TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA SƢ PHẠM
BỘ MÔN SƢ PHẠM VẬT LÝ

TÌM HIỂU CÁC DỤNG CỤ ĐO TRONG QUANG HỌC.
CÁCH SỬ DỤNG VÀ BẢO QUẢN CHÚNG

Luận văn tốt nghiệp
Ngành: SƢ PHẠM VẬT LÝ – TIN HỌC

Giáo viên hƣớng dẫn:

Sinh viên thực hiện:

Ths.GVC. Hoàng Xuân Dinh Tiết Kim Tuyến
Mã số SV: 1110263
Lớp: SP Vật Lý – Tin Học
Khóa: 37

Cần Thơ, năm 2014


Đề tài: Tìm hiểu các dụng cụ đo trong quang học. Cách sử dụng và bảo quản chúng

MỤC LỤC
Phần MỞ ĐẦU………………………………………………………………….....................1
1. Lý do chọn đề tài ................................................................................................................. 1
2. Mục đích của đề tài ............................................................................................................. 1
3. Giới hạn của đề tài ............................................................................................................... 1
4. Các phƣơng pháp và phƣơng tiện thực hiện đề tài .............................................................. 1
5. Các bƣớc thực hiện đề tài .................................................................................................... 1

Phần NỘI DUNG ...................................................................................................................... 3
Chƣơng 1: ĐẠI CƢƠNG VỀ QUANG CỤ ............................................................................ 3
1.1. Phân loại và các đặc trƣng về quang cụ ............................................................................. 3
1.2. Độ phóng đại ...................................................................................................................... 3
1.3. Sai số của dụng cụ đo......................................................................................................... 5
1.4. Cƣờng số ............................................................................................................................ 5
1.5. Số bội giác.......................................................................................................................... 6
1.6. Chắn sáng khẩu độ và con ngƣời ....................................................................................... 6
1.7. Độ sáng của quang cụ ........................................................................................................ 7
1.8. Chắn sáng thị trƣờng và cửa sổ .......................................................................................... 8
Chƣơng 2: CÁC QUANG CỤ ĐO ......................................................................................... 10
2.1. Khúc xạ kế AB-BE .......................................................................................................... 10
2.2. Giác kế ............................................................................................................................. 13
2.3. Kính ngắm tự chuẩn trực ................................................................................................. 17
2.4. Hệ đọc .............................................................................................................................. 18
2.5. Tung xích ......................................................................................................................... 19
2.6. Kính hiển vi phân cực ...................................................................................................... 20
2.7. Phân cực kế hay đƣờng kế ............................................................................................... 23
2.8. Giao thoa kế ..................................................................................................................... 25
2.9. Máy quang phổ ................................................................................................................ 27
2.10. Máy quang phổ đo bức xạ .............................................................................................. 30
2.11. Máy quang phổ hấp thụ hay quang phổ kế .................................................................... 31
2.12.Máy quang phổ hấp thụ hồng ngoại................................................................................ 32
2.13. Máy so màu hay sắc kế .................................................................................................. 35
2.14. Máy so màu Đuy-Bôt ..................................................................................................... 37
2.15. Máy so màu Pun-Phơ-Rich ............................................................................................ 38
2.16. Máy so màu quang điện ................................................................................................. 39
2.17. Kính trắc địa ................................................................................................................... 40
2.18. Kính kinh vĩ ................................................................................................................... 41
GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh


Trang i

SVTH: Tiết Kim Tuyến


Đề tài: Tìm hiểu các dụng cụ đo trong quang học. Cách sử dụng và bảo quản chúng
Chƣơng 3: SỬ DỤNG VÀ BẢO QUẢN DỤNG CỤ QUANG HỌC.................................... 47
3.1. Nấm mốc trong các dụng cụ quang học ........................................................................... 49
3.2. Hạn chế sự phát triển của nấm mốc ................................................................................. 50
3.3. Nguyên tắc xử lí nấm mốc trong các dụng cụ quang học ................................................ 51
3.4. Tác dụng của hóa chất lên thủy tinh quang học............................................................... 51
Phần KẾT LUẬN .................................................................................................................... 53
TÀI LIỆU THAM KHẢO

GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh

Trang ii

SVTH: Tiết Kim Tuyến


Đề tài: Tìm hiểu các dụng cụ đo trong quang học. Cách sử dụng và bảo quản chúng

Phần MỞ ĐẦU
1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Trong thời đại hiện nay, tuy kỹ thuật điện tử với những bƣớc tiến khổng lồ, đã và
đang cung cấp cho con ngƣời ngày càng nhiều máy móc tinh vi phức tạp, thực hiện đƣợc
nhiều chức năng khác nhau, nhƣng các dụng cụ quang học vẫn có một vị trí quan trọng.
Trong lĩnh vực khoa học kỹ thuật, các dụng cụ quang học vẫn còn là dụng cụ cần thiết

không gì có thể thay thế đƣợc và kỹ thuật quang học cũng không ngừng phát triển.
Dụng cụ quang học ngày nay đƣợc sử dụng rộng rãi trong đời sống và trong rất
nhiều ngành khoa học kỹ thuật: kính hiển vi, máy so màu, phân cực kế, khúc xạ kế,…có
mặt trong hầu hết các phòng thí nghiệm hóa, sinh vật, y học, bệnh viện, trƣờng học; nhà
quân sự sử dụng nhiều loại ống nhòm, kính ngắm,… Kỹ sƣ công nhân cầu đƣờng dùng
kính kinh vĩ, nhà địa chất dùng kính hiển vi phân cực, máy quang phổ, nhà thiên văn
quan sát và chụp ảnh bầu trời với kính viễn vọng các cỡ, các nhà vật lý dùng máy giao
thoa, máy quang phổ, máy so màu và hàng chục loại máy quang học khác. Khó có thể kể
hết các loại dụng cụ quang học và công dụng của chúng.Việc trang bị các kiến thức cơ
bản về chúng là rất cần thiết và bổ ích.Đồng thời muốn sử dụng chúng đòi hỏi phải hiểu
biết chính xác, toàn diện thì mới có đƣợc kết quả chính xác và điều cần thiết hơn cả là
phải bảo quản tốt, đúng cách thì mới sử dụng lâu dài đƣợc. Từ lý do trên, tôi quyết định
chọn đề tài “TÌM HIỂU DỤNG CỤ ĐO TRONG QUANG HỌC. CÁCH SỬ DỤNG VÀ
BẢO QUẢN CHÚNG”.

2. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI
Tìm hiều về cấu tạo và nguyên tắc sử dụng của một số dụng cụ quang học phổ
biến nhất nhằm sử dụng chúng có hiệu quả hơn. Cho dù có phức tạp và thực hiện nhiều
chức năng khác nhau, các dụng cụ quang học đều xây dựng trên những nguyên lý chung
và trong cấu tạo cũng có nhiều nét chung. Hiểu nguyên lý hoạt động và cấu tạo của một
vài máy tiêu biểu chúng ta có thể tìm hiểu đƣợc các máy khác theo sơ đồ của chúng. Vì
vậy trong đề tài này, sau phần đại cƣơng tôi chỉ giới thiệu một vài máy tiêu biểu, thƣờng
sử dụng trong phòng thí nghiệm hoặc trong đời sống sản xuất, nghiên cứu ở nƣớc ta.

3. GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI
Dụng cụ quang học vô cùng đa dạng, phong phú và cũng không kém phần phức
tạp thực hiện nhiều chức năng khác nhau, nhƣng chúng đề đƣợc xây dựng trên những
nguyên lý chung và cấu tạo cũng có nhiều nét chung. Hiểu nguyên lý hoạt động của một
vài máy tiêu biểu chúng ta có thể tìm hiểu đƣợc các máy khác theo sơ đồ của chúng. Vì
vậy nội dung của đề tài chỉ tìm hiểu và phân tích đƣợc một số dụng cụ quang học cơ bản

và phổ biến nhất hiện nay nhƣ: khúc xạ kế Ab-be, giác kế, kính ngắm tự chuẩn trực, hệ
đọc, tung xích, kính hiển vi phân cực, phân cực kế, giao thoa kế, máy quang phổ, máy so
màu, kính trắc địa, …trên các sách vở, báo chí và internet.

4. PHƢƠNG PHÁP VÀ PHƢƠNG TIỆN THỰC HIỆN
Tìm kiếm và thu thập tài liệu sau đó nghiên cứu, phân tích nội dung liên quan và
tổng hợp thành một hệ thống kiến thức liên tục.
Các loại sách báo, bài giảng và mạng internet.

5. CÁC BƢỚC THỰC HIỆN ĐỀ TÀI
1.
2.
3.
4.
5.

Nhận đề tài
Tìm hiểu tài liệu có liên quan đến nội dung đề tài và viết đề cƣơng.
Nộp đề cƣơng và trao đổi với giáo viên hƣớng dẫn.
Tổng hợp tài liệu, viết bản thảo luận văn.
Nộp bản thảo và trao đổi với giáo viên hƣớng dẫn.

GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh

Trang 1

SVTH: Tiết Kim Tuyến


Đề tài: Tìm hiểu các dụng cụ đo trong quang học. Cách sử dụng và bảo quản chúng

6. Hoàn chỉnh luận văn và nộp cho giáo viên hƣớng dẫn.
7. Báo cáo luận văn.

GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh

Trang 2

SVTH: Tiết Kim Tuyến


Đề tài: Tìm hiểu các dụng cụ đo trong quang học. Cách sử dụng và bảo quản chúng

Phần NỘI DUNG
Chƣơng 1: ĐẠI CƢƠNG VỀ QUANG CỤ
1.1.PHÂN LOẠI VÀ CÁC ĐẶC TRƢNG VỀ QUANG CỤ
1.1.1. Khái niệm về quang cụ
Quang cụ hay dụng cụ quang học là những dụng cụ dùng để tăng khả năng quan
sát của con ngƣời với thế giới xung quanh. Khi quan sát một vật bằng quang cụ thì vật
này có thể lớn hơn, lại gần hơn hoặc sáng hơn,…Quang cụ có khi còn giúp ta lƣu lại
những hình ảnh của vật.
1.1.2. Phân loại quang cụ
Có 3 loại: Quang cụ khách quan hay quang cụ chiếu, quang cụ chủ quan hay kính
và quang cụ đo.
1.1.2.1. Quang cụ khách quan hay quang cụ chiếu
Quang cụ khách quan dùng để cho ảnh thật trên màn.Ảnh tồn tại không phụ thuộc
vào mắt có quan sát chúng hay không. Các máy chiếu phim, máy ảnh, chiếu phóng hình,
dụng cụ quang giải bài, các hệ chiếu sáng đều thuộc nhóm quang cụ khách quan. Loại
quang cụ này thƣờng chỉ có một vật kính.
1.1.2.2. Quang cụ chủ quan hay kính
Dụng cụ chủ quan dùng để tạo ảnh của vật thành ảnh ảo và quan sát ảnh ảo ấy.

Mắt đƣa ảnh ảo trùng lên võng mạc để ta quan sát đƣợc vật. Kính mắt, kính hiển vi, hệ
thiên văn ống nhòm,…đều thuộc nhóm quang cụ chủ quan. Loại quang cụ này thƣờng có
một vật kính và một thị kính, vật kính cho ảnh thật của vật, mắt quan sát ảnh này qua thị
kính.
1.1.2.3. Quang cụ đo
Quang cụ đo là loại quang cụ mà trong đó ngƣời ta ứng dụng một số hiện tƣợng
quang học, để đo hoặc nghiên cứu các hiện tƣợng khác, thí dụ nhƣ máy so màu, máy
quang phổ, giao thoa kế, đƣờng kế,…
Việc phân loại các dụng cụ này chỉ tƣơng đối bởi vì nhiều quang cụ khác có cả hai
chức năng: vừa dùng để quan sát, vừa dùng để chụp ảnh.
1.1.3. Các đặc trƣng của quang cụ
Độ phóng đại, số bội giác, cƣờng số là những đặc tính liên quan đến độ lớn tỷ đối của
ảnh và vật.
Thị trƣờng là khoảng không gian mà ta đặt vật trong đó sẽ thấy ảnh của nó qua quang
cụ.
 Độ sáng là đại lƣợng đặc trƣng cho cƣờng độ những cãm giác về ánh sáng thu đƣợc
khi nhìn vật qua quang cụ.
Năng suất phân ly là đại lƣợng đặc trƣng khả năng phân biệt các chi tiết của vật. Sau
đây ta nghiên cứu một số đặc trƣng của quang cụ:

1.2.ĐỘ PHÓNG ĐẠI
1.2.1. Khái niệm về độ phóng đại
Độ phóng đại của quang cụ là chỉ tiêu quan trọng liên quan trực tiếp với mắt ngƣời
quan sát. Là tỷ số giữa độ dài của ảnh và của vật, quan sát trực tiếp vật P có độ lớn y cách
mắt một khoảng a với góc nhìn 𝜔( nhƣ hình 1.1), thì biểu thức tg 𝜔 đƣợc gọi là độ lớn
danh nghĩa của vật:
𝑦
tg 𝜔 =
(1-1)
𝑎


GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh

Trang 3

SVTH: Tiết Kim Tuyến


Đề tài: Tìm hiểu các dụng cụ đo trong quang học. Cách sử dụng và bảo quản chúng

Hình 1.1: Mắt quan sát vật không quang cụ

Hình 1.2: Mắt quan sát vật qua vật kính và thị kính
Vật P đƣợc quang cụ(hình 1.2) tạo ảnh thành P’ có độ lớn y’. Mắt quan sát với góc
nhìn 𝜔′ lớn hơn. Lúc này độ lớn danh nghĩa của ảnh là tg 𝜔′:
𝑦′
tg 𝜔′ =
(1-2)
𝑎
Trƣờng hợp này độ lớn danh nghĩa của vật khi quan sát bằng quang cụ là tg 𝜔’ lớn
hơn so với quan sát khi quan sát không có quang cụ là tg 𝜔. Tỷ số giữa độ lớn danh nghĩa
của vật khi quan sát bằng quang cụ và độ lớn danh nghĩa của vật khi không qua quang cụ
đƣợc gọi là độ phóng đại Γ:
Γ=

tg 𝜔′

(1-3)

tg 𝜔


Độ phóng đại này đáng chú ý hơn trong loại quang cụ chiếu.
1.2.2. Tỷ lệ tạo ảnh
Khi vật y trên mặt chứa vật Q đƣợc tạo thành y’ trên mặt ảnh Q’ thì tỉ lệ tạo ảnh
đƣợcxác định theo:
𝑦′
β’ =
(1-4)
𝑦

Khi tạo ảnh, tỉ lệ ảnh của một số dụng cụ quang thay đổi tùy thuộc vào vị trí vật và
vị trí ảnh nhƣ máy quay, máy chiếu,…Một số hệ khác nhƣ vật kính hiển vi, một số dụng
cụ tạo ảnh trong dụng cụ đo, mà khi mặt chứa vật và mặt chứa ảnh đã cố định, thì tỉ lệ tạo
ảnh không đổi. Tỉ lệ tạo ảnh không liên quan đến tác động của mắt ngƣời quan sát.
1.2.3. Phân biệt giữa độ phóng đại và tỉ lệ tạo ảnh
𝑦′
Tỉ lệ tạo ảnh β’= : So sánh độ lớn của ảnh và vật khi hai mặt ảnh và mặt vật
𝑦

không ở vô cùng.Tỉ lệ tạo ảnh thƣờng dùng chỉ đặc tính của các dụng cụ quang học khách
quan.
Độ phóng đại quang hệ là khả năng mở rộng góc nhìn của dụng cụ so với góc khi
nhìn bằng mắt thƣờng (không qua quang cụ).Độ phóng đại thƣờng dùng chỉ đặc tính của
các dụng cụ quang học chủ quan.
Độ phóng đại của tổ hợp nhiều quan hệ đƣợc xác định theo các quang hệ thành
phần.
GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh

Trang 4


SVTH: Tiết Kim Tuyến


Đề tài: Tìm hiểu các dụng cụ đo trong quang học. Cách sử dụng và bảo quản chúng
Ví dụ để minh họa: Máy quay đƣa vật y lên mặt phim, máy chiếu đƣa hình ảnh ở
phim dƣơng bản lên màn hình. Hai dụng cụ quang đã cùng tham gia tạo ảnh. Độ lớn danh
𝑦
𝑓′
nghĩa của vật khi qua máy quay: tg 𝜔 = . Ở đây tỉ lệ của máy quay β’= 1 . Máy chiếu
𝑎

(𝑎+𝑓′ 1 )

hình đƣa phim lên màn hình với tỉ lệ tạo ảnh là β’2. Tỷ lệ chung của tổ hợp là β’=β’1.β’2.
Độ lớn trên màn ảnh là y’=y.β’. Ngƣời xem quan sát ảnh y’ với khoảng cách aA và độ lớn
𝑦′
danh nghĩa là tg 𝜔’= . Độ phóng đại của tổ hợp:
Γ=
Khi a>>f’1 thì
Γ=

𝑎𝐴
𝑓′ 1𝛽 ′ 2

(𝑎+𝑓′ 1 )

∙

𝑎


(1-5)

𝑎𝐴

𝑓 ′ 1 .𝛽 ′ 2

(1-6)

𝑎𝐴

1.2.4. Ví dụ minh họa
Tiêu cự máy ảnh f’1= 50mm; a= -10m; β’2= -72; aA=-6m. Theo (1-6) tìm đƣợc độ
phóng đại Γ= -0.6. Nhƣ vậy ảnh đƣợc nhìn trên màn ảnh dƣới góc nhìn nhỏ hơn góc nhìn
khi nhìn trực tiếp vật.

