Bài viết này sẽ đi sâu vào một bài toán điển hình về thấu kính hội tụ, tập trung vào việc xác định ảnh của một vật sáng AB khi nó được đặt trước một thấu kính hội tụ. Cụ thể, chúng ta sẽ xét trường hợp Một Thấu Kính Hội Tụ Có Tiêu Cự 30 Cm Vật Sáng Ab đặt Vuông Góc Với Trục Chính Của Thấu Kính. Mục tiêu là vẽ ảnh, xác định vị trí ảnh và tính chất của ảnh.
Giả sử chúng ta có một vật sáng AB đặt vuông góc với trục chính của thấu kính hội tụ. Để giải quyết bài toán này, chúng ta cần áp dụng các kiến thức về đường đi của tia sáng qua thấu kính và các công thức thấu kính.
Để đơn giản, chúng ta sẽ xét một ví dụ cụ thể:
Ví dụ: Một vật sáng AB được đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ có tiêu cự f = 30 cm. Khoảng cách từ vật đến thấu kính là d = 45 cm.
Yêu cầu:
a) Vẽ ảnh A’B’ của vật AB qua thấu kính.
b) Xác định khoảng cách từ ảnh A’B’ đến thấu kính (d’) và độ phóng đại của ảnh (k).
Giải:
a) Vẽ ảnh A’B’ của vật AB qua thấu kính:
Để vẽ ảnh, ta cần vẽ ít nhất hai tia sáng đặc biệt xuất phát từ điểm B (đỉnh của vật):
- Tia thứ nhất: Tia đi song song với trục chính, sau khi khúc xạ qua thấu kính sẽ đi qua tiêu điểm F’.
- Tia thứ hai: Tia đi qua quang tâm O của thấu kính, tia này sẽ truyền thẳng không đổi hướng.
Giao điểm của hai tia này sau khi khúc xạ sẽ cho ta vị trí của ảnh B’. Từ B’ hạ đường vuông góc xuống trục chính, ta được ảnh A’ của A. Ta có ảnh A’B’ của vật AB.
Hình ảnh minh họa sự tạo ảnh của vật AB qua thấu kính hội tụ. Tia sáng đi song song trục chính, khúc xạ qua tiêu điểm F’, và tia sáng đi qua quang tâm O.
b) Xác định khoảng cách từ ảnh A’B’ đến thấu kính (d’) và độ phóng đại của ảnh (k):
Để xác định khoảng cách ảnh và độ phóng đại, ta sử dụng công thức thấu kính:
1/f = 1/d + 1/d’
Trong đó:
- f là tiêu cự của thấu kính (f = 30 cm)
- d là khoảng cách từ vật đến thấu kính (d = 45 cm)
- d’ là khoảng cách từ ảnh đến thấu kính (cần tìm)
Thay số vào công thức, ta có:
1/30 = 1/45 + 1/d’
=> 1/d’ = 1/30 – 1/45 = 1/90
=> d’ = 90 cm
Vậy khoảng cách từ ảnh đến thấu kính là 90 cm.
Độ phóng đại của ảnh (k) được tính bằng công thức:
k = -d’/d = -90/45 = -2
Độ phóng đại k = -2 cho biết ảnh là ảnh thật, ngược chiều và lớn gấp 2 lần vật.
Hình ảnh minh họa công thức thấu kính và cách tính độ phóng đại ảnh, giúp người đọc hiểu rõ hơn về các bước giải bài toán.
Kết luận:
Với một thấu kính hội tụ có tiêu cự 30 cm và vật sáng AB đặt cách thấu kính 45 cm, ta thu được ảnh thật, ngược chiều, lớn gấp 2 lần vật và cách thấu kính 90 cm. Việc hiểu rõ các đường đi của tia sáng đặc biệt và áp dụng đúng công thức thấu kính là chìa khóa để giải quyết các bài toán liên quan đến thấu kính hội tụ. Bài toán này là một ví dụ điển hình và là nền tảng để giải quyết các bài toán phức tạp hơn về quang học.
