Định nghĩa kính lúp (Loupe):
Kính lúp là một loại thấu kính lồi được sử dụng để giúp mắt nhìn rõ những vật khó quan sát trực tiếp bằng mắt thường. Kính lúp được gọi là kính lúp đơn giản vì khả năng phóng đại hình ảnh của vật thể bị hạn chế. Trong bài học tiếp theo, bạn sẽ tìm hiểu về các loại kính lúp không đơn giản như kính hiển vi, v.v.
Hoạt động
Khi nhìn ở cự ly gần, một vật thể trông có vẻ lớn, nhưng khi nhìn từ xa, nó lại trông nhỏ. Các vật thể ở gần trông có vẻ lớn vì kích thước ảnh của vật thể được tạo ra trên võng mạc lớn. Ngược lại, cùng một vật thể đó, khi nhìn từ xa, lại trông có vẻ nhỏ vì kích thước ảnh được tạo ra trên võng mạc nhỏ. Vì vậy, kích thước của một vật thể có thể nhìn thấy phụ thuộc vào kích thước ảnh của vật thể được tạo ra trên võng mạc. Ảnh lớn hay nhỏ của vật thể được tạo ra trên võng mạc phụ thuộc vào góc tạo thành giữa mắt và vật thể, như hình minh họa bên dưới.
Các vật thể ở xa mắt trông nhỏ hơn vì chúng có góc nhỏ hơn (θ) (Hình 1.1). Ngược lại, các vật thể ở gần mắt trông lớn hơn vì chúng có góc lớn hơn (Hình 1.2). Có thể kết luận rằng kích thước vật thể mà mắt nhìn thấy có thể được phóng to hoặc thu nhỏ bằng cách tăng hoặc giảm góc (θ). Góc được phóng to bằng cách đưa mắt lại gần vật thể. Ngược lại, góc được thu nhỏ bằng cách giữ mắt ở xa vật thể.
Những điều đã nêu ở trên có thể áp dụng cho các vấn đề khác. Nếu bạn thấy một chữ cái quá nhỏ khiến bạn khó đọc, bạn sẽ làm gì để đọc được? Dựa trên những điều đã nêu ở trên, bạn có thể đưa chữ cái lại gần mắt hơn để góc tạo thành giữa chữ cái và mắt lớn hơn, nhờ đó chữ viết sẽ lớn hơn và dễ đọc hơn. Cần lưu ý rằng điểm nhìn gần của mắt bình thường, hay khoảng cách gần nhất mà mắt bình thường có thể tập trung, là 25 cm.
Do đó, nếu khoảng cách giữa chữ cái và mắt nhỏ hơn 25 cm, chữ cái sẽ bị mờ. Một chữ cái có thể đọc được ở khoảng cách chỉ 25 cm sẽ trông mờ khi được đưa lại gần hơn, khoảng cách giữa chữ cái và mắt nhỏ hơn 25 cm. Vậy làm thế nào để có thể đọc được chữ cái có cỡ chữ nhỏ? Tất nhiên, bạn cần sự trợ giúp của một dụng cụ quang học có thể phóng đại chữ cái.
Các dụng cụ quang học như gương phẳng, gương lõm và gương lồi không thể được sử dụng để đọc chữ cái vì gương không trong suốt. Thay vào đó, thấu kính thì bán trong suốt, vì vậy nó có thể được sử dụng để đọc chữ cái. Trong bài học về sự tạo ảnh bởi thấu kính lõm, người ta giải thích rằng thấu kính lõm chỉ có thể thu nhỏ ảnh của một vật. Trong chủ đề về sự tạo ảnh bởi thấu kính lồi, người ta giải thích rằng thấu kính lồi có thể phóng đại ảnh của một vật, vì vậy thấu kính lồi có thể được thiết kế như một kính lúp hoặc kính phóng đại.
Trong hình 1.3, các vật thể được nhìn trực tiếp bằng mắt, trong đó các vật thể xuất hiện nhỏ do góc tạo giữa mắt và hai đầu của vật thể nhỏ. Trong hình 1.4, mắt nhìn các vật thể thông qua kính lúp. Kính lúp có chức năng tạo ảnh và phóng đại ảnh sao cho những gì mắt nhìn thấy là một hình ảnh. Hình ảnh của vật thể được mắt quan sát qua kính lúp xuất hiện rõ hơn vì góc tạo giữa mắt và hai đầu của ảnh lớn hơn.
