Bài 29. Thấu kính mỏng

Bài 48
I. ĐỊNH NGHĨA
1) Định Nghĩa
Thấu kính là một khối trong suốt, được giới hạn bởi hai mặt cầu hoặc một mặt phẳng và một mặt cầu.
I. ĐỊNH NGHĨA
2) Phân Loại
Thấu kính mép mỏng gọi là thấu kính hội tụ.
Thấu kính mép dày gọi là thấu kính phân kì.
I. ĐỊNH NGHĨA
3) Các yếu tố thấu kính
R1, R2 : Bán kính các mặt cầu (mặt phẳng được coi là có bán kính vô cực)
C1C2 : Trục chính, là đường thẳng nối các tâm của hai mặt cầu (hoặc đi qua tâm của mặt câu và vuông góc với mặt phẳng)
I. ĐỊNH NGHĨA
3) Các yếu tố thấu kính
O : Quang tâm thấu kính (O là điểm mà trục chính cắt thấu kính).
? : Trục phụ : Đường thẳng bất kì đi qua quang tâm O
I. ĐỊNH NGHĨA
3) Các yếu tố thấu kính
? : Đường kính mở hay đường kính khẩu độ.
Ta chỉ xét các thấu kính mỏng và trong không khí .
I. ĐỊNH NGHĨA
4) Tính chất quang tâm
Một tia sáng bất kì qua quang tâm thì truyền thẳng.
I
I. ĐỊNH NGHĨA
5) Điều kiện để có ảnh rõ nét
( Điều kiện tương điểm )
Các tia sáng tới thấu kính phải lập một góc nhỏ với trục chính. Trong điều kiện này ứng với một điểm vật chỉ có một điểm ảnh rõ nét.
II. TIÊU ĐIỂM.TIÊU DIỆN.TIÊU CỰ
1) Tiêu điểm ảnh chính (Tiêu điểm ảnh )
a) Định nghĩa
Giao điểm của các tia ló (hay đường kéo dài của các tia ló ) khi chùm tia tới song song với trục chính. Kí hiệu : F`
O
O
II. TIÊU ĐIỂM.TIÊU DIỆN.TIÊU CỰ
1) Tiêu điểm ảnh chính (Tiêu điểm ảnh )
b) Vị Trí
O
O
II. TIÊU ĐIỂM.TIÊU DIỆN.TIÊU CỰ
2) Tiêu điểm vật chính (Tiêu điểm vật )
a) Định nghĩa
Giao điểm của các tia tới (hay đường kéo dài của các tia tới) khi chùm tia ló song song với trục chính
Kí hiệu : F
O
O
II. TIÊU ĐIỂM.TIÊU DIỆN.TIÊU CỰ
1) Tiêu điểm ảnh chính (Tiêu điểm ảnh )
b) Vị Trí
O
O
II. TIÊU ĐIỂM.TIÊU DIỆN.TIÊU CỰ
2) Tiêu điểm vật chính (Tiêu điểm vật )
? Chú ý :
Tiêu điểm F và F` đối xứng với nhau qua quang tâm
Tiêu diện vật : Mặt phẳng vuông góc với trục chính tại tiêu điểm vật F
3) Tiêu diện - Tiêu điểm phụ
II. TIÊU ĐIỂM.TIÊU DIỆN.TIÊU CỰ
F’
F
O
F’
F
O
Tiêu diện ảnh : Mặt phẳng vuông góc với trục chính tại tiêu điểm ảnh chính F`
3) Tiêu diện - Tiêu điểm phụ
II. TIÊU ĐIỂM.TIÊU DIỆN.TIÊU CỰ
F’
F
O
F’
F
O
Tiêu điểm vật phụ : Điểm cắt của một trục phụ bất kì với tiêu diện vật
3) Tiêu diện - Tiêu điểm phụ
II. TIÊU ĐIỂM.TIÊU DIỆN.TIÊU CỰ
F
O
F
O
F1
F1


Tiêu điểm ảnh phụ : Điểm cắt của một trục phụ bất kì với tiêu diện ảnh
3) Tiêu diện - Tiêu điểm phụ
II. TIÊU ĐIỂM.TIÊU DIỆN.TIÊU CỰ
F’
O
F’
O
F’1
F’1


