Bài 7. Thấu kính. Kính lúp
Trang bìa
Trang bìa
Ảnh
BÀI 7. THẤU KÍNH. KÍNH LÚP
Mở đầu
Câu hỏi
Khi dọn lều trại, giáo viên yêu cầu học sinh không được để chai thủy tinh hoặc chai nhựa đựng nước trong rừng vì có thể gây hỏa hoạn. Làm thế nào mà chai nước có thể tạo ra được ngọn lửa?
Ảnh
Vì đáy chai thủy tinh hoặc nước dưới đáy chai nhựa sẽ giống như là một thấu kính hội tụ. Khi ánh sáng mặt trời chiếu qua sẽ hội tụ tại một điểm, năng lượng ánh sáng tập trung tại 1 điểm lâu sẽ nóng lên, nếu như tại điểm đó có vật dễ cháy như là rác giấy, cỏ khô lá khô thì sau một thời gian đủ nóng sẽ bốc cháy tại điểm đó. Trong rừng có nhiều cây cối, cành lá khô,… là các vật dễ cháy nên dễ dẫn đến hỏa hoạn.
Trả lời:
1.Thấu kính
1.1.Lý thuyết
Thấu kính là khối đồng chất trong suốt, được giới hạn bởi hai mặt cầu hoặc một mặt cầu và một mặt phẳng. Có hai loại là thấu kính phân kì và thấu kính hội tụ
Định nghĩa:
1.2.Thấu kính phân kì
Thấu kính phân kì hay còn được gọi là thấu kính rìa dày, là một khối chất trong suốt (thường bằng nhựa hoặc thủy tinh), đồng chất và được giới hạn bởi một mặt lõm kết hợp một mặt phẳng. Ngoài ra, thấu kính phân kì cũng có thể được giới hạn bởi hai mặt lõm.
Định nghĩa:
Ảnh
1.3.Đặc điểm của thấu kính phân kì
Thấu kính phân kì thông thường sẽ có phần giữa mỏng hơn so với phần rìa. Khi chiếu một chùm tia tới song song với trục của thấu kính và theo phương vuông góc với mặt của thấu kính đó, sẽ xuất hiện chùm tia ló phân kì. Khi sử dụng thấu kính phân kì để quan sát, ta sẽ thấy vật được quan sát nhỏ hơn so với khi nhìn không có kính.
Đặc điểm thấu kính phân kì:
Ảnh
1.4.Thấu kính hội tụ
Ảnh
Thấu kính hội tụ là một khối chất trong suốt, đồng chất (thường làm bằng thủy tinh), có phần rìa mỏng hơn phần giữa, được giới hạn bởi hai mặt lồi hoặc một mặt lồi và một mặt phẳng.
Ta biểu diễn thấu kính hội tụ như sau:
Ảnh
1.5.Thành phần
1. Trục chính
Trong các tia tới vuông góc với mặt thấu kính, có một tia cho tia ló truyền thẳng không đổi hướng. Tia này trùng với một đường thẳng được gọi là trục chính (A) của thấu kính.
2. Quang tâm
Trục chính của thấu kính phân kì đi qua một điểm O trong thấu kính mà mọi tia sáng tới điểm này đều truyền thẳng, không đổi hướng. Điểm O gọi là quang tâm của thấu kính.
3. Tiêu điểm
Chùm tia tới song song với trục chính của thấu kính phân kì cho các tia ló kéo dài cắt nhau tại điểm F nằm trên trục chính. Điểm đó gọi là tiêu điểm của thấu kính phân kì và nằm cùng phía với chùm tia tới.
1.6.Luyện tập
Để nâng cao chất lượng hình ảnh, ống kính máy ảnh là một hệ gồm nhiều thấu kính được ghép với nhau. Hãy chỉ rõ các thấu kính hội tụ và thấu kính phân kì trong ống kính máy ảnh dưới đây.
Ảnh
- Kính 2 là thấu kính hội tụ vì phần rìa mỏng hơn phần giữa. - Kính 1, 3, 4 là thấu kính phân kì vì phần rìa dày hơn phần giữa.
Trả lời:
1.7.Thảo luận 1
Thực hiện Thí nghiệm 1 và 2, từ đó nêu nhận xét về mối liên hệ giữa phương của tia tới và phương của tia ló trong từng trường hợp.
Ảnh
Trả lời:
Thí nghiệm 1: - Tia tới đi qua quang tâm O cho tia ló truyền thẳng ⇒ tia ló có phương trùng với tia tới. - Tia tới có phương song song với trục chính cho tia ló đi qua tiêu điểm chính của thấu kính ⇒ tia ló đi khác phương so với tia tới.
