Thấu kính mỏng

Khoahoc.vn xin gửi tới bạn đọc bài viết Vật lý 11 Bài 29: Thấu kính mỏng. Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết.

I. Thấu kính. Phân loại thấu kính

Phân loại theo hình dạng có 2 loại thấu kính:

• Thấu kính lồi (rìa mỏng) là thấu kính hội tụ (tạo ra chùm tia ló hội tụ khi chùm tia tới là chùm song song).

• Thấu kính lõm (rìa dày) là thấu kính phân kì (tạo ra chùm tia ló phân kì khi chùm tia tới là chùm song song).

II. Khảo sát thấu kính hội tụ

1. Quang tâm

Hình ánh minh họa:

Quang tâm:

• Là điểm O chính giữa của thấu kính mà mọi tia sáng tới truyền qua đó đều truyền thẳng.
• Đường thẳng đi qua quang tâm O và vuông góc với mặt thấu kính là trục chính của thấu kính.
• Các đường thẳng qua quang tâm O là trục phụ của thấu kính.

2. Tiêu điểm. Tiêu diện

• Chùm tia sáng tới song song với trục chính sẽ hội tụ tại một điểm trên trục chính. Điểm đó là tiêu điểm chính của thấu kính.

Mỗi thấu kính có hai tiêu điểm chính F (tiêu điểm vật) và F' (tiêu điểm ảnh) đối xứng với nhau qua quang tâm.

• Chùm tia sáng song song với một trục phụ sau khi qua thấu kính sẽ hội tụ tại một điểm trên trục phụ đó. Điểm đó là tiêu điểm phụ của thấu kính.

Mỗi thấu kính có vô số các tiêu điểm phụ vật Fn và các tiêu điểm phụ ảnh Fn'.

• Tập hợp tất cả các tiêu điểm tạo thành tiêu diện. Mỗi thấu kính có hai tiêu diện: tiêu diện vật và tiêu diện ảnh.

Có thể coi tiêu diện là mặt phẳng vuông góc với trục chính qua tiêu điểm chính.

3. Tiêu cự. Độ tụ

• Tiêu cự của thấu kính: f =
• Quy ước đối với thấu kính hội tụ: f  > 0 (ứng với tiêu điểm ảnh F’ thật)
• Độ tụ của thấu kính: D =

Trong đó: f là tiêu cự (m), D là độ tụ (dp)

III. Khảo sát thấu kính phân kì

Hình ảnh minh họa:

Quang tâm của thấu kính phân kì cũng có tính chất như quang tâm của thấu kính hội tụ.

Các tiêu điểm và tiêu diện của thấu kính phân kì cũng được xác định tương tự như đối với thấu kính hội tụ. Điểm khác biệt là chúng đều ảo, được xác định bởi đường kéo dài của các tia sáng.

Thấu kính phân kì có tiêu cự và độ tụ âm:

IV. Sự tạo ảnh bởi thấu kính

a. Khái niệm ảnh và vật trong quang học

Hình ảnh minh họa:

Hình ảnh minh họa: 

b. Cách dựng ảnh tạo bởi thấu kính

Để vẽ ảnh của vật tạo bởi thấu kính ta thường vẽ các tia tới như sau:

• Tia tới qua quang tâm - Tia ló đi thẳng.
• Tia tới song song trục chính - Tia ló qua tiêu điểm ảnh chính F’.
• Tia tới qua tiêu điểm vật chính F - Tia ló song song trục chính.
• Tia tới song song trục phụ - Tia ló qua tiêu điểm ảnh phụ F’_n.

Trong trường hợp phải vẽ một tia bất kì thì ta xác định trục phụ song song với tia tới. Tia ló tương ứng (hay đường kéo dài của nó) sẽ qua tiêu điểm ảnh phụ trên trục phụ đó.

c. Các trường hợp ảnh tạo bởi thấu kính

Xét vật thật:

V. Các công thức về thấu kính

Các công thức tổng quát áp dụng cho mọi trường hợp, người ta đặt các giá trị đại số cho khoảng cách như sau:

a. Công thức xác định vị trí ảnh

b. Công thức xác định số phóng đại ảnh

VI. Công dụng của thấu kính

• Thấu kính có nhiều công dụng hữu ích trong đời sống và trong khoa học.
• Khắc phục tật của mắt cận sử dụng thấu kính hội tụ; khắc phục tật mắt viễn và mắt lão sử dụng thấu kính hội tụ.

• Kính lúp dùng để quan sát các vật có kích thước nhỏ, có thể phóng đại hình ảnh vật từ 3 lần đến 20 lần.

• Máy ảnh, máy ghi hình (camera) sử dụng thấu kính hội tụ để thu được ảnh thật.

• Kính hiển vi để quan sát các vật có kích thước rất nhỏ, có thể phóng đại hình ảnh vật từ 40 đến 3000 lần.

• Kính thiên văn, ống nhòm giúp quan sát những vật ở xa.

• Máy quang phổ để quan sát và xác định các thành phần của một nguồn sáng.

• Đèn chiếu sử dụng thấu kính lõm để tạo ra các chùm sáng song song hoặc hội tụ.