Bài giảng Vật lí 11 - Bài 29: Thấu kính mỏng - Trần Thị Bích Phượng

Bài 29 GV: Trần Thị Bích Phượng-THPT chuyên Nguyễn Du I. THẤÁU KÍNH-PHÂN LO ÏÏI THẤÁU KÍNH 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. 1) Định nghĩa O O 2) Phân Loại Thấu kính lồi – thấu kính rìa mỏng . O I. THẤÁU KÍNH-PHÂN LO ÏÏI THẤÁU KÍNH Trong khôngâ khí: 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 F’ O 2) Phân Loại Thấu kính lõm-thấu kính rìa dày O I. THẤÁU KÍNH-PHÂN LO ÏÏI THẤÁU KÍNH Trong khôngâ khí: 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. F’ O II.KHẢÛO SÁÙT THẤÁU KÍNH I. THẤÁU KÍNH-PHÂN LO ÏÏI THẤÁU KÍNH 1. Quang tâmâ 1. Định nghĩa 2. Phânâ loạïi 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 trục chính O trục phụ Δ 1. Quang tâmâ Mọi tia sáng bất kì qua quang tâm của thấu kính thì truyền thẳng. 2. Tiêuâ điểåm.Tiêuâ diệän. Tiêuâ cựï II.KHẢÛO SÁÙT THẤÁU KÍNH 2.1 Tiêu điểm I. THẤÁU KÍNH-PHÂN LO ÏÏI THẤÁU KÍNH 1. Quang tâmâ 1. Định nghĩa 2. Phânâ loạïi a) Tiêu điểm ảnh a1) Tiêu điểm ảnh chính 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’ 2.1 Tiêu điểm F’ F’ O ) Nằm phía tia tới. O ) Nằm phía tia ló. 2. Tiêuâ điểåm.Tiêuâ diệän. Tiêuâ cựï II.KHẢÛO SÁÙT THẤÁU KÍNH 2.1 Tiêu điểm I. THẤÁU KÍNH-PHÂN LO ÏÏI THẤÁU KÍNH 1. Quang tâmâ 1. Định nghĩa 2. Phânâ loạïi a) Tiêu điểm ảnh a1) Tiêu điểm ảnh chính a2) Tiêu điểm ảnh phụ F’ OF’O F’1 F’1Δ Δ 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’ a2) Tiêu điểm ảnh phụ ) Nằm phía tia ló. ) Nằm phía tia tới. 2. Tiêuâ điểåm.Tiêuâ diệän. Tiêuâ cựï a) Tiêu điểm ảnh II.KHẢÛO SÁÙT THẤÁU KÍNH 2.1 Tiêu điểm I. THẤÁU KÍNH-PHÂN LO ÏÏI THẤÁU KÍNH 1. Quang tâmâ b) Tiêu điểm vật b1) Tiêu điểm vật chính F S F OO ) Nằm phía tia tới. ) Nằm phía tia ló. b1) Tiêu điểm vật chính b) Tiêu điểm vật 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 2. Tiêuâ điểåm.Tiêuâ diệän. Tiêuâ cựï a) Tiêu điểm ảnh II.KHẢÛO SÁÙT THẤÁU KÍNH 2.1 Tiêu điểm I. THẤÁU KÍNH-PHÂN LO ÏÏI THẤÁU KÍNH 1. Quang tâmâ b) Tiêu điểm vật b1) Tiêu điểm vật chính b2) Tiêu điểm vật phụ b2) Tiêu điểm vật phụ FOF O F1 F1 Δ Δ ) Nằm phía tia ló.) Nằm phía tia tới. 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 D Chú ý : •Tiêu điểm F và F’ đối xứng với nhau qua quang tâm F’ F O F’F O 2. Tiêuâ điểåm.Tiêuâ diệän. Tiêuâ cựï II.KHẢÛO SÁÙT THẤÁU KÍNH 2.1 Tiêu điểm I. THẤÁU KÍNH-PHÂN LO ÏÏI THẤÁU KÍNH 1. Quang tâmâ 2.2 Tiêu diện 1. Định nghĩa 2. Phânâ loạïi F’ F O F’F O 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 diện vật Tiêu diện vật Tiêu diện ảnh Tiêu diện ảnh 2.2 Tiêu diện 2. Tiêuâ điểåm.Tiêuâ diệän. Tiêuâ cựï II.KHẢÛO SÁÙT THẤÁU KÍNH 2.1 Tiêu điểm I. THẤÁU KÍNH-PHÂN