Vật lý - Bài 29: Thấu kính mỏng

Bài 29 GV: Trần Thị Bích Phượng-THPT chuyên Nguyễn Du I.I. THATHẤUÁU KKÍÍNHNH--PHÂNPHÂN LOALOẠIÏI THATHẤUÁU KKÍÍNHNH 1) Định nghĩa ¾ Thấu kính là một khối chất trong suốt (thủy tinh, nhựa, …), giới hạn bởi hai mặt cầu hoặc một mặt cầu và một mặt phẳng . ¾ Thấu kính mỏng có bề dày chính giữa rất nhỏ so với bán kính mặt cầu. O O I.I. THATHẤUÁU KKÍÍNHNH--PHÂNPHÂN LOALOẠIÏI THATHẤUÁU KKÍÍNHNH 2) Phân Loại Thấukínhlồi–thấukínhrìamỏng . O TrongTrong khôngkhông khkhíí:: F’ O Khi chùm tia tới song song, thấu kính lồi tạo ra chùm tia ló hội tu.ï Nên thấu kính lồi còn được gọi là thấu kính hội tụ I.I. THATHẤUÁU KKÍÍNHNH--PHÂNPHÂN LOALOẠIÏI THATHẤUÁU KKÍÍNHNH 2) Phân Loại Thấukínhlõm-thấukínhrìadày O TrongTrong khôngkhông khkhíí:: F’ O Khi chùm tia tới song song, thấu kính lõm tạo ra chùm tia ló phân kì. Nên thấu kính lõm còn được gọi là thấu kính phân kì. I.I. THATHẤUÁU KKÍÍNHNH--PHÂNPHÂN LOALOẠIÏI THATHẤUÁU KKÍÍNHNH 1.1. ĐĐịnhịnh nghnghĩĩaa 2.2. PhânPhân loaloạiïi II.KHAII.KHẢỎO SASÁTÙT THATHẤUÁU KKÍÍNHNH 1.1. QuangQuang tâmtâm 1.1. QuangQuang tâmtâm Quang tâm : điểm O chính giữa thấu kính, mọi tia sáng đi qua O đều truyền thẳng. Trục chính: đường thẳng đi qua O và vuông góc với mặt thấu kính Δ : Trục phụ : Đường thẳng bất kì đi qua quang tâm O Δ trục chính O tr ục ph ụ Mọi tia sáng bất kì qua quang tâm của thấu kính thì truyền thẳng. I.I. THATHẤUÁU KKÍÍNHNH--PHÂNPHÂN LOALOẠIÏI THATHẤUÁU KKÍÍNHNH 1.1. ĐĐịnhịnh nghnghĩĩaa 2.2. PhânPhân loaloạiïi II.KHAII.KHẢỎO SASÁTÙT THATHẤUÁU KKÍÍNHNH 1.1. QuangQuang tâmtâm 2.2. TiêuTiêu đđieiểm.Tiêuåm.Tiêu diediệnän.. TiêuTiêu ccựự 2.1 Tiêu điểm a) Tiêu điểm ảnh a1) Tiêu điểm ảnh chính 2.1 Tiêu điểm a) Tiêu điểm ảnh a1) Tiêu điểm ảnh chính Là 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’ F’ F’ O O ) Nằm phía tia ló. ) Nằm phía tia tới. I.I. THATHẤUÁU KKÍÍNHNH--PHÂNPHÂN LOALOẠIÏI THATHẤUÁU KKÍÍNHNH 1.1. ĐĐịnhịnh nghnghĩĩaa 2.2. PhânPhân loaloạiïi II.KHAII.KHẢỎO SASÁTÙT THATHẤUÁU KKÍÍNHNH 1.1. QuangQuang tâmtâm 2.2. TiêuTiêu đđieiểm.Tiêuåm.Tiêu diediệnän.. TiêuTiêu ccựự 2.1 Tiêu điểm a) Tiêu điểm ảnh a1) Tiêu điểm ảnh chính a2) Tiêu điểm ảnh phụ a2) Tiêu điểm ảnh phụ Là giao điểm của các tia ló (hay đường kéo dài của các tia ló ) khi chùm tia tới song song với trục phụ. Kí hiệu : Fn’ F’1 Δ O F’ F’ O F’1 Δ ) Nằm phía tia ló. ) Nằm phía tia tới. I.I. THATHẤUÁU KKÍÍNHNH--PHÂNPHÂN LOALOẠIÏI THATHẤUÁU KKÍÍNHNH II.KHAII.KHẢỎO SASÁTÙT