Thấu kính là một khối chất trong suốt (thuỷ tinh, nhựa)giới hạn bởi hai mặt cong hoặc bởi một mặt cong và một mặt phẳng.
Bạn đang xem: Trục chính của thấu kính là đường thẳng
Có hai loại thấu kính:
- Thấu kính lồi (còn được gọi là thấu kính rìa mỏng);
- Thấu kính lõm (còn được gọi là thấu kính rìa dày).
Trong không khí:
- Thấu kính lồi là thấu kính hội tụ (hình a).
- Thấu kính lõm là thấu kính phân kì (hình b).
II. Khảo sát thấu kínhhội tụ
1. Quang tâm. Tiêu điểm. Tiêudiện
a) Quang tâm
Quang tâm của thấu kính là điểm mà mọi tia tới qua nó đều truyềnthẳng.
- Đường thẳng đi qua quang tâm O và vuông góc với mặt thấukính là trục chính của thấu kính.
- Các đường thẳng khác qua quang tâm O là trục phụ.
b) Tiêu điểm. Tiêu diện
- Chiếu đến thấu kính hội tụ một chùm tia tới song song.Chùm tia ló cắt nhau (hội tụ) tại một điểm trên trục tương ứng vớichùm tia tới gọi là tiêu điểm ảnh của thấu kính. Tiêu điểm ảnh chính đượckí hiệu F’, tiêu điểm ảnh phụ được kí hiệu F’n (n = 1, 2,3...).
Các tiêu điểm ảnh của thấu kính hội tụ đều hứng đượctrên màn gọi là tiêu điểm ảnh thật.
Trên mỗi trục của thấu kính hội tụ còn có một điểm màchùm tia tới xuất phát từ đó sẽ cho chùm tia ló song song. Đó là tiêuđiểm vật của thấu kính. Tiêu điểm vật chính được kí hiệu F, tiêuđiểm ảnh phụ được kí hiệu Fn (n = 1, 2, 3...).
Tiêu điểm ảnh và tiêu điểm vật trên một trục nằm đốixứng với nhau qua quang tâm.
- Tập hợp tất cả các tiêu điểm tạo thành tiêu diện.
Mỗi thấu kính có hai tiêu diện: tiêu diện ảnh và tiêudiện vật.
Có thể coi tiêu diện là mặt phẳng vuông góc với trụcchính và qua tiêu điểm chính.
2. Tiêu cự. Độ tụ
Để thiết lập các công thức về thấu kính, người ta đặt rahai đại lượng quang học là tiêu cự và độ tụ.
Tiêu cự: $f = \overline {OF"} $, đơn vị mét (m).
Độ tụ: $D = \frac{1}{f}$, đơn vị điôp (dp).
III. Khảo sát thấu kínhphân kì
Quang tâm của thấu kính phân kì có cùng tính chất nhưquang tâm của thấu kính hội tụ.
Các tiêu điểm cũng như tiêu diện (ảnh và vật) của thấukính phân kì cũng được xác định tương tự như với thấu kính hội tụ.Điểm khác biệt là chúng đều ảo, được tạo bởi đường kéo dài củacác tia sáng.
Các công thức định nghĩa tiêu cự và độ tụ vẫn áp dụng đượcđối với thấu kính phân kì nhưng có giá trị âm (ứng với tiêu điểm ảnhF" ảo).
IV. Sự tạo ảnh bởi thấukính
1. Khái niệm ảnh và vật trong Quang học
a. Ảnh điểm là điểm đồng quy của chùm tia ló hay đườngkéo 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.
b. Vật điểm là điểm đồng quy của chùm tia tới hay đườngkéo dài của chúng.
Một vật điểm là:
+ thật nếu chùm tia tới là chùm phân kì;
+ ảo nếu chùm tia tới là chùm hội tụ.
2. Cách dựng ảnh tạo bởithấu kính
Để dựng ảnh tạo bởi thấu kính ta thường vẽ các tia tới sau đây:
- Tia tới qua quang tâm O của thấu kính.
- Tia tới song song với trục chính của thấu kính.
- Tia tới qua tiêu điểm vật chính F (hay có đường kéo dàiqua F).
Trong trường hợp phải vẽ một tia bất kì thì ta xác địnhtrục phụ song song với tia tới. Tia ló tương ứng (hay đường kéo dàicủa nó) sẽ qua tiêu điểm ảnh phụ trên trục phụ đó.
3. Các trường hợp ảnh tạobởi thấu kính
Ảnh của một vật tạo bởi mỗi loại thấu kính có nhữngđặc điểm theo bảng tóm tắt sau:
| Ảnh | Thấu kính hội tụ (f>0) | Thấu kính phân kì (f |
| OI=OI"=2f | ||
| Tính chất (thật ảo) | - Ảnh thật: vật ngoài OF- Ảnh ảo: vật trong OF | - Ảnh luôn luôn ảo |
| Độ lớn (so với vật) | - Ảnh ảo > vật- Ảnh thật: + Ảnh thật > vật: vật trong FI+ Ảnh thật = vật: vật ở I (ảnh ở I")+ Ảnh thật | - Ảnh |
| Chiều (so với vật) | - Vật và ảnh cùng chiều$ \longleftrightarrow$ trái tính chất- Vật và ảnh cùng tính chất$ \longleftrightarrow$trái chiều | - Ảnh cùng chiều so với vật |
V. Các công thức về thấukính
$\overline {OA} = d$vớiquy ước$\begin{cases}{vật\ thật: d>0} \\{vật\ ảo: d$\overline {OA"} = d"$với quy ước
$\begin{cases}{ảnh\ thật: d">0} \\{ảnh\ ảo: d"$\frac{{\overline {A"B"} }}{{\overline {AB} }} = k$
k được gọi là số phóng đại ảnh.
- Nếu k > 0: vật và ảnh cùng chiều.
Xem thêm: Trường Thcs Nguyễn Tất Thành, Trường Thcs & Thpt Nguyễn Tất Thành
- Nếu k
1. Công thức xác định vịtrí ảnh
$\frac{1}{d} + \frac{1}{{d"}} = \frac{1}{f}$
2. Công thức xác định sốphóng đại ảnh
$k = - \frac{{d"}}{d}$
VI. Công dụng của thấukính
Thấu kính được dùng làm: kính khắc phục tật của mắt(cận, viễn, lão); kính lúp; máy ảnh, máy ghi hình (camera); kínhhiển vi; kính thiên văn, ống nhòm; đèn chiếu; máy quang phổ.