Tính chất tạo ảnh ứng với trục phụ ?
3) Tiêu diện - Tiêu điểm phụ
II. TIÊU ĐIỂM.TIÊU DIỆN.TIÊU CỰ
+ Chùm tia tới song song với một trục phụ ? thì các tia ló sẽ cắt nhau tại điểm F`1 ( Tiêu điểm ảnh phụ)
F’
O
F’
O
F’1
F’1


Tính chất tạo ảnh ứng với trục phụ ?
3) Tiêu diện - Tiêu điểm phụ
II. TIÊU ĐIỂM.TIÊU DIỆN.TIÊU CỰ
+ Chùm tia tới (Nguồn sáng điểm hay một điểm sáng ảo) phát ra tại một tiêu điểm vật phụ F1 thì chùm tia sáng ló là một chùm tia song song với trục phụ �?
F’
O
F’
O
F’1
F’1


4) Tiêu cự
II. TIÊU ĐIỂM.TIÊU DIỆN.TIÊU CỰ
a) Định nghĩa
Tiêu cự là độ dài đại số ,được kí hiệu f, có trị số tuyệt đối bằng khoảng cách từ các tiêu điểm tới quang tâm thấu kính.
F’
F
O
F’
F
O
4) Tiêu cự
II. TIÊU ĐIỂM.TIÊU DIỆN.TIÊU CỰ
b) Công thức
c) Qui ước dấu
f > 0 với thấu kính hội tụ.
f < 0 với thấu kính phân kì
III. ĐƯỜNG ĐI CỦA TIA SÁNG QUA THẤU KÍNH
1) Các tia đặc biệt
Tia tới song song với trục chính, tia ló tương ứng (hoặc đường kéo dài) đi qua tiêu điểm ảnh chính F`.
F’
F
O
F’
F
O
III. ĐƯỜNG ĐI CỦA TIA SÁNG QUA THẤU KÍNH
1) Các tia đặc biệt
Tia tới (hoặc đường kéo dài) qua tiêu điểm vật chính F, tia ló tương ứng song song với trục chính.
F’
F
O
F’
F
O
III. ĐƯỜNG ĐI CỦA TIA SÁNG QUA THẤU KÍNH
1) Các tia đặc biệt
Tia tới qua tâm O thì đi thẳng
F’
F
O
F’
F
O
III. ĐƯỜNG ĐI CỦA TIA SÁNG QUA THẤU KÍNH
2) Cách vẽ tia ló ứng với một tia tới bất kì
Xét một tia tới bất kì SI, ta có thể vẽ tia ló tương ứng theo các cách sau:
F’
F
O
F’
F
O
III. ĐƯỜNG ĐI CỦA TIA SÁNG QUA THẤU KÍNH
2) Cách vẽ tia ló ứng với một tia tới bất kì
Cách 1
Vẽ trục phụ song song với tia tới SI.
Vẽ tiêu diện ảnh, cắt trục phụ nói trên tại một tiêu diện phụ là F`1. Từ I vẽ tia ló đi qua F`1
F’
F
O
F’
F
O
I
I
S
S
III. ĐƯỜNG ĐI CỦA TIA SÁNG QUA THẤU KÍNH
2) Cách vẽ tia ló ứng với một tia tới bất kì
Cách 2
Vẽ tiêu diện vật, cắt tia tới SI tại một tiêu điểm vật phụ là F1. Vẽ trục phụ đi qua F1.
Vẽ tia ló song song với trục trên
F’
F
O
F’
F
O
I
I
S
S
IV. XÁC ĐỊNH ẢNH BẰNG CÁCH VẼ ĐƯỜNG ĐI CỦA TIA SÁNG

1) Xác định ảnh bằng cách vẽ đường đi của tia sáng
Xét một vật nhỏ, phẳng AB được đặt vuông góc với trục chính. Giả sử A ở trên trục chính.
F’
F
O
A
B
IV. XÁC ĐỊNH ẢNH BẰNG CÁCH VẼ ĐƯỜNG ĐI CỦA TIA SÁNG

