. Phân loại ............................................................................................................. 24
2.2. Các đại lượng đặc trưng của quang cụ ............................................................. 24
2.2.1. Độ phóng đại ............................................................................................ 24
2.2.2. Cường số .................................................................................................. 24
2.2.3. Số bội giác ................................................................................................ 24
2.2.4. Chắn sáng khẩu độ và con ngươi............................................................... 25
2.2.5. Độ sáng của quang cụ ............................................................................... 26
2.2.6. Chắn sáng thị trường và cửa sổ ................................................................. 28
CHƯƠNG 3: CÁC LOẠI MÁY KINH VĨ............................................................... 30
3.1. Máy kinh vĩ ......................................................................................................... 30
3.1.1. Lịch sử của máy kinh vĩ ............................................................................ 30
3.1.2. Định nghĩa ................................................................................................ 31
3.1.3. Phân loại ................................................................................................... 32
3.1.4. Cấu tạo chung ........................................................................................... 33
3.2. Một số loại máy kinh vĩ thông thường............................................................... 34
3.2.1. Máy kinh vĩ quang học ............................................................................. 34
3.2.2. Máy kinh vĩ điên tử ................................................................................... 46
CHƯƠNG 4: SỬ DỤNG VÀ BẢO QUẢN MÁY KINH VĨ .................................... 60
4.1. Sử dụng .............................................................................................................. 60

Cách đây 800 năm loài người đã biết mài các loại đá thiên nhiên trong suốt như
tô-pa-dơ, tuốc-ma-lin… thành những kính đeo mắt, kính lúp. Đến 500 năm sau đó, tổ tiên
ta đã biết ghép các chi tiết kính đó lại với nhau thành một hệ thống kính và chiếc ống
kính quang học đầu tiên ra đời.
Năm 1610 Ga-li-lê đã hướng ống kính thiên văn của mình lên bầu trời, với tỷ số
phóng đại vật thể 30 lần và ông đã phát hiện nhiều điều kỳ lạ mà trước đó con người chưa
biết tới hoặc đã hiểu sai lệch, sau đó là sự ra đời của một số loại kính thiên văn, cấu tạo
theo nguyên lý mới tốt hơn, độ phóng đại không ngừng được nâng lên, sự ra đời của kính
thiên văn có ý nghĩa hết sức quan trọng đối với ngành thiên văn học. Đến giữa thế kỷ
XVII chiếc kính hiển vi đầu tiên của loài người cũng ra đời, tiếp theo đó là sự ra đời của
hàng loạt các dụng cụ quang học, để đáp ứng cho các nhu cầu trong cuộc sống hằng ngày,
cũng như trong công việc nghiên cứu khoa học, kỹ thuật, quân sự, trong sản xuất. . . .
Quen thuộc với đời sống hằng ngày là chiếc gương, chiếc kính đeo mắt, máy ảnh,
máy chiếu phim, ống nhòm… đã trở thành một phần trong đời sống ngày nay, nó giúp
chúng ta ghi lại những hình ảnh, ngoài ra còn giúp ích rất nhiều cho những nhà khoa học,
kỹ thuật, dùng chụp thu nhỏ tài liệu, hình vẽ. Máy ảnh, máy quay phim, còn được
“phái đi” những nơi con người không đến được hoặc chưa đến được ở dưới đáy biển sâu,
trong vũ trụ, trên các hành tinh, hoặc bên trong những cơ thể sống.
Trong các phòng thí nghiệm, các viện nghiên cứu khoa học, kỹ thuật, trong các nhà
máy công nghiệp, cũng như mọi ngành sản xuất khác, không thể không sử dụng ít nhiều
một dụng cụ quang học, các dụng cụ quang học đã giúp cho con người biết bao thuận lợi
để làm chủ thiên nhiên, làm chủ cuộc sống.
Qua đó ta thấy được tầm quan trọng của các dụng cụ quang học, khi khoa học, kỹ
thuật, ngày càng phát triển thì cũng đòi hỏi sự phát triển mạnh mẽ của các loại dụng cụ
quang học.
Chính vì vậy việc nghiên cứu, tìm hiểu về các loại dụng cụ quang học trở nên hấp
dẫn và phong phú. Trong những năm gần đây ở nước ta quá trình đô thị hóa,

SVTH: Võ Thị Tuyết Mai


liệu ngoài thực tế gặp nhiều khó khăn, nên đề tài này chỉ thực hiện trên cơ sở tổng hợp,
hệ thống và nghiên cứu về lý thuyết của các máy.
4. Nhiệm vụ nghiên cứu
Trong quá trình nghiên cứu đề tài tôi luôn có ý thức thực hiện một cách nghiêm túc,
vì vậy tôi đã đề ra nhiệm vụ phải đạt được khi thực hiện đề tài:
- Thứ nhất: Hiểu được tầm quan trọng của các dụng cụ quang học, trong đời sống
hằng ngày, trong nghiên cứu khoa học và trong kỹ thuật, trang bị đầy đủ kiên thức quang
học, các định luật, hiện tượng,…
SVTH: Võ Thị Tuyết Mai

