Qua thấu kính, nếu vật thật cho ảnh cùng chiều thì thấu kính thì sẽ như thế nào? Và ngược lại, nếu vật thật và ảnh không cùng chiều qua thấu kính, thì sẽ như thế nào? Xin mời bạn đọc cùng tìm hiểu bài viết sau.
Mục lục bài viết
1. Qua thấu kính, nếu vật thật cho ảnh cùng chiều thì thấu kính như thế nào?
A. Chỉ là thấu kính hội tụ
B. Chỉ là thấu kính phân kì
C. Có thể là thấu kính hội tụ hoặc thấu kính phân kì đều được
D. Không tồn tại
Đáp án: C. Có thể là thấu kính hội tụ hoặc thấu kính phân kì đều được
Giải thích:
Thấu kính là một thiết bị có khả năng thay đổi hướng của ánh sáng khi ánh sáng đi qua nó. Có hai loại thấu kính chính là thấu kính hội tụ và thấu kính phân kì. Thấu kính hội tụ là loại thấu kính có độ dày ở giữa lớn hơn ở hai đầu, khiến cho ánh sáng đi qua nó bị hội tụ về một điểm gọi là tiêu điểm. Thấu kính phân kì là loại thấu kính có độ dày ở giữa nhỏ hơn ở hai đầu, khiến cho ánh sáng đi qua nó bị phân tán ra xa.
Khi một vật thật được chiếu qua một thấu kính, ta có thể quan sát được ảnh của vật trên một màn chiếu. Tùy thuộc vào khoảng cách giữa vật và thấu kính, ảnh của vật có thể có các đặc điểm khác nhau, như là cùng chiều hay ngược chiều, thu phóng hay co nhỏ, rõ nét hay mờ. Các đặc điểm này được xác định bằng công thức quang học và các quy tắc vẽ sơ đồ.
Câu hỏi yêu cầu xác định loại thấu kính nào có thể cho ảnh cùng chiều với vật. Để trả lời câu hỏi này, ta cần biết rằng ảnh cùng chiều với vật chỉ xảy ra khi ảnh nằm cùng phía với vật so với thấu kính. Có nghĩa là ảnh phải là ảnh ảo, tức là không thể quan sát được trên màn chiếu, mà chỉ có thể nhìn thấy được bằng mắt hoặc bằng một thấu kính khác.
Đối với thấu kính hội tụ, để cho ảnh ảo, vật phải nằm trong khoảng từ tiêu điểm đến trung tâm của thấu kính. Khi đó, ảnh sẽ nằm cùng phía với vật, cùng chiều, thu phóng và rõ nét. Đối với thấu kính phân kì, để cho ảnh ảo, vật có thể nằm ở bất kỳ khoảng cách nào so với thấu kính. Khi đó, ảnh sẽ nằm cùng phía với vật, cùng chiều, co nhỏ và rõ nét.
Vậy, ta có thể kết luận rằng cả hai loại thấu kính hội tụ và phân kì đều có thể cho ảnh cùng chiều với vật, tuy nhiên có những điều kiện khác nhau.
Do đó, đáp án đúng cho câu hỏi là đáp án: C. Có thể là thấu kính hội tụ hoặc thấu kính phân kì đều được.
2. Nếu vật thật và ảnh không cùng chiều qua thấu kính, sẽ như thế nào?
Đây là một vấn đề mà có thể được giải thích bằng cách sử dụng nguyên tắc của Fermat. Nguyên tắc này nói rằng ánh sáng luôn đi theo đường ngắn nhất giữa hai điểm, hoặc tương đương, ánh sáng luôn đi theo đường có thời gian nhỏ nhất. Khi ánh sáng đi qua một môi trường khác nhau, nó sẽ bị khúc xạ, tức là đổi hướng để thích nghi với tốc độ khác nhau của ánh sáng trong môi trường đó. Ví dụ, khi ánh sáng đi từ không khí vào nước, nó sẽ bị khúc xạ về phía gần pháp tuyến của bề mặt nước, vì tốc độ của ánh sáng trong nước nhỏ hơn trong không khí.
Thấu kính là một vật dẫn quang có hai mặt cong, mà có thể là lồi hoặc lõm. Khi ánh sáng đi qua thấu kính, nó sẽ bị khúc xạ hai lần, một lần ở mặt vào và một lần ở mặt ra. Tùy vào hình dạng và độ cong của thấu kính, ánh sáng có thể được tập trung hoặc phân tán sau khi đi qua thấu kính. Nếu ta xét một vật thật đặt trước thấu kính, ta có thể vẽ các tia sáng phát ra từ vật và đi qua thấu kính. Sau khi đi qua thấu kính, các tia sáng này có thể giao nhau ở một điểm nào đó sau thấu kính, hoặc không giao nhau mà tiếp tục đi song song. Trong trường hợp đầu tiên, ta gọi điểm giao nhau của các tia sáng là ảnh của vật và ảnh này được gọi là ảnh thật, vì nó có thể được quan sát trên một màn chắn. Trong trường hợp thứ hai, ta gọi các tia sáng sau khi đi qua thấu kính là các tia ảo, và ảnh của vật được xác định bằng cách kéo ngược các tia ảo này cho đến khi giao nhau. Ảnh này được gọi là ảnh ảo, vì nó chỉ có thể được quan sát bằng cách nhìn vào thấu kính.
