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

CÁC MÁY QUANG HỌC NHÌN XA TRONG QUÂN SỰ
Luận văn tốt nghiệp
Ngành: SƢ PHẠM VẬT LÝ – TIN HỌC

Giáo viên hƣớng dẫn:

Sinh viên thực hiện:

Ths.GVC.Hoàng Xuân Dinh

Nguyễn Thị Kim Quý
Mã số SV: 1110255
Lớp: Sƣ phạm Vật Lý – Tin Học
Khóa: 37

Cần Thơ, Năm 2014


Luận Văn Tốt Nghiệp

LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình thực hiện đề tài, tôi đã được sự giúp đỡ và
động viên của rất nhiều người. Để hoàn thành được đề tài này, tôi
xin gửi lời cám ơn chân thành đến gia đình, đặc biệt là cha, mẹ
người đã có công sinh thành và nuôi dưỡng con khôn lớn.
Xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Hoàng Xuân Dinh đã
tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho em trong

suốt quá trình thực hiện đề tài.
Cảm ơn quý thầy, cô thuộc Bộ môn Vật lý – khoa Sư phạm
đã truyền đạt nhiều kiến thức chuyên môn cho em trong thời gian
theo học tại trường.
Xin chân thành cảm ơn tất cả các bạn Lớp Sư phạm Vật lý – Tin
học K37 và các chị cùng phòng đã luôn ủng hộ và động viên tôi
trong thời gian qua.
Cần Thơ, ngày tháng năm 2014
Sinh viên thực hiện

GVHD: Ths.GVC.Hoàng Xuân Dinh

SVTH: Nguyễn Thị Kim Quý


Luận Văn Tốt Nghiệp
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. Phương pháp và phương tiện thực hiện .......................................................................... 1
5. Các bước thực hiện ......................................................................................................... 1
Phần NỘI DUNG................................................................................................................ 2
Chương 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ....................................................................................... 2
1.1. Ánh sáng và các định luật về ánh sáng ........................................................................ 2
1.1.1. Bản chất của ánh sáng .............................................................................................. 2
1.1.2. Vận tốc ánh sáng....................................................................................................... 2
1.1.3. Lý thuyết ánh sáng .................................................................................................... 2
1.1.4. Sự tán sắc ánh sáng ................................................................................................... 3

1.1.5. Tia sáng. Chùm tia sáng ........................................................................................... 4
1.1.6. Các định luật truyền ánh sáng .................................................................................. 5
1.2. Thấu kính và quang hệ ................................................................................................ 9
1.2.1. Gương phẳng ............................................................................................................ 9
1.2.2. Lăng kính ................................................................................................................ 10
1.2.3. Thấu kính và quang hệ ........................................................................................... 11
1.2.3.1. Thấu kính ............................................................................................................. 11
1.2.3.2. Hệ thống quang học ............................................................................................. 14
1.2.3.3. Hệ lăng kính xoay ảnh Porro I ............................................................................. 17
Chương 2: CÁC MÁY QUANG HỌC NHÌN XA TRONG QUÂN SỰ ......................... 19
2.1. Máy quan sát .............................................................................................................. 19
2.1.1. Ống nhòm 8x30 dùng trong quân sự ...................................................................... 19
2.1.1.1. Công dụng............................................................................................................ 19
2.1.1.2. Thông số kỹ thuật ................................................................................................ 19
2.1.1.3. Cấu tạo ................................................................................................................. 19
2.1.1.4. Cách sử dụng ....................................................................................................... 21
2.1.1.5. Cách bảo quản ..................................................................................................... 21
2.1.2. Kính chỉ huy cao xạ TZK ....................................................................................... 21
2.1.2.1. Công dụng............................................................................................................ 22
2.1.2.2. Thông số kỹ thuật ................................................................................................ 22
2.1.2.3. Cấu tạo ................................................................................................................. 22
2.1.2.4. Cách sử dụng ....................................................................................................... 24
2.1.2.5. Cách bảo quản ..................................................................................................... 24
2.2. Máy đo góc: Máy kinh vĩ 3T - 5KP .......................................................................... 24
2.2.1. Công dụng............................................................................................................... 24
2.2.2. Thông số kỹ thuật ................................................................................................... 24

GVHD: Ths.GVC.Hoàng Xuân Dinh

SVTH: Nguyễn Thị Kim Quý



Luận Văn Tốt Nghiệp
2.2.3. Cấu tạo .................................................................................................................... 25
2.2.4. Cách sử dụng .......................................................................................................... 27
2.2.5. Cách bảo quản ........................................................................................................ 28
2.3. Máy ngắm bắn ........................................................................................................... 29
2.3.1. Súng chống tăng RPG – 7 ...................................................................................... 29
2.3.1.1. Công dụng............................................................................................................ 29
2.3.1.2. Thông số kỹ thuật ................................................................................................ 29
2.3.1.3. Cấu tạo ................................................................................................................. 29
2.3.1.4. Cách sử dụng ....................................................................................................... 33
2.3.1.5. Cách bảo quản ..................................................................................................... 34
2.3.2. Súng bắn tỉa SVD ................................................................................................... 34
2.3.2.1. Công dụng............................................................................................................ 34
2.3.2.2. Thông số kỹ thuật ................................................................................................ 34
2.3.2.3. Cấu tạo ................................................................................................................. 35
2.3.2.4. Cách sử dụng ....................................................................................................... 39
2.3.2.5. Cách bảo quản ..................................................................................................... 39
2.4. Máy đo cự ly: Máy đo xa LADE LDI – 3 – 1 ........................................................... 39
2.4.1. Công dụng............................................................................................................... 39
2.4.2. Thông số kỹ thuật ................................................................................................... 39
2.4.3. Cấu tạo .................................................................................................................... 40
2.4.4. Cách sử dụng .......................................................................................................... 43
2.4.5. Cách bảo quản ........................................................................................................ 44
2.5. Cách bảo quản các dụng cụ quang học ...................................................................... 44
Phần KẾT LUẬN ............................................................................................................. 45
TÀI LIỆU THAM KHẢO

