Kính lúp là gì? Công thức tính kính lúp (chi tiết nhất)

Bài viết Kính lúp là gì? Công thức tính kính lúp với phương pháp giải chi tiết giúp học sinh ôn tập, biết cách làm bài tập Kính lúp là gì? Công thức tính kính lúp.

Kính lúp là gì? Công thức tính kính lúp (chi tiết nhất)

1. Kính lúp là gì?

Kính lúp (từ "lúp" được bắt nguồn từ tiếng Pháp là "loupe") là một loại thấu kính hội tụ có tiêu cự ngắn, dùng để quan sát các vật nhỏ. Kính lúp có cấu tạo khá đơn giản nên người dùng có thể dễ dàng sử dụng, cũng vì vậy mà nó phù hợp với mọi lứa tuổi. Đây cũng chính là một trong những thiết bị khoa học được sử dụng trong công việc kiểm tra chất lượng sản phẩm, sửa chữa bo mạch, soi các chi tiết nhỏ...

Mỗi kính lúp có số bội giác (ký hiệu là G) được ghi trên vành kính bằng các con số như 2x, 3x, 5x… Số bội giác của kính lúp cho biết ảnh mà mắt thu được khi dùng kính lớn gấp bao nhiêu lần so với ảnh mà mắt thu được khi quan sát trực tiếp vật mà không dùng kính. Nguyên lý hoạt động của kính lúp là tạo ra ảo ảnh ở phía sau kính, cùng phía với vật thể cần được phóng đại. Để quan sát tốt nhất, người dùng nên đặt kính đủ gần với vật thể sao cho khoảng cách giữa vật với kính nhỏ hơn tiêu cự của kính (tiêu cự được ký hiệu là f, đo bằng đơn vị cm). Giữa số bội giác G và tiêu cự f của một kính lúp có hệ thức G = 25/f.

Sự tạo ảnh bởi kính lúp:

- Đặt vật cần quan sát trong khoảng từ quang tâm đến tiêu điểm vật của kính lúp. Khi đó kính sẽ cho một ảnh ảo, cùng chiều và lớn hơn vật.

- Để nhìn thấy ảnh thì phải điều chỉnh khoảng cách từ vật đến thấu kính một khoảng phù hợp để ảnh hiện ra trong khoảng nhìn rõ của mắt.

- Động tác quan sát ảnh ở một vị trí xác định được gọi là ngắm chừng ở vị trí đó. Khi cần quan sát ảnh trong một thời gian dài thì người quan sát nên thực hiện ngắm chừng ở điểm cực viễn để tránh làm mỏi mắt.

2. Cấu tạo kính lúp

Kính lúp bao gồm các bộ phận sau:

- Một thấu kính hội tụ hoặc hệ ghép tương đương với thấu kính hội tụ có tiêu cự nhỏ.

- Mặt kính để quan sát được gọi là thị kính

- Đường kính thông thường của một chiếc kính lúp thường từ vài xen - ti - mét đến vài chục xen - ti - mét

- Khung bảo vệ được làm từ nhiều chất liệu khác nhau, càng cứng càng tốt.

- Tùy vào trường hợp và mục đích sử dụng mà kính lúp sẽ có phần tay cầm hoặc chân đế

3. Đặc điểm của kính lúp

- Những vật nhỏ khi qua kính lúp sẽ cho ra ảnh ảo và lớn hơn vật. Ảo ảnh này mắt ta hoàn toàn có thể nhìn thấy được.

- Trên mỗi kính lúp sẽ có một số bội giác riêng (G) và được kí hiệu bằng các con số như 2x, 3x, 5x, 8x, 10x…

- Các kính lúp có số bội giác càng lớn thì cho ra ảnh càng lớn (tiêu cự càng ngắn).

- Nó sẽ cho biết ảnh mà mắt chúng ta thu được qua kính lúp lớn hơn bao nhiêu lần so với ảnh mà mắt ta thu được khi quan sát trực tiếp.