1.3. SAI SỐ CỦA DỤNG CỤ ĐO
Những nguyên nhân gây ra sai số của dụng cụ đo có nhiều loại khác nhau nhƣng
có thể phân thành hai loại: sai số hệ thống và sai số ngẫu nhiên.
1.3.1. Sai số hệ thống
Đó là sai số cơ bản mà giá trị của nó luôn không đổi hoặc thay đổi có quy luật.Sai
sốnày về nguyên tắc có thể loại trừ đƣợc.
1.3.2. Sai số ngẫu nhiên
Sai số ngẫu nhiên là sai số mà giá trị của nó thay đổi rất ngẫu nhiên do sự thay đổi
của môi trƣờng bên ngoài (áp suất, nhiệt độ, độ ẫm,…), sai số này đƣợc gọi là sai số phụ.
1.3.3. Ngoài các sai số trên để đánh giá sai số của dụng cụ đo khi đo một đại lƣợng
nào đó ngƣời ta còn phân loại
1.3.3.1. Sai số tuyệt đối
Sai số tuyệt đối là hiệu giữa giá trị đại lƣợng đo X và giá trị thực Xth (là giá trị đại
lƣợng đo xác định đƣợc với một độ chính xác nào đó nhờ các dụng cụ mẫu).
∆X =X-Xth

1.3.3.2. Sai số tương đối
Sai số tƣơng đối của phép đo 𝛾𝑥 , đƣợc đánh giá bằng phần trăm của tỷ số sai số
tuyệt đối và giá trị thực:
∆𝑋
∆𝑋
𝛾𝑥 % =
100% =
vì (Xt≈ 𝑋)
𝑋𝑡

𝑋

1.3.3.3. Cấp chính xác của dụng cụ đo
Là giá trị sai số cực đại mà dụng cụ đo mắc phải. Ngƣời ta quy định cấp chính xác
của dụng cụ đo đúng bằng sai số tƣơng đối quy đổi của dụng cụ đó và đƣợc nhà nƣớc quy
định cụ thể:
∆𝑋𝑚
𝛾𝑞𝑑𝑥 % =
100%
𝑋𝑚
∆Xm- Sai số tuyệt đối cực đại.
Xm- Giá trị lớn nhất của thang đo.

1.4. CƢỜNG SỐ

Dùng hai quang cụ cùng đồng thời quan sát một vật, cái nào cho ta nhìn đƣợc ảnh
của vật dƣới góc lớn hơn thì cái ấy tốt hơn.
Giả sử vật AB, độ dài l, có ảnh ảo A’B’ trong quang cụ, với góc trông ảnh là α’.
Đơn vị độ dài của vật sẽ đƣợc nhìn trong quang cụ dƣới góc:
GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh


Trang 5

SVTH: Tiết Kim Tuyến


Đề tài: Tìm hiểu các dụng cụ đo trong quang học. Cách sử dụng và bảo quản chúng
∝′

P=
(1-7)
𝑙
Vậy cƣờng số của quang cụ là tỷ số P giữa góc trông ảnh α’ và độ dài l của vật,
đây là một đại lƣợng đặc trƣng cho quang cụ.
Cƣờng số P tỷ lệ với nghịch đảo của một độ dài, nên là đại lƣợng cùng loại với độ
tụ, do đó đƣợc đo bằng điốp (Dp), muốn tính P ra điốp (Dp) phải đo α’ bằng radian (rad)
và l bằng meter (m).
Trong kính, cƣờng số thƣờng có giá trị đại số âm vì kính thƣờng cho ảnh ngƣợc so
với vật.

1.5. SỐ BỘI GIÁC
Khi nói đến số bội giác, ta phải phân biệt hai trƣờng hợp: vật ở gần và vật ở xa.
Trƣờng hợp 1: vật ở gần
Khi quan sát vật bằng mắt thƣờng, muốn nhìn rõ các chi tiết, ta phải đặt vật ở điểm
cực cận của mắt, khi ấy góc trông vật là α. Khi quan sát một vật ở gần qua quang cụ, ta
nhìn ảnh cuối cùng của vật dƣới góc trông ảnh α’, góc này có thể thay đổi tùy theo cách
điều chỉnh của quang cụ.
Thƣơng số:
∝′
G=

(1-8)
𝛼
Gọi là số bội giác của quang cụ. Nếu l là độ dài của vật và D là khoảng nhìn rõ
ngắn nhất của mắt, thì:
𝑙
α=
(1-9)
∝′

𝐷
∝′

Và G = = ∙ 𝐷 = 𝑃. 𝐷
(1-10)
𝛼
𝑙
Lúc này số bội giác đƣợc định nghĩa là bằng tích của cƣờng số với khoảng nhìn rõ
ngắn nhất của mắt. Số bội giác phụ thuộc vào D, vậy số bội giác thay đổi theo ngƣời quan
sát nên nó không phải là hằng số đặc trƣng cho quang cụ.
Trƣờng hợp 2: vật ở xa
Quan sát một vật ở vô cực, ta nhìn nó dƣới một góc trông vật α không đổi. Qua
quang cụ, ta nhìn ảnh cuối cùng của nó dƣới góc trông ảnh α’, góc này thay đổi theo các
điều chỉnh của quang cụ, số bội giác vẫn là:
∝′
G=
(1-11)
𝛼
Nếu ta điều chỉnh quang cụ để ảnh cuối cùng của vật ở vô cực, thì khi đó α’ không
phụ thuộc ngƣời quan sát, G trở thành hằng số đặc trƣng của quang cụ.
Khi ta nói: kính hiển vi phóng to lên 500 lần, hoặc nhìn lên ống nhòm, thấy to lên

20 lần, thì ta hiểu đó là số bội giác của kính hiển vi, hay của ống nhòm.
1.6. CHẮN SÁNG KHẨU ĐỘ VÀ CON NGƢƠI
Chùm sáng qua quang cụ để tới mắt không rộng vô hạn mà bị giới hạn bởi nhiều
chắn sáng. Trong số này có cái là chắn sáng thực sự, chẳng hạn nhƣ chắn sáng con ngƣơi
trong máy ảnh, có cái chỉ là cái vành của thấu kính, hoặc của gƣơng. Chắn sáng thƣờng
có một lỗ tròn mà tâm ở trên trục chính của quang hệ.

GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh

Trang 6

SVTH: Tiết Kim Tuyến


Đề tài: Tìm hiểu các dụng cụ đo trong quang học. Cách sử dụng và bảo quản chúng

Hình 1.3: Chắn sáng và con ngƣời
Mọi chắn sáng đều làm cho chùm sáng bị thu hẹp, nhƣng không đều nhau. Trong
các chắn sáng ấy thế nào cũng có ít nhất một cái (hình 1.3) khép nhỏ chùm sáng hơn cả,
D đƣợc gọi là chắn sáng khẩu độ, D chia quang hệ thành hai phần, một phần ở trƣớc nó
và một phần ở sau nó đối với phƣơng truyền sáng. Ảnh P (thật hoặc ảo) của D đối với
phần trƣớc của quang hệ đƣợc gọi là con ngƣơi vào, ảnh P’ của D đối với phần sau của
quang hệ đƣợc gọi là con ngƣơi ra. Mọi tia sáng lọt qua D đều đồng thời lọt qua P và P’,
nghĩa là chùm tia sáng đi qua quang hệ phải tựa vào mép của chắn sáng khẩu độ và của
hai con ngƣơi. Một trong hai con ngƣơi có thể trùng với chắn sáng khẩu độ.
Khi nhìn vật qua quang cụ, muốn cho mắt nhận đƣợc nhiều ánh sáng nhất, phải đặt
mắt ở chỗ con ngƣơi ra. Nếu đƣờng kính con ngƣơi ra nhỏ hơn, hoặc bằng đƣờng kính
con ngƣơi của mắt, thì mắt thu nhận đƣợc toàn bộ chùm sáng qua quang hệ. Ít có quang
cụ nào mà con ngƣơi ra lại lớn hơn con ngƣơi của mắt.


