Cong ty Cong Nghe Tin hoc Nha truong http://www.schoolnet.vn
Các công cụ thiết kế thí nghiệm vật lý ảo phần Quang học trong phần mềm Crocodile Physics 6.05
28/06/2007

Phạm Thị Hà, khoa CNTT, ĐHSPHN. Email: haptcnttb@yahoo.com


Bài viết này giới thiệu tóm tắt 8 công cụ chính của phần mềm Crocodile Physics dùng để thiết kế các thí nghiệm vật lý ảo phần kiến thức Quang học. Bài viết là một phần của luận văn kỹ sư CNTT của tác giả tại khoa CNTT, trường Đại học Sư phạm Hà Nội.



Bảng các công cụ thiết kế thí nghiệm ảo phần Quang học nằm trong thư mục Optics của Parts Library như trong hình dưới đây. Chúng bao gồm 8 công cụ chính. Bài viết sẽ mô tả chi tiết các công cụ này.


1. Optical Space (không gian thực hiện thí nghiệm)
Chọn Optical Space kéo rê sang khung làm việc chính khi đó ta thu được một khung hình chữ nhật màu đen, đây chính là nơi ta thiết kế và thực hiện các thí nghiệm ảo phần quang học, trước khi thực hiện kéo một dụng cụ ảo nào để làm thí nghiệm thì nhất thiết phải kéo không gian làm việc này ra khung làm việc chính nếu không thì không thể thực hiện được thí nghiệm ảo phần quang học.

Như trên đã nói khi muốn sử dụng dụng cụ quang học ảo nào ta phải kéo dụng cụ đó vào trong ô chữ nhật màu đen này thì mới có thể thực hiện được thí nghiệm, có thể thấy rõ điều này trong hình dưới đây khi ta không cho các dụng cụ vào khung chữ nhật màu đen thì các dụng cụ trở nên vô nghĩa:

2. Ray Diagrams (Các loại vật sáng, màn ảnh và mắt)

a) Near Object Marker và Far Object Marker (vật sáng ở gần - xa):
Thông thường chúng ta có thể nhìn vật ở gần như các đồ vật ngay trước mắt ta, và các vật sáng ở rất xa như mặt trăng, mặt trời… Dưới đây là hình ảnh một vật ảo ở gần (trên) và một vật ảo ở xa (dưới) được đưa ra trong khung làm việc:

- Vật ở gần được tượng trưng bằng một mũi tên nhỏ màu xanh đặt vuông góc với mặt phẳng đặt vật và có thể quan sát nó theo mọi hướng khác nhau.
- Vật ở xa được tượng trưng bằng một mũi tên màu xanh rất lớn và chỉ có thể quan sát nó theo phương song song với mặt phẳng đặt vật.
Tiếp theo chúng ta xét các thuộc tính của vật sáng, hai loại vật sáng ở gần và vật sáng ở xa trên đây có thuộc tính khá giống nhau nên ở đây chỉ xét các thuộc tính của vật sáng ở gần, có 5 thuộc tính:
- General:

- Picture and Image Optinons

- Rays to eye

Như hình trên đây chúng ta có thể thấy trong thuộc tính này ta có thể chọn tia sáng phát ra từ điểm đầu, cuối hay từ điểm giữa của vật tới mắt quan sát, số lượng tia phát ra có thể chọn trong Basic rays.
- Ray to mirrors

Cũng giống với các tia sáng tới mắt, các tia sáng phát ra từ vật sáng này tới gương còn có thêm 3 đường nữa như được thấy ở trên đó là:
- Center of curcature: tia đi qua tâm gương.
- Focal point: tia đi qua tiêu điểm chính của gương.
- Perpendicular: tia đi song song với trục chính của gương.
- Ray to lenses: Cũng giống với Ray to mirrors nhưng trong phần Extra Rays chỉ có hai tia đặc biệt có thể cho phát ra từ vật tới thấu kính đó là Focal point (tia đi qua tiêu điểm chính của thấu kính) và Perpendicular (tia đi song song với trục chính của thấu kính):

b) Screen (màn hứng ảnh)
Khi kéo màn hứng ảnh sang khung làm việc ta thu được một màn hứng ảnh như trong hình dưới đây:

Như đã biết màn ảnh dùng để hứng ảnh, như vậy với dụng cụ ảo này chúng ta muốn sử dụng cũng phải đặt nó đúng vào ảnh thu được để quan sát ảnh.
Dưới đây là ví dụ quan sát một ảnh thu được của một vật qua thấu kính hội tụ sẽ cho ảnh thật rõ nét, ngược chiều với vật và nhỏ hơn vật trong màn ảnh khi đặt màn trùng với vị trí ảnh thu được:

c) Eye (mắt)
Khi kéo dụng cụ quang học mắt sang khung làm việc ta thu được hình ảnh của mắt trong khung như hình dưới đây:

Trong chương trình tài liệu SGK lớp 12 có bài học về quan sát mắt, để có thể quan sát rõ ràng dụng cụ quang học này ta có thể kéo dãn cho mắt to hơn cho học sinh dễ quan sát bằng cách kích chuột trái vào mắt và khi xung quanh mắt xuất hiện các hình chữ nhật nhỏ để kéo dãn thì ta thực hiện kéo cho dụng cụ này to hơn, rõ nét hơn như hình dưới:

Sử dụng dụng cụ quang học mắt để quan sát vật hay ảnh thu được thì chúng ta chỉ cần đặt mắt sao cho mắt nhận được các tia phát ra tới mắt:

3. Light Sources (các loại nguồn sáng)
Chúng ta có thể thấy như dưới đây có ba loại nguồn áng:
- Diverging beam: Chùm sáng phân kỳ
- Parallel beam: Chùm sáng song song
- Ray box: Hộp tia sáng

Thuộc tính của chùm sáng phân kỳ và chùm sáng song song giống nhau cùng có bảng thuôc tính như dưới đây:

Thuộc tính của hộp tia sáng:

Như trong thuộc tính này hộp tia sáng có thuộc tính: tia sáng phát ra màu vàng, bước sóng 580nm, số tia sáng phát ra là 3 và cuối cùng độ cao của hộp là 0.5cm.
4. Lenses (Các thấu kính): có hai loại thấu kính là thấu kính phân kỳ và thấu kính hội tụ

Thuộc tính được đưa ra của hai loại thấu kính này là giống nhau, cùng có bảng thuộc tính như dưới đây:

Có thể thay đổi tiêu cự bằng cách chọn tiêu cự trong ô Focal Length.
Khi kích chuột trái vào thấu kính như trong hình dưới đây sẽ thấy xuất hiện vòng tròn nhỏ phía trên thấu kính để thay đổi góc quay của thấu kính, đồng thời có hiển thị tiêu điểm và một đoạn thẳng nhỏ qua quang tâm, nếu di chuột trỏ vào thấu kính thì còn xuất hiện dòng chữ Focal Length = 10cm, tức là tiêu cự là 10cm.

Khi thực hiện thí nghiệm với các loại thấu kính trên đây cần đặt vật sáng sao cho các tia sáng hướng vào mặt cong của thấu kính như hình dưới đây:
URL của bài viết này::http://www.schoolnet.vn/modules.php?name=News&file=article&sid=1051
© Cong ty Cong Nghe Tin hoc Nha truong contact: sales@schoolnet.vn