Vẽ các hình ảnh tưởng tượng. Xây dựng hình ảnh mà một thấu kính mỏng mang lại. Công thức ống kính mỏng

Hình ảnh điểm S trong thấu kính sẽ có một giao điểm của tất cả các tia khúc xạ hoặc sự liên tục của chúng. Trong trường hợp đầu tiên, hình ảnh là thực, trong trường hợp thứ hai - tưởng tượng. Như mọi khi, để tìm giao điểm của tất cả các tia, chỉ cần dựng hai tia bất kỳ là đủ. Chúng ta có thể làm điều này bằng cách sử dụng định luật khúc xạ thứ hai. Để làm được điều này, bạn cần đo góc tới của một chùm sáng tùy ý, tính góc khúc xạ, dựng chùm khúc xạ mà ở một góc nào đó sẽ rơi vào mặt kia của thấu kính. Đã đo được góc tới này thì phải tính góc khúc xạ mới dựng được chùm tia tới. Như bạn thấy, công việc này khá tốn công sức nên thường bị né tránh. Theo các đặc tính đã biết của thấu kính, ba chùm tia có thể được tạo ra mà không cần bất kỳ tính toán nào. Một chùm tia tới song song với bất kỳ trục quang học nào, sau khi khúc xạ kép, sẽ đi qua tiêu điểm thực hoặc tia tiếp theo của nó sẽ đi qua tiêu điểm ảo. Theo định luật thuận nghịch, một chùm tia tới theo phương của tiêu điểm tương ứng, sau khi khúc xạ kép, sẽ thoát ra song song với một trục quang học nào đó. Cuối cùng, chùm tia sẽ đi qua quang tâm của thấu kính mà không bị lệch.

Trên hình. 7 điểm hình ảnh được vẽ S trong một thấu kính hội tụ, trong Hình. 8 - trong tán xạ. Với cấu tạo như vậy, trục quang học chính được mô tả và tiêu cự F được thể hiện trên đó (khoảng cách từ tiêu điểm chính hoặc từ mặt phẳng tiêu cự đến quang tâm của thấu kính) và tiêu cự kép (đối với thấu kính hội tụ). Sau đó, họ tìm kiếm giao điểm của các tia khúc xạ (hoặc sự liên tục của chúng), sử dụng bất kỳ hai cách nào ở trên.

Thông thường, rất khó để dựng ảnh của một điểm nằm trên trục quang học chính. Để xây dựng như vậy, bạn cần lấy bất kỳ chùm tia nào sẽ song song với một số trục quang học bên (đường đứt nét trong Hình 9). Sau khi khúc xạ kép, nó sẽ đi qua tiêu điểm thứ cấp, tiêu điểm này nằm ở giao điểm của trục thứ cấp này và mặt phẳng tiêu điểm. Là chùm thứ hai, thuận tiện khi sử dụng chùm không khúc xạ dọc theo trục quang học chính.

Trên hình. 10 cho thấy hai thấu kính hội tụ. Cái thứ hai "tốt hơn" thu thập các tia, đưa chúng đến gần hơn, nó "mạnh hơn". năng lượng quang học thấu kính được gọi là nghịch đảo của tiêu cự:

Công suất của thấu kính được biểu thị bằng đi-ốp (D).

Cơm. 10

Một điôp là công suất quang học của thấu kính như vậy, tiêu cự của thấu kính đó là 1 m.

Thấu kính hội tụ có công suất khúc xạ dương, còn thấu kính phân kỳ có công suất khúc xạ âm.

Dựng ảnh của một vật trong thấu kính hội tụ được rút gọn thành dựng ảnh ở các điểm cực viễn của nó. Là một đối tượng, hãy chọn một mũi tên AB(Hình 11). Hình ảnh điểm MỘTđược xây dựng như trong Hình. 7, chấm B1 có thể được tìm thấy, như trong Hình 19. Chúng ta hãy giới thiệu một ký hiệu (tương tự như những ký hiệu được giới thiệu khi xem xét gương): khoảng cách từ vật thể đến thấu kính | BO| = d; khoảng cách từ vật đến thấu kính ảnh | BO 1 | = f, tiêu cự | CỦA| = F. Từ sự đồng dạng của các tam giác MỘT 1 B 1 O và ABO (dọc theo các góc nhọn - thẳng đứng - bằng nhau tam giác vuông giống). Từ sự đồng dạng của các tam giác MỘT 1 B 1 F Và DOF(bởi cùng một dấu hiệu của sự giống nhau) . Hậu quả là,

Hoặc fF = df − dF .