1.7. ĐỘ SÁNG CỦA QUANG CỤ
Khi đi qua một quang cụ để vào mắt ánh sáng phải đi qua nhiều môi trƣờng chiết
suất khác nhau, ngăn cách nhau bằng những mặt phẳng hoặc cong. Tới mỗi mặt ngăn
cách, một phần năng lƣợng ánh sáng bị phản xạ; qua mỗi môi trƣờng (mỗi thấu kính hoặc
lăng kính) một phần năng lƣợng lại bị môi trƣờng hấp thụ. Do đó chùm sáng ló ra khỏi
quang cụ bao giờ cũng có năng lƣợng nhỏ hơn so với chùm sáng tới. Ta gọi tỷ số giữa
năng lƣợng chùm sáng ló và năng lƣợng chùm sáng đi vào quang cụ là hệ số truyền của
quang cụ, hệ số truyền k của quang cụ bao giờ cũng nhỏ hơn l, hệ số này càng nhỏ nếu
quang cụ càng phức tạp.
Vì hệ số k nhỏ hơn l,nên khi nhìn ảnh của một vật qua quang cụ, ta thấy nó không
chói sáng bằng khi nhìn trực tiếp bằng mắt. Nếu hai môi trƣờng trƣớc và sau quang hệ là
giống nhau, thì độ chói B’ của ảnh bằng tích độ chói B của vật với hệ số truyền:
B’ = k .B
(1-12)
Khi quang cụ cho ảnh thật (quang cụ khách quan) thì ảnh thật của một vật là một
hình phẳng, có diện tích S. Năng lƣợng của chùm sáng phát ra từ vật vào quang cụ đƣợc
phân phối trên diện tích S ấy. Năng lƣợng E mà một đơn vị diện tích của ảnh nhận đƣợc
của chùm sáng gọi là độ rọi của ảnh. Độ rọi có thể đo trực tiếp bằng lux-kế, lux (đọc là
lu-xơ), là đơn vị đô rọi.
Độ sáng của một quang cụ khách quan đƣợc đo chính xác bằng độ rọi của ảnh mà
quang cụ cho ta. Giả sử quang hệ là một thấu kính hội tụ đơn có hệ số truyền k, chùm
sáng đƣợc giới hạn bởi một chắn sáng khẩu độ đƣờng kính D, nếu ảnh A’B’ của vật AB
đƣợc thutrên một màn. Mắt đặt cách thấu kính một khoảng P (hình 1.4), nếu vật có độ
chói B, thì độ rọi E của ảnh, tức là độ sáng của thấu kính có trị số:
𝐸=

𝜋
4

∙𝐵∙𝑘∙


𝐷2

(1-13)

𝑝2

GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh

Trang 7

SVTH: Tiết Kim Tuyến


Đề tài: Tìm hiểu các dụng cụ đo trong quang học. Cách sử dụng và bảo quản chúng

Hình 1.4: Độ rọi của ảnh trên màn
Mắt cũng là quang cụ, mà chắn sáng khẩu độ tức là con ngƣơi, có đƣờng kính d.
Khi nhìn một vật, ảnh thật của vật đƣợc tạo thành hình trên võng mạc, ở cách quang tâm
của mắt một khoảng f. Độ rọi E của ảnh đó, cũng đƣợc tính theo công thức (1-13) là:
𝐸=

𝜋
4

∙ 𝐵 ∙ 𝑘′ ∙

𝑑2
𝑓2


(1-14)

k’ là hệ số truyền của quang hệ mắt
Khi nhìn vật ấy, nhƣng qua một quang cụ, thì ảnh cuối cùng của vật cũng đƣợc tạo
𝐸′
thành trên võng mạc, nhƣng có kích thƣớc khác, có độ rọi E’ khác. Tỷ số 𝐶 =
giữa độ
𝐸
rọi E’ của ảnh trên võng mạc khi nhìn qua quang cụ và độ rọi E của ảnh khi nhìn trực tiếp
bằng mắt, gọi là độ sáng của quang cụ chủ quan.
Nếu chùm sáng từ quang cụ vào mắt không trùm hết con ngƣơi của mắt, mà chỉ
chiếm một đƣờng tròn thì đƣờng kính d’𝜋
𝑑′ 2
𝐸′ = ∙ 𝑘 ∙ 𝐵 ∙ 𝑘′ ∙ 2
4
𝑓
Và độ sáng của quang cụ là:
𝐸′

𝑑′ 2

𝐶= =𝑘∙ 2
(1-15)
𝐸
𝑑
k là hệ số truyền qua của quang cụ. Ở đa số quang cụ d’cũng nhỏ hơn l. C đạt trị số cực đại bằng k khi d’≥d, nghĩa là khi chùm sáng ló ra khỏi
quang cụ chùm kín con ngƣơi của mắt.

1.8. CHẮN SÁNG THỊ TRƢỜNG VÀ CỬA SỔ
Giả sử P là con ngƣơi vào của quang hệ, M là mặt phẳng chứa vật, vuông góc với
quang trục, trƣớc hoặc sau P còn có nhiều chắn sáng khác. Giả sử S là chắn sáng đƣợc
nhìn từ tâm của P dƣới góc nhỏ nhất (hình 1.5). Gọi B1,B2 là giao điểm của M với hai
đƣờng thẳng nối mép ngoài của hai lỗ P và S.
Chùm tia sáng phát ra từ một điểm I bất kì trên đoạn AB1 và giới hạn bởi lỗ P
hoàn toàn qua đƣợc S, do đó hoàn toàn qua đƣợc quang hệ. Ta nói là I ở trong trƣờng
toàn sáng hay trƣờng toàn khẩu độ. B1 là điểm giới hạn của trƣờng toàn sáng này.
Chùm tia sáng phát đi từ một điểm bất kì H trên đoạn B1B2 và giới han bởi lỗ P chỉ
qua đƣợc một phần, còn một phần bị S chắn lại. Ta nói là H ở trong trƣờng mép hay
trƣờng khẩu độ thu hẹp. Chùm tia phát đi từ những điểm ở xa hơn B2 bị S chắn lại hoàn
toàn. Qua quang cụ ta chỉ nhìn thấy phần mặt phẳng M nằm trong đƣờng tròn bán kính
AB2, đƣờng tròn này là đƣờng tròn toàn phần của quang cụ.
Chắn sáng S xác định thị trƣờng của quang cụ gọi là chắn sáng thị trƣờng, lỗ của
nó gọi là cửa sổ vào; ảnh của nó đối với phần quang hệ ở sau nó, gọi là cửa sổ ra.
GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh

Trang 8

SVTH: Tiết Kim Tuyến


Đề tài: Tìm hiểu các dụng cụ đo trong quang học. Cách sử dụng và bảo quản chúng
Cửa sổ vào cũng nhƣ cửa sổ ra, có thể là thật, hoặc là ảnh của một lỗ màn chắn,
của vành một thấu kính.

Hình 1.5: Chắn sáng thị trƣờng của quang cụ.

GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh

Trang 9

SVTH: Tiết Kim Tuyến


Đề tài: Tìm hiểu các dụng cụ đo trong quang học. Cách sử dụng và bảo quản chúng

Chƣơng 2: CÁC QUANG CỤ ĐO
2.1. KHÚC XẠ KẾ AB-BE
2.1.1. Khái niệm
Khúc xạ kế Ab-be là dụng cụ dùng để đo chiết suất của một chất lỏng.

Hình 2.1: Khúc xạ kế Ab-Be
2.1.2. Cấu tạo
Khúc xạ kế Ab-be cấu tạo gồm một lăng kính kép, gồm hai lăng kính P, P’ có góc
vuông bằng thủy tinh chiết suất N lớn. Mặt huyền của hai lăng kính áp vào nhau làm
thành một hình hộp chữ nhật (hình 2.2).
2.1.3. Nguyên tắc hoạt động

Hình 2.2:Lăng kính kép
Giả sử giữa hai lăng kính có một lớp chất lỏng, chiết suất n nhỏ hơn N, ta rọi vào
lăng kính P’ một chùm sáng hội tụ có góc mở khá lớn.
Các tia sáng trong chùm hội tụ ở điểm O trên mặt huyền của P’ và tới mặt ấy dƣới
những góc khác nhau: tia I2O tới dƣới góc đúng bằng góc giới hạn phản xạ toàn phần α,
tia I1O tới dƣới góc lớn hơn α và tia I3O dƣới góc nhỏ hơn. Vì chất lỏng có chiết suất nhỏ
hơn thủy tinh, nên chỉ những tia tới dƣới góc nhỏ hơn α mới qua đƣợc lớp chất lỏng sang
lăng kính P và ló ra khỏi P: đó là những tia nằm trong nữa chùm sáng giới hạn bởi hai tia
I2O và I3O (phần gạch chép một lần trên hình 2.2). Còn những tia nằm trong nửa chùm
sáng giới hạn bởi tia I1O và I2O (phần gạch chép hai lần trên hình 2.2) bị phản xạ toàn
phần ở mặt tiếp xúc giữa P’ và chất lỏng, không sang đƣợc lăng kính P. Nhƣ vậy chỉ có

GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh

Trang 10

SVTH: Tiết Kim Tuyến


Đề tài: Tìm hiểu các dụng cụ đo trong quang học. Cách sử dụng và bảo quản chúng
một phần chùm sáng ló ra khỏi P. Nếu ta đón chùm sáng ló này bằng một kính ngắm,
điều chỉnh vào mặt của P, thì sẽ trông thấy mặt đó có hai miền sáng, tối ngăn cách nhau
bằng một đƣờng rõ nét, đó là vết của tia OI’2 ứng với góc tới bằng α. Do đó có thể đo
đƣợc α, từ đó tính ra n (vì đã biết N).
𝑛
Dựa vào công thức sinα = ⇒ 𝑛 = 𝑁𝑠𝑖𝑛𝛼
𝑁
Để việc đo trở nên nhanh chóng, đơn giản, ngƣời ta đặt kính ngắm K cố định, ở vị
trí thẳng đứng (hình 2.3). Lăng kính P bọc trong một cái vỏ bằng kim loại đƣợc gắn chặt
vào một đĩa Đ quay đƣợc quanh một trục nằm ngang đi qua điểm O. Lăng kính P,’cũng
bọc trong vỏ kim loại, đƣợc gắn với P bằng bản lề B. Muốn kẹp giọt chất lỏng phải đo, ta
chỉ việc xoay P’ quang bản lề B, cho hai mặt huyền của lăng kính rời xa nhau, rồi nhỏ
giọt chất lỏng lên mặt huyền P’. Sau đó, lại xoay P’ lại, cho nó ép sát vào P, cho giọt chất
lỏng lan ra thành một lớp mỏng, hai mặt song song. Nhờ gƣơng lõm G đặt ở dƣới.Ta hắt
chùm sáng song song đi từ nguồn sáng (một bóng đền đặt hơi xa, hoặc ánh sáng mặt trời
đƣợc tán xạ từ ngoài vào phòng), cho nó hội tụ vào điểm O.