GVHD: Ths.GVC.Hoàng Xuân Dinh


SVTH: Nguyễn Thị Kim Quý


Luận Văn Tốt Nghiệp

Phần MỞ ĐẦU
1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Hiện nay, các dụng cụ quang dùng trong các lĩnh vực khoa học và trong đời sống rất
đa dạng. Các dung cụ quang học như lăng kính, thấu kính, gương… có rất nhiều ứng
dụng. Lăng kính phản xạ toàn phần được dùng trong kính tiềm vọng, máy ảnh. Thấu
kính được dùng làm kính lúp, kính hiển vi, máy ảnh. Trong xây dựng các dụng cụ quang
học này dùng trong các thiết bị đo đạc, vẽ bản đồ, thiết kế công trình, đánh giá chất
lượng công trình…từ đó dự báo được những diễn biến xấu có thể xảy ra và khắc phục
được sự cố, giải quyết vấn đề.
Bên cạnh đó, trong quân sự cũng dùng các dụng cụ quang học như thấu kính, lăng
kính, gương… để tạo thành các thiết bị quan sát, ngắm bắn, đo góc, đo cự ly…giúp
người lính quan sát địa hình, đo cự ly, xác định vị trí vật thể, xác định mục tiêu cố định
hay di chuyển chính xác hơn, nhìn xa hơn, tăng khả năng hoạt động và công tác chỉ huy,
chiến đấu tốt hơn.
Các máy quang học nhìn xa trong quân sự, còn được xem như là đôi mắt của người
lính, hỗ trợ cho đôi mắt của các chiến sĩ, tăng khả năng quan sát ngắm bắn trong đêm,
được dùng trong mọi binh chủng, quân chủng, đặc biệt là đại đội pháo binh, pháo cao xạ.
Đó cũng là những dụng cụ không thể thiếu trong quân đội và chiến đấu.
Vì vậy, em đã chọn đề tài “CÁC MÁY QUANG HỌC NHÌN XA TRONG QUÂN
SỰ”. Để hiểu rõ hơn tầm quan trọng của các dụng cụ quang học trong quân sự nói chung
và trong các máy quang học nhìn xa nói riêng.

2. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI
Nghiên cứu các máy quang học nhìn xa trong quân sự. Hiểu được tầm quan trọng của

các dụng cụ quang học trong các máy quan sát, đo góc, ngắm bắn, đo cự ly,…biết được
cách sử dụng, cấu tạo bên trong và cách bảo quản các máy quang học.

3. GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI
Đây là đề tài lý thuyết nghiên cứu về các dụng cụ quang, các máy quang học nhìn xa
trong quân sự.

4. PHƢƠNG PHÁP VÀ PHƢƠNG TIỆN THỰC HIỆN
 Phương pháp phân tích và tổng hợp các tài liệu

5. CÁC BƢỚC THỰC HIỆN
Bước 1: Nhận đề tài.
Bước 2: Thu thập các tài liệu và viết đề cương.
Bước 3: Viết luận văn.
Bước 4: Nộp luận văn và trao đổi với giáo viên hướng dẫn.
Bước 5: Hoàn chỉnh luận văn.
Bước 6: Báo cáo luận văn.

GVHD: Ths.GVC.Hoàng Xuân Dinh

1

SVTH: Nguyễn Thị Kim Quý


Luận Văn Tốt Nghiệp

Phần NỘI DUNG
Chƣơng 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1.1. Ánh sáng và các định luật về ánh sáng

1.1.1. Bản chất của ánh sáng
Ánh sáng là từ phổ thông dùng để chỉ các bức xạ điện từ có bước sóng nằm trong
vùng quang phổ nhìn thấy được bằng mắt thường (khoảng 380 nm đến 760nm). Giống
như mọi bức xạ điện từ, ánh sáng có thể được mô tả như những đợt sóng hạt chuyển
động gọi là photon.
- Ánh sáng lạnh là ánh sáng có bước sóng tập trung gần vùng quang phổ tím.
- Ánh sáng nóng là ánh sáng có bước sóng tập trung gần vùng quang phổ đỏ.
- Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng có một màu nhất định và không bị tán sắc khi truyền qua
lăng kính.
- Ánh sáng trắng là hỗn hợp của nhiều ánh sáng đơn sắc có màu biến thiên liên tục từ đỏ
đến tím. Vì vậy khi truyền qua lăng kính nó sẽ bị tán sắc.
1.1.2. Vận tốc ánh sáng
Người đầu tiên xác định thành công được vận tốc ánh sáng là nhà thiên văn học
Đan Mạch Rô-mơ, ông tìm ra vận tốc vào khoảng 255.000 km/s vào năm 1675.
Năm 1848, nhà vật lý Pháp Phi-dô tính được vận tốc ánh sáng trong không khí là
313.000 km/s. Sau này, Pe-rô-tanh đo lại nhiều lần và thu được kết quả là 299.880 km/s
(sai số khoảng 50 km).
Năm 1926, Mi-chen-sơn thực hiện đo vận tốc ánh sáng trong chân không và có kết
quả là 299.776 km/s (sai số dưới 4 km).
Ngày nay, chúng ta được biết vận tốc ánh sáng trong chân không, ký hiệu là
c = 299.792.458 m/s (sai số không quá 500m), để tiện cho việc tính toán ta thường lấy
c = 3.108m/s.
1.1.3. Lý thuyết ánh sáng
- Thuyết hạt về ánh sáng
Isaac Newton là người đưa ra thuyết hạt ánh sáng, ông cho rằng ánh sáng là những
dòng hạt rất nhỏ do nguồn sáng phát ra và bay thẳng về mọi hướng. Dựa trên lý thuyết
về hạt của ánh sáng đã giải thích được hiện tượng phản xạ và một số tính chất của ánh
sáng, nhưng không giải thích được các hiện tượng mang tính chất sóng (như hiện tượng
giao thoa, nhiễu xạ).
- Thuyết sóng ánh sáng