- Để tính được số bội giác và tiêu cự f của kính lúp ta sử dụng công thức: G = $\frac{25}{f}$

4. Công dụng của kính lúp

Kính lúp được dùng để quan sát các vật, chi tiết hoặc đọc chữ có kích thước nhỏ. Từ công dụng này mà kính lúp được ứng dụng nhiều trong việc điều tra những dấu vết nhỏ của tội phạm trong ngành công an; sửa chữa các loại đồng hồ, máy ảnh; kiểm tra cấu trúc sợi vải trong ngành dệt may; sử dụng để nghiên cứu các loại đồ cổ trong ngành khảo cổ học; kiểm tra chi tiết sản phẩm sử dụng trong ngành cơ khí; sử dụng trong lĩnh vực sửa chữa linh kiện điện tử, kiểm tra các bo mạch điện tử...; sử dụng trong lĩnh vực y tế, làm đẹp, nha khoa...; sử dụng để kiểm tra đá quý trong những tiệm trang sức...

5. Các loại kính lúp thường gặp

Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại kính lúp, mỗi kính có mức độ phóng đại khác nhau và tùy thuộc vào nhu cầu sử dụng cũng như tính chất công việc mà ta có thể lựa chọn loại kính lúp phù hợp. Có thể kể đến như:

- Kính lúp cầm tay (có đèn hoặc không có đèn): Loại kính lúp này khá đơn giản, nhỏ gọn, có tay cầm

- Kính lúp đội đầu: Loại kính lúp này giúp người dùng rảnh tay hơn khi làm việc, là loại kính có nhiều mắt kính với độ phóng đại khác nhau. Ngoài ra, nếu muốn tăng độ phóng đại thì người dùng còn có thể ghép mắt kính với nhau.

- Kính lúp đeo mắt có đèn: Kính lúp đeo mắt có 2 loại là loại 2 mắt và loại 1 mắt. Tùy nhu cầu sử dụng mà người dùng có thể chọn sử dụng loại 2 mắt hay 1 mắt, ngoài ra loại kính lúp này còn có thể bổ sung ánh sáng cần thiết cho người sử dụng khi quan sát vật.

- Kính lúp kẹp mắt kính: Tương tự như kính lúp đeo mắt, tùy nhu cầu sử dụng mà người dùng có thể dùng kính lúp kẹp mắt kính loại 2 mắt hoặc 1 mắt. Điểm nổi bật của loại kính lúp này tiện lợi và gọn nhẹ cho người dùng.

- Kính lúp đọc sách, báo: đây là loại kính lúp phù hợp cho người già sử dụng

- Kính lúp soi vải: Dùng để soi sợi vải kết hợp với thước chia để đến mật độ sợi vải

- Kính lúp soi kim cương: được sử dụng để soi vàng, bạc, kim cương, đá quý...

- Kính lúp để bàn/ kẹp bàn: Kính lúp để bàn/ kẹp bàn có thiết kế tích hợp đèn neon, ánh sáng dịu nhẹ không gây tổn thương cho da cũng như các cảm giác khó chịu cho mắt. Loại kính lúp này thường được cố định bằng ê tô hoặc kẹp vít.

6. Số bội giác

Số bội giác là đại lượng đặc trưng cho các dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt, được xác định bằng thương số giữa góc trông ảnh qua dụng cụ quang học và góc trông trực tiếp vật: G = $\frac{\tan \alpha }{\tan {\alpha }_0}$

Trong đó:

+ α: góc trông ảnh qua dụng cụ quang học

+ α₀: góc trông vật có giá trị lớn nhất được xác định trong từng trường hợp

+ Đối với góc trông nhỏ tan α $\approx$ α, tan α₀ $\approx$ α₀

- Số bội giác của kính lúp khi ngắm chừng ở vô cực (điểm cực viễn): $G_{\infty }=\frac{O{C}_C}{f}=\frac{Đ}{f}$