Hình 2.3:Khúc xạ kế Ab-be
Đĩa Đ mang một tay quay T, ở đầu có một kính lúp L dịch chuyển trƣớc cung tròn
C, theo một đƣờng rang cƣa, điều khiển bằng một đinh ốc (không vẽ trên hình). Xoay
đinh ốc này, thì kính lúp L cùng với tay quay dịch chuyển trên C, làm cho đĩa Đ và lăng
kính kép quay quanh trục O. Nhờ đó ta đƣa đƣợc chùm sáng ló ra khỏi P vào trong kính

K, đƣa đƣợc miền ngăn cách giữa hai miền sáng, tối vào đúng giao điểm dây chữ thập
trong kính. Khi đó, nhờ kính lúp L, có thể đọc đƣợc vị trí của tay quay,theo thƣớc chia
khắc ở trên mặt của C. Thực tế thì thƣớc này đƣợc chia độ trực tiếp theo chiếc suất, nên
ta đọc ngay đƣợc trị số của chiết suất phải đo.
Nhƣ vậy, toàn bộ phép đo, rút lại có mấy động tác sau: kẹp giọt chất lỏng, xoay
GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh

Trang 11

SVTH: Tiết Kim Tuyến


Đề tài: Tìm hiểu các dụng cụ đo trong quang học. Cách sử dụng và bảo quản chúng
xoay tay quay T cho đến lúc đƣờng ranh giới sáng-tối vào đúng dây chữ thập trong kính,
đọc trị số tìm thấy. Chỉ sử dụng máy một vài lần là thành thục. Khi đã thành thục, chỉ cần
một hai phút là tiến hành xong một phép đo. Phép đo không những nhanh gọn, mà còn có
ƣu điểm là chỉ đòi hỏi một giọt nhỏ chất lỏng.[3]
2.1.4. Một số vấn đề cần lƣu ý
Khi đo chiết suất, phải dùng nguồn đơn sắc (đèn natri). Ở các máy hiện đại, trong
kính K ngƣời ta đặt thêm một lăng kính bổ chính, để đo ngay với ánh sáng trắng thông
thƣờng.
Chiết suất của chất lỏng thay đổi khá nhanh theo nhiệt độ. Để khảo sát ảnh hƣởng
này, có thể cho một dòng nƣớc có nhiệt độ xác định đi qua vỏ của hai lăng kính của P và
P’.
Lý thuyết đầy đủ về hiện tƣợng tán xạ toàn phần cho thấy rằng, dựa vào hiện
tƣợng này để đo chiết suất thì chỉ đo đúng đƣợc đến con số thập phân thứ ba. Vì vậy
thƣớc chia trên C chỉ đến số thập phân thứ tƣ mà thôi.
2.1.5. Mở rộng đối với việc đo chiết suất của tinh thể
Đo chiết suất n của tinh thể, ta bố trí dụng cụ nhƣ sau:

Hình 2.4: Sơ đồ máy đo chiết suất Ab-be
Gồm một bán cầu thủy tinh T có chiết suất N cao hơn nhiều so với chiết suất của
phần lớn tinh thể đã biết. Tinh thể cần đo chiết suất đƣợc đặt trên mặt phẳng của bán cầu.
Giữa mặt tinh thể và mặt phẳng của bán cầu nhỏ một giọt chất lỏng để đẩy hết không khí
ra khỏi mặt tiếp xúc.
Vì chất lỏng đƣợc chọn sao cho có chiết suất nhỏ hơn chiết suất của bán cầu, song
lớn hơn chiết suất của tinh thể nên lớp đệm giữa mặt tiếp xúc này sẽ không gây sai lệch
gì cho góc tới i và góc khúc xạ r, nghĩa là không ảnh hƣởng gì tới kết quả đo đƣợc. Góc
tới hạn phản xạ toàn phần 𝜑 đƣợc xác định nhờ ống ngắm F. Ống này hƣớng vào tâm
bán cầu và thay đổi dễ dàng độ nghiêng của nó đối với trục thẳng đứng. Khi trục ống
ngắm trùng với tia làm tới trục thẳng đứng góc tới hạn 𝜑, trong thị trƣờng sẽ xuất hiện
nửa trên sáng, nửa dƣới tối. Trên hình 2.4 các tia 1,2,.. có góc tới nhỏ hơn 𝜑, khúc xạ
đƣợc lên tinh thể mà không lọt vào ống ngắm, gây nên miền tối trong thị trƣờng. Các tia
4,5,…có góc tới lớn hớn 𝜑 phản xạ toàn phần và tạo nên miền sáng. Bán cầu thủy tinh
còn có thể xoay quanh trục thẳng đứng N, do đó có thể đo đƣợc chiết suất của tinh thể
theo mọi phƣơng nằm trong mặt song song với mặt phẳng của bán cầu. Trong trƣờng hợp
tinh thể có hai chiết suất, trong thị trƣờng sẽ xuất hiện ba miền sáng, mờ, tối.Hai ranh
GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh

Trang 12

SVTH: Tiết Kim Tuyến


Đề tài: Tìm hiểu các dụng cụ đo trong quang học. Cách sử dụng và bảo quản chúng
giới giữa miền sáng và mờ, mờ và tối ứng với hai góc tới hạn 𝜑1 và 𝜑2 của hai chiết suất
(hình 2.5). Khi biết 𝜑 ta tính đƣợc n dựa vào công thức n = Nsin𝜑

Hình 2.5:Sơ đồ giải thích hiện tƣợng xuất hiện ba vùng sáng, mờ tối trong thị
trƣờng của máy đo chiết suất khi tinh thể có hai chiết suất

2.2. GIÁC KẾ
2.2.1. Khái niệm

Hình 2.6: Giác kế
Giác kế là dụng cụ thƣờng dùng trong thí nghiệm để đo góc tạo bởi hai chùm sáng
song song với độ chính xác cao (tới một vài giây). Giác kế thƣờng dùng để đo góc lệch
của tia sáng khi truyền qua một môi trƣờng nào đó hoặc nhiễu xạ qua một khe hẹp hoặc
qua một cách tử nhiễu xạ.
`2.2.2.Cấu tạo
Gồm 4 bộ phận chính lắp trên cùng một đế nặng và vững:
Ống chuẩn trực
 Kính ngắm
 Đĩa chia độ
 Bàn phẳng để vật cần đo

GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh

Trang 13

SVTH: Tiết Kim Tuyến


Đề tài: Tìm hiểu các dụng cụ đo trong quang học. Cách sử dụng và bảo quản chúng

Hình 2.7: Giác kế
2.2.2.1. Ống chuẩn trực
Ống chuẩn trực C (hình 2.7 và 2.8) là một cái ống, một đầu mang một thấu kính
hội tụ tiêu sắc (thấu kính đã sửa hết sắc sai) L1, đầu kia mang một khe hẹp F, có độ rộng
điều chỉnh đƣợc nhờ ốc bên cạnh ống, ta có thể thay đổi khoảng cách từ khe hẹp tới thấu

kính lắp ở đầu kính để tạo ảnh ở vô cực. Thông thƣờng khe F đƣợc lắp vào một ống ngắn,
lồng khít trong ống thứ nhất, để có thể điều chỉnh cho khe nằm đúng trong mặt phẳng tiêu
vật của thấu kính L1.

Hình 2.8: Bộ phận của giác kế nhìn từ trên xuống
Khi đó, nếu chiếu sáng khe F bằng một nguồn sáng mạnh, thì chùm sáng phát đi từ
mỗi điểm của khe, sau khi qua L1, sẽ trở thành một chùm song song, hình trụ.
2.2.2.2. Kính ngắm
Kính ngắm K (hình 2.7 và 2.8) là một kính viễn vọng, gồm một thị kính và một
vật kính, có thể thay đổi tiêu cự bằng ốc bên cạnh để nhìn ảnh qua khe hẹp một cách rõ
nét nhất.Bên trong kính ngắm có mang một dây chữ thập.Dây chữ thập đƣợc đặt đúng
vào tiêu diện ảnh của vật kính.Vật kính là một thấu kính hội tụ, tiêu sắc, thị kính là một
kính lúp, tiêu sắc, độ tụ lớn. Kính đƣợc lắp vào một tay quay vững, để có thể quay gần đủ
một vòng quanh một trục thẳng đứng, trục này đồng thời là trục của giác kế.

GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh

Trang 14

SVTH: Tiết Kim Tuyến


Đề tài: Tìm hiểu các dụng cụ đo trong quang học. Cách sử dụng và bảo quản chúng
2.2.2.3. Đĩa chia độ
Đĩa chia độ là một cái đĩa phẳng dài, bằng kim loại hoặc thủy tinh, mépchia độ tới
1/2 hoặc 1/6 độ, từ 0o đến 360o.
Đĩa đƣợc đặt trong máy, cố định đối với máy, có thể quan sát qua hai cửa sổ đặt
trong máy. Trục của đĩa trùng với trục của giác kế, để giúp ta đo góc quay của kính, để
bụi bặm khỏi làm mờ thƣớc chia, ngƣời ta đặt đĩa trong một hộp kín (vì vậy, trên hình
2.3b ta không trông thấy). Dùng một quang hệ học thích hợp để đọc các độ chia, nhằm

nâng cao cấp chính xác.Bên cạnh vành chia độ còn có một du xích, nguyên tắc của du
xích này cũng giống nhƣ du xích trên thƣớc kẹp. Tuy nhiên đơn vị đo ở đây là độ hoặc
phút. Với các giác kế chính xác ta có thể đo chính xác tới 5 phút.
Cách đọc du xích nhƣ (hình 2.9):
Du xích 1/30 nghĩa là 30 khoảng chia của du xích trùng với 29 khoảng chia của
vành chia độ, do đó một khoảng chia của du xích và một khoảng chia của vành chia độ
chênh 1/30 khoảng chia nhỏ nhất trên vành chia độ.

Hình 2.9: Du xích
Vì mỗi khoảng chia của vành bằng 0,5 độ (30 phút) nên độ chênh lệch này bằng:
1
30 phút = 1 𝑝ℎú𝑡.
30
Ví dụ khi ngắm ở vị trí mà vạch số 0 của du xích nằm trong khoảng 154o và
154o30’.Sau đó tìm trong 30 vạch của du xích xem có vạch thứ mấy trùng với một vạch
của vành chia độ.Trên hình ta thấy vạch thứ 11 của du xích trùng với một vạch của vành
chia độ.Vậy vị trí của kính ngắm là 154o11’.
2.2.2.4. Bàn phẳng để đặt vật cần đo
Bàn phẳng P (hình 2.6) là một cái bàn tròn nhỏ, cùng trục với đĩa, ở phía trên đĩa
chia độ và có thể quay quanh trục của nó. Vật có góc phải đo nhƣ lăng kính, tinh
thể,…đƣợc đặt trên bàn ấy. Nhiều khi bàn còn tựa trên ba đinh ốc, để có thể điều chỉnh
bàn cho cạnh của góc phải đo đúng thẳng đứng (hình 2.6).
Bên cạnh máy còn có các ốc vít khác nhau để muốn cho tay quay và đĩa cùng
quay, hoặc chỉ cho tay quay quay thì phả vặn chặt hoặc nới lỏng các ốc này.
2.2.3. Nguyên tắc hoạt động
Kiểm tra đĩa P nằm ngang (hình 2.6) nhờ 3 đinh ốc.
Điều chỉnh kính ngắm ở vị trí ngắm chừng ở vô cực bằng cách quay kính ngắm về
phía một vật bất kì ở khá xa.
GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh

Trang 15

SVTH: Tiết Kim Tuyến


Đề tài: Tìm hiểu các dụng cụ đo trong quang học. Cách sử dụng và bảo quản chúng
Muốn đo góc A của một lăng kính chẳng hạn, ta đặt lăng kính trên bàn, cho cạnh
khúc xạ quay về phía ống chuẩn trực (hình 2.8). Chùm sáng song song từ ống chuẩn trực
bị cạnh lăng kính chia làm hai chùm phản xạ trên hai mặt lăng kính. Quay kính K để lần
lƣợt đón hai chùm tia phản xạ ấy, ta đo đƣợc góc tạo bởi hai chùm tia, góc này đúng bằng
hai lần góc khúc xạ A của lăng kính.
Lại đo góc lệch cực tiểu Dm của chùm sáng sau khi qua lăng kính, ta có thể xác
𝐴
𝐴+𝐷
định chiết suất n của lăng kính theo công thức nsin = sin 𝑚 . Nếu độ chính xác trong
2
2
phép đo hai góc A và Dm là 2’’ thì ta có thể xác định n với 5 số thập phân đúng, phù hợp
với yêu cầu của kĩ thuật quang học hiện đại.
Ví dụ nhƣ khi đo chiết suất của lăng kính ta làm nhƣ sau:
Điều chỉnh giác kế, di chuyển thị kính để thấy rõ hai ảnh của dây chữ thập. Điều
chỉnh kính ngắm ở vô cực bằng cách hƣớng kính ngắm vào một vật (cây cối, cột điện,…)
cách chừng 10m và di chuyển thị kính sao cho thấy rõ ảnh của vật đó.
Đặt kính ngắm thẳng hàng với ống chuẩn trực. Đặt nguồn sáng trƣớc khe sáng của
ống chuẩn trực và quan sát ảnh của khe sáng qua kính ngắm. Di chuyển khe sáng dọc trên
ống chuẩn trực để đƣợc ảnh rõ của khe sáng hiện lên mặt phẳng của dây chữ thập.
Điều chỉnh khe sáng cho thẳng đứng và thật nhỏ sao cho khe sáng trùng với vạch
thẳng đứng của dây chữ thập.
Giác kế điều chỉnh nhƣ vậy thì chùm tia ló ra khỏi ống chuẩn trực là chùm tia
song song.

Đo góc A của lăng kính
Lau hai mặt của lăng kính cho thật sạch, đặt lăng kính lên trên đĩa sao cho tia sáng
ló ra khỏi ống chuẩn trực chiếu lên cả hai mặt của lăng kính (tức là đặt lăng kính sao cho
trục của ống chuẩn trực trùng với đƣờng phân giác của góc A). Trên hai mặt này ta sẽ có
đƣợc hai chùm tia phản xạ về hai phía.
Dùng kính ngắm xác định vị trí của hai chùm tia phản xạ này bằng cách quay kính
ngắm về phía phải cho tới vị trí thấy ảnh rõ của khe sáng, ảnh này phải trùng với vạch
thẳng đứng của dây chữ thập. Đọc chỉ số góc trên vạch chia độ (vị trí x).
Quay kính ngắm về phía trái cho tới khi ảnh của khe sáng trùng với dây chữ thập
và đọc trị số x’.
Từ đó suy ra: A = (x’-x)/2.
Đo góc lệch Dm:
Đặt đèn Natrium trƣớc khe sáng ống chuẩn trực. Đặt lăng kính lên đĩa tròn sao cho
đáy của nó hƣớng về phía phải hay trái, nhƣ vậy sao khi khúc xạ qua lăng kính chùm tia
ló sẽ lệch về một phía.
Dùng mắt trần để tìm quang phổ. Khi thấy quang phổ, mắt để yên, dùng tay quay
đĩa tròn còn mắt theo dõi sự di chuyển của quang phổ cho tới khi quang phổ dừng lại và
di chuyển ngƣợc chiều (nếu quay đĩa tròn mà không thấy ảnh dừng lại, phải quay đĩa
chứa lăng kính theo chiều ngƣợc lại). Tại vị trí quang phổ dừng lại là vị trí độ lệch cực
tiểu.
Dùng kính ngắm làm lại thí nghiệm để xác định vị trí độ lệch cực tiêu cho thật
chính xác.
Tuy nhiên quang phổ cho ta không phải hoàn toàn là đơn sắc. Vậy trong quang
phổ Natri ta có thêm những vạch xanh, đỏ, vàng. Ta chọn vạch vàng để đo. Quay kính
ngắm để vạch vàng của quang phổ trùng với vạch thẳng đứng của dây chữ thập.Đọc trị số
góc x trên vành chia độ.
Quay đĩa tròn sang vị trí mới, nhƣ vậy chùm tia ló ra khỏi lăng kính sẽ lệch về

GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh

Trang 16

SVTH: Tiết Kim Tuyến


Đề tài: Tìm hiểu các dụng cụ đo trong quang học. Cách sử dụng và bảo quản chúng
phía đối diện với phần trên. Lặp lại thí nghiệm để tìm vị trí độ lệch cực tiểu, đọc trị số
góc x’ trên vành chia độ.
Suy ra độ lệch cực tiểu Dm.[3]
2.2.4. Một số vấn đề cần lƣu ý khi sử dụng giác kế
Với các bộ phận quang học của giác kế phải đƣợc bảo quản giống nhƣ các loại
kính trong quang học.
Đĩa kim loại có chia độ là dụng cụ chính xác, khi không sử dụng thì phải vặn cố
định sau khi đã lau sạch bằng vải mềm và lau lại bằng vải mềm có tẩm vazelin trung tính
để tránh bị oxy hóa.
Các bộ phận điều khiển bằng ốc phải lau sạch rồi nhỏ một vài giọt dầu máy tốt
(dầumáy khâu) để khỏi bị hoen gỉ.
Khi không sử dụng phải đặt trong hàm riêng có chất chống ẩm nhƣ vôi cục hoặc
silicagien và đặt trong tủ kính có hệ thống sấy.