Ảnh
Ảnh
Thí nghiệm 2: - Tia tới đi qua quang tâm O cho tia ló truyền thẳng ⇒tia ló có phương trùng với tia tới. - Tia tới có phương song song với trục chính cho tia ló có đường kéo dài đi qua tiêu điểm chính của thấu kính ⇒ tia ló đi khác phương so với tia tới.
1.8.Thảo luận 2
Xác định độ lớn tiêu cự của thấu kính hội tụ và thấu kính phân kì đã dùng trong Thí nghiệm 1 và 2.
- Bước 1: Xác định quang tâm O là giao điểm của trục chính và bề mặt thấu kính. - Bước 2: Xác định điểm giao giữa các tia ló trong thí nghiệm 1 và điểm giao bởi các đường kéo dài của tia ló trong thí nghiệm 2 là tiêu điểm chính F. - Bước 3: Ta được, tiêu cự của thấu kính là độ dài OF = f.
1.9.Thảo luận 3
Dựa vào Hình 7.10, hãy giải thích vì sao các tia sáng truyền qua thấu kính có thể tạo nên chùm tia sáng hội tụ hoặc phân kì?
Ảnh
- Giải thích sự truyền ánh sáng qua thấu kính hội tụ: Thấu kính được tạo thành bởi các lăng kính nhỏ ghép liền nhau, ở giữa là một khối trong suốt có hai mặt song song. Các lăng kính có đáy hướng về trục chính. Do các tia sáng qua lăng kính bị lệch về đáy, còn tia sáng chính giữa vuông góc với hai mặt của khối trong suốt nên truyền thẳng. Vì vậy, chùm sáng song song qua thấu kính hội tụ trở thành chùm sáng hội tụ.
Ảnh
- Giải thích sự truyền ánh sáng qua thấu kính phân kì: Thấu kính được tạo thành bởi các lăng kính nhỏ ghép liền nhau, ở giữa là một khối trong suốt có hai mặt song song. Các lăng kính có đáy hướng ra xa trục chính. Do các tia sáng qua lăng kính bị lệch về đáy, còn tia sáng chính giữa vuông góc với hai mặt của khối trong suốt nên truyền thẳng. Vì vậy, chùm sáng song song qua thấu kính phân kì trở thành chùm sáng phân kì.
2. Ảnh của vật qua thấu kính – cách vẽ ảnh
2.1.Thấu kính hội tụ
Ảnh
2.2.Cách vẽ thấu kính hội tụ
- Từ S ta dựng hai trong ba tia đặc biệt đến thấu kính sau đó vẽ hai tia ló ra khỏi thấu kính - Nếu 2 tia ló cắt nhau thì giao điểm cắt nhau đó chính là ảnh thật S′của S, nếu đường kéo dài của hai tia ló cắt nhau thì giao điểm cắt nhau đó chính là ảnh ảo S′ của S qua thấu kính.
Ảnh
2.3.Thấu kính phân kì
Đặc điểm ảnh của một vật tạo bởi thấu kính phân kì thể hiện như sau: - Vật sáng đặt ở mọi vị trí trước thấu kính phân kì luôn cho ảnh ảo, cùng chiều, nhỏ hơn vật và luôn nằm trong khoảng tiêu cự của thấu kính. - Vật đặt rất xa thấu kính, ảnh ảo của vật có vị trí cách thấu kính một khoảng bằng tiêu cự.
Ảnh
2.4.Cách vẽ thấu kính phân kì
Để xây dựng hình ảnh của một điểm sáng S tạo bởi thấu kính phân kì, chúng ta có thể sử dụng hai tia sáng (trong ba tia đặc biệt) từ điểm S đến thấu kính. Sau đó, vẽ hai tia sáng này ra khỏi thấu kính. Hai tia sáng này không thực sự cắt nhau, nhưng giao điểm của đường kéo dài của chúng sẽ là hình ảnh ảo S’ của điểm S
Ảnh
2.5.Thí nghiệm
Thực hiện thí nghiệm (Hình 7.11) và nêu nhận xét về ảnh quan sát được ở bước 2 và 3 của thí nghiệm.
Ảnh
Trả lời: - Ảnh quan sát được ở bước 2: + Ban đầu vật được đặt ở vị trí có khoảng cách lớn hơn tiêu cự của thấu kính hội tụ nên khi dịch chuyển màn chắn để thu được hình ảnh rõ nét, ta sẽ thu được ảnh thật, ngược chiều với vật và lớn hơn vật.
