Bài 29. Thấu kính mỏng

Môn: Vật lý
Lớp 11b
Trường THPT Lê Quý Đôn- Hà Tĩnh
Người soạn:
Bài 29
Thấu kính mỏng
I- Thấu kính. Phân loại thấu kính
1- Định nghĩa
Thấu kính là một khối chất trong suốt (thủy tinh, nhựa, …) giới hạn bởi hai mặt cong hoặc bởi một mặt cong và một mặt phẳng.
2- Phân loại thấu kính
Theo hình dạng: có hai loại thấu kính:
- Thấu kính lồi (thấu kính rìa mỏng) còn gọi là thấu kính hội tụ.
- Thấu kính lõm (thấu kính rìa dày) còn gọi là thấu kính phân kì.
b) Tia sáng qua thấu kính
Thấu kính hội tụ: Chùm tia ló hội tụ khi chùm tia tới là chùm song song.
- Thấu kính phân kì: Chùm tia ló phân kì khi chùm tia tới là chùm song song.
Ký hiệu:
Ký hiệu:
II- Khảo sát thấu kính hội tụ
1- Quang tâm. Tiêu điểm. Tiêu diện
a) Quang tâm
Có bao nhiêu trục chính và bao nhiêu trục phụ?
Trục phụ
O: quang tâm của TK. Mọi tia tới qua quang tâm O đều truyền thẳng.
Trục chính: đường thẳng đi qua O và vuông góc với mặt thấu kính
Trục phụ: các đường thẳng khác đi qua O
Mọi tia tới qua quang tâm O của thấu kính đều truyền thẳng.
b) Tiêu điểm. Tiêu diện
Khi chiếu đến thấu kính 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 1 tiêu điểm ảnh:
 
 
Tiêu điểm ảnh chính F’
 
 
Tiêu điểm ảnh phụ F’1
- 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
Trên mỗi trục có 1 tiêu điểm vật:
Trên trục chính: tiêu điểm vật chính F.
Trên trục phụ: tiêu điểm vật phụ Fn (n = 1,2,3…)
Tiêu điểm vật chính F
F
Tiêu điểm vật phụ F1
F1
Tiêu điểm ảnh và tiêu điểm vật trên một trục nằm đối xứng với nhau qua quang tâm O. Vị trí của chúng tùy thuộc vào chiều hướng sáng.
- Tiêu diện: tập hợp tất cả các tiêu điểm tạo thành tiêu diện.
- Mỗi thấu kính có 2 tiêu diện: tiêu diện ảnh và tiêu diện vật.
Có thể coi tiêu diện là mặt phẳng vuông góc với trục chính và đi qua tiêu điểm chính.
Tiêu diện ảnh
Tiêu diện vật
2- Tiêu cự. Độ tụ
a) Tiêu cự: (f)
- KN: Là khoảng cách từ quang tâm đến tiêu điểm ảnh chính của thấu kính.
( m )
Quy ước: f > 0 (ứng với tiêu điểm ảnh F’ thật).
b) Độ tụ: (D)
( dp ): điốp
Thấu kính có khả năng hội tụ chùm tia sáng càng mạnh khi f càng nhỏ.
Kính hiển vi
Ống nhòm
Thấu kính hội tụ được dùng làm vật kính của máy ảnh
III- Khảo sát thấu kính phân kì
1- Quang tâm. Tiêu điểm. Tiêu diện
Quang tâm của thấu kính phân kì có cùng tính chất như quang tâm của thấu kính hội tụ.
- Các tiêu điểm và tiêu diện (ảnh và vật) cũng được xác định tương tự như thấu kính hội tụ. Điểm khác biệt là: tất cả chúng đều ảo, được tạo bởi đường kéo dài của các tia sáng.
F’
Fn’
O
O

F’
?
F
a) Tiêu cự.(f)
( m )
b) Độ tụ: (D)
( dp ): điốp
Đối với thấu kính phân kì: Tiêu cực và độ tụ có giá trị âm (ứng với tiêu điểm ảnh F’ ảo)
Kính cận là thấu kính hội tụ hay thấu kính phân kì?
Kính cận là thấu kính phân kì, ta có thể nhận biết được bằng cách:
Phần rìa của thấu kính dày hơn phần ở giữa.
Đặt thấu kính này gần dòng chữ, nhìn qua thấu kính thấy ảnh dòng chữ nhỏ hơn so với khi nhìn trực tiếp vào dòng chữ đó
Chiếu chùm sáng song song với thấu kính cho tia ló phân kì
Trong kính thiên văn và kính hiển vi, người ta lắp ghép nhiều thấu kính hội tụ và phân kì tạo thành một hệ thấu kính để nhìn rõ những vật nhỏ hoặc những vật ở xa
Nhà bác học người Italia Ga-li-lê đã ghép nhiều thấu kính hội tụ và phân kì làm kính viễn vọng để quan sát bầu trời ngày 7/1/1610 từ đó khẳng định Trái Đất quay quanh Mặt Trời.
Đáy của nhiều loại cốc thủy tính thường được làm lõm, vì vậy nó có hình dạng của một thấu kính phân kì. Khi đặt cốc lên trên một tờ báo, ta có thể thấy hình ảnh các dòng chữ trên tờ báo nhỏ đi.
IV- Sự tạo ảnh bởi thấu kính
1- Khái niệm ảnh và vật trong Quang học
- Ảnh điểm là điểm đồng quy của chùm tia ló hay đường kéo dài của chúng.
- Một ảnh điểm là:
+ thật nếu chùm tia ló là chùm hội tụ;
+ ảo nếu chùm tia ló là chùm phân kì.
Ảnh thật
o
Ảnh ảo
o
- Vật điểm là điểm đồng quy của chúm tia tới hay đường kéo dài của chúng.
- Một vật điểm là:
+ thật nếu chùm tia ló là chùm phân kì;
+ ảo nếu chùm tia ló là chùm hội tụ.
Vật thật
o
Vật ảo
o
2- Cách dựng ảnh tạo bởi thấu kính
a) Các tia đặc biệt
- Tia tới đi qua quang tâm thì truyền thẳng.
Tia tới song song với trục chính thì tia ló(hoặc đường kéo dài) đi qua tiêu điểm ảnh chính F’.
Tia tới đi qua tiêu điểm vật chính F (hoặc đường kéo dài đi qua F) thì tia ló song song với trục chính
b) Tia bất kì
Cách 1:
- Vẽ trục phụ song song với tia tới
- Xác định tiêu điểm ảnh phụ.
- Tia ló (đường kéo dài) đi qua tiêu điểm ảnh phụ
Cách 2:
- Vẽ tiêu điểm vật phụ
- Vẽ trục phụ đi qua tiêu điểm phụ đó
Tia ló song song với trục phụ
c) Xác định ảnh bằng cách vẽ đường đi của tia sáng
3- Các trường hợp ảnh tạo bởi thấu kính
TK hội tụ
TK phân kì
V- Các công thức về thấu kính
 
 
Chiều và độ lớn của ảnh được xác định bởi tỉ số
 
1- Công thức xác định vị trí ảnh
 
2- Công thức xác số phóng đại ảnh
 
VI- Công dụng của thấu kính
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
Bài học đến đây kết thúc