2.3. KÍNH NGẮM TỰ CHUẨN TRỰC
Là một bộ phận của giác kế và nhiều dụng cụ quang học khác.
Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động
Giác kế (hoặc các dụng cụ quang học khác) sẵn sàng để sử dụng khi kính ngắm
phải đƣợc điều chỉnh sao cho thỏa mãn các yêu cầu sao đây:
Trục của kính ngắm phải đƣợc điều chỉnh để nhìn rõ mọi vật ở vô cực.
Trục của kính phải vuông góc với trục của giác kế.
 Khe sáng của ống chuẩn trực phải đặt đúng tiêu điểm của thấu kính chuẩn trực,
ống chuẩn trực cũng phải vuông góc với trục giác kế.
Ngoài ra, khi đo phải điều chỉnh bàn phẳng sao cho cạnh của góc phải đo đúng

song song với trục giác kế.
Muốn điều chỉnh kính ngắm, có thể hƣớng kính về một ngôi sao, hoặc một vật ở
xa (cột điện hoặc cột thu sét ở xa) cho ảnh của nó trùng với dây chữ thập, điều chỉnh ống
mang dây cho hết thị sai. Cách này đơn giản nhƣng chỉ phù hợp đối với dụng cụ nhỏ, nhẹ
có độ chính xác thấp. Đối với máy chính xác lớn, nặng không tiện di chuyển. Kính ngắm
đƣợc chế tạo theo kiểu tự chuẩn trực để có thể thực hiện việc điều chỉnh này, không cần
dựa vào những vật ở ngoài.
Trong kính ngắm tự chuẩn trực (hình 2.10), giữa thị kính C và dây chữ thập F có
một tấm kính nhỏ G, đặt chếch 45o đối với quang trục của kính. Ánh sáng từ một bóng
điện nhỏ S, đặt trong ống nhỏ H, lắp vuông góc với kính, sau khi phản xạ trên G, rọi vào
dây chữ thập, dây trở thành một vật sáng. Ánh sáng phát ra từ các điểm của dây sau khi
qua vật kính O của kính ngắm, phát xạ vuông góc trên một gƣơng M đặt trên bàn phẳng,
lại trở lại qua O, tạo thành ảnh của dây chữ thập. Nếu dây chữ thập ở đúng trên mặt
phẳng tiêu của vật kính O, thì chùm tia sáng ló ra khỏi O là chùm song song, sau khi
phản xạ trên M và lại qua O, nó sẽ hội tụ trên mặt phẳng tiêu điểm của O. Do đó ảnh của
dây và dây ở cùng mặt phẳng tiêu ấy, mắt đặt sau thị kính C sẽ trông thấy rõ nét đồng
thời cả dây và ảnh của dây, ta có thể làm chúng trùng nhau hoàn toàn.

GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh

Trang 17

SVTH: Tiết Kim Tuyến


Đề tài: Tìm hiểu các dụng cụ đo trong quang học. Cách sử dụng và bảo quản chúng

Hình 2.10: Kính ngắm từ chuẩn trực
Nếu dây ở gần O hơn tiêu điểm thì chùm tia sáng ló ra khỏi O là chùm phân kỳ,
khi lại qua O, sẽ hội tụ ở một điểm xa hơn tiêu điểm, mắt không thể thấy rõ nét tƣơng

đồng cả dây lẫn ảnh. Hơn nữa, vì chúng ở trên hai mặt phẳng khác nhau, nên không thể
làm cho chúng trùng nhau hoàn toàn: chỉ cần đặt lệch mắt đi một chút, cũng thấy cái nọ
dịch chuyển đối với cái kia.
Vậy, với kính ngắm tự chuẩn trực, việc điều chỉnh rút lại là đƣa dây chữ thập lại
gần hoặc ra xa vật kính O, sao cho ảnh của dây trùng với dây mà không có thị sai.
Sau khi điều chỉnh kính ngắm, ta mới điều chỉnh ống chuẩn trực: Chắn sáng khe F
của nó, quan sát ảnh của khe trong kính ngắm, thay đổi khoảng cách từ khe đến vật kính
chuẩn trực, sao cho ảnh của khe trùng với dây chữ thập, mà không có thị sai.[3]

2.4. HỆ ĐỌC
2.4.1. Khái niệm
Trong giác kế, cũng nhƣ trong một số dụng cụ quang học khác có đĩa chia độ, thị
kính của kính ngắm và đĩa chia độ ở hai vị trí khá xa nhau: mỗi lần muốn đọc trên thƣớc
chia của đĩa, phải rời khỏi chỗ ngồi, vừa mất thì giờ, vừa chóng mỏi mệt. Để tránh bất
tiện này cho ngƣời sử dụng, trong những máy chính xác, đắc tiền, ngƣời ta bố trí thêm
một quang hệ học, để giúp cho việc đọc thƣớc chia đƣợc thuận tiện hơn và chính xác hơn.
Hình 2.11 là sơ đồ của một trong các hệ đọc dùng trong giác kế, trong kính kinh vĩ.

Hình 2.11: Hệ đọc của giác kế
2.4.2. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động
Thƣớc chia khắc trên đĩa mép đĩa thuỷ tinh Đ, đƣợc chiếu sáng từ phía dƣới bằng
một bóng đèn điện S có dây tóc đặt ở tiêu điểm của thấu kính hội tụ L1. Chùm sáng song
song từ L1 đi ra, sau khi phản xạ trên gƣơng phẳng M, qua đĩa, phản xạ trên gƣơng M2 và
gọi vào thấu kính hội tụ L2. Thấu kính L2 cho một ảnh thật A1B1 thu nhỏ của thƣớc chia
AB trên mặt phẳng P1, mặt phẳng này đồng thời là mặt phẳng tiêu vật của thấu kính hội
tụ L3. Các tia sáng phát đi từ các điểm A1B1, sau khi qua L3 truyền theo những chùm song
song lại đƣợc thấu kính hội tụ L4 hội tụ vào mặt phẳng tiêu P2 và tạo ảnh thật A2B2 của
GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh

Trang 18

SVTH: Tiết Kim Tuyến


Đề tài: Tìm hiểu các dụng cụ đo trong quang học. Cách sử dụng và bảo quản chúng
A1B1, ảnh A2B2 này bằng ảnh A1B1, nhƣng ngƣợc chiều với A1B1, do đó lại là thuậnso
với AB. Mắt đặt sau kính lúp L5 quan sát ảnh A2B2 ấy, thấy một ảnh ảo phóng đại nhiều
lần của thƣớc chia AB.
Vì chùm sáng giữa L3 và L4 là hai chùm song song, nên khoảng cách giữa hai
thấu kính có thể lấy bất kì chỉ số nào. Vì vậy, có thể đặt sẵn thị kính L5 ở gần thị kính của
kính ngắm, sau đó thay đổi khoảng cách L3L4 cho vừa. Khi đó mỗi lần muốn đọc thƣớc
chia, chỉ cần chuyển mắt từ thị kính ngắm sang thị kính của hệ đọc không cần rời khỏi
chỗ ngồi. Ngoài ra, vì ảnh của thƣớc chia đƣợc phóng đại nhiều lần, nên việc phân biệt
các độ chia đƣợc dễ dàng, có thể lắp thêm cho thƣớc một du xích 1/60 (hoặc 1/120) để
đọc đến phút và giây.
2.4.3. Một số vấn đề cần lƣu ý
Nếu đĩa chia độ bằng kim loại thì phải chiếu sáng thƣớc từ trên, quan sát bằng ánh
sáng phản xạ (hình 2.12). Trong thực tế, giữa hai thấu kính L3 và L4 ngƣời ta còn đặt một
số gƣơng phẳng, để bắt ánh sáng đi theo một đƣờng gắp khúc, lƣợn theo hình của máy,
để hệ đọc hoàn toàn lẫn trong vỏ máy, chỉ trừ thị kính L5. Đối với những máy lƣu động
nhƣ kính kinh vĩ, kính trắc địa… đèn S và thấu kính L1 đƣợc bỏ đi, gƣơng M1 đƣợc thay
bằng một tấm phẳng, sơn trắng để tán xạ ánh sáng mặt trời lọt qua cửa sổ (ở chỗ L1) vào
thƣớc chia.[3]