Trong đó:

+ Đ = OC_C:khoảng cách từ quang tâm của thấu kính mắt đến điểm cực cận của mắt (Đối với mắt không có tật trong vật lý người ta thường lấy Đ=25cm)

+ f:tiêu cự thấu kính hội tụ của kính lúp

- Biểu thức khác cúa số bội giác: G = $\frac{kĐ}{\left(d^{\text{'}}\right)+l}$

- Trong quá trình sản xuất, giá trị $G_{\infty }$ ứng với Đ = 25cm được ghi ở kính với các ký hiệu: 3x; 5x; 8x; … Nghĩa là: $\frac{25\left(cm\right)}{f\left(cm\right)}=\left(3,5,8,...\right)$

7. Sự tạo ảnh bởi kính lúp

- Khi quan sát qua kính lúp mắt nhìn ảnh ảo của vật đó qua kính => phải đặt vật cần quan sát trong khoảng tiêu cự phái trước kính.

- Ảnh thu được phải nằm trong khoảng nhìn rõ của mắt => trong quá trình quan sát vật qua kính lúp ta phải điều chỉnh khoảng cách từ vật đến kính lúp sao cho thu được ảnh rõ nét.

8. Ngắm chừng

Ngắm chừng là động tác quan sát ảnh qua kính ở một vị trí xác định

- Để mắt không bị mỏi, người ta thường thực hiện ngắm chừng ở điểm cực viễn của mắt.

Sơ đồ tư duy về kính lúp

9. Bài tập vận dụng

Câu 1: Một người dùng kính lúp có tiêu cự 5 cm để quan sát vật nhỏ. Vật được đặt cách kính 3 cm. Dựng ảnh của vật qua kính và tính tỉ lệ giữa ảnh và vật.

Lời giải:

Ta có: ΔABO ~ ΔA^'B^'O => $\frac{A^{\text{'}}{B}^{\text{'}}}{AB}=\frac{O{A}^{\text{'}}}{O{B}^{\text{'}}}$(1)

Dễ thấy OI = AB

Ta có: ΔOIF^' ~ ΔA^'B^'F^' => $\frac{A^{\text{'}}{B}^{\text{'}}}{OI}=\frac{A^{\text{'}}{B}^{\text{'}}}{AB}=\frac{A^{\text{'}}{F}^{\text{'}}}{O{F}^{\text{'}}}=\frac{A^{\text{'}}O+O{F}^{\text{'}}}{O{F}^{\text{'}}}$(2)

Từ (1) và (2) $\Rightarrow \frac{O{A}^{\text{'}}}{OA}=\frac{A^{\text{'}}O+O{F}^{\text{'}}}{O{F}^{\text{'}}}\Rightarrow \frac{O{A}^{\text{'}}}{3}=\frac{A^{\text{'}}O+5}{5}\Rightarrow O{A}^{\text{'}}$= 7,5(cm)

$\Rightarrow \frac{A^{\text{'}}{B}^{\text{'}}}{AB}=\frac{O{A}^{\text{'}}}{OA}=\frac{7,5}{3}=2,5$

Vậy ảnh lớn gấp 2,5 lần vật.

Câu 2: Một vật AB cao 2 cm được đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ và cách thấu kính một khoảng 7,5 cm, A nằm trên trục chính. Thấu kính có tiêu cự là 5 cm.

a) Sử dụng giấy kẻ ô và vẽ ảnh của vật AB qua thấu kính theo tỉ lệ 1 cạnh của ô vuông tương ứng với 1 cm như Hình 10.6.

b) Xác định vị trí và đặc điểm của ảnh (Ảnh thật hay ảnh ảo, cùng chiều hay ngược chiều với vật)

Lời giải

a)

b) Khoảng cách từ ảnh đến thấu kính là:

$\frac{1}{f}=\frac{1}{d}+\frac{1}{d^{\text{'}}}$$\Rightarrow \frac{1}{d^{\text{'}}}=\frac{1}{f}-\frac{1}{d}=\frac{1}{5}-\frac{1}{7,5}$$=\frac{1}{15}\Rightarrow$d^' = 15cm

Độ cao của ảnh là:

$\frac{h}{h^{\text{'}}}=\frac{d\text{'}}{d}\iff \frac{h^{\text{'}}}{2}=\frac{15}{7,5}\Rightarrow h^{\text{'}}=4cm$

Ảnh thật, ngược chiều và lớn hơn vật

Câu 3: Vật AB có độ cao h = 3 cm được đặt vuông góc trước một thấu kính hội tụ có tiêu cự f = 5 cm, điểm A nằm trên trục chính và cách thấu kính một khoảng d = 2f.

a) Dựng ảnh A’B’ của AB tạo bởi thấu kính hội tụ theo đúng tỉ lệ.

b) Vận dụng kiến thực hình học tính chiều cao của ảnh h’ và khoảng cách từ ảnh tới quang tâm d’

Lời giải

a)

b) Khoảng cách từ ảnh đến thấu kính là:

$\frac{1}{f}=\frac{1}{d}+\frac{1}{d^{\text{'}}}\Rightarrow \frac{1}{d^{\text{'}}}=\frac{1}{f}-\frac{1}{d}=\frac{1}{5}-\frac{1}{5.2}$$=\frac{1}{10}\Rightarrow$d^' = 10cm

Độ cao của ảnh là:

$\frac{h^{\text{'}}}{h}=\frac{d\text{'}}{d}\iff \frac{h^{\text{'}}}{3}=\frac{10}{10}\Rightarrow h^{\text{'}}=3cm$

Câu 4:Cho một hệ gồm 2 kính lúp có độ bội giác lần lượt là G₁ = 2x, G₂ = 5x. Đặt 2 kính lúp trên sát nhau, với kính lúp G₂ sẽ tạo ảnh từ vật trước. Đặt một vật có kích thước 1 mm trước hệ thấu kính rồi quan sát thì ta thấy ảnh thu được qua hệ thấu kính có kích thước 1,5 cm. Tìm khoảng cách ban đầu giữa vật và hệ thấu kính.

Lời giải:

- Đặt ẩn là hệ số phóng đại k của kính lúp G₂ và khoảng cách d từ vật đến hệ thấu kính.

- Áp dụng công thức thấu kính cho G₂, tìm mối liên hệ giữa d và k.

- Áp dụng công thức thấu kinh cho G₁ để tìm được d và k => đáp án cần tìm.

Đáp án: d = $\frac{10}{3}$cm

Câu 5: Một vật AB cao 3 cm có hình dạng mũi tên được đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ cách thấu kính một khoảng 5 cm, A nằm trên trục chính. Thấu kính có tiêu cự là 10 cm.

a) Vẽ ảnh A'B' của vật AB qua thấu kính theo tỉ lệ phù hợp.

b) Xác định vị trí, đặc điểm và tính chất của ảnh.

Lời giải:

a)

b) Ta có:

$\frac{1}{f}=\frac{1}{d}+\frac{1}{d^{\text{'}}}\Rightarrow \frac{1}{10}=\frac{1}{5}+\frac{1}{d^{\text{'}}}\Rightarrow$d^' = -10cm

k = $-\frac{d^{\text{'}}}{d}=-\frac{10}{5}=2\Rightarrow$h^' = k.h = 2.3 = 6cm

Xem thêm các dạng bài tập Vật Lí sách mới hay, chi tiết khác:

• Hợp lực là gì? Công thức tính hợp lực

• Định luật bàn tay trái là gì? Công thức tính bàn tay trái

• Độ bội giác của kính lúp là gì? Công thức tính độ bội giác

• Độ hụt khối là gì? Công thức tính độ hụt khối

• Thế năng là gì? Công thức tính thế năng

• Trọng lượng là gì? Công thức tính trọng lượng

---