Lý thuyết Thấu kính mỏng hay, chi tiết nhất

---

---

Bài viết Lý thuyết Thấu kính mỏng với phương pháp giải chi tiết giúp học sinh ôn tập, biết cách làm bài tập Lý thuyết Thấu kính mỏng.

Lý thuyết Thấu kính mỏng

A. Tóm tắt lý thuyết

1. Thấu kính. Phân loại thấu kính

- Thấu kính là một khối chất trong suốt, giới hạn bởi hai mặt cong hoặc bởi một mặt cong và một mặt phẳng.

- Phân loại thấu kính:

    + Thấu kính lồi (rìa mỏng) là thấu kính hội tụ (tạo ra chùm tia ló hội tụ khi chùm tia tới là chùm song song).

    + Thấu kính lõm (rìa dày) là thấu kính phân kì (tạo ra chùm tia ló phân kì khi chùm tia tới là chùm song song).

2. Khảo sát thấu kính hội tụ

a) Quang tâm. Tiêu điểm. Tiêu diện

∗ Quang tâm

- Quang tâm: Điểm O nằm chính giữa thấu kính mà mọi tia sáng qua O đều truyền thẳng.

- Trục chính: Là đường thẳng đi qua quang tâm O và vuông góc với mặt thấu kính

- Trục phụ: Là các đường thẳng khác (không phải trục chính) đi qua quang tâm O

∗ Tiêu điểm. Tiêu diện

- Tiêu điểm ảnh

    + Chùm tia tới song song với trục chính của thấu kính hội tụ thì cho chùm tia ló hội tụ tại một điểm F’ nằm trên trục chính. Điểm F’ gọi là tiêu điểm ảnh chính của thấu kính.

Lưu ý: Chỉ có duy nhất một tiêu điểm ảnh chính.

    + Chùm tia tới song song với trục phụ của thấu kính hội tụ thì cho chùm tia ló hội tụ tại một điểm F’_n nằm trên trục phụ. Điểm F’_n là tiêu điểm ảnh phụ của thấu kính (n = 1, 2, 3…).

Lưu ý: Có vô số tiêu điểm ảnh phụ

    + Các tiêu điểm ảnh của thấu kính hội tụ là tiêu điểm ảnh thật vì hứng được trên màn.

- Tiêu điểm vật

    + Tiêu điểm vật chính F là điểm nằm trên trục chính, đối xứng với F’ qua quang tâm O. Khi chùm tia tới xuất phát từ F sẽ cho chùm tia ló song song với trục chính.

    + Tiêu điểm vật phụ F_n (n = 1, 2, 3…) là điểm nằm trên trục phụ, đối xứng với F’_n qua quang tâm O. Chùm tia tới xuất phát từ F_n sẽ cho chùm tia ló song song với trục phụ.

- Vị trí của tiêu điểm ảnh hoặc tiêu điểm vật phụ thuộc vào chiều truyền ánh sáng.

Theo chiều truyền ánh sáng, tiêu điểm ảnh của thấu kính hội tụ nằm phía sau thấu kính, tiêu điểm vật nằm phía trước thấu kính.

- Tiêu diện

    + Tiêu diện là mặt phẳng vuông góc với trục chính và qua tiêu điểm chính.

    + Mỗi thấu kính có hai tiêu diện: Tiêu diện ảnh và tiêu diện vật

b) Tiêu cự. Độ tụ

- Tiêu cự của thấu kính: f = OF'−

Đối với thấu kính hội tụ: f < 0 (ứng với tiêu điểm ảnh F’ thật).

- Độ tụ của thấu kính:

Trong đó:

    f là tiêu cực (m)

    D là độ tụ (dp)

    Thấu kính có khả năng hội tụ chùm tia sáng càng mạnh khi f càng nhỏ (D càng lớn).

3. Khảo sát thấu kính phân kì

a) Quang tâm. Tiêu điểm. Tiêu diện

Quang tâm, trục chính, trục phụ của thấu kính phân kì tương tự như thấu kính hội tụ

b) Tiêu điểm. Tiêu diện

- Tiêu điểm ảnh

    + Chùm tia tới song song với trục chính của thấu kính phân kì thì có đường kéo dài của chùm tia ló hội tụ tại một điểm F’ nằm trên trục chính. Điểm F’ gọi là tiêu điểm ảnh chính của thấu kính.

Lưu ý: Chỉ có duy nhất một tiêu điểm ảnh chính.

    + Chùm tia tới song song với trục phụ của thấu kính phân kì thì có đường kéo dài của chùm tia ló hội tụ tại một điểm F’_n nằm trên trục phụ. Điểm F’_n là tiêu điểm ảnh phụ của thấu kính (n = 1, 2, 3…).

Lưu ý: Có vô số tiêu điểm ảnh phụ

- Tiêu điểm vật

    + Tiêu điểm vật chính F là điểm nằm trên trục chính, đối xứng với F’ qua quang tâm O. Khi đường kéo dài của chùm tia tới xuất phát từ F sẽ cho chùm tia ló song song với trục chính.

    + Tiêu điểm vật phụ F_n (n = 1, 2, 3…) là điểm nằm trên trục phụ, đối xứng với F’_n qua quang tâm O. Chùm tia tới xuất phát từ F_n sẽ cho chùm tia ló song song với trục phụ.

- Vị trí của tiêu điểm ảnh hoặc tiêu điểm vật phụ thuộc vào chiều truyền ánh sáng.

Theo chiều truyền ánh sáng, tiêu điểm ảnh của thấu kính phân kì nằm phía trước thấu kính, tiêu điểm vật nằm phía sau thấu kính.