LO ÏÏI THẤÁU KÍNH 1. Quang tâmâ 2.2 Tiêu diện 1. Định nghĩa 2. Phânâ loạïi 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’ FOF’F O f f f f 2.3 Tiêu cự b) Công thức | f | = OF = OF’ c) Qui ước dấu f > 0 với thấu kính hội tụ. f < 0 với thấu kính phân kì 2. Tiêuâ điểåm.Tiêuâ diệän. Tiêuâ cựï II.KHẢÛO SÁÙT THẤÁU KÍNH I. THẤÁU KÍNH-PHÂN LO ÏÏI THẤÁU KÍNH 1. Quang tâmâ 1. Định nghĩa 2. Phânâ loạïi 3. Độä tụï Độ tụ là đại lượng đặc trưng cho khả năng hội tụ chùm tia sáng . ( ) ( ) 1 d p m D f = b) Công thức: 3. Độä tụï a) Định nghĩa Trong đó f : Tiêu cự của thấu kính (m). D : Độ tụ của thấu kính (diop-dp). 2. Tiêuâ điểåm.Tiêuâ diệän. Tiêuâ cựï II.KHẢÛO SÁÙT THẤÁU KÍNH I. THẤÁU KÍNH-PHÂN LO ÏÏI THẤÁU KÍNH 1. Quang tâmâ 1. Định nghĩa 2. Phânâ loạïi 3. Độä tụï III.SỰÏ TẠÏO ẢÛNH BỞÛI THẤÁU KÍNH 1. Kháùi niệäm ảûnh vàø vậät trong Quang họïc 1. Kháùi niệäm ảûnh vàø vậät trong Quang họïc 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 III.SỰÏ TẠÏO ẢÛNH BỞÛI THẤÁU KÍNH 2. Tiêuâ điểåm.Tiêuâ diệän. Tiêuâ cựï II.KHẢÛO SÁÙT THẤÁU KÍNH I. THẤÁU KÍNH-PHÂN LO ÏÏI THẤÁU KÍNH 1. Quang tâmâ 1. Định nghĩa 2. Phânâ loạïi 3. Độä tụï III.SỰÏ TẠÏO ẢÛNH BỞÛI THẤÁU KÍNH 1. Kháùi niệäm ảûnh vàø vậät trong Quang họïc 2. Cáùch dựïng ảûnh tạïo bởûi thấáu kính Ta thường vẽ các tia tới đặc biệt sau đây: 9Tia tới qua quang tâm O thì truyền thẳng. 9Tia tới song song với trục chính cho tia lĩ qua tiêu điểm ảnh chính F’ 9Tia tới qua tiêu điểm vật chính F( hay cĩ đường kéo dài qua F) cho tia lĩ song song với trục chính. 2. Cáùch dựïng ảûnh tạïo bởûi thấáu kính Dựng ảnh (vẽ ảnh) là vẽ đường truyền của một chùm tia sáng biểu diễn sự tạo ảnh của một vật điểm. III.SỰÏ TẠÏO ẢÛNH BỞÛI THẤÁU KÍNH II.KHẢÛO SÁÙT THẤÁU KÍNH I. THẤÁU KÍNH-PHÂN LO ÏÏI THẤÁU KÍNH III.SỰÏ TẠÏO ẢÛNH BỞÛI THẤÁU KÍNH 1. Kháùi niệäm ảûnh vàø vậät trong Quang họïc 2. Cáùch dựïng ảûnh tạïo bởûi thấáu kính a) Đường đi các tia tới đặc biệt Tia tới qua tâm O thì đi thẳng F’ FOF’F O a) Đường đi các tia tới 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 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 II.KHẢÛO SÁÙT THẤÁU KÍNH I. THẤÁU KÍNH-PHÂN LO ÏÏI THẤÁU KÍNH III.SỰÏ TẠÏO ẢÛNH BỞÛI THẤÁU KÍNH 1. Kháùi niệäm ảûnh vàø vậät trong Quang họïc 2. Cáùch dựïng ảûnh tạïo bởûi thấáu kính 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: F’ F O F’F O I S I S 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 F’1 I S I S F’1 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 S I S F’1 F1 II.KHẢÛO SÁÙT THẤÁU KÍNH I. THẤÁU KÍNH-PHÂN LO ÏÏI THẤÁU KÍNH III.SỰÏ TẠÏO ẢÛNH BỞÛI THẤÁU KÍNH 1. Kháùi niệäm ảûnh vàø vậät trong Quang họïc 2. Cáùch dựïng