THATHẤUÁU KKÍÍNHNH 1.1. QuangQuang tâmtâm 2.2. TiêuTiêu đđieiểm.Tiêuåm.Tiêu diediệnän.. TiêuTiêu ccựự 2.1 Tiêu điểm a) Tiêu điểm ảnh b) Tiêu điểm vật b1) Tiêu điểm vật chính b) Tiêu điểm vật b1) Tiêu điểm vật chính Là 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 S F F O O ) Nằm phía tia tới. ) Nằm phía tia ló. I.I. THATHẤUÁU KKÍÍNHNH--PHÂNPHÂN LOALOẠIÏI THATHẤUÁU KKÍÍNHNH II.KHAII.KHẢỎO SASÁTÙT THATHẤUÁU KKÍÍNHNH 1.1. QuangQuang tâmtâm 2.2. TiêuTiêu đđieiểm.Tiêuåm.Tiêu diediệnän.. TiêuTiêu ccựự 2.1 Tiêu điểm a) Tiêu điểm ảnh b) Tiêu điểm vật b1) Tiêu điểm vật chính b2) Tiêu điểm vật phụ b2) Tiêu điểm vật phụ Là giao điểm của các tia tới (hay đường kéo dài của các tia tới ) khi chùm tia ló song song với trục phụ. Kí hiệu : Fn Δ F1 F O F O F 1 Δ ) Nằm phía tia tới. ) Nằm phía tia ló. D Chú ý : •Tiêu điểm F và F’ đối xứng với nhau qua quang tâm F F’ F’ F O O I.I. THATHẤUÁU KKÍÍNHNH--PHÂNPHÂN LOALOẠIÏI THATHẤUÁU KKÍÍNHNH 1.1. ĐĐịnhịnh nghnghĩĩaa 2.2. PhânPhân loaloạiïi II.KHAII.KHẢỎO SASÁTÙT THATHẤUÁU KKÍÍNHNH 1.1. QuangQuang tâmtâm 2.2. TiêuTiêu đđieiểm.Tiêuåm.Tiêu diediệnän.. TiêuTiêu ccựự 2.1 Tiêu điểm 2.2 Tiêu diện 2.2 Tiêu diện Tập hợp tất cả các tiêu điểm tạo thành tiêu diện.Mỗi thấu kính có 2 tiêu diện: tiêu diện vật và tiêu diện ảnh. Hai tiêu diện này là hai mặt phẳng vuông góc với trục chính tại tiêu điểm F và F’. Tiêu diệnvậtTiêudiệnvật F F’ F’ F O O Tiêu diện ảnh Tiêu diện ảnh I.I. THATHẤUÁU KKÍÍNHNH--PHÂNPHÂN LOALOẠIÏI THATHẤUÁU KKÍÍNHNH 1.1. ĐĐịnhịnh nghnghĩĩaa 2.2. PhânPhân loaloạiïi II.KHAII.KHẢỎO SASÁTÙT THATHẤUÁU KKÍÍNHNH 1.1. QuangQuang tâmtâm 2.2. TiêuTiêu đđieiểm.Tiêuåm.Tiêu diediệnän.. TiêuTiêu ccựự 2.1 Tiêu điểm 2.2 Tiêu diện 2.3 Tiêu cự 2.3 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 O F’ F’ O F ff ff b) Công thức | f | = OF = OF’ c) Qui ước dấu f > 0 với thấu kính hội tụ. f < 0 với thấu kính phân kì I.I. THATHẤUÁU KKÍÍNHNH--PHÂNPHÂN LOALOẠIÏI THATHẤUÁU KKÍÍNHNH 1.1. ĐĐịnhịnh nghnghĩĩaa 2.2. PhânPhân loaloạiïi II.KHAII.KHẢỎO SASÁTÙT THATHẤUÁU KKÍÍNHNH 1.1. QuangQuang tâmtâm 2.2. TiêuTiêu đđieiểm.Tiêuåm.Tiêu diediệnän.. TiêuTiêu ccựự 3.3. ĐĐoộä tutụï 3.3. ĐĐoộä tutụï a) Định nghĩa Độ tụ là đại lượng đặc trưng cho khả năng hội tụ chùm tia sáng . b) Công thức: 1 D = ()dp f Trong đó ()m f : Tiêu cự của thấu kính (m). D : Độ tụ của thấu kính (diop-dp). I.I. THATHẤUÁU KKÍÍNHNH--PHÂNPHÂN LOALOẠIÏI THATHẤUÁU KKÍÍNHNH 1.1. ĐĐịnhịnh nghnghĩĩaa 2.2. PhânPhân loaloạiïi