Bài viết về sự tạo ảnh bởi thấu kính phân kỳ (thấu kính lõm)
Để hiểu rõ hơn về sự tạo ảnh bởi thấu kính lõm, hãy xem các ví dụ và lời giải sau đây. Trong trường hợp này, giả sử vật thể nằm ở một khoảng cách nhất định so với thấu kính lõm.
Sau đó, vẽ ảnh được tạo bởi thấu kính lõm, khoảng cách từ ảnh đến thấu kính lõm và độ phóng đại của ảnh khi nhìn qua thấu kính lõm.
Tiêu cự của thấu kính lõm (thấu kính phân kỳ) là 20 cm. Có hai vật cao 10 cm đặt bên trái thấu kính. Hãy xác định khoảng cách ảnh, độ phóng đại của ảnh và chiều cao của ảnh, nếu:
a) Khoảng cách vật nhỏ hơn tiêu cự của thấu kính lõm.
b) Khoảng cách vật bằng với tiêu cự của thấu kính lõm.
c) Khoảng cách vật lớn hơn tiêu cự của thấu kính lõm.
Đã biết:
Tiêu cự của thấu kính lõm (f) = -20 cm
Tiêu cự của thấu kính lõm có dấu âm vì tiêu điểm của thấu kính lõm là tiêu điểm ảo, nơi chùm tia sáng không đi qua tiêu điểm đó.
Chiều cao của vật thể (h) = 10 cm
Giải pháp:
Khoảng cách vật thể nhỏ hơn tiêu cự của thấu kính lõm (do > f)
Giả sử khoảng cách đến vật thể là 5 cm, 10 cm và 15 cm.
a) Tiêu cự là -20 cm và 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 = -5/20
tại = -20/5 = -4 cm
Dấu hiệu khoảng cách ảnh, nếu âm, có nghĩa là ảnh ảo, trong đó chùm tia sáng không đi qua ảnh.
Khoảng cách ảnh, 4 cm, nhỏ hơn khoảng cách vật thể, 5 cm.
Độ phóng đại của hình ảnh (M)
M = -di / do = -(-4)/5 = 4/5 = 0.8
Độ phóng đại của ảnh nhỏ hơn 1 có nghĩa là ảnh bị thu nhỏ, hay kích thước ảnh nhỏ hơn kích thước vật thể.
Chiều cao của hình ảnh (h')
Phương trình biểu diễn độ phóng đại của ảnh:
M = h' / h
h' = M h = (0.8)(10 cm) = 8 cm
Chiều cao của hình ảnh là một dấu hiệu tích cực, có nghĩa là hình ảnh thẳng đứng.
b) Tiêu cự là -20 cm và 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 = -3/20
tại = -20/3 = -6.7 cm
Khoảng cách ảnh là âm, có nghĩa là ảnh là ảo, nơi chùm tia sáng không đi xuyên qua ảnh.
Khoảng cách ảnh là 6.7 cm, nhỏ hơn khoảng cách vật thể là 10 cm.
Độ phóng đại của hình ảnh (M)
M = -di / do = -(-6.7)/10 = 6.7 / 10 = 0.67
Độ phóng đại của ảnh nhỏ hơn 1 có nghĩa là ảnh bị thu nhỏ, hay kích thước ảnh nhỏ hơn kích thước vật thể.
Chiều cao của hình ảnh (h')
Phương trình biểu diễn độ phóng đại của ảnh:
M = h'/h
h' = M h = (0.67)(10 cm) = 6.7 cm
Chiều cao của hình ảnh là một dấu hiệu tích cực, có nghĩa là hình ảnh thẳng đứng.
c) Tiêu cự là -20 cm và khoảng cách vật (do) = 15 cm
Khoảng cách ảnh (di)
1/di = 1/f – 1/do = -1/20 – 1/15 = -3/60 – 4/60 = -7/60
tại = -60/7 = -8.6 cm
Khoảng cách ảnh là âm, có nghĩa là ảnh là ảo, nơi chùm tia sáng không đi xuyên qua ảnh.
Khoảng cách ảnh là 8.7 cm, nhỏ hơn khoảng cách vật thể là 15 cm.
Độ phóng đại của hình ảnh (M)
M = -di / do = -(-8.6)/10 = 8.6 / 10 = 0.86
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 (h')
Phương trình biểu diễn độ phóng đại của ảnh:
M = h'/h
h' = M h = (0.86)(10 cm) = 8.6 cm
Chiều cao của hình ảnh là dương, có nghĩa là hình ảnh thẳng đứng.
Khoảng cách vật thể bằng với tiêu cự của thấu kính lõm (do = f)
Tiêu cự (f) = khoảng cách vật (do) = 20 cm.
Khoảng cách ảnh (di)
1/di = 1/f – 1/do = -1/20 – 1/20 = -2/20 = -2/20
tại = -20/2 = -10 cm
Khoảng cách ảnh là âm, có nghĩa là ảnh là ảo, nơi chùm tia sáng không đi xuyên qua ảnh.
Khoảng cách ảnh là 10 cm, nhỏ hơn khoảng cách vật thể là 20 cm.
Độ phóng đại của hình ảnh (M)
M = -di / do = -(-10)/20 = 10/20 = 0.5
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 (h')
Phương trình biểu diễn độ phóng đại của ảnh:
M = h'/h
h' = M h = (0.5)(10 cm) = 5 cm
Chiều cao của hình ảnh là dương, có nghĩa là hình ảnh thẳng đứng.
Khoảng cách vật thể lớn hơn tiêu cự của thấu kính lõm (do > f)
Giả sử khoảng cách giữa hai vật là 30 cm và 40 cm.
a) Tiêu cự là -20 cm và 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 = -5/60
tại = -60/5 = -12 cm
Khoảng cách ảnh là âm, có nghĩa là ảnh là ảo, nơi chùm tia sáng không đi xuyên qua ảnh.
Khoảng cách ảnh là 12 cm, nhỏ hơn khoảng cách vật thể là 30 cm.
Độ phóng đại của hình ảnh (M)
M = -di / do = -(-12)/30 = 12/30 = 0.4
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 (h')
Phương trình biểu diễn độ phóng đại của ảnh:
M = h'/h
h' = M h = (0.4)(10 cm) = 4 cm
Chiều cao của hình ảnh là một dấu hiệu tích cực, có nghĩa là hình ảnh thẳng đứng.
b) Tiêu cự = 20 cm và khoảng cách vật (do) = 40 cm
Khoảng cách ảnh (di)
1/di = 1/f – 1/do = -1/20 – 1/40 = -2/40 – 1/40 = -3/40
tại = -40/3 = -13 cm
Khoảng cách ảnh là âm, có nghĩa là ảnh là ảo, nơi chùm tia sáng không đi xuyên qua ảnh.
Khoảng cách ảnh là 13 cm, nhỏ hơn khoảng cách vật thể là 40 cm.
Độ phóng đại của hình ảnh (M)
M = -di / do = -(-13)/40 = 13/40 = 0.3
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 (h')
Phương trình biểu diễn độ phóng đại của ảnh:
M = h'/h
h' = M h = (0.3)(10 cm) = 3 cm
Chiều cao của hình ảnh được ký hiệu dương, có nghĩa là hình ảnh thẳng đứng.