1) Xác định ảnh bằng cách vẽ đường đi của tia sáng
Bước 1: Xác định ảnh B` của B bằng cách từ B vẽ đường đi của hai trong các tia tia sáng đặc biệt. A�nh B` là giao điểm của các tia ló
F’
F
O
A
B
B’
IV. XÁC ĐỊNH ẢNH BẰNG CÁCH VẼ ĐƯỜNG ĐI CỦA TIA SÁNG

1) Xác định ảnh bằng cách vẽ đường đi của tia sáng
Bước 2: Từ B` hạ đường thẳng góc xuống trục chính tại A` ? ta thu được ảnh A`B` của vật AB
F’
F
O
A
B
B’
IV. XÁC ĐỊNH ẢNH BẰNG CÁCH VẼ ĐƯỜNG ĐI CỦA TIA SÁNG

1) Xác định ảnh bằng cách vẽ đường đi của tia sáng
Chú ý:
Nếu chùm tia ló ra khỏi thấu kính là một chùm tia hội tụ thì ảnh của vật là ảnh thật (nằm sau thấu kính theo chiều truyền sáng )
F’
F
O
A
B
IV. XÁC ĐỊNH ẢNH BẰNG CÁCH VẼ ĐƯỜNG ĐI CỦA TIA SÁNG

1) Xác định ảnh bằng cách vẽ đường đi của tia sáng
Chú ý:
Nếu chùm tia ló ra khỏi thấu kính là một chùm tia phân kỳ thì ảnh của vật là ảnh ảo (nằm trước thấu kính theo chiều truyền sáng )
O
A
B
F’
IV. XÁC ĐỊNH ẢNH BẰNG CÁCH VẼ ĐƯỜNG ĐI CỦA TIA SÁNG

2) Tính chất ảnh của một vật qua thấu kính
Đối với thấu kính hội tụ.
Khi vật thật A1B1 ngoài tiêu cự vật (OF) ? ảnh thật A`1B`1 ngược chiều với vật
F’
F
O
A1
B1
IV. XÁC ĐỊNH ẢNH BẰNG CÁCH VẼ ĐƯỜNG ĐI CỦA TIA SÁNG

2) Tính chất ảnh của một vật qua thấu kính
Đối với thấu kính hội tụ.
Khi vật thật A2B2 ở trong tiêu cự vật (OF) ? ảnh ảo A`2B`2, lớn hơn và cùng chiều với vật.
F’
O
F
B2
A2
IV. XÁC ĐỊNH ẢNH BẰNG CÁCH VẼ ĐƯỜNG ĐI CỦA TIA SÁNG

2) Tính chất ảnh của một vật qua thấu kính
Đối với thấu kính hội tụ.
Vật ảo luôn luôn cho ảnh thật, nhỏ hơn, cùng chiều với vật và nằm trong khoảng tiêu cự ảnh (OF`)
F
O
F’
IV. XÁC ĐỊNH ẢNH BẰNG CÁCH VẼ ĐƯỜNG ĐI CỦA TIA SÁNG

2) Tính chất ảnh của một vật qua thấu kính
Đối với thấu kính hội tụ.
Khi vật ở tiêu điểm vật ? ảnh ở xa vô cực
F
O
A
B
O
F’
IV. XÁC ĐỊNH ẢNH BẰNG CÁCH VẼ ĐƯỜNG ĐI CỦA TIA SÁNG

2) Tính chất ảnh của một vật qua thấu kính
Đối với thấu kính hội tụ.
Vật và ảnh chuyển động cùng hướng
F’
F
O
A1
B1
IV. XÁC ĐỊNH ẢNH BẰNG CÁCH VẼ ĐƯỜNG ĐI CỦA TIA SÁNG

2) Tính chất ảnh của một vật qua thấu kính
Đối với thấu kính hội tụ.
Vật và ảnh chuyển động cùng hướng
F’
F
O
IV. XÁC ĐỊNH ẢNH BẰNG CÁCH VẼ ĐƯỜNG ĐI CỦA TIA SÁNG