II.KHAII.KHẢỎO SASÁTÙT THATHẤUÁU KKÍÍNHNH 1.1. QuangQuang tâmtâm 2.2. TiêuTiêu đđieiểm.Tiêuåm.Tiêu diediệnän.. TiêuTiêu ccựự 3.3. ĐĐoộä tutụï III.SIII.SỰỰ TATẠỌO AẢNHÛNH BƠBỞIÛI THATHẤUÁU KKÍÍNHNH 1.1. KhaKháiùi nieniệmäm aảûnhnh vavàø vavậtät trongtrong QuangQuang hohọcïc III.SIII.SỰỰ TATẠỌO AẢNHÛNH BƠBỞIÛI THATHẤUÁU KKÍÍNHNH 1.1. KhaKháiùi nieniệmäm aảûnhnh vavàø vavậtät trongtrong QuangQuang hohọcïc ¾Vật điểm là điểm đồng qui của chùm tia tới hay đường kéo dài của chúng ¾Một vật điểm là : 9Ảo nếu chùm tia tới là chùm hội tụ 9Thật nếu chùm tia tới là chùm tia phân kì I.I. THATHẤUÁU KKÍÍNHNH--PHÂNPHÂN LOALOẠIÏI THATHẤUÁU KKÍÍNHNH 1.1. ĐĐịnhịnh nghnghĩĩaa 2.2. PhânPhân loaloạiïi II.KHAII.KHẢỎO SASÁTÙT THATHẤUÁU KKÍÍNHNH 1.1. QuangQuang tâmtâm 2.2. TiêuTiêu đđieiểm.Tiêuåm.Tiêu diediệnän.. TiêuTiêu ccựự 3.3. ĐĐoộä tutụï III.SIII.SỰỰ TATẠỌO AẢNHÛNH BƠBỞIÛI THATHẤUÁU KKÍÍNHNH 1.1. KhaKháiùi nieniệmäm aảûnhnh vavàø vavậtät trongtrong QuangQuang hohọcïc 2.2. CaCáchùch ddựựngng aảnhûnh tatạọo bơbởiûi thathấuáu kkíínhnh III.SIII.SỰỰ TATẠỌO AẢNHÛNH BƠBỞIÛI THATHẤUÁU KKÍÍNHNH 2.2. CaCáchùch ddựựngng aảnhûnh tatạọo bơbởiûi thathấuáu kkíínhnh Dựng ảnh (vẽảnh) là vẽđường truyềncủamột chùm tia sáng biểudiễnsự tạo ảnh củamộtvật điểm. TaTa ththưườờngng vvẽẽ ccáácc tiatia ttớớii đđặặcc bibiệệtt sausau đđâyây:: 99TiaTia ttớớii quaqua quangquang tâmtâm OO ththìì truytruyềềnn ththẳẳngng.. 99TiaTia ttớớii songsong songsong vvớớii trtrụụcc chchíínhnh chocho tiatia llĩĩ quaqua tiêutiêu đđiiểểmm ảảnhnh chchíínhnh FF’’ 99TiaTia ttớớii quaqua tiêutiêu đđiiểểmm vvậậtt chchíínhnh F(F( hayhay ccĩĩ đưđườờngng kkééoo ddààii quaqua F)F) chocho tiatia llĩĩ songsong songsong vvớớii trtrụụcc chchíínhnh.. I.I. THATHẤUÁU KKÍÍNHNH--PHÂNPHÂN LOALOẠIÏI THATHẤUÁU KKÍÍNHNH II.KHAII.KHẢỎO SASÁTÙT THATHẤUÁU KKÍÍNHNH III.SIII.SỰỰ TATẠỌO AẢNHÛNH BƠBỞIÛI THATHẤUÁU KKÍÍNHNH 1.1. KhaKháiùi nieniệmäm aảûnhnh vavàø vavậtät trongtrong QuangQuang hohọcïc 2.2. CaCáchùch ddựựngng aảnhûnh tatạọo bơbởiûi thathấuáu kkíínhnh a) Đường đi các tia tới đặc biệt a) Đường đi các tia tới đặc biệt Tia tới qua tâm O thì đi thẳng F O F’ F’ O F Tia tới song song với trục chính, tia ló tương ứng (hoặc đường kéo dài) đi qua tiêu điểm ảnh chính F’. F F’ F’ F O O Tia tới (hoặc đường kéo dài) qua tiêu điểm vật chính F, tia ló tương ứng song song với trục chính. F F’ F’ F O O I.I. THATHẤUÁU KKÍÍNHNH--PHÂNPHÂN LOALOẠIÏI THATHẤUÁU KKÍÍNHNH II.KHAII.KHẢỎO SASÁTÙT THATHẤUÁU