Hình 2.12: Ánh sáng phản xạ của hệ đọc

2.5. TUNG XÍCH
2.5.1. Khái niệm
Tung xích là dụng cụ để đo sự chênh lệch độ cao giữa hai điểm, với độ chính xác
cao.

2.5.2. Cấu tạo
Tung xích (hình 2.13) gồm:

Hình 2.13: Tung xích
GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh

Trang 19

SVTH: Tiết Kim Tuyến


Đề tài: Tìm hiểu các dụng cụ đo trong quang học. Cách sử dụng và bảo quản chúng
Một cái cột thẳng đứng C, đặt thẳng đứng trên một cái đế nặng Đ, mà ba chân là
ba ốc điều chỉnh V. Xoay ba ốc này, có thể điều chỉnh cho cột C đứng thẳng đứng.
Một kính ngắm K nằm ngang trƣợt dễ dàng dọc theo cột, vị trí nằm ngang của kính đƣợc
kiểm tra bằng một ống thăng bằng nhờ dùng bọt nƣớc gắn với kính, đƣợc điều chỉnh bằng
đinh ốc thích hợp (không vẽ trên hình). Trong kính có một dây chữ thập gắn vào một ống
T lồng trong ống kính.
Đinh ốc U đặt dƣới kính điều khiển một răng cƣa gắn với ống T, để đƣa ống ấy
cùng với dây chữ thập lại gần hoặc ra xa vật kính của kính ngắm.
Trong ống T lại lồng một ống thứ ba mang thị kính L của kính ngắm.
2.5.3.
Nguyên tắc hoạt động
Muốn nâng cao kính K lên, hoặc hạ thấp nó xuống, ta nới lỏng ốc hãm B, dùng tay
đẩy kính theo cột. Tới gần vị trí cần thiết, sau khi hãm ốc B, ta vẫn có thể cho kính dịch
chuyển chậm trong phạm vi vài milimet, bằng cách xoay đinh ốc vi cấp F (hình 2.13b).
Nhờ đó, có thể đặt đặt kính vào vị trí cần thiết đến mức chính xác tới phần trăm milimet.
Cột C mang một thƣớc chia độ đến milimet, với một du xích gắn với kính, có thể
đọc dễ dàng 1/20 milimet trên thƣớc, số phần trăm milimet có thể đọc trên đinh ốc vi cấp
F (cách đọc du xích cũng tƣơng tự nhƣ của giác kế).

Tung xích thƣờng đƣợc dùng trong phòng thí nghiệm để đo mức trên lệch về độ
cao giữa hai điểm, mà ta không tiếp xúc trực tiếp đƣợc, chẳng hạn hai mực thuỷ ngân trên
và dƣới trong phong vũ biểu thuỷ ngân, trong áp kế thuỷ ngân. Ta xoay cột C cho kính
ngắm hƣớng về phía cột thuỷ ngân, nâng kính lên cho tới khi trong thấy ảnh của mực trên
của thuỷ ngân. Lúc đó, xoay ốc U, ta điều chỉnh ống T sao cho ảnh đó ở trong cùng một
mặt phẳng với dây chữ thập (ta nói là kính không còn thị sai hay độ sai số của mắt ta
nhìn). Sau đó, sau khi điều chỉnh cho kính thật nằm ngang, ta cho kính dịch chuyển
chậm, cho đến lúc mực thủy ngân ở đúng giao điểm của dây chữ thập.Lúc đó quang trục
của kính là ở cùng độ cao của mực thủy ngân trên. Do đó, vị trí của kính dọc theo thƣớc
gắn với cột cũng là vị trí của mực thủy ngân ấy. Ta cũng làm nhƣ vậy với mực thủy ngân
dƣới, hiệu số hai số dọc theo tƣơng ứng chính là số đo độ cao của cột thủy ngân.[3]
2.5.4. Một số vấn đề cần lƣu ý
Điều rất quang trọng trong các phép đo với tung xích, là cột C phải đứng thẳng
đứng, kính ngắm phải đúng nằm ngang và kính phải hết thị sai. Trong quá trình đo, phải
thƣờng xuyên kiểm tra vị trí nằm ngang của kính theoống thăng bằng. Để kiểm tra thị sai,
thì sau khi cho ảnh mức thủy ngân vào giao điểm dây chữ thập, ta thử đƣa mắt lên cao,
hoặc xuống thấp một chút để nhìn dây chữ thập theo các hƣớng khác nhau. Nếu thấy mực
thủy ngân vẫn trùng với dây chữ thập, thì kính mới thật hết thị sai. Trái lại, nếu đặt mắt ở
chỗ này, thấy chúng trùng nhau, nhƣng đặt mắt chỗ khác lại thấy chúng rời xa nhau, thì
kính vẫn còn thị sai, phải điều chỉnh lại bằng cách xoay ốc U một chút, theo chiều này
hoặc chiều kia. Trong mọi dụng cụ dùng kính ngắm, phải điều chỉnh kính cho thật hết thị
sai theo cách vừa trình bày.

2.6. KÍNH HIỂN VI PHÂN CỰC
2.6.1. Khái niệm
Kính hiển vi phân cực là dụng cụ đƣợc sử dụng để nghiên cứu cấu trúc vật thể
không đồng nhất: xác định cấu trúc của các tế bào, phân tích thành phần các chất trong
các mẫu quặng, xác định thành phần cho công nghệ chế tạo thủy tinh, sành sứ và công
nghệ vải sợi, cấu trúc than đá muối ăn và các hổn hợp không đồng nhất khác.

GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh

Trang 20

SVTH: Tiết Kim Tuyến


Đề tài: Tìm hiểu các dụng cụ đo trong quang học. Cách sử dụng và bảo quản chúng

Hình 2.14: Kính hiển vi phân cực
2.6.2. Cấu tạo

Hình 2.15: Sơ đồ kính hiển vi phân cực kiểu ống có thể nâng cao, hạ thấp và dùng gƣơng
bàn nhờ hai cái kẹp
Cấu tạo của kính hiển vi phân cực đƣợc biểu diễn trên hình 2.15. gồm 2 nicol, nicol
P đặt ở dƣới, giữa là gƣơng phản chiếu G, vật kính Vk, đƣợc gọi là nicol phân cực, nicol
A đặt ở trên, giữa vật kính Vk và thị kính Tk, đƣợc gọi là nicol phân tích. Hai nicol này sẽ
phân cực chùm ánh sáng rọi qua vật.
Một trong hai nicol có thể dễ dàng đẩy ra hoặc lắp vào ống kính để có thể dùng
kính hiển vi với một nicol hoặc hai nicol.
Một trong hai nicol xoay đƣợc dễ dàng mặt dao động của nó quanh trục kính để có
thể dùng kính với hai nicol ở vị trí vuông góc với nhau hoặc song song nhau.
Ống kính có thể trƣợc lên nếu ta xoay ốc thô động (1) gây dịch chuyển lớn, hay ốc
vi động (2) gây dịch chuyển nhỏ.
Lát mỏng đá cần khảo sát đƣợc đặt trên bàn kính (3), vành bàn kính chia độ sẵn
để cho biết góc xoay, lát mỏng đƣợc giữ trên.
Ánh sáng phản chiếu từ gƣơng G sẽ qua một hệ thống tiếp sáng gồm: Nicol P, cái
chắn sáng irit, kính tụ quang rồi mới chiếu lên lát mỏng. Ở nhiều loại kính tốt thƣờng có
thêm một thấu kính tụ quang riêng L đặt bên trên hệ thống tiếp sáng chỉ dùng khi cần
chùm ánh sáng hình nón gọi là thấu kính Laser. Giữa nicol A và thị kính Tk có thêm một

thấu kính thứ hai B gọi là thấu kính bec-trăng đẩy ra lắp vào dễ dàng, chỉ dùng khi muốn

GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh

Trang 21

SVTH: Tiết Kim Tuyến


Đề tài: Tìm hiểu các dụng cụ đo trong quang học. Cách sử dụng và bảo quản chúng
quan sát hình giao thoa của chùm sáng hình nón, cùng với vật kính phóng đại hình giao
thoa giúp ta quan sát dễ dàng hơn.
Ngoài ra ở ống kính còn có một khe hở có phƣơng đông bắc-tây nam hay đông
nam-tây bắc dùng để lắp bản bù trừ (hay bản bù màu). Gần chân kính, phía dƣới bán kính
còn có ốc dùng để nâng cao hoặc hạ thấp hệ thống tiếp sáng.
Hình 2.16 mô tả kính hiển vi phân cực đƣợc chiếu sáng bằng hệ kole theo chiếu
xuyên bóng. Tấm phân cực (5) đặt trƣớc vòng chắn tụ quang (6) để tạo chùm phân cực
phẳng qua tụ quang (7) rọi lên bề mặt vật (8).Vật kính (9) tạo ảnh ra vô cũng.Kính điều
tiết (11) đa tiếp ảnh về trùng với tiêu diện thứ hai của nó.Đó là ảnh thật (12).Thị kính
ramden (13) đa ảnh giữa ra vô cùng. Qua quay hoặc dịch chỉnh kính phân tích (10) và
bằng mắt qua thị kính ta quan sát đƣợc cấu trúc vật không đồng nhất hoặc các thông số
cần xác định của vật.

Hình 2.16: Sơ đồ quang học của kính hiển vi phân cực

GVHD: Ths Hoàng Xuân Dinh

Trang 22

SVTH: Tiết Kim Tuyến