Chia số hạng phương trình cho số hạng cho dFf và chuyển số hạng âm sang vế bên kia của phương trình, chúng ta nhận được:

Chúng ta đã suy ra công thức thấu kính tương tự như công thức gương.

Trong trường hợp thấu kính phân kỳ (Hình 22), tiêu điểm gần ảo “hoạt động”. Chú ý rằng điểm A1 là giao điểm của tia khúc xạ chứ không phải giao điểm của tia khúc xạ FD và tia tới AO.

Để chứng minh, hãy xem xét một chùm tia tới từ điểm A đối với tiêu điểm ở xa. Sau khi khúc xạ kép, nó sẽ thoát ra khỏi thấu kính song song với trục chính, để đoạn tiếp của nó sẽ đi qua điểm A1. Hình ảnh của điểm B có thể được xây dựng tương tự như Hình. 9. Từ phép đồng dạng của các tam giác tương ứng; ; fF = dF − df hoặc

Có thể tiến hành nghiên cứu công thức của thấu kính, tương tự như nghiên cứu công thức của gương.

Ảnh của một vật sẽ thay đổi như thế nào nếu một nửa thấu kính của nó bị vỡ? Hình ảnh sẽ trở nên ít cường độ hơn, nhưng hình dạng và vị trí của nó sẽ không thay đổi. Tương tự, hình ảnh của một vật trong bất kỳ mảnh nào của thấu kính hoặc gương.

Để dựng ảnh của một điểm trong hệ thống lý tưởng, chỉ cần dựng hai tia bất kỳ xuất phát từ điểm này là đủ. Giao điểm của các tia tới tương ứng với hai tia tới này sẽ là ảnh mong muốn của điểm này.

Các chủ đề của bộ mã hóa SỬ DỤNG: xây dựng hình ảnh trong thấu kính, công thức thấu kính mỏng.

Các quy tắc về đường đi của tia trong thấu kính mỏng, được xây dựng trong, đưa chúng ta đến phát biểu quan trọng nhất.

Định lý hình ảnh. Nếu có một điểm sáng ở phía trước thấu kính, thì sau khi thấu kính khúc xạ, tất cả các tia (hoặc liên tục của chúng) giao nhau tại một điểm.

Điểm được gọi là ảnh điểm.

Nếu bản thân các tia khúc xạ cắt nhau tại một điểm thì ảnh gọi là có hiệu lực. Nó có thể nhận được trên màn ảnh, vì năng lượng của tia sáng tập trung tại một điểm.

Tuy nhiên, nếu bản thân các tia khúc xạ không cắt nhau tại một điểm mà là sự liên tục của chúng (điều này xảy ra khi các tia khúc xạ phân kỳ sau thấu kính), thì ảnh được gọi là ảnh ảo. Nó không thể được nhận trên màn hình, bởi vì không có năng lượng tập trung vào điểm. Chúng ta nhớ lại một hình ảnh tưởng tượng nảy sinh do đặc thù của bộ não chúng ta - để hoàn thành các tia sáng phân kỳ cho đến giao điểm tưởng tượng của chúng và nhìn thấy một điểm sáng trong giao điểm này. Một hình ảnh tưởng tượng chỉ tồn tại trong tâm trí của chúng ta.

Định lý ảnh dùng làm cơ sở cho ảnh trong thấu kính mỏng. Ta sẽ chứng minh định lý này cho cả thấu kính hội tụ và thấu kính phân kì.

Ống kính hội tụ: hình ảnh thực tếđiểm.

Trước hết chúng ta hãy nhìn vào một thấu kính hội tụ. Gọi là khoảng cách từ điểm đến thấu kính, là tiêu cự của thấu kính. Có hai điều cơ bản các trường hợp khác nhau: và (cũng như trường hợp trung gian). Chúng tôi sẽ giải quyết từng trường hợp một; trong mỗi chúng tôi
Chúng ta hãy thảo luận về các thuộc tính của ảnh của một nguồn điểm và một đối tượng mở rộng.

Trường hợp đầu tiên:. Nguồn sáng điểm nằm xa thấu kính hơn so với mặt phẳng tiêu điểm bên trái (Hình 1).

