Thấu kính hội tụ có đặc điểm biến đổi chùm tia tới song song thành

Ánh sáng mặt trời khi chiếu tới Trái Đất không có khả năng làm cháy lá khô. Nhưng nếu ta dùng kính lúp tập trung ánh sáng tại một điểm (hình 5.1) thì có thể làm cháy lá khô. Trong trường hợp này, ánh sáng truyền qua kính lúp như thế nào?

Hình 5.1. Dùng kính lúp tập trung ánh sáng

Kể một số thấu kính được sử dụng trong đời sống mà em biết.

Ngoài cách phân loại thấu kính thành thấu kính rìa mỏng và thấu kính rìa dày, dựa vào thí nghiệm, em có thể phân loại thấu kính theo cách nào?

- Dùng hình vẽ mô tả hiện tượng xảy ra.

- Thay thấu kính rìa dày bằng thấu kính rìa mỏng và lặp lại các bước thí nghiệm trên.

Theo em, kính lúp ở hình 5.1 là loại thấu kính nào?

Tìm hiểu kính của bạn bị cận đang đeo và cho biết đó là loại thấu kính nào.

Nêu cách xác định quang tâm và trục chính của thấu kính trên hình vẽ?

Dùng hình vẽ mô tả hiện tượng xảy ra và rút ra nhận xét về đường truyền của tia tới quang tâm thấu kính và tia song song với trục chính của thấu kính.

Tìm hiểu tiêu cự của thấu kính có phụ thuộc vào màu sắc ánh sáng không? Vì sao?

Vẽ vào vở của em đường đi của hai tia tới thấu kính hội tụ tương ứng với hai tia ló ở hình 5.10.

Hình 5.10. Hai tia ló qua thấu kính

Hình 5.11 biểu diễn tia tới một thấu kính được đặt trong hộp kín và tia ló tương ứng. Xác định loại thấu kính ở trong hộp kín và tiêu điểm của thấu kính đó.

Hình 5.11. Một tia tới và tia ló tương ứng qua thấu kính

Để tạo ra chùm sáng có phạm vi rộng và có cường độ sáng tương đối ổn định trên toàn bộ bề rộng của chùm sáng, người ta đã chế tạo ra thấu kính Fresnel (hình 5.12). Thấu kính này có một số ưu điểm: bề mặt thấu kính rộng nhưng lại mỏng làm thấu kính có khối lượng nhỏ đồng thời làm giảm phần ánh sáng bị thấu kính hấp thụ. Thấu kính này được chế tạo từ những phần mặt cầu trong suốt được mô tả ở hình 5.13a. Thấu kính này có cùng tiêu cự với thấu kinh ở hình 5.13b nhưng mỏng hơn rất nhiều.

Em hãy tìm hiểu và giải thích sự khúc xạ của các tia sáng qua thấu kính này.

Hình 5.12. Thấu kính Fresnel

a) Mặt cắt thấu kính Fresnel                                    b) Mặt cắt thấu kính thông thường

Hình 5.13

Lấy ví dụ về các trường hợp nhìn được ảnh của vật qua thấu kính trong thực tế.

1. Vẽ ảnh của điểm sáng S và vật sáng AB vào vở trong một số trường hợp sau:

Trong mỗi trường hợp, chỉ ra đâu là ảnh thật, đâu là ảnh ảo. Nhận xét về chiều và độ lớn của ảnh so với vật.

2. Từ kết quả xác định ảnh trong mỗi trường hợp trên, nêu điều kiện về vị trí đặt vật trước thấu kính để có ảnh thật hoặc ảnh ảo.

Tìm hiểu cách vẽ ảnh của vật sáng AB không vuông góc với trục chính của thấu kính ở hình 6.4.

Hình 6.4.

Thí nghiệm 1. Thấu kính hội tụ

• Mô tả tính chất ảnh quan sát được khi dùng màn chắn và khi quan sát trực tiếp bằng mắt.

Thí nghiệm 2. Thấu kính phân kì

• Mô tả tính chất ảnh quan sát được khi dùng màn chắn và khi quan sát trực tiếp bằng mắt.

So sánh tính chất ảnh trong các trường hợp trên với kết quả ở bảng 6.1.

Khi dịch chuyển màn chắn trong thí nghiệm trên, trường hợp nào không tìm được vị trí cho ảnh rõ nét trên màn chắn?

Với hình 6.3, chỉ ra các cặp tam giác đồng dạng. Viết các tỉ số đồng dạng của mỗi cặp tam giác đó.

1. Một thấu kính hội tụ tiêu cự f = 10 cm. Đặt vật ở đâu để thu được ảnh cao bằng vật? Nhận xét tính chất ảnh.

2. Đặt một vật cao 8 mm trước thấu kính hội tụ. Ảnh hứng được trên màn cách thấu kính 12 cm, cao 3,2 cm, vuông góc trục chính.

a) Xác định khoảng cách từ vật tới thấu kính.

b) Tìm tiêu cự của thấu kính.

Dựa vào hình vẽ, em chứng tỏ trong trường hợp vật cách thấu kính d = 2f thì ảnh cách thấu kính d' = 2f và ảnh có độ cao bằng vật.

• Trong môi trường hợp, đặt mắt ở vị trí thích hợp để nhìn rõ ảnh của vật. Mô tả tính chất hình ảnh quan sát được.

Dòng chữ trên trang sách được đặt cách thấu kính hội tụ 5 cm cho ảnh ảo có chiều cao gấp đôi. Tìm tiêu cự của thấu kính.

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?

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

2. Ống kính 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 gồm 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.

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

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 qua thấu kính 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?

Hãy phân tích tương tự và giải thích sự truyền ánh sáng qua thấu kính phân kì (Hình 8.8)

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

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

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

3. Ảnh S’ trong từng trường hợp ở Hình 8.10 là thật hay ảo?

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

2. Vẽ ảnh của một vật AB đặt vuông hóc 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