📖 Bài 8: Thấu kính - lớp 9

1. Tóm tắt lý thuyết

A. Cấu tạo và phân loại thấu kính

• Cấu tạo: Thấu kính là một khối đồng chất trong suốt (như thuỷ tinh, nhựa,...), được giới hạn bởi hai mặt cong hoặc một mặt cong và một mặt phẳng.
• Phân loại: Dựa vào hình dạng, thấu kính được chia làm hai loại:
  • Thấu kính hội tụ (TKHT): Có phần rìa mỏng hơn phần giữa. Chùm tia sáng tới song song với trục chính sẽ cho chùm tia ló hội tụ tại một điểm.
  • Thấu kính phân kì (TKPK): Có phần rìa dày hơn phần giữa. Chùm tia sáng tới song song với trục chính sẽ cho chùm tia ló phân kì (loe rộng ra).

B. Trục chính, quang tâm, tiêu điểm và tiêu cự

• Quang tâm (O): Điểm nằm trong thấu kính mà mọi tia sáng đi qua nó đều truyền thẳng.
• Trục chính: Đường thẳng đi qua quang tâm O và vuông góc với tiết diện thẳng của thấu kính.
• Tiêu điểm chính (F): Một chùm tia sáng tới song song với trục chính sẽ cho chùm tia ló hội tụ (hoặc có đường kéo dài hội tụ) tại một điểm F trên trục chính. Điểm F đó gọi là tiêu điểm chính.
• Tiêu cự (f): Khoảng cách từ quang tâm O đến tiêu điểm chính F ($OF = f$).

C. Đường truyền của hai tia sáng đặc biệt để vẽ ảnh Để dựng ảnh của một điểm sáng, ta thường sử dụng 2 tia sáng cơ bản sau:

1. Tia sáng đi qua quang tâm O: Sẽ tiếp tục truyền thẳng.
2. Tia sáng đi song song với trục chính: Tia ló (hoặc đường kéo dài của tia ló) sẽ đi qua tiêu điểm chính F.

D. Đặc điểm sự tạo ảnh của một vật qua thấu kính

• Thấu kính hội tụ:
  • Khi vật đặt ngoài khoảng tiêu cự ($d > f$): Cho ảnh thật, ngược chiều với vật.
  • Khi vật đặt trong khoảng tiêu cự ($d < f$): Cho ảnh ảo, cùng chiều và lớn hơn vật.
• Thấu kính phân kì:
  • Vật đặt ở mọi vị trí trước thấu kính phân kì luôn cho ảnh ảo, cùng chiều và nhỏ hơn vật.

2. Mô tả các hình ảnh minh hoạ

3. Em đã học

• Thấu kính là một khối đồng chất trong suốt, giới hạn bởi hai mặt cong hoặc một mặt cong và một mặt phẳng.
• Trục chính, Quang tâm (O), Tiêu điểm chính (F), Tiêu cự (f): Các đặc điểm hình học quyết định đường đi của tia sáng.
• Đặc điểm ảnh của vật:
  • TKHT: Vật ngoài tiêu cự cho ảnh thật ngược chiều; Vật trong tiêu cự cho ảnh ảo, cùng chiều, lớn hơn vật.
  • TKPK: Mọi vị trí luôn cho ảnh ảo, cùng chiều, nhỏ hơn vật.
• Ảnh thật hứng được trên màn chắn, ảnh ảo không hứng được trên màn chắn.

4. Em có thể

• Nhận biết được thấu kính hội tụ và thấu kính phân kì.
• Giải thích được sự truyền ánh sáng qua thấu kính.
• Vẽ được ảnh của vật qua thấu kính.
• Chế tạo được thấu kính hội tụ từ chai nhựa và nước.

5. Ví dụ thực tế ứng dụng

• Chế tạo "kính lúp" sinh tồn từ chai nước: Nếu bị lạc trong rừng cần nhóm lửa, em có thể đổ đầy nước vào một chai nhựa trong suốt có hình trụ tròn hoặc thân phình lồi. Nước và vỏ chai cong lồi tạo thành một thấu kính hội tụ. Khi để chai nước dưới ánh mặt trời, nó sẽ gom (hội tụ) các tia sáng song song của mặt trời lại thành một đốm sáng nhỏ (tiêu điểm F) sinh ra nhiệt lượng rất lớn, đủ để đốt cháy bùi nhùi khô hoặc lá cây khô rụng.
• Ống kính máy ảnh / Ống nhòm: Ánh sáng truyền qua thấu kính ở đầu ống kính máy ảnh (hoặc ống nhòm) được bẻ cong và tạo thành các hình ảnh rõ nét lưu lại trên cảm biến (hoặc truyền tới mắt). Hệ thống này sử dụng kết hợp rất nhiều thấu kính phân kì và hội tụ để thu phóng hình ảnh.
• Mắt kính chữa cận thị / viễn thị: Kính dành cho người bị cận thị thực chất là thấu kính phân kì (rìa kính dày hơn ở giữa), giúp ảnh của các vật ở xa dịch chuyển lùi lại rơi đúng vào võng mạc. Ngược lại, kính viễn thị hay kính lão là thấu kính hội tụ.