Được Christiaan Huygens đưa ra, theo ông thì dòng ánh sáng là sự lan truyền của
sóng, nhờ vào thuyết sóng ánh sáng mà giải thích được các hiện tượng mang tính chất
sóng, hiện tượng khúc xạ và phản xạ.
- Thuyết điện từ ánh sáng
Năm 1865, Maxwell nêu ra giả thuyết mới về ánh sáng: ánh sáng là sóng điện từ có
bước sóng rất ngắn (so với sóng vô tuyến điện), lan truyền trong không gian.
GVHD: Ths.GVC.Hoàng Xuân Dinh

2

SVTH: Nguyễn Thị Kim Quý


Luận Văn Tốt Nghiệp
- Thuyết lượng tử ánh sáng
Năm 1900, nhà vật lý người Đức, Max Planck đã đề xướng giả thuyết về lượng tử
năng lượng. Theo Planck thì năng lượng mà mỗi lần một nguyên tử hay phân tử hấp thụ
hay phát xạ có giá trị hoàn toàn xác định.
Năm 1905, trên cơ sở thuyết lượng tử năng lượng của Planck, Albert Einstein đưa
ra thuyết lượng tử về ánh sáng, ông cho rằng ánh sáng là dòng chuyển động của các hạt
riêng lẻ, gọi là quang tử (photon).
Như vậy, ánh sáng vừa có tính chất sóng, vừa có tính chất hạt hay nói cách khác
ánh sáng có lưỡng tính sóng – hạt.
1.1.4. Sự tán sắc ánh sáng
Dùng một gương G để phản chiếu ánh sáng Mặt Trời qua một khe hẹp F, nằm
ngang, vào một buồng tối. Nhờ các hạt bụi nhỏ, ta nhìn thấy vết của chùm sáng song
song, hẹp, qua F. Đặt một màn M song song với F và cách F chừng một, hai mét để hứng
chùm sáng, thì trên màn, ta thấy một vệt sáng F’ màu trắng, giống như khe F. Đặt một
lăng kính thủy tinh P, giữa F và F’ cho cạnh khúc xạ của P song song với F, sao cho
chùm sáng rọi xiên vào mặt AB, ta thấy vệt sáng F’ trên màn M bị dịch xuống phía đáy

lăng kính, đồng thời bị trải dài thành một dải sáng có màu sặc sỡ.

P

Hình 1.1: Sự tán sắc ánh sáng
Chùm ánh sáng trắng của Mặt Trời, sau khi đi qua lăng kính, đã bị phân tách thành
các chùm ánh sáng có màu khác nhau. Hiện tượng này gọi là sự tán sắc ánh sáng.
GVHD: Ths.GVC.Hoàng Xuân Dinh

3

SVTH: Nguyễn Thị Kim Quý


Luận Văn Tốt Nghiệp

1.1.5. Tia sáng. Chùm tia sáng
Đường truyền của ánh sáng được biểu diễn bởi một đường thẳng có hướng gọi là tia
sáng.
Trong thực tế, không bao giờ có một tia sáng cô lập. Một tập hợp vô số tia sáng
được gọi là chùm sáng hay chùm tia sáng
- Trong quang hình học ta chỉ xét 3 loại chùm tia sáng:
+ Chùm sáng song song: Gồm các tia sáng không giao nhau trên đường truyền của
chúng.

Hình 1.2: Chùm sáng song song
+ Chùm sáng hội tụ: Gồm các tia sáng giao nhau trên đường truyền của chúng.

Hình 1.3: Chùm sáng hội tụ
+ Chùm sáng phân kỳ: Gồm các tia sáng loe rộng ra trên đường truyền của chúng.


Hình 1.4: Chùm sáng phân kỳ

GVHD: Ths.GVC.Hoàng Xuân Dinh

4

SVTH: Nguyễn Thị Kim Quý


Luận Văn Tốt Nghiệp

1.1.6. Các định luật truyền ánh sáng
- Định luật truyền thẳng
Trong môi trường trong suốt, đồng chất và đẳng hướng ánh sáng truyền theo đường
thẳng (định luật truyền thẳng sẽ không còn đúng trong trường hợp các tia sáng truyền
qua khe hẹp).
- Định luật về tính độc lập của ánh sáng
Các tia sáng khác nhau đi qua cùng một điểm trong môi trường thì chúng không
làm ảnh hưởng đến hướng truyền và cường độ của nhau.
- Định luật phản xạ ánh sáng
Phản xạ ánh sáng là hiện tượng tia sáng đổi phương truyền trở lại môi trường cũ khi
gặp mặt nhẵn bóng.
Tia phản xạ nằm trong mặt phẳng tới.
Góc phản xạ bằng góc tới.
i’ = i

Hình 1.5: Sự phản xạ ánh sáng
Sự phản xạ ánh sáng có thể là phản xạ định hướng (như phản xạ trên gương) hay
phản xạ khuếch tán (như phản xạ trên tờ giấy trắng) tùy thuộc vào bề mặt tiếp xúc.