Chùm tia đi qua quang tâm không bị khúc xạ. Chúng tôi sẽ cầm Bất kỳ tia, chúng ta dựng một điểm tại đó tia khúc xạ giao với tia, và sau đó chúng ta chứng tỏ rằng vị trí của điểm không phụ thuộc vào sự lựa chọn của tia (nói cách khác, điểm là như nhau đối với tất cả các tia có thể có). Do đó, tất cả các tia phát ra từ điểm đều cắt nhau tại điểm sau khi khúc xạ trong thấu kính, và định lý ảnh sẽ được chứng minh cho trường hợp đang xét.

Chúng tôi tìm ra điểm bằng cách xây dựng di chuyển xa hơn chùm tia . Chúng ta có thể làm điều này: chúng ta vẽ một trục quang học bên song song với chùm tia cho đến khi nó giao với mặt phẳng tiêu điểm ở tiêu điểm bên, sau đó chúng ta vẽ chùm khúc xạ cho đến khi nó giao với chùm tia tại điểm.

Bây giờ chúng ta sẽ tìm khoảng cách từ điểm đến thấu kính. Chúng tôi sẽ chỉ ra rằng khoảng cách này chỉ được biểu thị bằng và, tức là, nó chỉ được xác định bởi vị trí của nguồn và các đặc tính của thấu kính, và do đó không phụ thuộc vào một chùm tia cụ thể.

Chúng ta hãy thả các đường vuông góc và lên trục quang học chính. Hãy cũng vẽ nó song song với trục quang học chính, tức là, vuông góc với thấu kính. Ta nhận được ba cặp tam giác đồng dạng:

, (1)
, (2)
. (3)

Kết quả là, chúng ta có một chuỗi bằng nhau sau đây (số của công thức trên dấu bằng cho biết từ đó cặp tam giác đồng dạng này đã nhận được đẳng thức nào).

(4)

Nhưng quan hệ (4) được viết lại thành:

. (5)

Từ đây, chúng tôi tìm thấy khoảng cách mong muốn từ điểm đến thấu kính:

. (6)

Như chúng ta thấy, nó thực sự không phụ thuộc vào sự lựa chọn của tia. Do đó, bất kỳ tia nào sau khi khúc xạ trong thấu kính sẽ đi qua điểm do chúng ta dựng và điểm này sẽ là ảnh thật của nguồn.

Định lý hình ảnh được chứng minh trong trường hợp này.

Tầm quan trọng thực tế của định lý hình ảnh là điều này. Vì tất cả các tia của nguồn cắt nhau sau thấu kính tại một điểm - ảnh của nó - nên để dựng ảnh, chỉ cần lấy hai tia thuận lợi nhất là đủ. Những gì chính xác?

Nếu nguồn không nằm trên trục quang chính thì các chùm sáng sau thích hợp làm chùm sáng thuận:

Chùm tia đi qua quang tâm của thấu kính - nó không bị khúc xạ;
- tia song song với quang trục chính - sau khi khúc xạ đi qua tiêu điểm.

Việc xây dựng một hình ảnh bằng cách sử dụng các tia này được thể hiện trong Hình. 2.

Nếu điểm nằm trên trục quang chính thì chỉ còn lại một tia tiện - chạy dọc theo trục quang chính. Như chùm thứ hai, người ta phải nhận một cái "khó chịu" (Hình 3).

Hãy xem lại biểu thức (5). Nó có thể được viết theo một hình thức khác một chút, hấp dẫn và dễ nhớ hơn. Đầu tiên, hãy di chuyển đơn vị sang trái:

Bây giờ chúng ta chia cả hai mặt của sự bình đẳng này bằng cách Một:

(7)

Quan hệ (7) được gọi là công thức thấu kính mỏng(hoặc chỉ công thức thấu kính). Cho đến nay, người ta đã thu được công thức thấu kính cho trường hợp thấu kính hội tụ và cho. Trong những gì sau đây, chúng tôi rút ra các sửa đổi của công thức này cho các trường hợp khác.

Bây giờ chúng ta hãy quay trở lại quan hệ (6). Tầm quan trọng của nó không chỉ giới hạn ở việc nó chứng minh định lý hình ảnh. Chúng ta cũng thấy rằng nó không phụ thuộc vào khoảng cách (Hình 1, 2) giữa nguồn và trục quang chính!

