Bài 48. Thấu kính mỏng

THẤU KÍNH MỎNG
Bài 49
1. ĐỊNH NGHĨA
a. Định nghĩa
Thấu kính là một khối trong suốt, được giới hạn bởi hai mặt cầu hoặc một mặt phẳng và một mặt cầu.
b) Phân loại
Thấu kính mép mỏng gọi là thấu kính hội tụ.
Thấu kính mép dày gọi là thấu kính phân kì.
1. ĐỊNH NGHĨA
c. 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)
1. ĐỊNH NGHĨA
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
1. ĐỊNH NGHĨA
c. Các yếu tố thấu kính
? : Đường kính mở hay đường kính khẩu độ.
Ta chỉ xét các thấu kính mỏng và trong không khí .
1. ĐỊNH NGHĨA
c. Các yếu tố thấu kính
d) Tính chất quang tâm
Một tia sáng bất kì qua quang tâm thì truyền thẳng.
1. ĐỊNH NGHĨA
I
P
e) 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.
1. ĐỊNH NGHĨA
2. TIÊU ĐIỂM.TIÊU DIỆN.TIÊU CỰ
a) Tiêu điểm ảnh chính (Tiêu điểm ảnh )
- 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
a) Tiêu điểm ảnh chính (Tiêu điểm ảnh )
- Vị Trí
O
O
2. TIÊU ĐIỂM.TIÊU DIỆN.TIÊU CỰ
b) Tiêu điểm vật chính (Tiêu điểm vật )
- 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
2. TIÊU ĐIỂM.TIÊU DIỆN.TIÊU CỰ
- Vị trí
O
O
2. TIÊU ĐIỂM.TIÊU DIỆN.TIÊU CỰ
b) Tiêu điểm vật chính (Tiêu điểm vật )
b) Tiêu điểm vật chính (Tiêu điểm vật )
? Chú ý :
Tiêu điểm F và F` đối xứng với nhau qua quang tâm
2. TIÊU ĐIỂM.TIÊU DIỆN.TIÊU CỰ
Tiêu diện vật : Mặt phẳng vuông góc với trục chính tại tiêu điểm vật F
c) Tiêu diện - Tiêu điểm phụ
F’
F
O
F’
F
O
2. TIÊU ĐIỂM.TIÊU DIỆN.TIÊU CỰ
Tiêu diện ảnh : Mặt phẳng vuông góc với trục chính tại tiêu điểm ảnh chính F`
F’
F
O
F’
F
O
2. TIÊU ĐIỂM.TIÊU DIỆN.TIÊU CỰ
c) Tiêu diện - Tiêu điểm phụ
Tiêu điểm vật phụ : Điểm cắt của một trục phụ bất kì với tiêu diện vật
F
O
F
O
F1
F1


2. TIÊU ĐIỂM.TIÊU DIỆN.TIÊU CỰ
c) Tiêu diện - Tiêu điểm phụ
Tiêu điểm ảnh phụ : Điểm cắt của một trục phụ bất kì với tiêu diện ảnh
F’
O
F’
O
F’1
F’1


2. TIÊU ĐIỂM.TIÊU DIỆN.TIÊU CỰ
c) Tiêu diện - Tiêu điểm phụ
Tính chất tạo ảnh ứng với trục phụ ?
+ 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


2. TIÊU ĐIỂM.TIÊU DIỆN.TIÊU CỰ
c) Tiêu diện - Tiêu điểm phụ
Tính chất tạo ảnh ứng với trục phụ ?
+ 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