Phản xạ định hướng là hiện tượng quang học khi ánh sáng va vào vật cản thì bật
ngược trở lại theo chiều xác định.

Hình 1.6: Phản xạ định hướng

GVHD: Ths.GVC.Hoàng Xuân Dinh

5

SVTH: Nguyễn Thị Kim Quý


Luận Văn Tốt Nghiệp
Phản xạ khuếch tán

Hình 1.7: Phản xạ khuếch tán
Tuy nhiên, trong hệ thống quang học nói chung, hiện tượng phản xạ thường là phản xạ
định hướng.

Hình 1.8: Phản xạ định hướng
Phản xạ định hướng dễ quan sát nhất với ánh sáng phản xạ trên gương phẳng.
Theo hình vẽ trên, tia sáng PO đi tới gương phẳng đứng tại điểm O và bị phản xạ
theo tia OQ. Dựng tia vuông góc với mặt phẳng gương tai O, có thể góc tới
và góc
phản xạ
.
Tia tới, tia phản xạ và pháp tuyến tại điểm tới cùng nằm trên một mặt phẳng, tia tới
và tia phản xạ nằm ở hai bên pháp tuyến, giá trị tuyệt đối của góc tới và góc phản xạ
bằng nhau.
{


| |

GVHD: Ths.GVC.Hoàng Xuân Dinh

| |

6

SVTH: Nguyễn Thị Kim Quý


Luận Văn Tốt Nghiệp
- Định luật khúc xạ ánh sáng (còn gọi là định luật Snell)
Khúc xạ là hiện tượng chùm tia sáng bị đổi phương đột ngột khi đi qua mặt phân
cách hai môi trường truyền ánh sáng.
Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới.
Tia tới và tia khúc xạ nằm ở hai bên pháp tuyến tại điểm tới.

Hình 1.9: Hiện tượng khúc xạ ánh sáng
Đối với hai môi trường trong suốt nhất định, tỉ số giữa sin của góc tới và sin của
góc khúc xạ là một hằng số:

Trong đó: n21: là chiết suất tỉ đối của môi trường 2 (môi trường khúc xạ) đối với
môi trường 1 (môi trường tới).
i : là góc tới (góc giữa tia sáng đi từ môi trường 1 tới mặt phân cách và
pháp tuyến của mặt phân cách hai môi trường) .
r : là góc khúc xạ (góc giữa tia sáng đi từ mặt phân cách ra môi trường 2
và pháp tuyến của mặt phân cách hai môi trường).
n1: chiết suất môi trường 1.

n2: chiết suất môi trường 2.
Mặt phẳng làm bởi tia tới với pháp tuyến được gọi là mặt phẳng tới.
GVHD: Ths.GVC.Hoàng Xuân Dinh

7

SVTH: Nguyễn Thị Kim Quý


Luận Văn Tốt Nghiệp
- Hiện tượng phản xạ toàn phần
Khi chiếu một chùm tia sáng vào bề mặt phân cách giữa hai môi trường thì sẽ có
một phần chùm tia sáng sẽ bị khúc xạ sang môi trường bên kia, còn một bộ phận chùm
tia sáng còn lại sẽ phản xạ ngược lại chính môi trường chứa tia tới, những hiện tượng
này tuân theo các định luật khúc xạ và phản xạ. Khi nghiên cứu hiện tượng khúc xạ cần
chú ý rằng nếu môi trường thứ hai có chiết suất n2 < n1 thì chúng ta dễ thấy sin i < sin r
theo đúng công thức:

Khi i tăng tới một góc nhất định nhưng nhỏ hơn 900 thì r đã tăng lên đến giá trị
bằng 900. Nếu tiếp tục tăng góc tới i thì lúc này toàn bộ chùm tia sáng khúc xạ sẽ không
còn đi qua môi trường có chiết suất n2 nữa mà sẽ phản xạ trở lại môi trường thứ nhất.
Hiện tượng này được gọi là hiện tượng phản xạ toàn phần, góc tới mà tại đó góc khúc xạ
r = 900 được gọi là góc giới hạn i = igh.
Giá trị góc giới hạn được tính bằng công thức:

Hình 1.20: Hiện tượng phản xạ toàn phần
Như vậy, khi ánh sáng đi từ môi trường có chiết suất lớn hơn sang môi trường có
chiết suất nhỏ hơn và có góc tới i lớn hơn góc giới hạn igh, thì sẽ xảy ra hiện tượng phản
xạ toàn phần, trong đó mọi tia sáng đều bị phản xạ, không có tia khúc xạ.
GVHD: Ths.GVC.Hoàng Xuân Dinh


8

SVTH: Nguyễn Thị Kim Quý


Luận Văn Tốt Nghiệp

1.2. Thấu kính và quang hệ
1.2.1. Gƣơng phẳng
Gương phẳng là gương có bề mặt là một phần của mặt phẳng hay không có mặt
cong, từ một tấm kính và đằng sau được tráng một lớp bạc phản xạ tốt hơn nên có thể
phản xạ lại toàn bộ ánh sáng. Gương phẳng là mặt phẳng phản xạ ánh sáng gần như toàn
phần.
Ánh sáng từ S chiếu tới gương cho chùm tia phản xạ. Kéo dài các tia của chùm tia
phản xạ thì các đường kéo dài này gặp nhau tại S’.
Người ta nói S là điểm vật thật. S’ là điểm ảnh ảo. Tập hợp các điểm vật thật gọi là
vật thật. Tập hợp các điểm vật ảo gọi là vật ảo.
Xét một chùm tia hội tụ tới gương. S được gọi là điểm vật ảo. S’ được gọi là điểm
ảnh thật.