Điều này có nghĩa là bất kỳ điểm nào của đoạn chúng ta chụp, ảnh của nó sẽ ở cùng một khoảng cách từ ống kính. Nó sẽ nằm trên một đoạn - cụ thể là, tại giao điểm của đoạn với một tia sẽ đi qua thấu kính mà không bị khúc xạ. Đặc biệt, hình ảnh của một điểm sẽ là một điểm.

Như vậy, chúng ta đã xác định được một thực tế quan trọng: phân khúc là vũng nước với hình ảnh của phân khúc. Từ bây giờ, phân đoạn gốc, hình ảnh mà chúng tôi quan tâm, chúng tôi gọi là môn học và được đánh dấu bằng một mũi tên màu đỏ trong các hình. Chúng ta cần hướng của mũi tên để theo dõi xem hình ảnh là thẳng hay ngược.

Thấu kính hội tụ: ảnh thật của vật.

Hãy chuyển sang việc xem xét ảnh của các đối tượng. Nhớ lại rằng trong khi chúng ta đang trong khuôn khổ của vụ án. Có thể phân biệt ba tình huống điển hình ở đây.

một. . Ảnh của vật là ảnh thật, ngược, phóng to (Hình 4; biểu thị lấy nét kép). Từ công thức thấu kính, nó sẽ là trong trường hợp này (tại sao?).

Một tình huống như vậy được thực hiện, ví dụ, trong máy chiếu và máy ảnh phim trên cao - những thiết bị quang học này cho hình ảnh phóng to của những gì trên phim trên màn hình. Nếu bạn đã từng trình chiếu slide, thì bạn biết rằng slide phải được lắp ngược vào máy chiếu - để hình ảnh trên màn hình trông đẹp và không bị lộn ngược ra ngoài.

Tỷ lệ giữa kích thước của hình ảnh và kích thước của vật thể được gọi là độ phóng đại tuyến tính của thấu kính và được ký hiệu là Г - (đây là "gamma" trong tiếng Hy Lạp):

Từ sự đồng dạng của các tam giác, chúng ta nhận được:

. (8)

Công thức (8) được sử dụng trong nhiều bài toán có liên quan đến độ phóng đại tuyến tính của thấu kính.

2.. Trong trường hợp này, từ công thức (6) chúng ta thấy rằng và. Độ phóng đại tuyến tính của thấu kính theo (8) bằng một, tức là kích thước của hình ảnh bằng kích thước của vật thể (Hình 5).

Cơm. 5.a = 2f: kích thước hình ảnh bằng kích thước đối tượng

3.. Trong trường hợp này, nó tuân theo công thức thấu kính (tại sao?). Độ phóng đại tuyến tính của thấu kính sẽ nhỏ hơn một - hình ảnh là thực, đảo ngược, giảm (Hình 6).

Tình trạng này phổ biến đối với nhiều Dụng cụ quang học: máy ảnh, ống nhòm, kính thiên văn - hay nói cách khác là những thứ thu được hình ảnh của các vật thể ở xa. Khi vật thể di chuyển ra khỏi thấu kính, ảnh của nó giảm kích thước và tiến gần đến mặt phẳng tiêu cự.

Chúng tôi đã hoàn thành việc xem xét trường hợp đầu tiên. Hãy chuyển sang trường hợp thứ hai. Nó sẽ không còn lớn nữa.

Thấu kính hội tụ: ảnh ảo của một điểm.

Trường hợp thứ hai:. Một nguồn sáng điểm nằm giữa thấu kính và mặt phẳng tiêu cự (Hình 7).

Cùng với tia đi không khúc xạ, ta lại xét một tia tùy ý. Tuy nhiên, bây giờ hai chùm sáng phân kỳ và thu được ở lối ra khỏi thấu kính. Mắt của chúng ta sẽ tiếp tục các tia này cho đến khi chúng giao nhau tại một điểm.

Định lý ảnh phát biểu rằng điểm sẽ giống nhau đối với tất cả các tia phát ra từ điểm. Chúng tôi chứng minh điều này một lần nữa với ba cặp tam giác đồng dạng:

Ký hiệu một lần nữa thông qua khoảng cách từ đến thấu kính, chúng ta có một chuỗi các điểm bằng nhau tương ứng (bạn có thể dễ dàng tìm ra rồi):

. (9)

. (10)

Giá trị không phụ thuộc vào tia, điều này chứng minh định lý ảnh cho trường hợp của chúng ta. Vì vậy, là một ảnh ảo của nguồn. Nếu điểm không nằm trên trục chính, thì để dựng ảnh, thuận tiện nhất là lấy một chùm đi qua quang tâm và một chùm song song với trục chính (Hình 8).