MSSV:1070236

Trang 7


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: ThS.GVC.Hoàng Xuân Dinh

- Thứ hai: Biết được máy kinh vĩ được phân loại, cấu tạo như thế nào? Công dụng
và hoạt động của từng bộ phận.
- Thứ ba: Sử dụng được máy kinh vĩ
5. Phương pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu lý thuyết: quá trình nghiên cứu đòi hỏi phải sưu tầm nhiều tài liệu liên
quan, đọc tài liệu, phân tích tổng hợp lý thuyết từ đó viết nên cơ sở lý thuyết của đề tài.
- Nghiên cứu thực tiễn: đây là quá trình tìm kiếm, liên hệ để được quan sát trực tiếp
các máy ngoài thực tế.
- Ngoài ra còn sử dụng kết hợp nhiều phương pháp: so sánh, đối chiếu, phân tích,
tổng hợp,…
6. Phương tiện nghiên cứu

Đề tài nghiên cứu gồm các nội dung chính sau đây:
Thứ nhất, nghiên cứu về cơ sở quang học, các khái niệm, định luật được ứng dụng
trong các dụng cụ quang học (Khái niệm nguồn sáng và vật được chiếu sáng, định luật
truyền thẳng của ánh sáng, định luật phản xạ của ánh sáng,…). Ngoài ra, còn nêu sơ lược
về các tính chất và đặc điểm cơ bản của thủy tinh quang học ( lịch sử, chiết suất, chỉ số
tán sắc,…)
Thứ hai, nghiên cứu đại cương về quang cụ, ở phần này tôi nêu tổng quát về các đại
lượng đặt trưng của một dụng cụ quang học như: Độ phóng đại, cường số, số bội giác,
chắn sáng khẩu độ và con ngươi, độ sáng của quang cụ, chắn sáng thị trường và cửa sổ.
Thứ ba, nghiên cứu về các loại máy kinh vĩ, ở nội dung này tôi đi sâu nghiên cứu về
phân loại, cấu tạo, nguyên tắc hoạt động và cách sử dụng các loại máy kinh vĩ (máy kinh
vĩ quang học và máy kinh vĩ điện tử).
Thứ tư, nghiên cứu cách sử dụng và bảo quản máy kinh vĩ, ở phần này tôi nêu cách
sử dụng máy và một số biện pháp bảo quản máy kinh vĩ để máy hoạt động tốt và tăng
tuổi thọ cho máy.
Trong quá trình nghiên cứu đề tài tôi đã gặt hái được nhiều kiến thức bổ ích, biết
được khái quát về thủy tinh quang học, các tính chất vật lí được ứng dụng trong dụng cụ
quang học, lịch sử, phân loại, cấu tạo, nguyên tắc hoạt động, cách sử dụng và bảo quản
máy kinh vĩ. Đề tài này có thể hỗ trở cho các bạn nắm một cách khái quát về cấu tạo,
phân loại và cách sử dụng máy kinh vĩ.

SVTH: Võ Thị Tuyết Mai

MSSV:1070236

Trang 9


Luận văn tốt nghiệp


Trang 10


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: ThS.GVC.Hoàng Xuân Dinh

- Chùm sáng gồm nhiều tia sáng. Có ba loại chum sáng: chùm phân kỳ, chùm hội tụ
và chùm song song.
+ Chùm phân kỳ: là chùm mà đường kéo dài của các tia sáng theo chiều ngược
chiều truyền của ánh sáng đồng quy tại một điểm.

Hình 1.1. Chùm tia phân kỳ.

+ Chùm sáng hội tụ: là chùm sáng mà theo chiều truyền ánh sáng các tia sáng hội tụ
hoặc có đường kéo dài hội tụ tại một điểm.

Hình 1.2. Chùm tia hội tụ.

+ Chùm tia song song: là chùm tia là các tia sáng song song với nhau.

Hình 1.3. Chùm tia song song.

b) Định luật truyền thẳng của ánh sáng
Thí nghiệm: dùng 3 tờ bìa có khoét lỗ nhỏ, đặt giữa mắt ta và ngọn nến ta chỉ nhìn
thấy ngọn nến khi 3 lỗ nằm trên đường thẳng từ nguồn tới mắt.