Hình 1.21a: Vật thật S - Ảnh ảo S’

Hình 1.21b: Vật ảo S - Ảnh thật S’

Điểm vật và điểm ảnh đối xứng nhau qua gương phẳng.
Với gương phẳng, vật thật cho ảnh ảo; ngược lại, vật ảo cho ảnh thật.
Ảnh ảo có thể quan sát được bằng mắt nhưng không thể hứng được trên màn;
ngược lại, ảnh thật có thể hứng được trên màn.
- Thị trường gương:


Hình 1.22: Thị trường của gương phẳng

GVHD: Ths.GVC.Hoàng Xuân Dinh

9

SVTH: Nguyễn Thị Kim Quý


Luận Văn Tốt Nghiệp
Là vùng không gian phía trước gương được giới hạn bởi hình chóp có đỉnh M’ của
mắt người quan sát, đường sinh nối liền từ M’ đến chu vi của gương.[3]
Thị trường của gương phụ thuộc vào: loại gương, kích thước gương, vị trí giữa
quan sát viên và gương.
1.2.2. Lăng kính

Hình 1.23: Lăng kính
Lăng kính là một khối chất trong suốt, đồng nhất, đẳng hướng được giới hạn bởi hai
mặt phẳng không song song. Các mặt này được gọi là mặt bên của lăng kính. Mặt còn lại
gọi là đáy của lăng kính không nhất thiết phải là mặt phẳng. Góc chiết quang  và chiết
suất n là hai đại lượng đặc trưng cho lăng kính.[3]
- Đường đi của ánh sáng đơn sắc qua lăng kính:
Các tia sáng đi qua lăng kính bị khúc xạ, tia ló luôn lệch về phía đáy nhiều hơn so
với tia tới.
Góc lệch D giữa tia ló và tia tới là góc hợp bởi phương của tia tới và tia ló.

Hình 1.24: Đường đi của tia sáng qua lăng kính

GVHD: Ths.GVC.Hoàng Xuân Dinh


10

SVTH: Nguyễn Thị Kim Quý


Luận Văn Tốt Nghiệp
- Các công thức của lăng kính:

{
Khi góc

và A < 100 thì: {

(

)

Điều kiện để có tia ló: {
(

)

Khi tia sáng có góc lệch cực tiểu:

Khi góc lệch đạt cực tiểu: Tia ló và tia tới đối xứng nhau qua mặt phẳng phân giác
của góc chiết quang A.[10]

1.2.3. Thấu kính và quang hệ
1.2.3.1. Thấu kính

Thấu kính là một khối trong suốt, được giới hạn bởi hai mặt cầu hoặc một mặt
phẳng và một mặt cầu.[5]
Có hai loại thấu kính: Thấu kính hội tụ và thấu kính phân kỳ.
- Thấu kính hội tụ:

Hình 1.25: Thấu kính hội tụ và ký hiệu
Thấu kính hội tụ là thấu kính có phần rìa mỏng hơn phần giữa, giới hạn bởi hai mặt
cầu hoặc một mặt phẳng và một mặt cầu. Thấu kính hội tụ cũng là thấu kính mà chùm tia
sáng song song sau khi đi qua thấu kính sẽ được hội tụ tại một tâm nhất định, tùy theo
hình dạng của thấu kính.

GVHD: Ths.GVC.Hoàng Xuân Dinh

11

SVTH: Nguyễn Thị Kim Quý


Luận Văn Tốt Nghiệp
Ảnh của một vật tạo bởi thấu kính hội tụ:
+ Vật đặt ngoài khoảng tiêu cự cho ảnh thật, ngược chiều với vật.
+ Khi vật đặt rất xa thấu kính thì ảnh thật có vị trí cách thấu kính một khoảng bằng
tiêu cự, tức là ảnh thật nằm ngay ở tiêu điểm F.
+ Vật đặt trong khoảng tiêu cự cho ảnh ảo, lớn hơn vật và cùng chiều với vật.
+ Khi khoảng cách từ vật đến thấu kính bằng với tiêu cự: ảnh thật, ở rất xa thấu
kính.
- Thấu kính phân kỳ:

Hình 1.26: Thấu kính phân kỳ và ký hiệu
Thấu kính phân kỳ là thấu kính có phần rìa dày hơn phần giữa, chùm tia sáng song

song sau khi đi qua thấu kính sẽ bị phân tán ra.
Ảnh của một vật tạo bởi thấu kính phân kỳ: Đối với một thấu kính phân kỳ.
+ Vật đặt tại mọi vị trí trước thấu kính luôn cho ảnh ảo, cùng chiều, nhỏ hơn vật và
luôn nằm trong khoảng tiêu cự d’ của thấu kính.
+ Vật đặt rất xa thấu kính thì ảnh ảo của vật có vị trí cách thấu kính một khoảng
bằng tiêu cự, tức là ảnh ảo nằm ngay ở tiêu điểm F.
Tính chất của quang tâm: Một tia sáng bất kì qua quang tâm thì truyền thẳng.
Trục chính là đường đi qua quang tâm O, vuông góc với mặt thấu kính.
Trục phụ là các đường thẳng khác đi qua quang tâm O.
- Tiêu điểm ảnh chính:

a) Thấu kính hội tụ

b) Thấu kính phân kỳ
Hình 1.27: Tiêu điểm ảnh

GVHD: Ths.GVC.Hoàng Xuân Dinh

12

SVTH: Nguyễn Thị Kim Quý


Luận Văn Tốt Nghiệp
Chiếu một chùm tia sáng song song với trục chính của một thấu kính hội tụ. Dùng
màn E để hứng chùm tia ló, ta được một vệt sáng hiện trên màn E. Dịch chuyển màn E
cho tới khi vệt sáng này nhỏ và sáng nhất. Vị trí điểm sáng này được gọi là tiêu điểm
chính ảnh chính F’ (tiêu điểm ảnh).
Với thấu kính phân kỳ, ta không thể hứng được vệt sáng trên màn E, nhưng nếu
nhìn vào thấu kính, ta thấy một điểm sáng ở vị trí F’. F’ cũng được gọi là tiêu điểm ảnh.

- Tiêu điểm vật chính:

a) Thấu kính hội tụ
b) Thấu kính phân kỳ
Hình 1.28: Tiêu điểm vật
Đặt một nguồn sáng điểm trên trục chính của một thấu kính hội tụ và hứng chùm tia
sáng ló trên một màn ảnh E. Di chuyển nguồn sáng điểm này dọc theo trục chính cho tới
khi thấy vệt sáng trên màn E có đường kính bằng đường kính khẩu độ của thấu kính. Khi
đó chùm tia ló là chùm song song.
Vị trí của nguồn sáng điểm để có chùm sáng ló song song với trục chính được gọi
là tiêu điểm vật chính (tiêu điểm vật).
Tiêu điểm vật chính: kí hiệu F
- Tiêu diện:
Mặt phẳng vuông góc với trục chính tại tiêu điểm vật F được gọi là tiêu diện vật.
Mặt phẳng vuông góc với trục chính tại tiêu điểm ảnh chính F’ được gọi là tiêu diện
ảnh.

a) Thấu kính hội tụ
b) Thâu kính phân kỳ
Hình 1.29: Tiêu diện ảnh

GVHD: Ths.GVC.Hoàng Xuân Dinh

13

SVTH: Nguyễn Thị Kim Quý


Luận Văn Tốt Nghiệp
Điểm cắt của một trục phụ bất kỳ với tiêu diện vật hay tiêu diện ảnh gọi là tiêu

điểm vật phụ hay tiêu điểm ảnh phụ.
- Tiêu cự:
Là độ dài đại số, được ký hiệu là f, có trị số tuyệt đối bằng khoảng cách từ các tiêu
điểm tới quang tâm thấu kính.
|f| = OF = OF’
Quy ước: f > 0 với thấu kính hội tụ.
f < 0 với thấu kính phân kỳ.
- Độ tụ:
Là một đại lượng dùng để xác định khả năng làm hội tụ chùm tia nhiều hay ít.
Công thức tính độ tụ của thấu kính:
(

)(

)

Đơn vị của độ tụ là điôp (dp).
Với thấu kính hội tụ: D > 0.
Với thấu kính phân kì: D < 0.
Trong đó: n là chiết suất tỉ đối của vật liệu làm thấu kính với môi trường xung
quanh thấu kính.
R1, R2 là bán kính của các mặt thấu kính.
Một thấu kính có độ tụ D càng lớn thì có khả năng hội tụ chùm tia sáng đi qua càng
mạnh.
- Công thức thấu kính:
Công thức xác định vị trí ảnh:

Trong đó: d: khoảng cách vật đến thấu kính.
d’: khoảng cách ảnh đến thấu kính.
f: tiêu cự.

Công thức xác định số phóng đại k:

Nếu k > 0, ảnh và vật cùng chiều.
Nếu k < 0, ảnh và vật ngược chiều.
1.2.3.2. Hệ thống quang học
Ống kính nhìn xa trong quân sự được cải tiến từ các loại ống kính Ga-li-lê và ống
kính Kê-ple sáng chế. Nhưng ống kính Kê-ple có những ưu điểm cơ bản hơn ống kính
Ga-li-lê, nên hầu hết các loại khí tài quân sự cũng như khí tài dân dụng đều chế tạo trên
cơ sở nguyên lý ống kính Kê-ple.
Hệ thống quang học trong ống kính được cấu tạo ít nhất từ hai thành phần. Thành

GVHD: Ths.GVC.Hoàng Xuân Dinh

14

SVTH: Nguyễn Thị Kim Quý


Luận Văn Tốt Nghiệp
phần thứ nhất được dùng để thu ảnh của vật ở xa vô cùng xa và đảo ảnh trên dưới, phải
trái được gọi là vật kính. Thành phần thứ hai đưa ảnh của vật kính tạo thành ra vô cùng
xa gọi là thị kính. Hệ thống có chùm tia đi vào vật kính song song và chùm tia ra khỏi thị
kính cũng song song, để đảm bảo được điều đó thì hệ thống quang học phải tuân thủ theo
nguyên tắc là tiêu điểm sau của vật kính F’vk phải luôn trùng với tiêu điểm trước của thị
kính Ftk. Tùy theo tính chất của cụm thị kính là hệ thấu kính dương hay hệ thấu kính âm
mà tương ứng là hệ thống quang học Ga-li-lê hay Kê-ple.
- Hệ thống quang học Ga-li-lê

Hình 1.30: Hệ thống quang học Ga-li-lê
Gồm có cụm thị kính và hệ thấu kính âm. Vật kính là thấu kính hội tụ, thị kính là

thấu kính phân kỳ.
Hệ thống quang học Ga-li-lê luôn cho ảnh trung gian là ảnh thật, ngược chiều với
vật và nằm ở ngoài hệ.