Chà, nếu điểm đó nằm trên trục quang học chính, thì sẽ không có điểm nào để đi - bạn phải hài lòng với một chùm tia chiếu xiên vào thấu kính (Hình 9).

Quan hệ (9) dẫn chúng ta đến một biến thể của công thức thấu kính cho trường hợp được xem xét. Đầu tiên, chúng tôi viết lại mối quan hệ này là:

và sau đó chia cả hai vế của bình đẳng kết quả cho Một:

. (11)

So sánh (7) và (11), chúng ta thấy có một chút khác biệt: thuật ngữ đứng trước dấu cộng nếu ảnh là thật, và dấu trừ nếu ảnh là ảo.

Giá trị được tính theo công thức (10) cũng không phụ thuộc vào khoảng cách giữa điểm và trục quang học chính. Như trên (hãy nhớ lý luận với một dấu chấm), điều này có nghĩa là hình ảnh của đoạn trong Hình. 9 sẽ là một phân đoạn.

Thấu kính hội tụ: ảnh ảo của vật.

Với ý nghĩ này, chúng ta có thể dễ dàng dựng ảnh của một vật thể nằm giữa thấu kính và mặt phẳng tiêu cự (Hình 10). Nó chỉ là tưởng tượng, trực tiếp và phóng to.

Bạn nhìn thấy một hình ảnh như vậy khi bạn nhìn vào một vật nhỏ trong kính lúp - kính lúp. Trường hợp được tháo rời hoàn toàn. Như bạn có thể thấy, nó khác về chất so với trường hợp đầu tiên của chúng tôi. Điều này không có gì đáng ngạc nhiên - xét cho cùng, giữa chúng nằm trong một trường hợp "thảm họa" trung gian.

Thấu kính hội tụ: Là vật trong tiêu diện.

Trường hợp trung gian: Nguồn sáng nằm trong mặt phẳng tiêu cự của thấu kính (Hình 11).

Như chúng ta đã nhớ ở phần trước, các tia của chùm song song, sau khi khúc xạ trong thấu kính hội tụ, sẽ cắt nhau trong mặt phẳng tiêu điểm - cụ thể là tại tiêu điểm chính nếu chùm tia tới vuông góc với thấu kính và tại tiêu điểm phụ. nếu chùm tia tới theo phương xiên. Sử dụng tính thuận nghịch của đường đi của tia, ta kết luận rằng tất cả các tia của nguồn nằm trong tiêu diện, sau khi ra khỏi thấu kính, sẽ đi song song với nhau.

Cơm. 11. a = f: không có hình ảnh

Hình ảnh của dấu chấm ở đâu? Không có hình ảnh. Tuy nhiên, không ai cấm chúng ta cho rằng các tia song song cắt nhau tại một điểm vô cùng xa. Khi đó định lý ảnh vẫn có giá trị trong trường hợp này ảnh ở vô cực.

Theo đó, nếu vật nằm hoàn toàn trong tiêu diện thì ảnh của vật này sẽ nằm ở vô cùng(hoặc, những gì giống nhau, sẽ vắng mặt).

Như vậy là chúng ta đã hoàn toàn xem xét việc dựng ảnh trong thấu kính hội tụ.

Thấu kính hội tụ: ảnh ảo của một điểm.

May mắn thay, không có nhiều trường hợp như đối với thấu kính hội tụ. Tính chất của ảnh không phụ thuộc vào vật cách thấu kính phân kì bao xa nên ở đây sẽ chỉ có một trường hợp duy nhất.

Một lần nữa chúng ta lấy một tia và một tia tùy ý (Hình 12). Tại cửa ra khỏi thấu kính, chúng ta có hai chùm sáng phân kỳ và mà mắt chúng ta dựng tới giao điểm tại điểm.