Vậy nếu vật thật và ảnh không cùng chiều qua thấu kính, vật và ảnh không nằm cùng một phía so với trục chính của thấu kính. Điều này chỉ có thể xảy ra khi ta sử dụng một loại thấu kính lõm, tức là có hai mặt cong vào trong. Khi ánh sáng đi qua thấu kính lõm, nó sẽ bị phân tán ra hai bên, và không bao giờ giao nhau sau thấu kính. Do đó, ảnh của vật luôn là ảnh ảo, và luôn nằm giữa vật và thấu kính. Nếu ta nhìn vào thấu kính từ phía vật, ta sẽ thấy ảnh nhỏ hơn và ngược lại so với vật. Nếu ta nhìn vào thấu kính từ phía ảnh, ta sẽ thấy vật lớn hơn và ngược lại so với ảnh. Đây là hiện tượng gọi là đảo ảnh, và nó chỉ xảy ra khi vật thật và ảnh không cùng chiều qua thấu kính.
3. Tìm hiểu về thấu kính phân kì và thấu kính hội tụ:
3.1. Thấu kính phân kì:
Thấu kính phân kì là một loại thấu kính có phần trung tâm mỏng hơn phần rìa, có tác dụng phân tán chùm tia sáng song song sau khi đi qua thấu kính. Thấu kính phân kì thường có hình dạng lõm, đồng chất và được giới hạn bởi một mặt lõm kết hợp một mặt phẳng hoặc hai mặt lõm.
Đặc điểm của thấu kính phân kì:
– Khi chiếu một chùm tia sáng song song với trục chính của thấu kính, sẽ xuất hiện chùm tia ló phân kì.
– Khi sử dụng thấu kính phân kì để quan sát, ta sẽ thấy vật được quan sát nhỏ hơn so với khi nhìn không có kính.
– Trục chính của thấu kính phân kì là đường thẳng đi qua quang tâm và vuông góc với mọi mặt của thấu kính.
– Quang tâm của thấu kính phân kì là điểm chính giữa của thấu kính, nơi mọi tia sáng chiếu qua đều được truyền thẳng.
– Tiêu điểm của thấu kính phân kì là điểm hội tụ của các chùm sáng đi qua thấu kính và đi qua phần được kéo dài của thấu kính.
– Tiêu cự của thấu kính phân kì là khoảng cách từ tiêu điểm đến quang tâm. Tiêu cự của thấu kính phân kì luôn có giá trị âm.
Ứng dụng của thấu kính phân kì:
– Biến đổi chùm tia sáng song song thành chùm phân kì. Điều này có thể dùng để tạo ra các hiệu ứng quang học đặc biệt, ví dụ như ảo ảnh hay vẽ tranh bằng ánh sáng.
– Dùng để lắp kính cho người mắc viễn thị (kính cận) và lão thị. Thấu kính phân kì giúp giảm độ cong của các tia sáng từ vật, làm cho ảnh vật rơi vào trên võng mạc, giúp người đeo nhìn rõ hơn.
– Sử dụng ở mắt thần trên cánh cửa ra vào nhà. Thấu kính phân kì cho phép người bên trong nhà có thể quan sát được nhiều góc độ bên ngoài, giúp an ninh và tiện lợi hơn.
– Các thiết bị kỹ thuật được lắp đặt thấu kính phân kì như kính thiên văn, kính hiển vi, máy quang phổ, kính viễn vọng,… Thấu kính phân kì giúp điều chỉnh khoảng cách tiêu cự, khả năng thu phóng và độ nét của các thiết bị này.
3.2. Thấu kính hội tụ:
Thấu kính hội tụ là một loại thấu kính có màu trong suốt, với phần rìa mỏng hơn phần giữa. Chúng thường được giới hạn bởi hai mặt cầu hoặc một mặt phẳng và một mặt cầu. Đây là thấu kính mà chùm tia sáng sau khi đi qua kính sẽ hội tụ tại một điểm gọi là tiêu điểm.
Đặc điểm của thấu kính hội tụ:
Thấu kính hội tụ có nhiều đặc điểm quang học, như:
– Tia sáng đi qua quang tâm (trung tâm của thấu kính) thì không bị khúc xạ, tiếp tục truyền thẳng theo phương của tia tới.
– Tia sáng song song với trục chính (đường thẳng qua quang tâm và tiêu điểm) thì sau khi qua thấu kính sẽ đi qua tiêu điểm.
– Tia sáng đi qua tiêu điểm thì sau khi qua thấu kính sẽ song song với trục chính.
Ứng dụng của thấu kính hội tụ:
– Làm ống kính cho các thiết bị quang học, như kính viễn vọng, ống nhòm, máy ảnh và ống kính máy quay phim.
– Làm kính lúp để phóng đại các vật nhỏ hoặc gần.
– Làm kính cận để cải thiện tầm nhìn cho người bị cận thị.
