Bài viết về sự tạo ảnh bởi thấu kính hội tụ (lồi).
Để hiểu rõ hơn về sự tạo ảnh bởi thấu kính lồi, hãy tham khảo các ví dụ và lời giải dưới đây. Trong trường hợp này, giả sử vật thể nằm ở một khoảng cách nhất định so với thấu kính lồi.
Sau đó, vẽ ảnh được tạo bởi thấu kính lồi, khoảng cách từ ảnh đến thấu kính lồi và độ phóng đại của ảnh khi đi qua thấu kính lồi.
Thấu kính lồi có tiêu cự 20 cm. Có hai vật cao 10 cm nằm bên trái thấu kính. Hãy xác định khoảng cách ảnh, độ phóng đại của ảnh và chiều cao của ảnh, nếu:
a) Khoảng cách từ vật đến thấu kính lồi nhỏ hơn tiêu cự của thấu kính lồi (do < f),
b) Khoảng cách vật đến thấu kính lồi bằng với tiêu cự của thấu kính lồi (do = f).
c) Khoảng cách từ vật đến thấu kính lồi lớn hơn tiêu cự của thấu kính lồi (do > f).
Đã biết:
Tiêu cự (f) của thấu kính lồi = 20 cm
Tiêu cự của thấu kính lồi mang dấu dương vì tiêu điểm của thấu kính lồi là tiêu điểm thực, nơi ánh sáng đi qua.
Chiều cao của vật thể (h) = 10 cm
Giải pháp:
Khoảng cách vật thể nhỏ hơn tiêu cự của thấu kính lồi (do > f)
Giả sử khoảng cách đến vật thể là 5 cm, 10 cm và 15 cm.
a) Nếu khoảng cách vật (do) = 5 cm
Khoảng cách ảnh (di)
1/di = 1/f – 1/do = 1/20 – 1/5 = 1/20 – 4/20 = -3/20
tại = -20/3 = -6.7 cm
Khoảng cách ảnh là âm, có nghĩa là ảnh là ảo, trong đó chùm tia sáng không đi xuyên qua ảnh.
Khoảng cách ảnh là 6.7 cm, lớn hơn khoảng cách vật thể là 5 cm.
Độ phóng đại của hình ảnh (M)
M = -di / do = -(-6.7) / 5 = 6.7 / 5 = 1.3
Độ phóng đại ảnh vượt quá 1 có nghĩa là kích thước ảnh lớn hơn kích thước vật thể.
Chiều cao của hình ảnh (hi)
Phương trình biểu diễn độ phóng đại của ảnh:
M = hi / ho
hi = M ho = (1.3)(10 cm) = 13 cm
Chiều cao của ảnh, được ký hiệu dương, có nghĩa là ảnh thẳng đứng.
b) Nếu khoảng cách vật (do) = 10 cm
Khoảng cách ảnh (di)
1/di = 1/f – 1/do = 1/20 – 1/10 = 1/20 – 2/20 = -1/20
tại = -20/1 = -20 cm
Khoảng cách ảnh là âm, có nghĩa là ảnh là ảo, trong đó chùm tia sáng không đi xuyên qua ảnh.
Khoảng cách ảnh 20 cm lớn hơn khoảng cách vật 10 cm.
Độ phóng đại của hình ảnh (M)
M = -di / do = -(-20)/10 = 20/10 = 2
Độ phóng đại của ảnh lớn hơn 1 có nghĩa là kích thước ảnh lớn hơn kích thước vật thể.
Chiều cao của hình ảnh (hi)
Phương trình biểu diễn độ phóng đại của ảnh:
M = hi / ho
hi = M h = (2)(10 cm) = 20 cm
Chiều cao của ảnh là dương, có nghĩa là ảnh thẳng đứng.
c) Nếu khoảng cách vật (do) = 15 cm
Khoảng cách ảnh (di)
1/di = 1/f – 1/do = 1/20 – 1/15 = 3/60 – 4/60 = -1/60
tại = -60/1 = -60 cm
Khoảng cách ảnh là âm, có nghĩa là ảnh là ảo, trong đó chùm tia sáng không đi xuyên qua ảnh.