Một lần nữa chúng ta phải chứng minh định lý ảnh - rằng điểm sẽ giống nhau đối với mọi tia. Chúng tôi hành động với sự trợ giúp của ba cặp tam giác đồng dạng giống nhau:

(12)

. (13)

Giá trị của b không phụ thuộc vào nhịp tia
, vì vậy phần mở rộng của tất cả các tia khúc xạ kéo dài
cắt nhau tại một điểm - ảnh ảo của điểm. Do đó, định lý hình ảnh hoàn toàn được chứng minh.

Nhớ lại rằng đối với thấu kính hội tụ, chúng ta thu được các công thức tương tự (6) và (10). Trong trường hợp mẫu số của chúng biến mất (hình ảnh đi đến vô cùng), và do đó trường hợp này phân biệt các tình huống khác nhau về cơ bản và.

Nhưng đối với công thức (13), mẫu số không biến mất đối với bất kỳ a. Do đó, đối với một thấu kính phân kỳ không có chất lượng Những tình huống khác nhau vị trí nguồn - chỉ có một trường hợp ở đây, như chúng tôi đã nói ở trên.

Nếu điểm không nằm trên trục quang học chính thì có hai chùm sáng thuận tiện cho việc dựng ảnh của nó: một chùm đi qua quang tâm, chùm còn lại song song với trục chính (Hình 13).

Nếu điểm nằm trên trục quang học chính, thì chùm thứ hai phải được lấy tùy ý (Hình 14).

Để biết thấu kính nào cho hình ảnh nào, trước tiên bạn cần nhớ rằng hiện tượng vật lý chính được sử dụng để tạo ra thấu kính là hiện tượng truyền qua môi trường. Chính hiện tượng này đã khiến người ta có thể tạo ra một thiết bị có thể điều khiển hướng của các luồng ánh sáng. Các nguyên tắc kiểm soát như vậy được giải thích cho trẻ em ở trường, trong khóa học vật lý lớp tám.

Định nghĩa thấu kính từ và vật liệu được sử dụng để chế tạo nó

Thấu kính được sử dụng để một người có thể nhìn thấy hình ảnh phóng to hoặc thu nhỏ của một vật thể. Ví dụ, sử dụng kính thiên văn hoặc kính hiển vi. Do đó, thiết bị này là trong suốt. Điều này được thực hiện với mục đích nhìn thấy các vật thể như chúng ta thực sự, chỉ thay đổi về kích thước. Nó sẽ không bị bay màu, méo mó, nếu điều này không được yêu cầu. Đó là, ống kính là một cơ thể trong suốt. Hãy chuyển sang các thành phần của nó. Thấu kính bao gồm hai bề mặt. Chúng có thể cong, thường là hình cầu, hoặc một trong số chúng sẽ cong và một bên phẳng. Chính từ các mặt phẳng này, ống kính nào cho hình ảnh nào là phụ thuộc. Vật liệu để sản xuất thấu kính trong cuộc sống hàng ngày rộng rãi là thủy tinh hoặc nhựa. Xa hơn chúng ta sẽ nói cụ thể về thấu kính thủy tinh để bạn hiểu chung.

Phân chia thành thấu kính lồi và thấu kính lõm

Sự phân chia này phụ thuộc vào hình dạng của thấu kính. Nếu thấu kính có phần giữa rộng hơn các cạnh, nó được gọi là thấu kính lồi. Ngược lại, nếu phần giữa mỏng hơn các cạnh, thì một thiết bị như vậy được gọi là thiết bị lõm. Điều gì khác là quan trọng? Điều quan trọng là môi trường đặt phần thân trong suốt. Rốt cuộc, thấu kính nào cho hình ảnh nào phụ thuộc vào sự khúc xạ trong hai phương tiện - trong bản thân thấu kính và vật chất xung quanh nó. Hơn nữa, chúng tôi sẽ chỉ xem xét vùng trời, vì thấu kính làm bằng thủy tinh hoặc nhựa cao hơn chỉ số môi trường đã thiết lập.

thấu kính hội tụ

Hãy lấy một thấu kính lồi và truyền một luồng ánh sáng (tia song song) qua nó. Sau khi đi qua mặt phẳng của bề mặt, dòng chảy được thu lại tại một điểm, đó là lý do tại sao thấu kính được gọi là thấu kính hội tụ.

Để hiểu thấu kính hội tụ cho hình ảnh gì và thực sự là bất kỳ loại ảnh nào khác, bạn cần nhớ các thông số chính của nó.