SVTH: Võ Thị Tuyết Mai

MSSV:1070236

Trang 12


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: ThS.GVC.Hoàng Xuân Dinh

- Một phần đi qua mặt nước và truyền đi trong nước theo một phương khác gọi là
chùm sáng khúc xạ.
- Đồng thời nếu ánh sáng truyền qua mặt nước trong khoảng thời gian t đủ lớn ta
nhận thấy nước nóng lên, như vậy một phần ánh sáng bị hấp thụ.
Tóm lại: khi ánh sáng truyền từ môi trường này sang môi trường khác, thì một phần phản
xạ, một phận khúc xạ và một phần bị hấp thụ.
b) Định luật
Thí nghiệm:
Giả sử S là nguồn sáng có kích thước khá nhỏ so với khoảng cách từ S đến vật được
rọi sáng M, coi M là một mặt kim loại phẳng, bóng.
S
N
R

i

i’
M
I

Hình 1.6. Thí nghiệm hiện tượng phản xạ ánh sáng

Tia sáng SI gặp M ở điểm I, ta gọi I là điểm tới, ta thấy khi tới mặt M tia sáng bị đổi

Khi một tia sáng truyền từ môi trường trong suốt này sang môi trường trong suốt
khác, bắt đầu từ mặt phân cách nó bị đổi phương và tiếp tục truyền trong môi trường thứ
hai, hiện tượng này gọi là hiện tượng khúc xạ ánh sáng.
S

N

i
I

P

r

N’

R

Hình 1.7. Hiện tượng khúc xạ ánh sáng

Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là hiện tượng tia sáng đột ngột đổi phương khi truyền
từ môi trường trong suốt này sang môi trường trong suốt khác.

SVTH: Võ Thị Tuyết Mai

MSSV:1070236

Trang 14



tới và pháp tuyến IN gọi là góc tới, ký hiệu là . Góc tới S2IO giữa tia khúc xạ và NI kéo
dài gọi là góc khúc xạ, ký hiệu . Nếu chiếu tia tới đi là là trên bàn mặt tròn thì tia khúc
xạ cũng đi là là trên mặt bàn đó. Vậy: tia khúc xạ cũng ở trong mặt phẳng chứa tia tới và
pháp tuyến (gọi là mặt phẳng tới).
Phát biểu:
- Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới.
- Đối với hai môi trường trong suốt nhất định, khi góc tới và góc khúc xạ thay đổi,
tỷ số giữa sin góc tới và sin góc khúc xạ là một đại lượng không đổi, tỷ số đó gọi là chiết
suất của môi trường thứ hai đối với môi trường thứ nhất.
- Công thức tính chiết suất: Sin   n
Sin 

SVTH: Võ Thị Tuyết Mai

MSSV:1070236

Trang 15


Luận văn tốt nghiệp
Trong đó: 

GVHD: ThS.GVC.Hoàng Xuân Dinh

là góc tới.



là góc khúc xạ.



n2 < n1 khi đó theo định luật Snell ta được:
=
Hay:

90 =

=

Nếu các tia đi tới mặt phân cách từ phía có chiết suất lớn hơn với góc tới nhỏ hơn
góc tới hạn thì một phần bị phản xạ và một phần bị khúc xạ, lúc này có cả tia phản xạ và
tia khúc xạ.
Như vậy, ta thấy các tia đi tới mặt phân cách từ phía có chiết suất lớn hơn, với góc
tới lớn hơn góc tới hạn sẽ bị phản xạ hoàn toàn. Không tồn tại một tia khúc xạ nào trong
trường hợp này. Hiện tượng này được gọi là sự phản xạ toàn phần. Chú ý rằng không có
một góc tới hạn nào đối với ánh sáng đi từ môi trường có chiết suất nhỏ hơn sang môi
trường có chiết suất lớn hơn. Trong trường hợp ấy luôn luôn có chùm khúc xạ.
Tóm lại, ở khoảng gặp nhau giữa chùm tia tới và mặt phân cách, một phần chùm tia
phản xạ trong nước một phần truyền ra không khí (khúc xạ). Làm tăng dần góc tới, góc
khúc xạ cũng tăng theo. Khi góc tới đạt đến một giá trị ic nào đó, chùm khúc xạ là là mặt
nước. Nếu làm tăng góc tới lên nữa, hiện tượng khúc xạ mất, toàn thể chùm tia tới phản
xạ trở lại hoàn toàn trong nước. Hiện tượng đó là hiện tượng phản xạ toàn phần.
- Góc

ứng với lúc bắt đầu xảy ra hiện tượng khúc xạ gọi là góc giới hạn.