- Hệ thống quang học Kê-ple
Thị kính

Hình 1.31: Hệ thống quang học Kê-ple

GVHD: Ths.GVC.Hoàng Xuân Dinh

15

SVTH: Nguyễn Thị Kim Quý


Luận Văn Tốt Nghiệp
Khác với Ga-li-lê, Kê-ple lại dùng thấu kính hội tụ để làm thị kính.
Hệ thống quang học Kê-ple cho ảnh trung gian là ảnh thật và nằm tại tiêu điểm
chung của vật kính và thị kính, điều này cho phép đặt kính khắc vạch để đo đạc và ngắm
bắn. Tuy nhiên hệ thống quang học Kê-ple cho ảnh trung gian ngược chiều với vật, vì
thế trong hệ luôn phải có bộ đảo ảnh. Hệ đảo ảnh có thể là lăng kính hoặc thấu kính.

Hình 1.32: Hệ thống đảo ảnh bằng thấu kính

Hình 1.33: Hệ thống đảo ảnh bằng lăng kính Porro I
(1) Vật kính; (2)&(3) Hệ lăng kính Porro I; (4) Kính khắc vạch; (5), (6) & (7) Thị kính

GVHD: Ths.GVC.Hoàng Xuân Dinh


16

SVTH: Nguyễn Thị Kim Quý


Luận Văn Tốt Nghiệp
1.2.3.3. Hệ lăng kính xoay ảnh Porro I

Hình 1.34: Lăng kính Porro I
Lăng kính Porro (đặt theo tên nhà phát minh Igbazio Porro) là loại lăng kính phản
xạ dùng để thay đổi hướng quay của hình ảnh. Cấu tạo gồm một khối thủy tinh hình lăng
trụ tam giác vuông cân đứng. Tia tới đi vào vuông góc với mặt cạnh huyền của tam giác,
phản xạ toàn phần lần hai ở hai cạnh bên rồi lại đi ra ở mặt cạnh huyền. Tia ló nằm cách
tia tới một khoảng, song song nhưng ngược chiều với tia tới. Ảnh tại bởi lăng kính sẽ bị
quay ngược 1800 nhưng không bị lật trái – phải do được phản xạ hai lần. Vì tia tới và tia
ló đều vuông góc với mặt phẳng nên ánh sáng đi qua lăng kính không bị tán sắc.[11]
Lăng kính Porro thường được dùng theo cặp tạo thành hệ lăng kính kép hay hệ lăng
kính xoay ảnh Porro I. Lăng kính thứ hai được đặt quay góc 900 so với lăng kính thứ
nhất sao cho cả hai tia sáng đi qua cả hai lăng kính. Kết quả cuối cùng thu được là tia ló
song song và cùng chiều với tia tới, hình ảnh tạo ra sẽ quay ngược 1800 nhưng không bị
lật trái – phải giống như lăng kính đơn.

Hình 1.35: Lăng kính Porro kép

GVHD: Ths.GVC.Hoàng Xuân Dinh

17

SVTH: Nguyễn Thị Kim Quý



Luận Văn Tốt Nghiệp
Hệ lăng kính Porro I , được ứng dụng rộng rãi trong nhiều kiểu khí tài, các kính
thiên văn quang học cỡ nhỏ và đặc biệt là trong các ống nhòm với chức năng đảo ảnh.
Ống kính được tạo từ lăng kính xoay ảnh không những không bị dài thêm như trong
trường hợp dùng thấu kính xoay ảnh, mà ngược lại còn rút ngắn nhờ những đoạn ánh
sáng đi gấp khúc trong hệ lăng kính. Có thể chế tạo những khí tài ngắn gọn, nhẹ nhàng
hơn, rất tiện cho việc mang vác và sử dụng.

GVHD: Ths.GVC.Hoàng Xuân Dinh

18

SVTH: Nguyễn Thị Kim Quý


Luận Văn Tốt Nghiệp

Chƣơng 2: CÁC MÁY QUANG HỌC NHÌN XA
TRONG QUÂN SỰ
2.1. Máy quan sát
2.1.1. Ống nhòm 8x30 dùng trong quân sự
2.1.1.1. Công dụng
Ống nhòm (ống ngắm) là một dụng cụ quang học quen thuộc, một loại kính phóng
đại để quan sát bằng mắt các vật ở xa.
Ống nhòm 8x30 được dùng để quan sát địa hình, phát hiện mục tiêu, đo góc hướng,
góc kẹp tà và ước tính cự ly.
2.1.1.2. Thông số kỹ thuật
- Độ phóng đại
8x

- Thị giới
8030’
- Đường kính của ánh sáng lọt vào
30mm
- Trọng lượng
1,450kg
2.1.1.3. Cấu tạo
Có bốn bộ phận chính: Ống kính nhìn, buồng lăng kính, ống kính vật, bộ phận nối
hai ống.

