BÀI 8. THẤU KÍNH

Khởi động: Thấu kính có trong các dụng cụ quen thuộc như ống nhòm, kính lúp, kính hiển vi hay trong chính mắt của chúng ta. Ánh sáng truyền qua thấu kính có thể tạo thành ảnh của các vật như thế nào?

Giải nhanh:

Ảnh ảo, ảnh thật, ảnh ngược chiều vật, ảnh cùng chiều vật, ảnh lớn hơn vật, ảnh nhỏ hơn vật

I. CẤU TẠO THẤU KÍNH VÀ PHÂN LOẠI

Hoạt động 1: Quan sát để nhận ra độ dày, mỏng ở rìa so với phần giữa của các thấu kính có trong phòng thí nghiệm, phân loại chúng thành thấu kính hội tụ hay thấu kính phân kì.

Giải nhanh:

Hoạt động 2: Ống máy ảnh có cấu tạo gồm nhiều thấu kính nhằm mục đích để thu được hình ảnh chất lượng rõ nét. Hình 8.4 mô tả hệ thống các thấu kính ((1), (2), (3), (4)) trong ống kính của một máy ảnh. Hãy chỉ rõ đâu là thấu kính hội tụ và đâu là thấu kính phân kì trong hệ thống này. 

Giải nhanh:

- Thấu kính hội tụ: (1), (4)

- Thấu kính phân kì: (2), (3)

II. TRỤC CHÍNH, QUANG TÂM, TIÊU ĐIỂM CHÍNH VÀ TIÊU CỰ CỦA THẤU KÍNH

Câu hỏi: Hãy chỉ ra đâu là trục chính, quang tâm, tiêu điểm chính của các thấu kính trong Hình 8.3.

Giải nhanh:

- Trục chính nằm ở giữa vuông góc với tiết diện thẳng của thấu kính.

- Quang tâm là giao điểm của thấu kính và trục chính

- Tiêu điểm chính của thấu kính phân kì cho tia ló kéo dài cắt nhau tại tiêu điểm trên trục chính.

- Tiêu điểm chính của thấu kính hội tụ là điểm đối xứng với điểm mà tia ló sau thấu kính cắt nhau trên trục chính.

III. ĐƯỜNG TRUYỀN CỦA TIA SÁNG QUA THẤU KÍNH

Hoạt động: Thí nghiệm quan sát đường truyền ánh sáng qua thấu kính

Chuẩn bị:

- Nguồn sáng;

- Thấu kính hội tụ, thấu kính phân kì.

Tiến hành:

- Bố trí thí nghiệm như Hình 8.6 với thấu kính hội tụ.

- Lần lượt chiếu tia sáng song song với trục chính tới thấu kính; tia sáng qua quang tâm O của thấu kính.

- Quan sát tia ló trong mỗi trường hợp (Hình 8.6a, b, c) và rút ra nhận xét.

- Lặp lại thí nghiệm trên với thấu kính phân kì.

Thực hiện yêu cầu và trả lời câu hỏi sau:

1. Biểu diễn đường đi của tia sáng bằng hình vẽ.

2. Đường đi của các tia sáng tới quang tâm và tia sáng song song với trục chính của thấu kính có đặc điểm gì?

Giải nhanh:

1.

2. - Đường đi của tia sáng tới quang tâm cho tia ló ra truyền thẳng.

- Đường đi của tia sáng song song với trục chính của thấu kính hội tụ cho chùm tia ló ra hội tụ tại một điểm F trên trục chính.

- Đường đi của tia sáng song song với trục chính của thấu kính phân kỳ cho đường kéo dài của chùm tia ló ra hội tụ tại một điểm F trên trục chính.

Hoạt động: Hãy phân tích và giải thích sự truyền ánh sáng qua thấu kính phân kì (Hình 8.8).

Giải nhanh:

- Đường đi của tia sáng tới quang tâm cho tia ló ra truyền thẳng.

- Đường đi của tia sáng song song với trục chính của thấu kính phân kỳ cho đường kéo dài của chùm tia ló ra hội tụ tại một điểm F trên trục chính.

- Giải thích: Thấu kính được tạo bởi các lăng kính nhỏ ghép liền nhau, ở giữa là một khối trong suốt có hai mặt song song. Các lăng kính có đáy nằm hướng ngược lại với trục chính. Do các tia sáng đi qua lăng kính bị lệch về phía đáy, còn tia sáng chính giữa vuông góc với hai mặt của khối trong suốt nên truyền thẳng, vì vậy chùm sáng song song qua thấu kính phân kỳ là chùm sáng phân kỳ.