- Tiêu diện

Các tiêu điểm và tiêu diện của thấu kính phân kì đều là ảo, được tạo bởi đường kéo dài của các tia sáng.

c) Tiêu cự. Độ tụ

- Tiêu cự của thấu kính: f = OF'−

Đối với thấu kính phân kì: f < 0 (ứng với tiêu điểm ảnh F’ ảo).

- Độ tụ của thấu kính:

Trong đó:

    f là tiêu cực (m)

    D là độ tụ (dp)

    Đối với thấu kính phân kì: D < 0

4. Sự tạo ảnh bởi thấu kính

a) Khái niệm ảnh và vật trong quang học

- Ảnh điểm là điểm đồng quy của chùm tia ló hay đường kéo dài của chúng.

    + Ảnh điểm là thật nếu chùm tia ló hội tụ.

    + Ảnh điểm là ảo nếu chùm tia ló phân kì.

- Vật điểm là điểm đồng quy của chùm tia tới hay đường kéo dài của chúng.

    + Vật điểm là thật nếu chùm tia tới là chùm phân kì.

    + Vật điểm là ảo nếu chùm tia tới là chùm hội tụ.

b) Cách dựng ảnh tạo bởi thấu kính

- Các tia đặc biệt:

     + Tia tới đi qua quang tâm O thì truyền thẳng.

     + Tia tới song song với trục chính thì tia ló hoặc đường kéo dài đi qua tiêu điểm ảnh chính F’.

     + Tia tới đi qua tiêu điểm vật chính F hoặc đường kéo dài đi qua F thì tia ló song song với trục chính.

- Tia bất kì:

    + Cách 1:

• Vẽ trục phụ song song với tia tới.

• Xác định tiêu điểm tiêu điểm ảnh phụ.

• Tia ló (đường kéo dài) đi qua tiêu điểm ảnh phụ

    + Cách 2:

• Vẽ tiêu điểm vật phụ.

• Vẽ trục phụ đi qua tiêu điểm vật phụ đó.

• Tia ló song song với trục phụ.

- Xác định ảnh bằng cách vẽ đường đi của tia sáng.

c) Các trường hợp ảnh tạo bởi thấu kính

5. Các công thức về thấu kính

Quy ước: OA− = d:

    Vật thật: d > 0

    Vật ảo: d < 0 (không xét)

OA'− = d':

    Ảnh thật: d’ > 0

    Ảnh ảo: d’ < 0

Chiều và độ lớn của ảnh được xác định bằng số phóng đại ảnh là k

k > 0: Vật và ảnh cùng chiều (trái tính chất)

k < 0: Vật và ảnh ngược chiều (cùng tính chất)

a) Công thức xác định vị trí ảnh

b) Công thức xác định số phóng đại ảnh

6. Công dụng của thấu kính

- Khắc phục tật của mắt (cận, viễn, lão)

- Kính lúp

- Máy ảnh, máy ghi hình (camera)

- Kính hiển vi

- Kính thiên văn, ống nhòm

- Máy quang phổ

- Đèn chiếu

Bài tập tự luyện

Bài 5: Nhận xét nào sau đây là đúng?

A. Với thấu kính hội tụ, vật thật luôn cho ảnh lớn hơn vật.

B. Với thấu kính phân kì, vật thật luôn cho ảnh lớn hơn vật.

C. Với thấu kính hội tụ, vật thật luôn cho ảnh thật.

D. Với thấu kính phân kì, vật thật luôn cho ảnh ảo.

Bài 6: Nhận xét nào sau đây về thấu kính phân kì là không đúng?

A. Với thấu kính phân kì, vật thật cho ảnh thật.

B. Với thấu kính phân kì, vật thật cho ảnh ảo.

C. Với thấu kính phân kì, có tiêu cự f âm.             

 D. Với thấu kính phân kì, có độ tụ D âm.

Bài 7: Vật AB đặt thẳng góc trục chính thấu kính hội tụ, cách thấu kính nhỏ hơn khoảng tiêu cự, qua thấu kính cho ảnh:

A. ảo, nhỏ hơn vật.        

B. ảo, lớn hơn vật           

 C. thật, nhỏ hơn vật          

D. thật, lớn hơn vật.

Bài 8: Vật AB đặt thẳng góc trục chính thấu kính phân kì, qua thấu kính cho ảnh:

A. cùng chiều, nhỏ hơn vật                              

B. cùng chiều, lớn hơn vật.  

C. ngược chiều, nhỏ hơn vật                            

D. ngược chiều, lớn hơn vật.

Bài 9: Vật AB đặt thẳng góc trục chính thấu kính phân kì tại tiêu điểm ảnh chính, qua thấu kính cho ảnh A’B’ ảo:

A. bằng hai lần vật        

B. bằng vật.                  

C. bằng nửa vật              

D. bằng ba lần vật.

Bài 10: Vật AB đặt thẳng góc trục chính thấu kính hội tụ, cách thấu kính bằng hai lần tiêu cự, qua thấu kính cho ảnh A’B’ thật, cách thấu kính:

A. bằng khoảng tiêu cự.                                   

B. nhỏ hơn khoảng tiêu cự.

C. lớn hơn hai lần khoảng tiêu cự.                   

D. bằng hai lần khoảng tiêu cự.

Xem thêm các phần Lý thuyết Vật Lí lớp 11 Ôn thi THPT Quốc gia hay, chi tiết khác:

• Lý thuyết Lăng kính
• Lý thuyết Giải bài toán về hệ thấu kính
• Lý thuyết Mắt
• Lý thuyết Kính lúp
• Lý thuyết Kính hiển vi
• Lý thuyết Kính thiên văn
• Lý thuyết tổng hợp chương: Mắt. Các dụng cụ quang

---

---

---