Bài 2. căn bản về thấu kính

[Tăng Giáp]

I. ĐỊNH NGHĨA.
Thấu kính là 1 khối chất trong suốt, được giới hạn bởi hai mặt cầu hoặc một mặt phẳng và một mặt cầu.

R$_1$, R$_2$: Bán kính các mặt cầu. R = ∞ : Mặt phẳng.
+ Đường thẳng nối 2 tâm -> trục chính.
+ Trục chính cắt TK tại O -> O gọi là quang tâm.
+ Đường thẳng qua O không trùng trục chính -> trục phụ.
- TK mép mỏng : TKHT
- TK mép dày : TKPK
- Tính chất của quang tâm : Nếu tia sáng qua quang tâm thì tia này truyền thẳng.
- Để có ảnh rõ nét thì tia sáng tới TK hợp với trục chính 1 góc nhỏ. Đó là điều kiện tương điểm.

II. TIÊU ĐIỂM. TIÊU DIỆN. TIÊU CỰ.
1. Tiêu điểm chính.
- Mỗi TK có hai tiêu điểm chính nằm 2 bên quang tâm O.

F : Tiêu điểm vật chính.
F’ : Tiêu điểm ảnh chính.
2. Tiêu diện. Tiêu điểm phụ.
- Tiêu diện là mặt phẳng vuông góc với trục chính tại tiêu điểm chính.
- Tiêu điểm phụ là giao điểm giữa trục phụ và tiêu diện.

3. Tiêu cự.
Tiêu cự là khoảng cách từ quang tâm đến các tiêu điểm chính.
|f| = OF = OF’
f > 0 : Thấu kính hội tụ.
f < 0 : Thấu kính phân kì.
III. ĐƯỜNG ĐI CỦA TIA SÁNG QUA THẤU KÍNH
1. Các tia đặc biệt.
- Tia tới song song với trục chính, tia ló tương ứng (hoặc đường kéo dài) đi qua tiêu điểm ảnh chính F’.
- Tia tới (hoặc đường kéo dài) qua tiêu điểm vật chính, tia ló tương ứng song song trục chính.
- Tia tới qua quang tâm O thì tia ló đi thẳng.

2. Cách vẽ tia ló bất kì.

• Vẽ trục phụ song song với tia tới.
• Vẽ tiêu diện ảnh, cắt trục phụ nói trên tại một tiêu điểm phụ là F'1.
• Từ điểm cắt của tia tới với thấu kính ta vẽ tia ló đi qua F'1

IV. XÁC ĐỊNH ẢNH BẰNG CÁCH VẼ ĐƯỜNG ĐI CỦA TIA SÁNG.
1. Đối với thấu kính phân kì.
Vật thật (trước TK) qua TK cho ảnh ảo (trước TK), cùng chiều và nhỏ hơn vật.

2. Đối với thấu kính hội tụ.
- Vật thật ngoài đoạn OF qua TK cho ảnh thật (sau TK) và ngược chiều với vật
- Vật thật trong đoạn OF qua TK cho ảnh ảo và cùng chiều và lớn hơn vật.

V. ĐỘ TỤ.
$D = \frac{1}{f}$
Đơn vị : điôp ( KH : dp)
D hoặc f > 0 : TKHT
D hoặc f < 0 : TKPK
$D = \frac{1}{f} = (n - 1)\left( {\frac{1}{{{R_1}}} + \frac{1}{{{R_2}}}} \right)$
n : Chiết suất tỉ đối của chất làm TK đối với môi trường xung quanh TK.
R$_1$ ; R$_2$: Bán kính các mặt cầu.
Quy ước :
R$_1$ ; R$_2$ > 0 : Mặt cầu lồi.
R$_1$ ; R$_2$ < 0 : Mặt cầu lõm.
R$_1$ hay R$_2$ = ∞ : Mặt phẳng.

VI. CÔNG THỨC THẤU KÍNH
Quy ước :
d = OA: Khoảng cách từ vật -> TK.
d’ = OA’: Khoảng cách từ ảnh -> TK
d > 0 : Vật thật (trước TK)
d’ > 0 : Anh thật (sau TK)
d’ < 0 : Anh ảo (trước TK)
f > 0 : Thấu kính hội tụ.
f < 0 : Thấu kính phân kì.
$\frac{1}{f} = \frac{1}{d} + \frac{1}{{{d'}}}$
Số phóng đại của ảnh :
$k = \frac{{\overline {{A'}{B'}} }}{{\overline {AB} }}\quad hay\,\,\left| k \right| = \frac{{{A'}{B'}}}{{AB}}$ $k = - \frac{{{d'}}}{d}$
k > 0 : Anh cùng chiều với vật.
k < 0 : Anh ngược chiều với vật.