Các bạn học sinh lớp 9 chắc hẳn đã được làm quen với thấu kính hội tụ trong tiết Vật Lý. Tuy nhiên để vẽ ảnh ảo, ảnh thật, tiêu điểm,… thì không phải ai cũng hiểu rõ. Dưới đây Ngonaz sẽ hướng dẫn cụ thể nhất cách vẽ thấu kính tội tụ chính xác cho người nào còn đang “lơ mơ” nhé.
Thấu kính hội tụ là gì?
Theo định nghĩ quang học, thấu kính là dụng cụ để hội tụ hoặc phân kỳ những chùm ánh sáng khác nhau. Trong ngữ cảnh rộng, thấu kính quang học có thể làm việc với ánh sáng bằng kỹ thuật truyền thống.
Thấy kính hội tụ là thấu kính có màu trong suốt với phần rìa mỏng hơn phân giữa. Chúng thường được giới hạn bởi 2 mặt cầu hoặc 1 mặt phẳng và 1 mặt cầu.
Đặc điểm của thấu kính hội tụ
- Chùm tia sáng sau khi đi qua kính sẽ tụ lại 1 điểm
- Tia sáng đi tới thấu kính gọi là tia tới. Còn tia khúc xạ khỏi thấu kính gọi là tia ló..
- Tia tới đến quang tâm thì tia ló tiếp tục truyền thẳng theo phương của tia tới.
- Tia tới song song với trục chính thì tia ló qua tiêu điểm.
- Tia tới đi qua tiêu điểm thì tia ló song song với trục chính.
Chất liệu làm thấu kính hội tụ
Hiện nay, thấu kính hội tụ thường được làm từ vật liệu trong suốt như nhựa, thủy tinh.
+ Thấu kính bằng nhựa
Thấu kính bằng nhựa được ứng dụng trong việc làm kính cho trẻ em hoặc khi chơi thể thao bởi sự thoải mái, nhẹ nhàng, chống vỡ cực cao.
+ Thấu kính bằng thủy tinh
Thấu kính này làm từ thủy tinh khoáng tự nhiên với chất lượng tốt, phân loại vô cùng chuyên nghiệp. Nếu muốn sử dụng, bạn sẽ mất chi phí cao hơn so với thấu kính nhựa. Bên cạnh đó, nó chống xước cực cao, phù hợp với những trường hợp bị loạn dưỡng nặng.
Cách nhận biết thấu kính hội tụ
Để nhận biết thấu kính hội tụ, bạn tham khảo 3 cách dưới đây:
- Bạn dùng tay nhận biết chúng thông qua độ dày của phần trung tâm và độ dày phần rìa. Nếu phần rìa của thấu kính đó mỏng hơn so với phần trung tâm thì đó là thấu kính hội tụ.
- Bạn đưa thấu kính gần dòng chữ trên sách. Nếu thấu kính làm cho dòng chữ nhìn qua thấu kính lớn hơn so với nhìn trực tiếp trên sách thì đó chính là thấu kính hội tụ.
- Bạn dùng thấu kính hứng ánh sáng ngọn đèn đặt ở xa trên màn hứng. Nếu chùm sáng đó hội tụ trên màn thì đó chính là thấu kính hội tụ.
Ứng dụng của thấu kính hội tụ
- Dùng làm vật kính và thị kính ở kính hiển vi hoặc kính thiên văn.
- Dùng làm kính ở máy ảnh.
- Dùng làm kính chữa bệnh viễn thị, lão thị.
- Dùng làm kính lúp.
- Đôi khi thấu kính hội tụ còn được sử dụng trong trường hợp khẩn cấp như tạo ra lửa.
Thấu kính hội tụ ngoài đời thực
Trong đời thực, thấu kính hội tụ là một hiện tượng quan sát được khi ánh sáng đi qua một thấu kính và tập trung lại tại một điểm gọi là tiêu điểm hội tụ. Hiện tượng này được sử dụng trong các thiết bị quang học như ống kính máy ảnh, kính viễn vọng, kính hiển vi và các thiết bị quang học khác.
Khi ánh sáng đi qua một thấu kính lồi (dày hơn ở giữa), nó sẽ bị gập lại và tập trung lại tại một điểm trước thấu kính, gọi là tiêu điểm hội tụ. Điểm này được xác định bởi tính chất quang học của thấu kính và khoảng cách từ vật thể đến thấu kính.
Để thấy hiện tượng thấu kính hội tụ trong đời thực, bạn có thể thử sử dụng một thấu kính lồi (như kính cận hoặc kính lúp) và đặt một vật thể (như con quỷ) trong khoảng cách tiêu điểm của thấu kính. Khi bạn nhìn vào vật thể qua thấu kính, bạn sẽ thấy vật thể được phóng đại và xuất hiện một hình ảnh hội tụ trước thấu kính.
Điều quan trọng khi làm thí nghiệm này là cẩn thận để tránh gây tổn thương cho mắt, vì ánh sáng được tập trung lại có thể gây hại cho võng mạc mắt.
Khái niệm cần biết khi vẽ thấu kính hội tụ
– Trục chính của thấu kính hội tụ
Trục chính của thấu kính hội tụ chính là tia ló có thể truyền thẳng qua vật và không bị đổi hướng khi đi qua thấu kính.
