Bài viết về sơ đồ tia sáng cho thấu kính hội tụ (lồi).
Nếu một vật nằm ở một bên của thấu kính lồi, thấu kính lồi có thể tạo ảnh của vật đó. Nếu biết vị trí của vật ở một bên của thấu kính lồi, làm thế nào để vẽ hình ảnh được tạo bởi thấu kính lồi? Giả sử một vật nằm ở phía bên trái của thấu kính lồi, như hình dưới đây.
Đường màu cam = thấu kính lồi
Đường màu xanh = trục chính
Mũi tên (màu xanh lá cây) = đối tượng
F1 = tiêu cự 1 và F2 = tiêu cự 2
Hình ảnh của vật thể được tạo ra bằng cách vẽ tất cả các tia sáng đi qua vật thể, nhưng điều này kém thực tế vì sẽ có rất nhiều đường thẳng biểu thị các tia sáng. Để đơn giản, chỉ một vài tia sáng được chọn để biểu thị tất cả các tia sáng đi qua vật thể. Vì hiện tượng này liên quan đến sự khúc xạ ánh sáng, nên định luật khúc xạ ánh sáng phải được tuân thủ khi vẽ hình ảnh.
Ba chùm tia sáng hay ba tia sáng
Tia 1:
Tia sáng 1, hay chùm tia sáng 1, chiếu tới thấu kính lồi được vẽ song song với trục chính của thấu kính và chạm vào đầu trên của vật thể.
Sau đó, tia sáng bị khúc xạ bởi thấu kính lồi, tại đó tia sáng khúc xạ phải đi qua tiêu điểm 2. Các tia sáng tới và các tia sáng khúc xạ được vẽ ra phải thỏa mãn định luật khúc xạ ánh sáng.
Tia 2:
Tia sáng 2, hay chùm tia sáng 2 chiếu vào thấu kính lồi, được vẽ đi qua tiêu điểm 1 và chạm vào đầu trên của vật thể.
Sau đó, tia sáng bị khúc xạ bởi thấu kính lồi, trong đó chùm tia khúc xạ phải song song với trục chính. Các tia sáng tới và các tia sáng khúc xạ được tạo ra phải thỏa mãn định luật khúc xạ ánh sáng.
Tia 3:
Tia sáng 3 hay chùm tia sáng 2 chiếu vào thấu kính lồi được vẽ để đi qua điểm giao nhau của thấu kính lồi và trục chính, rồi chạm vào đầu trên của vật thể; sau đó chùm tia sáng được truyền đi tiếp.
Sự hình thành ảnh (hai tia)
Có thể vẽ hình ảnh bằng cách sử dụng chỉ hai tia sáng, như hình dưới đây. Nếu sử dụng hai tia sáng, sẽ có ba cách tạo ảnh khác nhau.
Tia 1 và 2
Tia 1 và 3
Tia 2 và 3
Hình ảnh tạo nên chỉ hai tia sáng cần được điều chỉnh theo khoảng cách vật đến thấu kính lồi. Nếu khoảng cách vật đến thấu kính lồi giống như hình trên, có ba cách để vẽ hình ảnh chỉ sử dụng hai tia sáng. Nếu khoảng cách vật đến thấu kính lồi khác với hình trên, ví dụ, vật nằm giữa tiêu điểm và tâm cong,
Vậy thì không cần đến ba cách vẽ hình ảnh, có lẽ chỉ cần hai cách vẽ là đủ.
Nếu bạn vẽ hình ảnh bằng thấu kính lồi, bạn có thể chọn một trong hai phương pháp.
Sự hình thành ảnh (ba tia)
Có thể vẽ hình dạng vật thể bằng ba tia, như hình bên dưới.
Nếu khoảng cách từ vật đến thấu kính lồi không giống như hình trên, ví dụ, vật nằm giữa thấu kính lồi và tiêu điểm, hoặc vật nằm giữa tiêu điểm và tâm cong của thấu kính lồi, thì không cần phải vẽ ảnh theo ba cách như hình trên. Chỉ cần hai cách để vẽ ảnh.