KKÍÍNHNH III.SIII.SỰỰ TATẠỌO AẢNHÛNH BƠBỞIÛI THATHẤUÁU KKÍÍNHNH 1.1. KhaKháiùi nieniệmäm aảûnhnh vavàø vavậtät trongtrong QuangQuang hohọcïc 2.2. CaCáchùch ddựựngng aảnhûnh tatạọo bơbởiûi thathấuáu kkíínhnh a) Đường đi các tia tới đặc biệt b) Đường đi của tia tới bất kì b) Đường đi của tia tới bất kì Xét một tia tới bất kì SI, ta có thể vẽ tia ló tương ứng theo các cách sau: S S I I F F’ F’ F O O 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. TừI vẽtialóđiqua F’1 S S F’ I 1 I F F’ F’ F O F’1 O 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 S S F1 I I F F’ F F’ O O F’1 I.I. THATHẤUÁU KKÍÍNHNH--PHÂNPHÂN LOALOẠIÏI THATHẤUÁU KKÍÍNHNH II.KHAII.KHẢỎO SASÁTÙT THATHẤUÁU KKÍÍNHNH III.SIII.SỰỰ TATẠỌO AẢNHÛNH BƠBỞIÛI THATHẤUÁU KKÍÍNHNH 1.1. KhaKháiùi nieniệmäm aảûnhnh vavàø vavậtät trongtrong QuangQuang hohọcïc 2.2. CaCáchùch ddựựngng aảnhûnh tatạọo bơbởiûi thathấuáu kkíínhnh a) Đường đi các tia tới đặc biệt b) Đường đi của tia tới bất kì c) Sự tạo ảnh c) Sự tạo ảnh Để có ảnh rõ (đồng dạng với vật), vật phải có dạng phẳng, nhỏ, đặt vuông góc với trục chính. B F F’ A’ A O B’ (Vật thật Ỉ ảnh thật) (Vật sáng nằm ngoài khoảng OF) B’ B F’ A A’ F O (Vật thật Ỉ ảnh ảo) (Vật sáng nằm trong khoảng OF) Vật ảo luôn luôn cho ảnh thật, nhỏ hơn, cùng chiều với vật và nằm trong khoảng tiêu cự ảnh (OF’) B B’ F O A’ F’ A (Vật ảo Ỉ ảnh thật) B B’ A F A’ O F’ (Vật thật Ỉ ảnh ảo) Chú ý: Nếu ảnh và vật : 9Thật: mũi tên liền nét 9Ảo : mũi tên đứt nét BABẢÛNGNG TOTÓÙMM TATẮÉTT ThaThấáuu HoHộiäi tutu ïï(f(f>0)>0) PhânPhân kkìì (f<0)(f<0) KKíínhnh IIF F’ ’F’ F Ảnh O O ™™AẢÛnhnh TTíínhnh chachấátt --ThaThậätt :: vavậtät trongtrong 0F0F ™™AẢnhÛnh luônluôn luônluôn aảûoo ((ThaThậätt ,, aảûoo)) --AẢÛoo :: vavậätt trongtrong 0F0F ĐĐoộä lơlớùnn ™™AẢÛnhnh aảûoo >> vavậätt (so(so vơvớùii vavậätt)) ™™AẢÛnhnh thathậtät:: ™™AẢnhÛnh << vavậätt >>vavậätt:: vavậätt trongtrong FIFI ==vavậätt:: vavậätt ơởû I(aI(ảnhûnh ơởû II’’)) <<vavậätt:: vavậätt ngoangoàøii khoakhoảûngng FIFI ChieChiềàuu ™™VaVậätt vavàø aảnhûnh ™™AẢnhÛnh cucùøngng chiechiềàuu soso vơvớùii vavậätt (so(so vơvớùii vavậätt)) cucùøngng chiechiềuàu > tratráùii ttíínhnh chachấtát CuCùøngng ttíínhnh chachấtát > tratráùii chiechiềuàu I.I. THATHẤUÁU KKÍÍNHNH--PHÂNPHÂN LOALOẠIÏI THATHẤUÁU KKÍÍNHNH II.KHAII.KHẢỎO SASÁTÙT THATHẤUÁU KKÍÍNHNH III.SIII.SỰỰ TATẠỌO AẢNHÛNH BƠBỞIÛI THATHẤUÁU KKÍÍNHNH VI.VI. CÔNGCÔNG THTHỨỨCC THATHẤUÁU KKÍÍNHNH 1) Công thức xác định vị trí ảnh