ÁNH SÁNG VÀ THẤU KÍNH.doc

ÁNH SÁNG VÀ THẤU KÍNH (Phần I)
SGK phần quang học-thấu kính rất sơ lược, NST mời các bạn tham khảo bài của các TG :Mortimer Abramowitz, Kenneth R.Spring, Michael Davidson qua thưvienvatly sau đây:
Phần I: Thấu kính và Quang hình học
Thấu kính là tên gọi chung chỉ thành phần thủy tinh hoặc chất liệu plastic trong suốt, thường có dạng tròn, có hai bề mặt chính được mài nhẵn một cách đặc biệt nhằm tạo ra sự hội tụ hoặc phân kì của ánh sáng truyền qua chất đó. Kính hiển vi quang học hình thành ảnh của mẫu vật đặt trên bàn soi bằng cách truyền ánh sáng từ đèn rọi qua dãy thấu kính thủy tinh và tập trung ánh sáng này vào thị kính, lên mặt phẳng phim trong hệ camera thông thường, hoặc lên một của một bộ cảm biến kĩ thuật số.



Hoạt động của thấu kính đơn giản, tương tự như nhiều thứ dùng trong kính hiển vi, bị chi phối bởi nguyên lí khúc xạ và phản xạ và có thể hiểu được với sự hỗ trợ của một vài quy luật đơn giản về hình học liên quan tới việc lần theo vết tia sáng đi qua lăng kính. Ý tưởng cơ bản được khai thác trong bài này, có nguồn gốc từ Quang hình học, sẽ mang lại sự hiểu biết về quá trình phóng đại, các tính chất của ảnh thật và ảnh ảo, và quang sai hoặc khiếm khuyết của thấu kính.
Để tìm hiểu hệ quang của một kính hiển vi đơn giản (vị trí của các thành phần thấu kính trong kính hiển vi phổ biến trong phòng thí nghiệm được biểu diễn trong hình 1), tính chất cơ bản của thấu kính mỏng có hai mặt khúc xạ ánh sáng và một trục quang ở chính giữa phải được mô tả trước tiên. Mỗi thấu kính có hai mặt phẳng chính và hai tiêu diện được xác định bằng dạng hình học của thấu kính và mối liên hệ giữa thấu kính và ảnh hội tụ. Các tia sáng truyền qua thấu kính sẽ cắt nhau và cùng gặp nhau tại tiêu diện (xem hình 2), còn phần kéo dài của tia sáng đi vào thấu kính sẽ cắt nhau tại mặt phẳng chính với phần kéo dài của các tia sáng ló ra khỏi thấu kính. Tiêu cự của thấu kính được định nghĩa là khoảng cách giữa mặt phẳng chính và tiêu diện, và mỗi thấu kính có một bộ mặt phẳng này ở mỗi phía (trước và sau).
Các vết tia sáng truyền qua một thấu kính thủy tinh mỏng đơn giản hai mặt lồi được biểu diễn trong hình 2, cùng với những thông số hình học quan trọng khác cần thiết cho việc hình thành ảnh hội tụ bởi các tia sáng. Các tiêu điểm của thấu kính được kí hiệu là F, và có hai tiêu điểm tách rời nhau, một ở phía trước thấu kính (phía bên trái trong hình 2), và một ở phía sau thấu kính (phía bên phải). Mặt phẳng chính của thấu kính (P và P’ trong hình 2) được đánh dấu bằng đường đứt nét, khoảng cách giữa mỗi mặt phẳng chính và tiêu điểm tương ứng của nó biểu diễn tiêu cự (f). Vì thấu kính hai mặt lồi minh họa trong hình 2 là đối xứng, nên các mặt phẳng chính nằm ở khoảng cách bằng nhau tính từ mặt thấu kính, và tiêu cự phía trước và phía sau cũng bằng nhau.
Vật (hoặc mẫu vật) được tạo ảnh bởi thấu kính được đặt tại mặt phẳng vật, quy ước nằm ở phía bên trái thấu kính, và được biểu diễn bằng mũi tên màu đỏ dựng thẳng đứng từ đường thẳng chính giữa, hay trục chính, đi qua tâm của thấu kính và vuông góc với mặt phẳng chính. Các tia sáng qua thấu kính (các mũi tên màu vàng) phát ra từ vật và đi từ trái sang phải, đi qua thấu kính tạo nên ảnh thật phóng to (mũi tên ngược màu đỏ) trong mặt phẳng ảnh ở phía bên phải thấu kính. Khoảng cách giữa mặt phẳng chính phía trước của thấu kính và mẫu vật được gọi là khoảng cách vật, và được kí hiệu là a trong hình 2. Tương tự, khoảng cách từ mặt phẳng chính phía sau đến ảnh (kí hiệu b trong hình 2) gọi là khoảng cách ảnh. Những thông số này là những thành phần cơ bản xác định quang hình học của thấu kính đơn giản và có thể dùng để tính những tính chất quan trọng của thấu kính, như tiêu cự và độ phóng đại



Thấu kính có thể là dương hoặc âm tùy thuộc vào chúng làm cho các tia sáng truyền qua hội tụ vào một tiêu điểm, hoặc phân kì ra xa trục chính và đi vào không gian. Thấu kính dương (minh họa trong hình 2 và 3) làm hội tụ các tia sáng tới song song với trục chính và hội tụ chúng tại tiêu diện, tạo nên ảnh thật. Như chỉ rõ trong hình 3, thấu kính dương có một hoặc hai mặt lồi và ở giữa dày hơn ngoài rìa. Đặc điểm chung của thấu kính dương là chúng