- câu hỏi: Ba tia sáng chính được sử dụng để vẽ sơ đồ tia sáng cho thấu kính hội tụ là gì? Trả lời: Ba tia chính là: (1) tia song song đi song song với trục chính và đi qua tiêu điểm xa sau khi khúc xạ; (2) tia trung tâm đi thẳng qua tâm của thấu kính mà không bị lệch; (3) tia hội tụ đi vào thấu kính, đi qua tiêu điểm gần và rời khỏi thấu kính song song với trục chính.
- câu hỏiTia sáng đi qua tâm quang học của thấu kính sẽ thể hiện như thế nào trong giản đồ tia sáng của thấu kính hội tụ? Trả lờiCác tia sáng đi qua tâm quang học của thấu kính tiếp tục theo cùng một hướng mà không bị bẻ cong. Điều này là do hai bề mặt của thấu kính tại tâm quang học song song với nhau, do đó không có độ lệch tổng thể.
- câu hỏiTrong giản đồ tia sáng của thấu kính hội tụ, tia sáng ban đầu song song với trục chính sẽ khúc xạ về hướng nào? Trả lờiTia sáng ban đầu song song với trục chính sẽ khúc xạ qua thấu kính và đi qua tiêu điểm ở phía bên kia của thấu kính.
- câu hỏiTia sáng đi qua tiêu điểm gần sẽ thể hiện như thế nào trong giản đồ tia sáng của thấu kính hội tụ? Trả lờiTia sáng đi qua tiêu điểm gần, sau khi khúc xạ, sẽ rời khỏi thấu kính và truyền đi song song với trục chính.
- câu hỏiTrong giản đồ tia sáng của thấu kính hội tụ, các tia khúc xạ giao nhau ở đâu khi vật nằm sau tiêu điểm? Trả lờiKhi vật nằm ngoài tiêu điểm, các tia khúc xạ sẽ giao nhau ở phía đối diện của thấu kính, tạo thành ảnh thật và ngược chiều.
- câu hỏiGiao điểm của các tia khúc xạ trong sơ đồ tia sáng của thấu kính hội tụ biểu thị điều gì? Trả lờiGiao điểm của các tia khúc xạ biểu thị vị trí của ảnh được tạo bởi thấu kính. Ảnh này có thể là ảnh thật hoặc ảnh ảo, tùy thuộc vào vị trí của vật thể.
- câu hỏiVị trí của ảnh thay đổi như thế nào trong giản đồ tia sáng khi vật di chuyển từ vô cực về phía thấu kính? Trả lờiKhi vật thể di chuyển từ vô cực về phía thấu kính, ảnh sẽ di chuyển từ tiêu điểm ở phía đối diện của thấu kính về phía vô cực. Nếu vật thể đi qua tiêu điểm và nằm trong tiêu điểm, ảnh sẽ trở thành ảnh ảo, thẳng đứng và phóng đại, và dường như nằm cùng phía với vật thể.
- câu hỏiTrong giản đồ tia sáng của thấu kính hội tụ, các tia khúc xạ phân kỳ từ đâu khi vật nằm trong tiêu điểm? Trả lờiKhi vật nằm trong tiêu điểm, các tia khúc xạ sẽ phân kỳ từ một điểm nằm cùng phía với vật so với thấu kính, cho biết vị trí của ảnh ảo, thẳng đứng và phóng đại.
- câu hỏiVậy, khi các tia khúc xạ trong giản đồ tia sáng của thấu kính hội tụ không giao nhau thì có nghĩa là gì? Trả lờiNếu các tia khúc xạ không giao nhau, điều đó có nghĩa là ảnh tạo thành là ảnh ảo. Điều này xảy ra khi vật được đặt trong phạm vi tiêu cự của thấu kính. Trong trường hợp này, các tia sáng dường như phân kỳ từ một điểm phía sau thấu kính, nằm ở phía vật.
-
Câu hỏi : Vật liệu của thấu kính ảnh hưởng đến giản đồ tia sáng của thấu kính hội tụ như thế nào? Trả lời : Vật liệu của thấu kính ảnh hưởng đến chiết suất của nó. Chiết suất càng cao thì tia sáng càng bị bẻ cong nhiều hơn khi đi vào thấu kính, làm thay đổi vị trí của các tiêu điểm và do đó ảnh hưởng đến giản đồ tia sáng thu được. Tuy nhiên, các quy tắc cơ bản để vẽ giản đồ tia sáng vẫn không thay đổi.