Các thông số quan trọng để hiểu các đặc tính của một thể thủy tinh nhất định

Nếu một thấu kính được giới hạn bởi hai mặt cầu, thì tất nhiên, các mặt cầu của nó có một bán kính nhất định. Các bán kính này được gọi là bán kính cong, xuất hiện từ tâm của các hình cầu. Đường thẳng nối cả hai tâm được gọi là trục quang học. Một thấu kính mỏng có một điểm mà chùm tia đi qua không bị lệch nhiều so với hướng trước đó của nó. Nó được gọi là quang tâm của thấu kính. Qua tâm này, vuông góc với quang trục, người ta có thể vẽ được mặt phẳng vuông góc. Nó được gọi là mặt phẳng chính của thấu kính. Ngoài ra còn có một điểm, được gọi là tiêu điểm chính - nơi tập trung các tia sáng sau khi đi qua thể thủy tinh. Khi phân tích câu hỏi thấu kính hội tụ cho loại ảnh gì, điều quan trọng cần nhớ là tiêu điểm của nó là với mặt trái khỏi sự xâm nhập của các tia. Với thấu kính phân kì, tiêu điểm là tiêu điểm ảo.

Thấu kính hội tụ cho ảnh của vật gì?

Nó trực tiếp phụ thuộc vào khoảng cách vật thể được đặt so với thấu kính. Sẽ không có ảnh thật nếu một vật được đặt giữa tiêu điểm của thấu kính và chính thấu kính.

Hình ảnh tưởng tượng, thẳng và được phóng to rất nhiều. Một ví dụ cơ bản của một hình ảnh như vậy là một kính lúp.

Nếu bạn đặt các đối tượng phía sau tiêu điểm, thì có thể có hai tùy chọn, nhưng trong cả hai trường hợp, hình ảnh trước hết sẽ bị đảo ngược và thực. Sự khác biệt chỉ là về kích thước. Nếu bạn đặt các đối tượng giữa tiêu điểm và tiêu cự kép, hình ảnh sẽ được phóng to. Nếu bạn đặt nó sau tiêu điểm kép, nó sẽ bị giảm.

Trong một số trường hợp, có thể xảy ra trường hợp không nhận được hình ảnh nào. Như bạn có thể thấy từ hình trên, nếu bạn đặt một đối tượng ngay tại tiêu điểm của thấu kính, các đường cắt nhau để tạo cho điểm trên cùng của đối tượng sẽ chạy song song. Theo đó, giao điểm thì khỏi nói, vì ảnh chỉ có thể thu được ở một nơi nào đó trong vô cực. Cũng thú vị là trường hợp một đối tượng được đặt ở vị trí lấy nét kép. Trong trường hợp này, hình ảnh bị lật ngược, giống như thật, nhưng có kích thước giống hệt vật thể ban đầu.

Trong các hình, thấu kính này được mô tả dưới dạng giản đồ là một phân đoạn với các mũi tên ở hai đầu hướng ra ngoài.

thấu kính phân kỳ

Về mặt logic, thấu kính lõm là thấu kính phân kỳ. Điểm khác biệt của nó là nó cho hình ảnh ảo. Các tia sáng sau khi đi qua nó bị phân tán thành các mặt khác nhau, vì vậy không có hình ảnh thực tế. Câu trả lời cho câu hỏi hình ảnh nào luôn luôn giống nhau. Trong mọi trường hợp, hình ảnh sẽ không bị đảo ngược, tức là thẳng, nó sẽ bị tưởng tượng và thu nhỏ.

Trong các hình, thấu kính này được mô tả dưới dạng giản đồ là một phân đoạn với các mũi tên ở hai đầu hướng vào trong.

Nguyên tắc xây dựng hình ảnh là gì

Có một số bước xây dựng. Đối tượng mà hình ảnh sẽ được xây dựng có một đỉnh. Từ nó phải vẽ hai đường: một đường qua quang tâm của thấu kính, đường kia song song với trục chính của thấu kính, rồi qua tiêu điểm. Giao điểm của các đường này sẽ cho đỉnh của hình ảnh. Tất cả những gì cần thiết tiếp theo là kết nối trục quang học và điểm thu được, song song với vật thể ban đầu. Trong trường hợp vật nằm trước tiêu điểm của thấu kính thì ảnh sẽ là ảnh ảo và cùng phía với vật.