Câu hỏi: So sánh độ lệch của tia sáng ở gần rìa thấu kính với tia sáng ở gần trục chính của thấu kính sau khi đi qua thấu kính.

Giải nhanh:

Độ lệch của tia sáng ở gần rìa thấu kính lớn hơn so với tia sáng ở gần trục chính của thấu kính 

IV. SỰ TẠO ẢNH CỦA MỘT VẬT QUA THẤU KÍNH

Hoạt động 1: Hãy dựng ảnh S’ của điểm sáng S ở Hình 8.10 vào vở.

Giải nhanh:

Hình 8.10

Hoạt động 2: Hãy chứng tỏ rằng điểm sáng đặt trên trục chính cũng cho ảnh nằm trên trục chính.

Giải nhanh:

Khi đặt điểm sáng trên trục chính thì khi đi qua quang tâm O thì ánh sáng truyền thẳng, hay khi chiếu song song thì tia tới trùng với trục chính nên cho ảnh nằm trên trục chính

Hoạt động 3: Ảnh S’ trong từng trường hợp ở Hình 8.10 là ảnh thật hay ảnh ảo?

Giải nhanh:

a) Ảnh thật

b) Ảnh ảo

c) Ảnh ảo

Hoạt động 1: Vật AB được đặt vuông góc với trục chính của thấu kính hội tụ có tiêu cự f, điểm A nằm trên trục chính. Gọi d là khoảng cách từ vật đến quang tâm thấu kính. Hãy dựng ảnh A’B’ của AB ứng với các trường hợp: d > f và d < f.

Nhận xét đặc điểm ảnh của vật trong các trường hợp trên theo mẫu Bảng 8.1.

Giải nhanh:

Hoạt động 2: Vẽ ảnh của một vật AB đặt vuông góc với trục chính của thấu kính phân kì có tiêu cự f trong các trường hợp: d > f và d < f. Nhận xét đặc điểm ảnh của vật theo mẫu Bảng 8.2.

Giải nhanh:

Hoạt động: Chuẩn bị: Bộ thí nghiệm như Hình 8.12:

- Đèn chiếu sáng (1);

- Vật sáng bằng kính mờ hình chữ F (2);

- Thấu kính hội tụ hoặc thấu kính phân kì (3);

- Màn chắn (4);

- Giá quang học (5);

- Nguồn điện và dây nối (6).

Tiến hành:

Thí nghiệm 1.

- Bố trí thí nghiệm như Hình 8.12. 

- Đặt vật ở vị trí d > f.

- Từ từ dịch chuyển màn chắn cho đến khi thu được ảnh của vật rõ nét trên màn chắn.

- Nhận xét đặc điểm ảnh của vật.

- Lặp lại thí nghiệm trong trường hợp d < f và rút ra nhận xét đặc điểm ảnh của vật trong trường hợp đó.

Trả lời các câu hỏi sau:

1. Đặt vật trong khoảng nào thì hứng được ảnh rõ nét trên màn chắn. Ảnh đó là ảnh thật hay ảnh ảo?

2. Khi đặt vật trong khoảng tiêu cự, quan sát ảnh ảo bằng cách nào? Ảnh ảo có hứng được trên màn chắn không?

Thí nghiệm 2.

- Thay thấu kính hội tụ bằng thấu kính phân kì.

- Đặt vật ở các vị trí d > f và d < f. Đặt mắt quan sát ảnh của vật qua thấu kính.

Thực hiện các yêu cầu sau:

1. Hãy cho biết ảnh ảo tạo bởi thấu kính hội tụ của thấu kính phân kì có điểm gì giống và khác nhau.

2. Nêu các cách phân biệt thấu kính hội tụ và thấu kính phân kì.

Giải nhanh:

Thí nghiệm 1.

1. d > f, ảnh thật

2. Quan sát ảnh ảo bằng cách đặt mắt quan sát qua thấu kính. Ảnh ảo không thể hứng được trên màn chắn.

Thí nghiệm 2.

1. Giống nhau là cùng chiều với vật, ảnh ảo qua thấu kính hội tụ lớn hơn vật còn ảnh ảo qua thấu kính phân kì nhỏ hơn vật.

2. Cách nhìn trực quan

- Thấu kính hội tụ có phần rìa mỏng hơn phần giữa.

- Thấu kính phân kỳ có phần rìa dày hơn phần giữa.