+ Sau đó, dịch chuyển thấu kính ra xa vật hơn thì ta sẽ thu được ảnh có đặc điểm như sau nếu rơi vào các trường hợp:
Ảnh
Nếu f < d < 2f thì ảnh thật ngược chiều với vật và lớn hơn vật. Nếu d = 2f thì ảnh thật ngược chiều với vật và bằng vật. Nếu d > 2f thì ảnh thật ngược chiều với vật và nhỏ hơn vật. - Ảnh quan sát được ở bước 3: Khi thấu kính lại gần vật sao cho khoảng cách từ vật đến thấu kính nhỏ hơn tiêu cự của thấu kính thì ta sẽ thu được ảnh ảo, cùng chiều với vật và lớn hơn vật.
2.6.Thảo luận
Nêu nhận xét về ảnh quan sát được ở bước 3 và 4 của thí nghiệm đối với thấu kính phân kì.
- Ảnh quan sát được ở bước 3: Ta thu được ảnh ảo nên cần phải đặt mắt sau thấu kính để quan sát ảnh của vật. - Ảnh quan sát được ở bước 4, tiếp tục thay đổi khoảng cách giữa vật và thấu kính, ta thu được đặc điểm ảnh của vật như sau: + Nếu khoảng cách từ vật tới thấu kính nhỏ dần và nhỏ hơn tiêu cự của thấu kính thì vật càng lại gần thấu kính, ảnh càng lớn nhưng vẫn nhỏ hơn vật, cùng phía thấu kính với vật và cùng chiều vật. + Nếu khoảng cách từ vật tới thấu kính lớn dần và lớn hơn tiêu cự của thấu kính thì ảnh của vật càng xa thấu kính, ảnh càng nhỏ hơn và nhỏ hơn vật, cùng phía thấu kính với vật và cùng chiều vật.
Ảnh
Ảnh
2.7.Luyện tập
Một vật AB cao 3 cm đặt trước thấu kính hội tụ có tiêu cự 4 cm, cho ảnh thật A’B’ cao 6 cm và cách thấu kính 12 cm. Vẽ sơ đồ tỉ lệ tạo ảnh, từ đó xác định khoảng cách từ vật đến thấu kính.
Ảnh
Coi 1 ô tương ứng với 1 cm. Từ sơ đồ tỉ lệ tạo ảnh ta xác định được khoảng cách từ vật đến thấu kính là 6 ô tương ứng với 6 cm.
3.Kính lúp
3.1.Lý thuyết
Kính lúp là một thấu kính hội tụ có tiêu cự ngắn, dùng để quan sát các vật nhỏ.
Ảnh
3.2.Cấu trúc
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
3.3.Luyện tập
Vào buổi trưa nắng, dùng kính lúp hứng ánh sáng mặt trời sao cho các tia ló tập trung vào một điểm trên một tờ giấy. Quan sát hiện tượng xảy ra tiếp theo. Từ đó, giải thích vấn đề đã nêu ở phần Mở đầu của bài học.
- Vào buổi trưa nắng, dùng kính lúp hứng ánh sáng mặt trời sao cho các tia ló tập trung tại một điểm trên một tờ giấy, đợi một lúc ta sẽ thấy vị trí đó xám đen và bốc cháy. - Ở phần mở đầu của bài học, chai nước có hai mặt cong và rìa mỏng, được coi là thấu kính hội tụ, ánh sáng mặt trời là các tia sáng song song chiếu vào thấu kính hội tụ, tạo ra các tia ló hội tụ tại tiêu điểm, làm điểm đó nóng lên và bốc cháy. Trong rừng có nhiều cây cối, cành khô, ... là các vật dễ cháy nên dễ dẫn đến hỏa hoạn.
Trả lời:
3.4.Vận dụng
Nêu một số dụng cụ hằng ngày có sử dụng thấu kính hội tụ, thấu kính phân kì.
Một số dụng cụ hằng ngày có sử dụng thấu kính hội tụ: kính lúp, kính lão, máy ảnh, … Một số dụng cụ hằng ngày có sử dụng thấu kính phân kì: Kính cận, sử dụng trong mắt thần gắn ở cửa ra vào, ….
Trả lời:
4.Dặn dò
Dặn dò
Ảnh
Dặn dò:
Các em về nhớ đọc lại bài và chuẩn bị bài mới nhé!
Cảm ơn
Ảnh