Để mắt người quan sát có thể nhìn thấy hình ảnh thông qua kính lúp, Các hình ảnh phải là ảo (cái hình ảnh đang ở phía trước loupe, Hoặc hình ảnh (nằm cùng phía với vật thể, như trong Hình 1.4). Về vấn đề này sự hình thành hình ảnh bởi thấu kính lồi, người ta đã giải thích rằng đối với hình ảnh để trở nên ảo, vật khoảng cách (do) phải nhỏ hơn hoặc bằng tiêu điểm chiều dài (NS).
s = do = khoảng cách của vật thể
s' = di = khoảng cách ảnh
h = ho = chiều cao của vật thể
h' = hi = chiều cao của ảnh
F = tiêu điểm
θ = góc giữa thấu kính và hai đầu của vật thể. Trong hình 1.3, thấu kính được đề cập là thị kính, trong khi đó, trong hình 1.4, thấu kính được đề cập là một thấu kính lồi được sử dụng như một kính lúp.
Trong Hình 1.3 (hình nhìn nghiêng), vật thể nằm bên trái trong khi mắt người quan sát nằm bên phải. Trong Hình 1.4 (hình ảnh nhìn nghiêng), vật thể và ảnh của vật thể được tạo ra bởi thấu kính lồi nằm bên trái trong khi mắt người quan sát nằm bên phải.
Cách sử dụng loupe
Khi khoảng cách vật (do) bằng tiêu cự (f), ảnh là ảnh ảo và khoảng cách ảnh (di) là vô cực. Vô cực là khoảng cách ảnh ảo tối đa vì điểm nhìn xa của mắt bình thường là vô cực. Ngược lại, khoảng cách ảnh ảo tối thiểu là 25 cm vì điểm nhìn gần của mắt bình thường là 25 cm.
Khi mắt nhìn thấy ảnh ảo ở khoảng cách vô cực (điểm xa), mắt có khả năng điều tiết tối thiểu, hay nói cách khác, các cơ mi của mắt ở trạng thái thư giãn nhất. Để đạt được điều này, khoảng cách giữa vật thể và kính lúp phải bằng tiêu cự. Nếu tiêu cự của kính lúp là 25 cm, thì khoảng cách giữa vật thể và kính lúp là 25 cm.
Ngược lại, khi mắt nhìn thấy ảnh ảo ở khoảng cách 25 cm (điểm gần), mắt sẽ điều tiết tối đa hoặc cơ mi ở trạng thái căng nhất. Nếu tiêu cự của kính lúp là 25 cm, thì mắt sẽ nhìn thấy ảnh ảo ở khoảng cách 25 cm khi khoảng cách vật thể bằng với kết quả tính toán bên dưới.
Phương trình của thấu kính và gương lồi:
1/do = 1/f – 1/di
do = khoảng cách vật, f = tiêu cự, di = khoảng cách ảnh = điểm gần = 25 cm
Kính lúp là một thấu kính lồi nên tiêu cự dương. Ảnh ảo là ảnh ảo nên khoảng cách ảnh (di) âm.
1/do = 1/f – (-1/di) = 1/f + 1/di
1/do = 1/25 + 1/25 = 2/25
do = 25/2 = 12.5 cm
Nếu tiêu cự của kính lúp là 25 cm, mắt sẽ nhìn thấy ảnh ảo ở khoảng cách 25 cm khi khoảng cách thực tế là 12.5 cm. Khoảng cách giữa vật thể và kính lúp không được nhỏ hơn 12.5 cm, vì nếu nhỏ hơn 12,5 cm, mắt sẽ không thể nhìn thấy ảnh do kính lúp tạo ra.
Nếu tiêu cự của kính lúp là 50 cm thì sao? Nếu tiêu cự của kính lúp là 50 cm, mắt sẽ nhìn thấy ảnh ảo ở khoảng cách 25 cm khi khoảng cách này giống với kết quả tính toán bên dưới.
1/do = 1/f – (-1/di) = 1/f + 1/di
1/do = 1/50 + 1/25 = 1/50 + 2/50 = 3/50
do = 50/3 = 16.67 cm
Nếu tiêu cự của kính lúp là 50 cm, mắt sẽ nhìn thấy ảnh ảo ở khoảng cách 25 cm khi khoảng cách giữa vật và kính lúp là 16.7 cm. Khoảng cách giữa vật và kính lúp không được nhỏ hơn 16.7 cm vì ảnh do kính lúp tạo ra sẽ không thể nhìn thấy rõ ràng bằng mắt thường.