VI.VI. CÔNGCÔNG THTHỨỨCC THATHẤUÁU KKÍÍNHNH 1) Công thức xác định vị trí ảnh d B F’ A’ A F O B’ 111 d’ + = d' d f D Trong đó •d : Khoảng cách từ vật đến thấu kính (m) •d’ : Khoảng cách từ ảnh đến thấu kính (m) I.I. THATHẤUÁU KKÍÍNHNH--PHÂNPHÂN LOALOẠIÏI THATHẤUÁU KKÍÍNHNH II.KHAII.KHẢỎO SASÁTÙT THATHẤUÁU KKÍÍNHNH III.SIII.SỰỰ TATẠỌO AẢNHÛNH BƠBỞIÛI THATHẤUÁU KKÍÍNHNH VI.VI. CÔNGCÔNG THTHỨỨCC THATHẤUÁU KKÍÍNHNH 1) Công thức xác định vị trí ảnh 2) Qui ước 2) Qui ước Các giá trị khoảng cách hình học thay bằng các trị đại số : ™Vật Thật: d > 0 Aûo : d < 0 ™Ảnh Thật: d’ > 0 Ảo : d’ < 0 ™Tiêu cự f > 0 với thấu kính hội tụ. f < 0 với thấu kính phân kì. I.I. THATHẤUÁU KKÍÍNHNH--PHÂNPHÂN LOALOẠIÏI THATHẤUÁU KKÍÍNHNH II.KHAII.KHẢỎO SASÁTÙT THATHẤUÁU KKÍÍNHNH III.SIII.SỰỰ TATẠỌO AẢNHÛNH BƠBỞIÛI THATHẤUÁU KKÍÍNHNH VI.VI. CÔNGCÔNG THTHỨỨCC THATHẤUÁU KKÍÍNHNH 1) Công thức xác định vị trí ảnh 2) Qui ước 3) Độ phóng đại của ảnh 2) Độ phóng đại của ảnh a) Định nghĩa Là tỉ số giữa chiều cao của ảnh vớiø chiều cao của vật b) Công thức A'B' d' k= = - AB d B hay F’ A’ A F O ff-d' k= = B’ f-d f c) Ý nghĩa So sánh tính chất liên hệ ø giữa ảnh với vật (Chiều, độ cao , bản chất …) k > 0 : Aûnh và vật cùng chiều k < 0 : Ảnh và vật ngược chiều | k | > 1 : Ảnh lớn hơn vật | k | < 1 : Ảnh nhỏ hơn vật MôMô phophỏûngng babằèngng hhììnhnh aảûnhnh đđoộängng ThaThấuáu kkíínhnh hohộiäi tutụï ThaThấuáu kkíínhnh phânphân kkìì PhaPhầnàn memềmàm mômô phophỏngûng NhNhưữngõng hiehiệnän ttưươợngïng cơcơ sơsởû cucủảa quangquang hohọcïc QuangQuang hhììnhnh hohọcïc-- mômô phophỏngûng vavàø thiethiếtát kekếá I.I. THATHẤUÁU KKÍÍNHNH--PHÂNPHÂN LOALOẠIÏI THATHẤUÁU KKÍÍNHNH II.KHAII.KHẢỎO SASÁTÙT THATHẤUÁU KKÍÍNHNH III.SIII.SỰỰ TATẠỌO AẢNHÛNH BƠBỞIÛI THATHẤUÁU KKÍÍNHNH VI.VI. CÔNGCÔNG THTHỨỨCC THATHẤUÁU KKÍÍNHNH V.V. ỨỨNGNG DUDỤNGÏNG CUCỦẢA THATHẤÁUU KKÍÍNHNH ThaThấáuu kkíínhnh cocóù nhienhiềuàu côngcông dudụïngng hhưữũu ííchch trongtrong đđơờiøi sosốángng vavàø trongtrong khoakhoa hohọïcc ThaThấáuu kkíínhnh đưđươợcïc dudùngøng lalàømm:: KKíínhnh khakhắcéc phuphụcïc tatậätt cucủảa mamắét(cat(cậnän,, viễnviễn,, lãolão).). KKíínhnh lulúpùp MaMáýy aảnhûnh,, mamáùyy ghighi hhìình(Cameranh(Camera)) KKíínhnh hiehiểnån vivi KKíínhnh thiênthiên vănvăn,, oốngáng nhonhòmøm ĐĐeèønn chiechiếuáu MaMáýy quangquang phophổå MinhMinh hohọạa thêmthêm:: THẤU KÍNH KÍNH HIỂN VI KÍNH THIÊN VĂN KÍNH LÚP HHììnhnh aảûnhnh minhminh hohọïaa HHììnhnh aảûnhnh minhminh hohọïaa Hết