Bài 29. Thấu kính mỏng

CHƯƠNG VII: MẮT. CÁC DỤNG CỤ QUANG HỌC
Bài 48: THẤU KÍNH MỎNG
1.ĐỊNH NGHĨA
a.Định nghĩa thấu kính
Thấu kính là gì ?
Thấu kính là một khối chất trong suốt được giới hạn bởi hai mặt cong hoặc một mặt phẳng và một mặt cong.
a.Định nghĩa thấu kính
*Thấu kính mép mỏng gọi là thấu kính hội tụ
*Thấu kính mép dày gọi là thấu kính phân kỳ
b. Phân loại
Lưu ý: ta chỉ xét các thấu kính mỏng (có bề dày ở tâm rất nhỏ)
c. Các yếu tố của thấu kính
R1, R2: bán kính các mặt cầu (mặt phẳng R = ∞)
C1C2: trục chính: là đường thẳng nối các tâm của hai mặt cầu (hoặc đi qua tâm của mặt cầu và vuông góc với mặt phẳng)
O :quang tâm thấu kính là điểm mà trục chính cắt thấu kính
: Đường kính mở hay đường kính khẩu độ
Quang tâm
Trục phụ
Trục phụ :đường thẳng bất kì đi qua quang tâm O
Trục chính:đường thẳng nối 2 tâm của 2 mặt cầu , hoặc đi qua tâm của mặt cầu và vuông với mặt phẳng
Tính chất của quang tâm :Tia sáng bất kì qua quang tâm thì truyền thẳng
Thấu kính hội tụ
Trục chính
O
Trục phụ
Thấu kính phân kì
O
Điều kiện có ảnh rõ nét :
-Các tia sáng nghiêng với trục chính một góc nhỏ:
=>Khí đó một điểm vật sáng sẽ cho một điểm ảnh
Giao điểm của các tia ló (TK hội tụ) hay đường kéo dài của các tia ló (TK phân kỳ) khi các tia tới song song với trục chính. Ký hiệu F’
2. TIÊU ĐIỂM. TIÊU DIỆN. TIÊU CỰ
O
O
a. Tiêu điểm ảnh chính, phụ:
a. Tiêu điểm ảnh chính F’
F’
Giao điểm của các tia tới (TK hội tụ), hay đường kéo dài của các tia tới (TK phân kỳ), khi các tia ló song song với trục chính thấu kính. Ký hiệu F
b. Tiêu điểm vật chính, phụ:
O
O
b. Tiêu điểm vật chính
Tiêu điểm F và F’đối xứng với nhau qua quang tâm
O
O
OF=OF`
Tiêu diện vật : tập hợp các tiêu điểm vật chính, phụ.
c. Tiêu diện
F
O
F
O
Tiêu điểm vật phụ : điểm giao của một trục phụ bất kì với tiêu diện vật .
Tia tới đi qua tiêu điểm vật phụ thì cho tia ló song song với trục phụ .
Tiêu diện ảnh : tập hợp các tiêu ảnh chính, phụ.
F’
O
F’
O
Tiêu điểm ảnh phụ : điểm giao của một trục phụ bất kì với tiêu diện ảnh.
φ’
φ’
Tia tới đi song song với trục phụ thì cho tia ló đi qua tiêm điểm ảnh phụ F’.
d) Tiêu cự:
Tiêu cự là độ dài đại số có trị số tuyệt đối bằng khoảng cách từ các tiêu điểm chính tới quang tâm của thấu kính.

Tiêu cự:|f|= OF=OF’
f > 0: TKHT;
f<0: tkpk
O
O
3. Đường đi của tia sáng qua thấu kính :
a. Các tia đặc biệt :
*Tia tới qua TĐ F =>tia ló song song với trục chính
*Tia tới song song với trục chính=>tia ló qua F’
*Tia tới qua quang tâm thì truyền thẳng .
b. Tia tới bất kì
O
F
F
F’
F’
*Tia tới song song với trục phụ =>tia ló đi qua tiêu điểm ảnh phụ .
4. SỰ TẠO ẢNH BỞI THẤU KÍNH
Trong quang học vật điểm là gì ?Ảnh điểm là gì ?
Ảnh điểm là điểm đồng quy của chùm tia ló hoặc là đường kéo dài của chúng.
Vật điểm là điểm đồng quy của chùm tia tới hoặc là đường kéo dài của chúng.
Để xác định ảnh của vật qua thấu kính cần tiến hành như thế nào ?