Hình 2.1: Cấu tạo ống nhòm 8x30
- Ống kính nhìn:
+ Gồm ống tròn (2) và (4) liên kết với nhau bằng ren. Trong ống (2) có lắp các cụm
thấu kính mắt (15), ống (4) cố định với nắp buồng lăng kính (5).[6]
GVHD: Ths.GVC.Hoàng Xuân Dinh

19

SVTH: Nguyễn Thị Kim Quý


Luận Văn Tốt Nghiệp
+ Khi cầm vào chỗ có khía nhám ở ống (2) để xoay thì ống (2) vừa xoay tròn vừa
đưa theo cả cụm thấu kính mắt tiến xa hoặc lại gần nắp (5), sự di chuyển này nhằm điều
chỉnh độ nhìn của người quan sát, đảm bảo nhìn mục tiêu rõ nét.
- Buồng lăng kính: Được chế tạo bằng hợp kim nhôm, chứa hai lăng kính xoay ảnh.

Thị kính

Lăng kính Porro

Vật kính

Hình 2.2: Đường đi của ánh sáng bên trong ống nhòm
- Ống kính vật: Là hệ thống kính quang học (gồm cụm thấu kính vật, hệ lăng kính xoay
ảnh Po-rô I, kính phân vạch (16), cụm thấu kính mắt, kính màu (14).
+ Cụm thấu kính: Gồm một thấu kính hội tụ và một thấu kính phân kỳ, hai thấu
kính được dán chặt với nhau.
+ Hệ lăng kính xoay ảnh Po-rô I có hai lăng kính (17) và (18) được lắp chặt trong
buồng lăng kính, tạo với nhau thành một góc 900, có thể đảo ảnh theo cả hai chiều.
+ Kính phân vạch: là một miếng kính phẳng, tròn, mỏng.
+ Cụm thấu kính mắt: Cấu tạo theo kiểu kính Kê-ple, gồm năm thấu kính ghép lại,
ba thấu kính hội tụ, hai thấu kính phân kỳ, trong đó có hai cặp được dán chặt với nhau.
+ Kính màu (kính lọc sáng): ánh sáng trắng qua kính này sẽ bị lọc, kính màu là một
miếng kính phẳng, tròn, gồm một đôi kính, không gắn liền với ống kính, có thể tháo ra
hoặc lắp vào vòng tiếp mắt.
- Bộ phận nối hai ống: Được liên kết với nhau bằng trục nối. Khi bẻ hai ống kính xoay
quanh trục nối, có thể làm tăng hay giảm khoảng cách cho phù hợp với người quan sát.
* Hệ thống quang học:

GVHD: Ths.GVC.Hoàng Xuân Dinh

20

SVTH: Nguyễn Thị Kim Quý


Luận Văn Tốt Nghiệp

Hình 2.3: Hệ thống quang học của ống nhòm
(1) Vật kính, (2) Hệ đảo ảnh Porro I, (3) Kính khắc vạch, (4) Thị kính

- Vật kính: Là thấu kính hội tụ được tạo thành do dán hai thấu kính với nhau, một thấu
kính dương và một thấu kính âm, có tác dụng tạo ảnh thật.
- Hệ đảo ảnh Porro I: Dùng để đảo chiều vật thể về trạng thái bình thường. Hệ thống đảo
ảnh lăng kính thường dùng trong ống nhòm quân sự là hệ đảo ảnh lăng kính Porro.
Ngoài ra, còn có các hệ thống đảo ảnh bằng thấu kính, lăng kính Roof…
- Kính khắc vạch: Là một tấm kính phẳng song song trên đó được khắc vạch, dùng để đo
đạc.
- Thị kính: Có tác dụng phóng đại ảnh và đưa ảnh ra xa vô cực.
2.1.1.4. Cách sử dụng
- Khi sử dụng ống nhòm phải khoác dây đeo vào cổ (để tránh khi lỡ tuột tay khỏi rơi ống
nhòm).
- Kiểm tra các mặt kính (kính vật và kính mắt) xem có bụi bẩn không.
- Điều chỉnh ống nhòm để phù hợp với khoảng cách giữa hai mắt của người quan sát.
- Đưa ống nhòm lên kê vào phần xương cứng của hốc mắt (phía dưới lông mày) để nhìn
bình thường, sử dụng cả hai tay để giữ ống nhòm cho vững chắc nhất (nhằm làm giảm
độ rung khi quan sát).
- Điều chỉnh độ nhìn cho thích hợp với mắt, bằng cách làm xê dịch cụm thấu kính mắt ra
xa hay lại gần kính phân vạch, để nhìn ảnh và các vạch được rõ.
- Khi quan sát về hướng mặt trời, cần lắp thêm kính màu để bảo vệ mắt.
2.1.1.5. Cách bảo quản
- Không để ống nhòm bị va chạm, chấn động mạnh.
- Kiểm tra vật kính và các thấu kính xem có bụi bẩn không.
- Dùng vải mềm sạch lau các mặt kính khi có bụi vết bẩn.
- Bảo quản nơi khô ráo, tránh ánh nắng mặt trời.
2.1.2. Kính chỉ huy cao xạ TZK
Kính chỉ huy cao xạ TZK là binh khí thường dùng trong đại đội pháo cao xạ, kết hợp với
các loại pháo bắn, dùng để quan sát phòng không.
GVHD: Ths.GVC.Hoàng Xuân Dinh

21


SVTH: Nguyễn Thị Kim Quý