- Khi ánh sáng truyền từ môi trường này sang một môi trường khác có chiết quang
kém hơn, thì xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần khi góc tới lớn hơn góc giới hạn.
1.2. Khái quát về thủy tinh quang học
1.2.1. Lịch sử


Hình 1.12. Cấu trúc thủy tinh

Một số chỉ tiêu quan trọng của thủy tinh là: chiết suất, độ tán sắc cơ bản nF –n C, chỉ
số tán sắc, chỉ số tán sắc thành phần tương đối ϑ, thủy tinh hữu cơ.
SVTH: Võ Thị Tuyết Mai

MSSV:1070236

Trang 18


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: ThS.GVC.Hoàng Xuân Dinh

1.2.2. Chiết suất
Chiết suất của thủy tinh quang học phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng
). Trong miền ánh sáng trắng ( = 380 ÷ 800

(ký hiệu

) chiết suất của thủy tinh quang học

giảm khi bước sóng ánh sáng tăng lên. Chiết suất thủy tinh quang học nằm trong khoảng
1,4÷ 2.
Quan hệ giữa chiết suất ( ) và bước sóng ánh sáng được thể hiện qua một số công
thức thực nghiệm:
=


)

là các chỉ số phụ thuộc vào các loại thủy tinh

quang học và được xác định bằng thực nghiệm.
Chiết suất thủy tinh quang học được quy định theo một số bước sóng quang phổ
vạch của các nguyên tử bức xạ, được thể hiện ở bảng sau.
Màu

Đỏ

Đỏ

vàng

Xanh lơ

Xanh

Xanh thẩm

Tím

K

H

He

Hg


e

F

g

h

Chiết suất

n A'

nC

nd

ne

nF

ng

nh

Nguyên tố

Bảng1. Ký hiệu chiết suất của thủy tinh quang học ứng với một số tia sáng chuẩn.

SVTH: Võ Thị Tuyết Mai

Thủy tinh quang học có chỉ số Abbe: 20< vd

63,96

K5

522595

1,52910

1,52458

1,52024

59,22

ZKN7

508612

1,51470

1,51045

1,50633

60,98

BaK4

569561


60,08

F2

620364

1,63310

1,62408

1,61582

36,11

SF 2

648339

1,66238

1,65222

1,64297

33,60

SF 6

805254

Luận văn tốt nghiệp

GVHD: ThS.GVC.Hoàng Xuân Dinh

1.2.6. Tinh thể
Các chi tiết quang còn được chế tạo từ tinh thể tự nhiên hoặc tinh thể nhân tạo,
chúng được sử dụng rộng rãi trong các dụng cụ quang ở miền hồng ngoại và miền tử
ngoại. Ở các miền này hệ số cho qua lớn hơn ở miền ánh sáng khả kiến. Các tinh thể
nhân tạo ngày càng được sử dụng rộng rãi hơn.

Bảng 3. Một số tinh thể được sử dụng để chế tạo các chi tiết quang

SVTH: Võ Thị Tuyết Mai

MSSV:1070236

Trang 22


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: ThS.GVC.Hoàng Xuân Dinh

1.2.7. Thủy tinh hữu cơ
Một số loại thủy tinh hữu cơ cũng được sử dụng chế tạo các chi tiết quang học.
Trước hết phải kể đến polystirol (chiết suất nd=1,590, chỉ số Abbe vd=30,8) có tính
chất tương tự như flin.
Thủy tinh poly methyl methacrylat (chiết suất n d=1,491, chỉ số Abbe vd=57,2) viết
tắt là PMMA hay plexiglas có tính chất như thủy tinh kron.
Hai loại polystirol và PMMA được sử dụng nhiều để chế tạo ống kính tạo ảnh allyldiglycol carbonat- CR-39 (chiết suất n d=1,499, chỉ số Abbe vd=57,8) cứng hơn hai loại

- Dụng cụ dùng để đo đạc.
2.2. Các đại lượng đặc trưng của quang cụ
2.2.1. Độ phóng đại
Độ phóng đại là tỷ số giữa độ dài của ảnh và của vật. Nếu ảnh cùng chiều vật, thì độ
phóng đại là số dương, ngược lại nếu ảnh và vật ngược chiều thì độ phóng đại là số âm.
Độ phóng đại đặc biệt được quan tâm trong các quang cụ chiếu.
2.2.2. Cường số
Giữa hai quang cụ dùng để quan sát một vật, cái nào cho ta nhìn được ảnh của vật
dưới góc lớn hơn, thì cái ấy tốt hơn.
Giả sử vật AB có độ dài l, có ảnh ảo A’B’ trong quang cụ, ảnh này được nhìn dưới
góc
Đơn vị độ dài của vật sẽ được nhìn trong quang cụ dưới góc:
′

=
Tỷ số P giữa góc trông

′

và độ dài l của vật là một đại lượng đặc trưng cho quang

cụ, được gọi là cường số của quang cụ.
P bằng nghịch đảo của một độ dài, vậy là đại lượng cùng loại với độ tụ, do đó cũng
được đo bằng đi-ốp. Muốn tính P ra đi-ốp, phải đo

′

bằng radian và l bằng mét.

Trong kính, cường số thường có đại số âm vì kính thường cho ảnh ngược so với vật.