Xác định ảnh của vật bằng cách vẽ đường đi của tia sáng:
F
F’
O
Các trường hợp tạo ảnh bởi thấu kính
Thấu kính hội tụ
O
F’
F
C
C’
2f
f
Thấu kính phân kì
Vật thật luôn cho ảnh ảo : cùng chiều với vật , nhỏ hơn vật , cùng phía với vật so với thấu kính , so với trục chính
So sánh ảnh ảo của tkpk với ảnh ảo của tkht?
5. ĐỘ TỤ
Độ tụ là một đại lượng dùng để xác định khả năng làm hội tụ chùm tia nhiều hay ít
E
F’
O
E
O
L1
L2
Thấu kính nào có khả năng hội tụ chùm sáng mạnh hơn?
Liên hệ giữa khả năng hội tụ chùm sáng của thấu kính với tiêu cự f?
Với f: tiêu cự (m), D: độ tụ (dp).
D< 0: TKPK ; D> 0 : TKHT.
n: chiết suất tỉ đối của TK đối với môi trường
f là tiêu cự (m) ; D là độ tụ (dp)
R1 , R2 : bán kính cong của thấu kính
R1 , R2> 0 :với các mặt lồi
R1 , R2< 0 :với các mặt lõm
R1 ,R2 > 0
R1 ,R2 < 0
A’
B’
I
O
6. CÔNG THỨC THẤU KÍNH :
J
Quy ước :
A’
B’
I
O
6. CÔNG THỨC THẤU KÍNH :
Hãy viết tỉ số đồng dạng cho tam giác BIJ và FOJ?
J
Hãy viết tỉ số đồng dạng cho tam giác B’IJ và F’OI?
(1)
(2)
=>
=>
=>
Độ phóng đại ảnh:
=>
k> 0 : vật , ảnh cùng chiều ( trái tính chất )
k< 0 : vật , ảnh ngược chiều ( cùng tính chất )
|k|> 1: ảnh lớn hơn vật;|k|<1: ảnh nhỏ hơn vật
7. ỨNG DỤNG CỦA THẤU KÍNH
KÍNH THIÊN VĂN
KÍNH HIỂN VI
MÁY ẢNH
ỐNG NHÒM
Câu 1: Kết luận nào sau đây là sai khi nói về thấu kính phân kì?
A. Tia sáng qua quang tâm O thì truyền thẳng.
B. Tia sáng tới qua tiêu điểm ảnh chính F’ thì tia ló song song với trục chính.
C. Tia sáng tới có phương kéo dài qua tiêu điểm vật chính thì thì tia ló song song với trục chính.
D. Tia sáng tới song song với trục chính thì tia ló sẽ đi qua tiêu điểm ảnh chính F’.
VẬN DỤNG
Câu 2: Kết luận nào sau đây là sai khi nói về thấu kính hội tụ?
A. Tia sáng qua quang tâm O thì truyền thẳng.
B. Tia sáng tới song song với trục chính thì tia ló sẽ đi qua tiêu điểm ảnh chính F’.
C. Tia sáng tới có phương kéo dài qua tiêu điểm ảnh chính thì thì tia ló song song với trục chính.
D. Tia sáng tới qua tiêu điểm vật chính F thì tia ló song song với trục chính.
VẬN DỤNG
Câu 3: Xác định ảnh của vật nhỏ A qua TKHT
φ’
A
F
F’
O
A’
VẬN DỤNG
Câu4. M,N là trục chính của thấu kính ,A’ là ảnh ảo của A qua thấu kính. Hãy cho biết đây là thấu kính gì ? Xác định vị trí tiêu điểm của thấu kính
F’
M
N
VẬN DỤNG
Câu 5:
Thấu kính ht có f= 20cm , vật thật AB đặt vuông góc với trục chính (A trên trục chính) cách thấu kính khoảng d.Xác định vị trí ảnh khi :
a.d = ∞;
b.d = 60cm;
c.d = 20cm;
d.d = 10cm;
Giải :
b.d’=df/(d-f)
a.d = ∞=>
=> d’=f=20cm
=>ảnh tại tiêu diện ảnh (A’=F’)
=60.20/(60-20) =30cm> 0 (thật)
VẬN DỤNG
c.d = 20cm ;
d’=df/(d-f)
d’=20.20/(20-20) = ∞
=>Ảnh ở vô cùng
d.d = 10cm;
d’=df/(d-f)= 10.20( 10-20) =-20cm
=>d’<0 :Ảnh ảo
Câu 6:
VẬN DỤNG
Một thấu kính làm bằng thủy tinh ,chiết suất 1,5 , một mặt phẳng , một mặt lồi bán kính r=10cm. Tính tiêu cự và tụ số của thấu kính .
=> f= 20cm >0 : TKHT