2) Tính chất ảnh của một vật qua thấu kính
Đối với thấu kính hội tụ.
Vật và ảnh chuyển động cùng hướng
F’
F
O
IV. XÁC ĐỊNH ẢNH BẰNG CÁCH VẼ ĐƯỜNG ĐI CỦA TIA SÁNG

2) Tính chất ảnh của một vật qua thấu kính
Đối với thấu kính hội tụ.
Vật và ảnh chuyển động cùng hướng
F’
F
O
IV. XÁC ĐỊNH ẢNH BẰNG CÁCH VẼ ĐƯỜNG ĐI CỦA TIA SÁNG

2) Tính chất ảnh của một vật qua thấu kính
Đối với thấu kính phân kì.
Vật thật luôn luôn cho ảnh ảo , cùng chiều , nhỏ hơn vật và nằm trong khoảng tiêu cự ảnh (OF`)
O
A
B
F
IV. XÁC ĐỊNH ẢNH BẰNG CÁCH VẼ ĐƯỜNG ĐI CỦA TIA SÁNG

2) Tính chất ảnh của một vật qua thấu kính
Đối với thấu kính phân kì.
Khi vật ảo A1B1 ngoài tiêu cự vật (OF) ? ảnh ảo A`1B`1 ngược chiều với vật
O
A1
B1
F
IV. XÁC ĐỊNH ẢNH BẰNG CÁCH VẼ ĐƯỜNG ĐI CỦA TIA SÁNG

2) Tính chất ảnh của một vật qua thấu kính
Đối với thấu kính phân kì.
Khi vật ảo A2B2 ở trong tiêu cự vật (OF) ? ảnh thật A`2B`2 cùng chiều với vật , lớn hơn vật
O
IV. XÁC ĐỊNH ẢNH BẰNG CÁCH VẼ ĐƯỜNG ĐI CỦA TIA SÁNG

2) Tính chất ảnh của một vật qua thấu kính
Đối với thấu kính phân kì.
Khi vật ảo ở tiêu điểm vật ? ảnh ở xa vô cực
O
F’
IV. XÁC ĐỊNH ẢNH BẰNG CÁCH VẼ ĐƯỜNG ĐI CỦA TIA SÁNG

2) Tính chất ảnh của một vật qua thấu kính
Đối với thấu kính phân kì.
Vật và ảnh chuyển động cùng hướng
O
F
IV. XÁC ĐỊNH ẢNH BẰNG CÁCH VẼ ĐƯỜNG ĐI CỦA TIA SÁNG

2) Tính chất ảnh của một vật qua thấu kính
Đối với thấu kính phân kì.
Vật và ảnh chuyển động cùng hướng
O
F
IV. XÁC ĐỊNH ẢNH BẰNG CÁCH VẼ ĐƯỜNG ĐI CỦA TIA SÁNG

2) Tính chất ảnh của một vật qua thấu kính
Đối với thấu kính phân kì.
Vật và ảnh chuyển động cùng hướng
O
F
V. ĐỘ TỤ

1) Định nghĩa
Độ tụ là một đại lượng dùng để xác định khả năng làm hội tụ chùm tia nhiều hay ít
V. ĐỘ TỤ

2) Công thức
Trong đó
n : Chiết suất tỉ đối của chất làm thấu kính đối với môi trường xung quanh thấu kính.
R1, R2 : Bán kính của các mặt thấu kính (m)
f : Tiêu cự của thấu kính (m).
D : Độ tụ của thấu kính (m).
V. ĐỘ TỤ

3) Qui ước dấu
D > 0 : thấu kính hội tụ ; D < 0 : thấu kính phân kì
R1, R2 > 0 với các mặt lồi ; R1, R2 < 0 với các mặt lõm
R1 (hay R2) = ? với mặt phẳng.
V. ĐỘ TỤ

4) Ý nghĩa
Độ tụ D càng lớn thì khả năng hội tụ chùm tia sáng đi qua thấu kính càng mạnh.
5) Chú Ý
Hệ thấu kính mỏng , ghép đồng trục sát nhau coi tương đương như một thấu kính có tụ số D
D = D1 + D2 + D3 + . + Dn
VI. CÔNG THỨC THẤU KÍNH