Chúng tôi nhớ loại hình ảnh mà thấu kính phân kỳ mang lại, vì vậy chúng tôi đang xây dựng hình ảnh cho thấu kính lõm, theo cùng một nguyên tắc, chỉ có một điểm khác biệt. Tiêu điểm của thấu kính dùng để dựng ảnh nằm cùng phía với vật có ảnh cần dựng.

kết luận

Hãy tóm tắt các tài liệu trên để hiểu thấu kính nào cho hình ảnh nào. Rõ ràng là ống kính có thể tăng và giảm, nhưng các câu hỏi là khác nhau.

Câu hỏi số một: thấu kính nào tạo ra ảnh thật? Câu trả lời chỉ là tập thể. Nó là một thấu kính hội tụ lõm có thể cho ảnh thật.

Câu hỏi số hai: loại thấu kính nào tạo ra ảnh ảo? Câu trả lời là sự tán xạ, và trong một số trường hợp, khi vật thể nằm giữa tiêu điểm và thấu kính, nó là tập thể.

Trên hình. 22 cho thấy các cấu hình đơn giản nhất của thấu kính thủy tinh: lồi lõm, hai mặt lồi (Hình 22, b), phẳng-lõm (Hình 22, trong) và hai mặt lõm (Hình 22, G). Hai người đầu tiên trong số họ là thu thậpống kính và hai ống kính thứ hai - phân tán. Những cái tên này gắn liền với thực tế là trong thấu kính hội tụ, chùm tia khúc xạ, bị lệch về phía trục quang học và ngược lại trong thấu kính phân kỳ.

Các chùm tia chạy song song với trục quang học chính bị lệch về phía sau thấu kính hội tụ (Hình 23, Nhưng) để chúng tập hợp tại một điểm được gọi là tiêu điểm. Trong thấu kính phân kì, các tia đi song song với trục chính bị lệch đi sao cho liên tục của chúng được thu lại tại tiêu điểm nằm ở phía đối với tia tới (Hình 23, b). Khoảng cách đến tiêu điểm ở cả hai mặt của một thấu kính mỏng là như nhau và không phụ thuộc vào hình dạng của bề mặt bên phải và bên trái của thấu kính.

Cơm. 22. Plano-lồi ( Nhưng), hai mặt lồi ( b), plano-lõm ( trong) và hai mặt lõm ( G) thấu kính.

Cơm. 23. Đường đi của các tia chạy song song với trục chính trong thấu kính thu (a) và thấu kính phân kì (b).

Chùm tia đi qua tâm thấu kính (Hình 24, Nhưng- thấu kính hội tụ, hình vẽ. 24, b- thấu kính phân kỳ), không bị khúc xạ.

Cơm. 24. Phương trình tia đi qua quang tâm XUNG QUANH , ở thấu kính hội tụ (a) và thấu kính phân kì (b).

Các tia truyền song song với nhau, nhưng không song song với trục chính, cắt nhau tại một điểm (tiêu điểm bên) trên mặt phẳng tiêu điểm, đi qua tiêu điểm của thấu kính vuông góc với trục quang học chính (Hình 25, Nhưng- thấu kính hội tụ, hình vẽ. 25, b- thấu kính phân kỳ).

Cơm. 25. Phương trình của chùm tia song song trong thấu kính thu (a) và thấu kính tán xạ (b).

.

Khi dựng (Hình 26) ảnh của một điểm (ví dụ, đầu mũi tên) bằng thấu kính hội tụ, hai chùm tia được phát ra từ điểm này: song song với trục quang học chính và qua tâm O thấu kính.

Cơm. 26. Dựng ảnh trong thấu kính hội tụ

Tùy thuộc vào khoảng cách từ mũi tên đến thấu kính, có thể thu được bốn loại ảnh, đặc điểm của chúng được mô tả trong Bảng 2. Khi dựng ảnh của một đoạn thẳng vuông góc với trục chính, ảnh của nó cũng biến thành một đoạn vuông góc với quang trục chính.

Khi nào thấu kính phân kỳ hình ảnh của một đối tượng chỉ có thể thuộc một loại - tưởng tượng, giảm, trực tiếp. Có thể dễ dàng xác minh điều này bằng cách thực hiện các cấu tạo tương tự của phần cuối của mũi tên bằng cách sử dụng hai tia (Hình 27).

ban 2