Xác định ảnh của một vật sáng AB dạng mũi tên qua thấu kính hội tụ

Bài viết này sẽ hướng dẫn chi tiết cách dựng ảnh và xác định vị trí, kích thước ảnh của một vật sáng AB có dạng mũi tên, đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ.

Đề bài: Một vật sáng AB có dạng mũi tên cao 6 cm đặt vuông góc với trục chính của thấu kính hội tụ, cách thấu kính 15cm. Thấu kính có tiêu cự 10 cm.

a) Dựng ảnh của vật qua thấu kính.

b) Xác định kích thước và vị trí của ảnh.

Giải:

a) Dựng ảnh của vật qua thấu kính:

Để dựng ảnh A’B’ của vật AB qua thấu kính hội tụ, ta thực hiện theo các bước sau:

1. Từ điểm B (đỉnh của mũi tên), kẻ một tia tới BI song song với trục chính của thấu kính. Tia này sau khi khúc xạ qua thấu kính sẽ đi qua tiêu điểm ảnh F’.
2. Từ điểm B, kẻ một tia tới khác đi qua quang tâm O của thấu kính. Tia này truyền thẳng, không bị đổi hướng.
3. Giao điểm của hai tia ló (tia đi qua F’ và tia đi qua O) chính là điểm ảnh B’ của điểm B.
4. Từ B’, hạ đường vuông góc xuống trục chính, ta được điểm ảnh A’ của điểm A.
5. Đoạn A’B’ chính là ảnh của vật AB qua thấu kính hội tụ.

Sơ đồ minh họa cách dựng ảnh của vật sáng AB qua thấu kính hội tụ, thể hiện rõ đường đi của các tia sáng chính và vị trí ảnh.

b) Xác định kích thước và vị trí của ảnh:

Để xác định vị trí và kích thước ảnh, ta sử dụng công thức thấu kính và công thức độ phóng đại:

• Công thức thấu kính:

  1/f = 1/d + 1/d'

  Trong đó:

  • f là tiêu cự của thấu kính (f = 10 cm)
  • d là khoảng cách từ vật đến thấu kính (d = 15 cm)
  • d’ là khoảng cách từ ảnh đến thấu kính (cần tìm)

• Công thức độ phóng đại:

  k = -d'/d = h'/h

  Trong đó:

  • k là độ phóng đại của ảnh
  • h là chiều cao của vật (h = 6 cm)
  • h’ là chiều cao của ảnh (cần tìm)

Thay các giá trị đã biết vào công thức thấu kính, ta có:

1/10 = 1/15 + 1/d'

Giải phương trình, ta tìm được:

d' = 30 cm

Vậy, ảnh A’B’ cách thấu kính 30 cm.

Tiếp theo, ta tính độ phóng đại:

k = -30/15 = -2

Cuối cùng, ta tính chiều cao của ảnh:

h' = k*h = -2 * 6 = -12 cm

Dấu âm (-) cho biết ảnh là ảnh thật và ngược chiều so với vật. Vậy ảnh A’B’ là ảnh thật, ngược chiều và cao 12 cm.

Hình ảnh mô tả rõ vị trí và tính chất (thật, ngược chiều, lớn hơn) của ảnh A’B’ so với vật AB khi vật đặt trước thấu kính hội tụ.

Kết luận:

Khi Một Vật Sáng Ab Có Dạng Mũi Tên được đặt Vuông Góc Với Trục Chính Của Một Thấu Kính Hội Tụ, cách thấu kính một khoảng lớn hơn tiêu cự, ảnh của vật sẽ là ảnh thật, ngược chiều và có thể lớn hơn hoặc nhỏ hơn vật tùy thuộc vào vị trí chính xác của vật so với thấu kính. Trong trường hợp này, ảnh A’B’ là ảnh thật, ngược chiều và cao 12 cm, nằm cách thấu kính 30 cm.