2. TIÊU ĐIỂM.TIÊU DIỆN.TIÊU CỰ
c) Tiêu diện - Tiêu điểm phụ
d) 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
2. TIÊU ĐIỂM.TIÊU DIỆN.TIÊU CỰ
d) Tiêu cự
Công thức
Qui ước dấu
f > 0 với thấu kính hội tụ.
f < 0 với thấu kính phân kì
2. TIÊU ĐIỂM.TIÊU DIỆN.TIÊU CỰ
3. ĐƯỜNG ĐI CỦA TIA SÁNG QUA THẤU KÍNH
a) 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
a) 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
3. ĐƯỜNG ĐI CỦA TIA SÁNG QUA THẤU KÍNH
Tia tới qua tâm O thì đi thẳng
F’
F
O
F’
F
O
3. ĐƯỜNG ĐI CỦA TIA SÁNG QUA THẤU KÍNH
a) Các tia đặc biệt
b) 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
3. ĐƯỜNG ĐI CỦA TIA SÁNG QUA THẤU KÍNH
b) 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
3. ĐƯỜNG ĐI CỦA TIA SÁNG QUA THẤU KÍNH
b) 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
3. ĐƯỜNG ĐI CỦA TIA SÁNG QUA THẤU KÍNH
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
4) 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 3 tia sáng đặc biệt. A�nh B` là giao điểm của các tia ló
F’
F
O
A
B
B’
4) 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’
4) 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
4) 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
4) Xác định ảnh bằng cách vẽ đường đi của tia sáng
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
4) Xác định ảnh bằng cách vẽ đường đi của tia sáng
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
Tính chất ảnh của một vật qua thấu kính
4) Xác định ảnh bằng cách vẽ đường đi của tia sáng
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’
Tính chất ảnh của một vật qua thấu kính
4) Xác định ảnh bằng cách vẽ đường đi của tia sáng
Đối với thấu kính hội tụ.
Khi vật ở tiêu điểm vật ? ảnh ở xa vô cực
F
O
A
B
O
F’
Tính chất ảnh của một vật qua thấu kính
4) Xác định ảnh bằng cách vẽ đường đi của tia sáng
Đối với thấu kính hội tụ.
Vật và ảnh chuyển động cùng hướng
F’
F
O
A1
B1
Tính chất ảnh của một vật qua thấu kính
4) Xác định ảnh bằng cách vẽ đường đi của tia sáng
Đối với thấu kính hội tụ.
Vật và ảnh chuyển động cùng hướng
F’
F
O
Tính chất ảnh của một vật qua thấu kính
4) Xác định ảnh bằng cách vẽ đường đi của tia sáng
Đối với thấu kính hội tụ.
Vật và ảnh chuyển động cùng hướng
F’
F
O
Tính chất ảnh của một vật qua thấu kính
4) Xác định ảnh bằng cách vẽ đường đi của tia sáng
Đối với thấu kính hội tụ.
Vật và ảnh chuyển động cùng hướng
F’
F
O
Tính chất ảnh của một vật qua thấu kính
4) Xác định ảnh bằng cách vẽ đường đi của tia sáng
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
Tính chất ảnh của một vật qua thấu kính
4) Xác định ảnh bằng cách vẽ đường đi của tia sáng
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
Tính chất ảnh của một vật qua thấu kính
4) Xác định ảnh bằng cách vẽ đường đi của tia sáng
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
Tính chất ảnh của một vật qua thấu kính
4) Xác định ảnh bằng cách vẽ đường đi của tia sáng
Đối với thấu kính phân kì.
Khi vật ảo ở tiêu điểm vật ? ảnh ở xa vô cực
O
F’
Tính chất ảnh của một vật qua thấu kính
4) Xác định ảnh bằng cách vẽ đường đi của tia sáng
Đối với thấu kính phân kì.
Vật và ảnh chuyển động cùng hướng
O
F
Tính chất ảnh của một vật qua thấu kính
4) Xác định ảnh bằng cách vẽ đường đi của tia sáng
Đối với thấu kính phân kì.
Vật và ảnh chuyển động cùng hướng
O
F
Tính chất ảnh của một vật qua thấu kính
4) Xác định ảnh bằng cách vẽ đường đi của tia sáng
Đối với thấu kính phân kì.
Vật và ảnh chuyển động cùng hướng
O
F
Tính chất ảnh của một vật qua thấu kính
4) Xác định ảnh bằng cách vẽ đường đi của tia sáng
5. ĐỘ TỤ

a) Định nghĩa
Độ tụ là một đại lượng dùng để xác định khả năng làm hội tụ chùm tia nhiều hay ít. Kí hiệu D
ĐV: Điốp (Dp)
b) 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. (Diop)
5. ĐỘ TỤ

c) 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.
5. ĐỘ TỤ

Chú �
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
5. ĐỘ TỤ

6. CÔNG THỨC THẤU KÍNH

a) Công thức
? Trong đó
f : Tiêu cự 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
b) Qui ước
d > 0 với vật thật, d < 0 với vật ảo
d` > 0 với ảnh thật, d` < 0 với ảnh ảo.

6. CÔNG THỨC THẤU KÍNH

c) Độ phóng đại của ảnh
Là tỉ số giữa chiều cao của ảnh với� chiều cao của vật
- Công thức
6. CÔNG THỨC THẤU KÍNH

k > 0 : A�nh và vật cùng chiều
k < 0 : Ảnh và vật ngược chiều
c) Độ phóng đại của ảnh
Ý nghĩa
? k ? > 1 : Ảnh lớn hơn vật
? k ? < 1 : Ảnh nhỏ hơn vật
6. CÔNG THỨC THẤU KÍNH

7. QUANG SAI

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

8. ỨNG DỤNG CỦA THẤU KÍNH
THẤU KÍNH
Thấu kính hội tụ còn được dùng làm kính tụ quang trong các đèn chiếu, dụng cụ đo quang học nhăm biến chùm tia sáng phân kì thành chùm song song.
8. ỨNG DỤNG CỦA THẤU KÍNH