Thấu kính mỏng là gì? Một kiến thức của môn vật lý lớp 11 bạn có muốn tìm hiểu về thấu kính mỏng hay không? Sau đây hãy cùng chúng tôi tìm hiểu về thấu kính mỏng này nhé.
Tham khảo thêm:
Thấu kính mỏng là gì?
Thấu kính
– Thấu kính là một khối chất trong suốt (thuỷ tinh, nhựa) giới hạn bởi hai mặt cong hoặc bởi một mặt cong và một mặt phẳng.
+ Có hai loại thấu kính:
Thấu kính lồi (còn được gọi là thấu kính rìa mỏng)
Thấu kính lõm (còn được gọi là thấu kính rìa dày).
Trong không khí:
- Thấu kính lồi tạo ra chùm tia ló hội tụ khi trùm tia tới là chùm song song.
- Thấu kính lõm tạo chùm tia ló phân kì khi chùm tia tới là chùm song song.
=> Do đó:
- Thấu lồi là thấu kính hội tụ.
- Thấu kính lõm là thấu kính phân kì.
Khảo sát thấu kính hội tụ
Quang tâm – Tiêu điểm – Tiêu diện.
Quang tâm
- Thấu kính mỏng có bề dày chính giữa rất nhỏ so với bán kính mặt cầu.
- Đối với thấu kính mỏng, thực nghiệm và lý thuyết cho thấy có một điểm O của thấu kính mà mà mọi tia sáng tới điểm O đều truyền thẳng qua thấu kính. Có thể coi O là điểm chính giữa thấu kính.
- O gọi là quang tâm của thấu kính
– Đường thẳng đi qua quang tâm O và vuông góc với mặt thấu kính là trục chính của thấu kính.
– Mọi đường thẳng khác đi qua quang tâm O là trục phụ.
Mọi tia tới quang tâm của thấu kính đều truyền thẳng.
Tiêu điểm – Tiêu diện
– Chiếu đến thấu kính hội tụ một chùm tia tới song song. Chùm tia ló cắt nhau (hội tụ) tại một điểm trên trục tương ứng với chùm tia tới. Điểm này là tiêu điểm ảnh của thấu kính.
Trên mỗi trục có một tiêu điểm ảnh:
- + Tiêu điểm ảnh chính được ký hiệu F’
- + Tiêu điểm ảnh phụ được ký hiệu F’n.
– Các tiêu điểm ảnh của thấu kính hội tụ đều hứng được trên màn. Đó là tiêu điểm ảnh thật.
– Trên mỗi trục của thấu kính hội tụ còn có một điểm mà chùm tia tới xuất phát từ đó sẽ cho chùm tia ló song song. Đó là tiêu điểm vật của thấu kính.
- + Tiêu điểm vật chính được kí hiệu là F.
- + Tiêu điểm vật phụ được ký hiệu Fn (n = 1, 2, 3, …)
Tiêu điểm ảnh và tiêu điểm vật trên một trục đối xứng với nhau ở hai bên quang tâm. Vị trí của chúng phụ thuộc chiều truyền ánh sáng.
– Tập hợp tất cả các tiêu điểm tạo thành tiêu diện. Mỗi thấu kính có hai tiêu diện: tiêu diện ảnh và tiêu diện vật.
Có thể coi tiêu diện là mặt phẳng vuông góc với trục chính và qua tiêu điểm chính.
Tiêu cự – Độ tụ
– Tiêu cự của thấu kính: f = OF’−
Đối với thấu kính hội tụ: f < 0 (ứng với tiêu điểm ảnh F’ thật).
– Độ tụ của thấu kính:
=> Trong đó:
- f là tiêu cực (m)
- D là độ tụ (dp)
- Thấu kính có khả năng hội tụ chùm tia sáng càng mạnh khi f càng nhỏ (D càng lớn).
Khảo sát thấu kính phân kì
– Quang tâm của thấu kính phân kì có cùng tính chất như quang tâm của thấu kính hội tụ.
– Các tiêu điểm cũng như tiêu diện (ảnh và vật) của thấu kính phân kì cũng được xác định tương tự như với thấu kính hội tụ. Điểm khác biệt là chúng đều ảo, được tạo bởi đường kéo dài của các tia sáng.
– Các công thức định nghĩa tiêu cự và độ tụ vẫn áp dụng được đối với thấu kính phân kì nhưng có giá trị âm (ứng với tiêu điểm ảnh F’ ảo).
Sự tạo ảnh bởi thấu kính
Khái niệm ảnh và vật trong quang học
– Ảnh ảo chỉ có thể quan sát bằng mắt ở vị trí thu nhận được chùm tia phản xạ hoặc khúc xạ.
– Ảnh thật có thể hứng trên màn hình.
a) Để tổng quát hóa khái niệm ảnh, ta quy ước gọi chùm tia sáng truyền ra khỏi bề mặt sau cùng của hệ quang học là chùm tia ló.
– Ảnh điểm là điểm giao nhau của chùm tia ló hay đường kéo dài của chúng.
Một ảnh điểm là:
- Ảnh thật nếu chùm tia ló là chùm hội tụ.
- Ảnh ảo nếu chùm tia ló là chùm phân kỳ.
b) Tương tự, ta tổng quát hóa khái niệm vật. Thông thường vật phát ra chùm tia tới là vật thật.
– Vật điểm là điểm giao nhau của chùm tia tới hay đường kéo dài của chúng.
Một vật điểm là:
- Vật thật nếu chùm tia tới là chùm phân kỳ.
- Vật ảo nếu chùm tia tới là chùm hội tụ.
Cách dựng ảnh tạo bởi thấu kính
a) Dựng ảnh (vẽ ảnh) có nghĩa là vẽ đường truyền của một chùm tia sáng biểu diễn sự tạo ảnh của một vật điểm.
– Các tia tới thường sử dụng để vẽ ảnh:
- – Tia tới quang tâm O của thấu kính.
- – Tia tới song song với trục chính của thấu kính.
- – Tia tới qua tiêu điểm vật chính F (hay có đường kéo dài qua F).
– 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.
Các trường hợp ảnh tạo bới thấu kính
Các công thức về thấu kính
k được gọi là số phóng đại ảnh.
- Nếu k > 0: vật và ảnh cùng chiều.
- Nếu k < 0: vật và ảnh ngược chiều.
Công thức xác định vụ trí ảnh
Công thức xác định số phóng đại ảnh
Công dụng của thấu kính
– Thấu kính được dùng làm: kính khắc phục tật của mắt (cận, viễn, lão); kính lúp; máy ảnh, máy ghi hình (camera); kính hiển vi; kính thiên văn, ống nhòm; đèn chiếu; máy quang phổ.