Khoảng cách ảnh 60 cm lớn hơn khoảng cách vật 15 cm.
Độ phóng đại của hình ảnh (M)
M = -di / do = -(-60)/15 = 60/15 = 4
Độ phóng đại của ảnh lớn hơn 1 có nghĩa là kích thước ảnh lớn hơn kích thước vật thể.
Chiều cao của hình ảnh (hi)
Phương trình biểu diễn độ phóng đại của ảnh:
M = hi / h
hi = M h = (4)(10 cm) = 40 cm
Chiều cao của hình ảnh là dương, nghĩa là hình ảnh thẳng đứng.
Khoảng cách vật bằng tiêu cự của thấu kính lồi (do = f)
Hình ảnh có thể nhìn thấy ở khoảng cách vô hạn.
Khoảng cách vật thể lớn hơn tiêu cự của thấu kính lồi (do > f)
Giả sử khoảng cách đến vật thể là 30 cm, 40 cm và 50 cm.
a ) Nếu khoảng cách vật (do) = 30 cm
Khoảng cách ảnh (di)
1/di = 1/f – 1/do = 1/20 – 1/30 = 3/60 – 2/60 = 1/60
di = 60/1 = 60 cm
Khoảng cách ảnh dương, có nghĩa là ảnh là ảnh thật, nơi chùm tia sáng đi qua ảnh.
Khoảng cách ảnh 60 cm lớn hơn khoảng cách vật 30 cm.
Độ phóng đại của hình ảnh (M)
M = -di / do = -60/30 = -2
Độ phóng đại của ảnh vượt quá 1, có nghĩa là kích thước ảnh lớn hơn kích thước vật thể.
Chiều cao của hình ảnh (hi)
Phương trình biểu diễn độ phóng đại của ảnh:
M = hi / h
hi = M h = (-2)(10 cm) = -20 cm
Chiều cao ảnh có dấu âm nghĩa là ảnh bị đảo ngược.
b) Nếu khoảng cách vật (do) = 40 cm
Khoảng cách ảnh (di)
1/di = 1/f – 1/do = 1/20 – 1/40 = 2/40 – 1/40 = 1/40
di = 40/1 = 40 cm
Khoảng cách ảnh dương, có nghĩa là ảnh là ảnh thật, nơi chùm tia sáng đi qua ảnh.
Khoảng cách ảnh là 40 cm, tương đương với khoảng cách vật là 40 cm.
Độ phóng đại của hình ảnh (M)
M = -di / do = -40/40 = -1
Độ phóng đại của ảnh là 1, có nghĩa là kích thước ảnh bằng kích thước vật thể.
Chiều cao của hình ảnh (hi)
Phương trình biểu diễn độ phóng đại của ảnh:
M = hi / ho
hi = M h = (-1)(10 cm) = -10 cm
Chiều cao của ảnh là âm, nghĩa là ảnh bị đảo ngược.
b) Nếu khoảng cách vật thể (do) = 50 cm
Khoảng cách ảnh (di)
1/di = 1/f – 1/do = 1/20 – 1/50 = 5/100 – 2/100 = 3/100
di = 100/3 = 33.3 cm
Khoảng cách ảnh dương, có nghĩa là ảnh là ảnh thật, nơi chùm tia sáng đi qua ảnh.
Khoảng cách ảnh 33.3 cm nhỏ hơn khoảng cách vật thể 50 cm.
Độ phóng đại của hình ảnh (M)
M = -di / do = -33.3/40 = -0.8
Độ phóng đại của ảnh nhỏ hơn 1, có nghĩa là kích thước ảnh nhỏ hơn kích thước vật thể.
Chiều cao của hình ảnh (hi)
Phương trình biểu diễn độ phóng đại của ảnh:
M = hi / h
hi = M h = (-0.8)(10 cm) = -8 cm
Chiều cao của ảnh là âm, nghĩa là ảnh bị đảo ngược.
