Khi một vật sáng AB được đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính phân kì, ảnh tạo bởi thấu kính này có những đặc điểm riêng biệt mà chúng ta sẽ cùng tìm hiểu chi tiết.
Đặc điểm ảnh tạo bởi thấu kính phân kì
Thấu kính phân kì (còn gọi là thấu kính lõm) có đặc tính làm tia sáng phân kì sau khi truyền qua. Điều này dẫn đến những đặc điểm quan trọng về ảnh khi vật AB được đặt trước thấu kính:
- Ảnh ảo: Ảnh luôn là ảnh ảo, không hứng được trên màn chắn.
- Cùng chiều: Ảnh và vật luôn cùng chiều với nhau.
- Bé hơn vật: Ảnh có kích thước nhỏ hơn so với vật thật.
- Vị trí ảnh: Ảnh luôn nằm cùng phía với vật so với thấu kính. Vị trí chính xác của ảnh phụ thuộc vào khoảng cách từ vật đến thấu kính và tiêu cự của thấu kính.
Alt: Sơ đồ minh họa ảnh ảo A’B’ tạo bởi thấu kính phân kì khi vật AB đặt trước thấu kính, ảnh cùng chiều và nhỏ hơn vật.
Công thức thấu kính phân kì
Để xác định vị trí và độ lớn của ảnh, ta sử dụng công thức thấu kính:
1/f = 1/d_o + 1/d_iTrong đó:
f: Tiêu cự của thấu kính (f < 0 đối với thấu kính phân kì)d_o: Khoảng cách từ vật đến thấu kính (luôn dương)d_i: Khoảng cách từ ảnh đến thấu kính (d_i < 0 đối với ảnh ảo)
Số phóng đại của ảnh (k) được tính bằng công thức:
k = -d_i / d_oVì d_i < 0 và d_o > 0, nên k luôn dương và nhỏ hơn 1. Điều này xác nhận rằng ảnh là ảnh ảo, cùng chiều và nhỏ hơn vật.
Ví dụ minh họa
Giả sử một vật AB cao 2cm được đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính phân kì có tiêu cự f = -10cm, cách thấu kính 20cm.
- Tính vị trí ảnh:
1/(-10) = 1/20 + 1/d_i
=> 1/d_i = -1/10 - 1/20 = -3/20
=> d_i = -20/3 cm ≈ -6.67 cmVậy, ảnh ảo cách thấu kính khoảng 6.67cm và nằm cùng phía với vật.
- Tính độ phóng đại:
k = -(-20/3) / 20 = 1/3- Tính chiều cao ảnh:
Chiều cao ảnh = k * Chiều cao vật = (1/3) * 2cm ≈ 0.67 cmVậy, ảnh A’B’ là ảnh ảo, cao khoảng 0.67cm, cùng chiều với vật và nằm cách thấu kính khoảng 6.67cm.
Ứng dụng của thấu kính phân kì
Mặc dù không tạo ra ảnh thật, thấu kính phân kì vẫn có nhiều ứng dụng quan trọng:
- Kính cận thị: Thấu kính phân kì được sử dụng để điều chỉnh tật cận thị, giúp người cận thị nhìn rõ vật ở xa.
- Hệ thống quang học: Thấu kính phân kì thường được kết hợp với thấu kính hội tụ trong các hệ thống quang học phức tạp như ống nhòm, máy ảnh để điều chỉnh đường đi của ánh sáng và cải thiện chất lượng hình ảnh.
- Cửa nhòm: Được sử dụng trong cửa nhòm để tạo ra một góc nhìn rộng hơn.
Alt: Logo Vietjack minh họa ứng dụng thực tế của thấu kính phân kì trong việc chế tạo kính cận thị cho người bị tật khúc xạ mắt.
Kết luận
Hiểu rõ đặc điểm ảnh tạo bởi thấu kính phân kì khi vật AB đặt thẳng góc trục chính là kiến thức quan trọng trong quang học. Việc nắm vững công thức thấu kính và ứng dụng của thấu kính phân kì giúp chúng ta giải quyết các bài toán liên quan và hiểu rõ hơn về các thiết bị quang học trong cuộc sống.
