Thấu kính hội tụ là một dụng cụ quang học quan trọng, được ứng dụng rộng rãi trong đời sống và khoa học kỹ thuật. Để hiểu rõ cách thấu kính hội tụ tạo ảnh, chúng ta cần nắm vững các đặc điểm của ảnh, cách dựng ảnh và các công thức liên quan.
I – Đặc Điểm Ảnh Của Vật Tạo Bởi Thấu Kính Hội Tụ
Ảnh của một vật tạo bởi thấu kính hội tụ có thể là ảnh thật hoặc ảnh ảo, tùy thuộc vào vị trí của vật so với thấu kính. Kích thước ảnh cũng thay đổi tùy theo vị trí vật.
Khi vật ở rất xa thấu kính (ở vô cực), ảnh sẽ là một điểm nằm tại tiêu điểm của thấu kính. Khi vật tiến lại gần thấu kính, ảnh sẽ di chuyển ra xa và lớn dần lên. Đến một vị trí nhất định, ảnh sẽ biến thành ảnh ảo, lớn hơn vật và nằm cùng phía với vật.
Vị trí tương đối giữa vật và thấu kính quyết định tính chất của ảnh. Vật nằm ngoài khoảng tiêu cự cho ảnh thật ngược chiều. Vật nằm trong khoảng tiêu cự cho ảnh ảo lớn hơn vật và cùng chiều.
II – Cách Dựng Ảnh Qua Thấu Kính Hội Tụ
Để dựng ảnh của một vật qua thấu kính hội tụ, ta sử dụng các tia sáng đặc biệt.
1. Dựng ảnh của điểm sáng S tạo bởi thấu kính hội tụ
Để dựng ảnh của một điểm sáng S, ta vẽ hai trong ba tia sáng đặc biệt sau:
- Tia tới song song với trục chính, tia ló đi qua tiêu điểm ảnh F’.
- Tia tới đi qua tiêu điểm vật F, tia ló song song với trục chính.
- Tia tới đi qua quang tâm O, tia ló tiếp tục truyền thẳng.
Giao điểm của hai tia ló (hoặc đường kéo dài của chúng) là ảnh S’ của điểm sáng S. Nếu là giao điểm thật, ta có ảnh thật; nếu là giao điểm của đường kéo dài, ta có ảnh ảo.
2. Dựng ảnh của một vật sáng AB tạo bởi thấu kính hội tụ
Để dựng ảnh của một vật sáng AB (vuông góc với trục chính), ta chỉ cần dựng ảnh B’ của điểm B bằng cách vẽ hai tia sáng đặc biệt từ B. Sau đó, hạ đường vuông góc từ B’ xuống trục chính, ta được ảnh A’ của điểm A. A’B’ là ảnh của AB.
3. Công thức thấu kính hội tụ
Công thức thấu kính hội tụ liên hệ giữa khoảng cách vật (d), khoảng cách ảnh (d’) và tiêu cự (f) của thấu kính:
1/f = 1/d + 1/d'(cho ảnh thật)1/f = 1/d - 1/d'(cho ảnh ảo)
Độ phóng đại của ảnh (k) được tính bằng tỉ lệ giữa chiều cao ảnh (h’) và chiều cao vật (h), hoặc tỉ lệ giữa khoảng cách ảnh (d’) và khoảng cách vật (d):
k = h'/h = -d'/d
Lưu ý dấu của d’ và k để xác định tính chất ảnh (ảnh thật/ảo, cùng chiều/ngược chiều).
Ứng Dụng của Thấu Kính Hội Tụ
Thấu kính hội tụ có nhiều ứng dụng quan trọng, bao gồm:
- Kính lúp: Tạo ảnh ảo lớn hơn vật, giúp quan sát các vật nhỏ.
- Kính hiển vi và kính thiên văn: Sử dụng hệ thống thấu kính để tạo ảnh phóng đại của các vật rất nhỏ hoặc rất xa.
- Máy ảnh và máy quay phim: Tạo ảnh thật của vật trên phim hoặc cảm biến.
- Mắt người: Thủy tinh thể trong mắt hoạt động như một thấu kính hội tụ, giúp hội tụ ánh sáng lên võng mạc để tạo ảnh.
Hiểu rõ về ảnh Qua Thấu Kính Hội Tụ giúp chúng ta ứng dụng hiệu quả các thiết bị quang học và giải thích các hiện tượng liên quan đến ánh sáng.