1) Công thức
? Trong đó
n : Chiết suất tỉ đối của chất làm thấu kính đối với môi trường xung quanh thấu kính.
d : Khoảng cách từ vật đến thấu kính (m)
d` : Khoảng cách từ ảnh đến thấu kính (m)
F’
F
O
A
B
VI. CÔNG THỨC THẤU KÍNH

2) Qui ước
Các giá trị khoảng cách hình học thay bằng các trị đại số
d > 0 với vật thật, d < 0 với vật ảo
d` > 0 với ảnh thật, d` < 0 với ảnh ảo.
f > 0 với thấu kính hội tụ.
f < 0 với thấu kính phân kì.
VI. CÔNG THỨC THẤU KÍNH

3) Độ phóng đại của ảnh
a) Định nghĩa
Là tỉ số giữa chiều cao của ảnh với� chiều cao của vật
b) Công thức
hay
VI. CÔNG THỨC THẤU KÍNH

3) Độ phóng đại của ảnh
c) Ý nghĩa
So sánh tính chất liên hệ � giữa ảnh với vật (Chiều , độ cao , bản chất .)
k > 0 : A�nh và vật cùng chiều
k < 0 : Ảnh và vật ngược chiều
? k ? > 1 : Ảnh lớn hơn vật
? k ? < 1 : Ảnh nhỏ hơn vật
VII. QUANG SAI

1) Cầu sai
Cầu sai xảy ra là do chùm tia tới thấu kính không thỏa mãn điều kiện tương điểm.
VII. QUANG SAI

2) Sự biến dạng của ảnh
Sự biến dạng của ảnh là hiện tượng quang sai do độ phóng đại của thấu kính không đều nhau đối với các tia sáng đi gần trục hay xa trục của thấu kính.
VII. QUANG SAI

2) Sự biến dạng của ảnh
VIII. ỨNG DỤNG CỦA THẤU KÍNH
THẤU KÍNH
VIII. ỨNG DỤNG CỦA THẤU KÍNH
Thấu kính hội tụ còn được dùng làm kính tụ quang trong các đèn chiếu, dụng cụ đo quang học . nhằm biến chùm tia sáng phân kì thành chùm song song.
Dựa vào công thức thấu kính , ta có thể nói, đối với thấu kính hội tụ thì :
CỦNG CỐ
Chọn những câu đúng :
Câu 1
Câu 2
Nhìn qua một thấu kính hội tụ, ta thấy ảnh của vật thì ảnh đó.
A. luôn nhỏ hơn vật.
B. luôn lớn hơn vật.
C. Có thể lớn hơn hay nhỏ hơn vật.
D. luôn ngược chiều với vật.
CỦNG CỐ
Chọn phương án đúng
Câu 3
Quan sát ảnh của một vật qua một thấu kính phân kỳ :
A. ta thấy ảnh lớn hơn vật
B. ta thấy ảnh nhỏ hơn vật
C. có thể lớn hơn hay nhỏ hơn vật
D. luôn ngược chiều với vật
CỦNG CỐ
Chọn phương án đúng
Câu 4
A. Ảnh cho bởi thấu kính hội tụ luôn lớn hơn vật
B. Ảnh cho bởi thấu kính phân kỳ luôn lớn hơn vật
C. Với thấu kính hội tụ, vật thật luôn cho ảnh thật.
D. Với thấu kính phân kỳ, vật thật luôn cho ảnh ảo.
CỦNG CỐ
Chọn phương án đúng
Câu 5
Với một thấu kính :
A. Số phóng đại k>1
B. Số phóng đại k<1
C. Số phóng đại k?1
D. Số phóng đại k>1 hoặc k=1
CỦNG CỐ
Chọn phương án đúng
Câu 6
A. Với thấu kính hội tụ, độ tụ D<0
B. Với thấu kính phân kỳ : D<0
C. Với thấu kính hội tụ D=1
D. Với thấu kính phân kỳ : D?1
CỦNG CỐ
Chọn phương án đúng