– Quang tâm của thấu kính hội tụ
Quang tâm là điểm mà mọi tia sáng đi tới điểm này đều có thể truyền thẳng và không bị đổi hướng. Quang tâm được ký hiệu là O.
– Tiêu điểm của thấu kính hội tụ
Tiêu điểm của thấu kính hội tụ có chùm tia ló hội tụ tại 1 điểm và có chùm tia tới song song với trục chính của thấu kính. Nó được ký hiệu là F.
– Tiêu cự của thấu kính hội tụ
Tiêu cự của thấu kính hội tụ là khoảng cách từ tiêu điểm F của thấu kính, đi tới quang tâm O của thấu kính, được ký hiệu là f và có đơn vị đo là cm.
– Hệ thống đường truyền của ba tia sáng đặc biệt như sau:
- Tia tới khi đi qua quang tâm O sẽ cho tia ló truyền thẳng.
- Tia tới khi qua tiêu điểm F có đặc điểm song song với trục chính.
- Tia tới sẽ song song với trục chính, sau đó cho tia ló đi qua tiêu điểm F’
Cách vẽ thấu kính hội tụ chính xác nhất
Muốn học được cách vẽ thấu kính hội tụ chính xác nhất, bạn cần nắm rõ những khái niệm ở trên. Sau đó thì thực hiện lần lượt theo các bước sau:
- Bước 1: Trước tiên, bạn vẽ trục chính nằm ngang ký hiệu là (△).
- Bước 2: Sau đó, bạn dựng thấu kính vuông góc với trục chính. Điểm đi qua quang tâm ký hiệu là (O).
- Bước 3: Tiếp đến vẽ chùm tia tới song song với trục chính của thấu kính hội tụ. Tiêu điểm chính là chùm tia ló hội tụ tại 1 điểm trên trục chính, được ký hiệu bằng chữ F.
- Bước 4: Từ tiêu điểm F, bạn lấy một điểm đối xứng bên kia của thấu kính sẽ được tiêu điểm F’.
Đặc điểm ảnh của vật đi qua thấu kính hội tụ
Khoảng cách từ vật đến thấu kính (d) Đặc điểm của ảnh Vị trí ảnh (d’)
(CO = C’O = 2OF)
Tính chất ảnh Vật ở rất xa thấu kính d’ = OF’ Ảnh thật d > 2 f Ảnh ở F’ C’ Ảnh thật ngược chiều với vật và nhỏ hơn vật d = 2 f Ảnh ở C’ (với OC’ = 2OF) Ảnh thật người chiều với vật và bằng vật f = d < 2 f Từ C’ đến ∞ Ảnh thật ngược chiều với vật và lớn hơn vật d = f Ở ∞ Không cho ảnh d < f Trước thấu kính Ảnh ảo cùng chiều với vật và lớn hơn vật
Lưu ý khi vẽ thấu kính hội tụ
Khi vẽ thấu kính hội tụ, có một số lưu ý sau đây mà bạn có thể cân nhắc:
- Nắm vững kiến thức về thấu kính hội tụ: Để vẽ thấu kính hội tụ chính xác, hiểu rõ cách thấu kính hoạt động, nguyên lý hội tụ ánh sáng và các yếu tố quan trọng khác là rất quan trọng. Nắm vững kiến thức về thấu kính hội tụ sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về hình dáng và chi tiết cần vẽ.
- Nghiên cứu và quan sát thật kỹ: Trước khi bắt đầu vẽ, nghiên cứu và quan sát thật kỹ thấu kính hội tụ mà bạn muốn vẽ. Xem xét các đặc điểm cấu trúc, hình dáng, đường cong và chi tiết nhỏ để có được hình dung chính xác về thấu kính.
- Sử dụng các dụng cụ phù hợp: Đảm bảo bạn sử dụng các dụng cụ vẽ phù hợp như bút chì, bút mực hoặc bút vẽ kỹ thuật để tạo ra các đường vẽ sắc nét và chính xác. Sử dụng thước kỹ thuật và công cụ đo lường để đảm bảo các tỷ lệ và kích thước đúng.
- Vẽ từng giai đoạn: Bắt đầu bằng việc xác định các đường chính của thấu kính, sau đó tiếp tục vẽ chi tiết như các đường cong và các chi tiết nhỏ khác. Vẽ từng giai đoạn sẽ giúp bạn kiểm soát và sắp xếp các yếu tố trong hình ảnh một cách cẩn thận.
- Chú ý đến ánh sáng và bóng: Ánh sáng và bóng cung cấp sự chuyển động và chiều sâu cho hình vẽ của bạn. Quan sát cách ánh sáng tác động lên thấu kính và tạo ra bóng sẽ giúp bạn tạo ra hiệu ứng hội tụ chân thực và thêm sự sâu sắc cho hình ảnh.
- Thực hành và kiên nhẫn: Vẽ thấu kính hội tụ yêu cầu sự kiên nhẫn và thực hành.
Như vậy bạn đã hiểu rõ cách vẽ thấu kính hội tụ đơn giản nhất ở trên. Chỉ cần nắm rõ các khái niệm, thao tác thường xuyên thì việc vẽ ảnh của vật sẽ không còn khó khăn nhé.