ảûnh tạïo bởûi thấáu kính a) Đường đi các tia tới đặc biệt b) Đường đi của tia tới bất kì c) Sự tạo ảnh Để có ảnh rõ (đồng dạng với vật), vật phải có dạng phẳng, nhỏ, đặt vuông góc với trục chính. F’F OA B B’ c) Sự tạo ảnh A’ (Vật thật Ỉ ảnh thật) (Vật sáng nằm ngoài khoảng OF) F’ OA’ B’ F B A (Vật sáng nằm trong khoảng OF) (Vật thật Ỉ ảnh ảo) Vật ảo luôn luôn cho ảnh thật, nhỏ hơn, cùng chiều với vật và nằm trong khoảng tiêu cự ảnh (OF’) F O F’ A B B’ A’ (Vật ảo Ỉ ảnh thật) Chú ý: OA B A’ B’ F F’ Nếu ảnh và vật : 9Thật: mũi tên liền nét 9Ảo : mũi tên đứt nét (Vật thật Ỉ ảnh ảo) BẢÛNG TÓÙM TẮÉT Hộäi tu ïï(f>0) Phânâ kì (f<0)Thấáu Kính Tính chấát (Thậät , ảûo) ™ẢÛnh -Thậät : vậät trong 0F -ẢÛo : vậät trong 0F ™ẢÛnh luônâ luônâ ảûo Độä lớùn (so vớùi vậät) ™ẢÛnh ảûo > vậät ™ẢÛnh thậät: >vậät: vậät trong FI =vậät: vậät ởû I(ảûnh ởû I’) <vậät: vậät ngoàøi khoảûng FI ™ẢÛnh < vậät Chiềàu (so vớùi vậät) ™Vậät vàø ảûnh cùøng chiềàu tráùi tính chấát Cùøng tính chấát tráùi chiềàu ™ẢÛnh cùøng chiềàu so vớùi vậät F’ F O F’F O I I’ Ảnh II.KHẢÛO SÁÙT THẤÁU KÍNH I. THẤÁU KÍNH-PHÂN LO ÏÏI THẤÁU KÍNH III.SỰÏ TẠÏO ẢÛNH BỞÛI THẤÁU KÍNH VI. CÔNG TH ỨÙC THẤÁU KÍNH 1) Công thức xác định vị trí ảnh 1) Công thức xác định vị trí ảnh 1 1 1+ = d' d f D Trong đó •d : Khoảng cách từ vật đến thấu kính (m) •d’ : Khoảng cách từ ảnh đến thấu kính (m) F’ F OA B A’ B’ d d’ VI. CÔNG TH ỨÙC THẤÁU KÍNH II.KHẢÛO SÁÙT THẤÁU KÍNH I. THẤÁU KÍNH-PHÂN LO ÏÏI THẤÁU KÍNH III.SỰÏ TẠÏO ẢÛNH BỞÛI THẤÁU KÍNH VI. CÔNG TH ỨÙC THẤÁU KÍNH 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. II.KHẢÛO SÁÙT THẤÁU KÍNH I. THẤÁU KÍNH-PHÂN LO ÏÏI THẤÁU KÍNH III.SỰÏ TẠÏO ẢÛNH BỞÛI THẤÁU KÍNH VI. CÔNG TH ỨÙC THẤÁU KÍNH 1) Công thức xác định vị trí ảnh 3) Độ phóng đại của ảnh 2) Qui ước 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 = = - dAB f f -d'k = = f -d f hay F’ F OA B A’ B’ 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 Môâ phỏûng bằèng hình ảûnh độäng Thấáu kính hộäi tụï Thấáu kính phânâ kì Phầàn mềàm môâ phỏûng Quang hình họïc- môâ phỏûng vàø thiếát kếá Nhữngõ hiệän tượïng cơ sởû củûa quang họïc II.KHẢÛO SÁÙT THẤÁU KÍNH I. THẤÁU KÍNH-PHÂN LO ÏÏI THẤÁU KÍNH III.SỰÏ TẠÏO ẢÛNH BỞÛI THẤÁU KÍNH VI. CÔNG TH ỨÙC THẤÁU KÍNH V. ỨÙNG DỤÏNG CỦÛA THẤÁU KÍNH Thấáu kính cóù nhiềàu côngâ dụïng hữũ ích trong đờøi sốáng vàø trong khoa họïc Kính khắéc phụïc tậät củûa mắét(cậän, viễnã , lãõ ). Kính lúùp Máùy ảûnh, máùy ghi hình(Camera) Kính hiểån vi Kính thiênâ vănê , ốáng nhòøm Đèøn chiếáu Máùy quang phổå Thấáu kính đượïc dùøng làøm: Minh họïa thêmâ : THẤU KÍNH KÍNH LÚP KÍNH HIỂN VI KÍNH THIÊN VĂN Hình ảûnh minh họïa Hình ảûnh minh họïa Hết