Thấu kính phân kì là gì? Đặc điểm, cách vẽ, ứng dụng và bài tập (Vật lý 9)

Thấu kính phân kỳ là một trong những chủ đề quan trọng của quang học hình học. Vậy thấu kính phân kỳ là gì, tính chất và cách vẽ thấu kính phân kỳ khác với các loại kính khác như thế nào? Hãy cùng tìm hiểu qua bài viết sau đây.

Thấu kính phân kì là gì?

Thấu kính phân kỳ hay còn gọi là thấu kính vành dày là một khối trong suốt (thường là nhựa hoặc thủy tinh), đồng nhất và được giới hạn bởi bề mặt lõm kết hợp với bề mặt phẳng. Ngoài ra, thấu kính phân kì còn có thể bị giới hạn bởi hai bề mặt lõm.

Đặc điểm của thấu kính phân kì

Tròng kính viền dày sẽ có những đặc điểm sau:

• Thấu kính phân kỳ bình thường sẽ có phần tâm mỏng hơn phần rìa.

• Khi chiếu một chùm tia tới song song với trục của thấu kính và vuông góc với mặt thấu kính đó thì sẽ xuất hiện một chùm tia tới phân kỳ.

• Khi dùng thấu kính phân kì quan sát chúng ta sẽ thấy vật quan sát nhỏ hơn so với khi nhìn không đeo kính.

Trục chính, quang tâm, tiêu điểm, tiêu cự của thấu kính phân kỳ

Những khái niệm quan trọng về thấu kính phân kỳ cần nhớ

Trục chính của thấu kính phân kỳ

Trục chính của thấu kính phân kỳ là đường thẳng đi qua quang tâm. Đặc điểm của trục là vuông góc với mọi mặt trên thấu kính.

Quang tâm của thấu kính phân kì

Quang tâm của thấu kính thường được ký hiệu là O. Quang tâm là điểm trung tâm của thấu kính, tại đó mọi tia sáng đi qua sẽ truyền thẳng.

Tiêu điểm của thấu kính phân kì

Tiêu cự của thấu kính được ký hiệu là F và F'. Tiêu điểm là điểm hội tụ của chùm tia sáng truyền qua thủy tinh và truyền qua phần dài của thấu kính.

Tiêu cự của thấu kính phân kỳ

Tiêu cự của thấu kính được ký hiệu là f. Cách xác định tiêu cự là tính khoảng cách từ tiêu điểm của thấu kính đến quang tâm.

Tiêu cự: OF = OF′ = f

Cách vẽ thấu kính phân kỳ

Thấu kính phân kỳ được vẽ như sau:

Ảnh của một vật thật qua thấu kính phân kỳ

Đặc điểm của ảnh tạo bởi thấu kính phân kì:

• Vật đặt rất xa thấu kính, vuông góc với trục chính và ảnh tạo ra cũng vuông góc với trục chính của thấu kính phân kì.

• Ảnh ảo của một vật có khoảng cách bằng tiêu cự của thấu kính.

• Một vật sáng đặt ở bất kỳ vị trí nào trước thấu kính phân kỳ luôn cho ảnh ảo, nhỏ hơn vật, cùng hướng với vật và luôn nằm trong tiêu cự của thấu kính phân kỳ.

Tính chất ảnh của thấu kính phân kì:

• Vị trí ảnh: Ảnh của vật luôn nằm trong tiêu cự của thấu kính (F'
• Kích thước ảnh: Ảnh của vật luôn nhỏ hơn vật (h'
• Hướng ảnh: Ảnh của vật luôn cùng hướng với vật.
• Thuộc tính hình ảnh: Ảnh của vật là ảnh ảo và không thể chụp được trên màn chắn.

=> Vậy thấu kính phân kì cho ảnh gì? Thấu kính phân kỳ cho ảnh ảo cùng hướng, nhỏ hơn vật và luôn nằm trong tiêu cự của thấu kính.

Cách tạo ảnh của điểm sáng S tạo bởi thấu kính phân kỳ:

• Từ điểm S chiếu 2 trong 3 tia sáng đặc biệt tới thấu kính, sau đó kéo dài 2 tia đó để tạo ra các tia ló ra khỏi thấu kính.

• Giao điểm của hai tia ló là ảnh thật S' của điểm S. Mặt khác, giao điểm của hai đường thẳng kéo dài của hai tia ló là ảnh ảo S' của điểm S do thấu kính phân kỳ tạo ra.

Cách tạo ảnh của vật sáng AB tạo bởi thấu kính phân kì:

• Để dựng ảnh của vật sáng AB qua thấu kính (biết AB đặt vuông góc với thấu kính, điểm A nằm trên trục chính), ta dựng ảnh B' của điểm B bằng hai trong ba tia sáng đặc biệt.

• Sau đó hạ vuông góc từ B' xuống trục chính, ta thu được ảnh A' của điểm A.

Ứng dụng của thấu kính phân kì trong đời sống

Thấu kính phân kỳ có những ứng dụng như:

• Xem thêm : Tổng hợp các đơn vị đo nhiệt độ và bí quyết học hiệu quả

  Thay đổi chùm tia song song thành chùm tia phân kỳ.

• Dùng để lắp kính điều trị viễn thị (cận thị) và lão thị

• Sử dụng vào con mắt thần trên cửa nhà.

• Các thiết bị kỹ thuật có lắp thấu kính phân kì như kính viễn vọng, kính hiển vi, máy quang phổ, kính viễn vọng, v.v.

Xem thêm: Tổng hợp kiến ​​thức về khúc xạ ánh sáng | Giải bài tập vật lý khúc xạ ánh sáng 11

Bài tập thấu kính phân kỳ lớp 9

Các bài tập về thấu kính phân kì kể dưới đây sẽ có đáp án chi tiết, giúp bạn so sánh kết quả của mình một cách chính xác nhất sau khi thực hiện.

Câu 1: Thấu kính phân kì là loại thấu kính:

A. Các cạnh dày hơn ở giữa.

B. Có viền mỏng hơn phần giữa.

C. Chuyển đổi các chùm tia tới song song thành các chùm tia hội tụ.

D. Có thể làm bằng chất rắn trong suốt.

Trả lời: A

Câu 2: Khi dùng thấu kính phân kỳ quan sát chữ ta thấy:

A. Văn bản lớn hơn bình thường.

B. Văn bản xuất hiện như bình thường.

C. Văn bản nhỏ hơn khi xem bình thường.

D. Không thể nhìn thấy văn bản.

Đáp án: C

Câu 3: Chiếu một tia tới song song với trục chính của thấu kính phân kỳ, ta sẽ thu được tia ló:

A. Đi qua tiêu điểm của thấu kính.

B. Cắt trục chính của thấu kính tại điểm bất kỳ.

C. Song song với trục chính của thấu kính

D. Có một đường kéo dài đi qua tiêu điểm.

Trả lời: D

Câu 4: Khoảng cách giữa hai tiêu điểm của một thấu kính phân kì là

A. Tiêu cự của thấu kính.

B. Hai lần tiêu cự của thấu kính.

C. Một nửa tiêu cự của thấu kính.

D. Bốn lần tiêu cự của thấu kính.

Đáp án: B

Câu 5: Tia sáng đi qua thấu kính phân kì nhưng không đổi hướng gọi là

A. Tia tới song song với trục chính của thấu kính.

B. Tia sáng đi qua quang tâm của thấu kính.

C. Tia tới đi qua tiêu điểm của thấu kính.

D. Tia tới truyền qua tiêu điểm (ngược phía tia tới so với thấu kính) của thấu kính.

Đáp án: B

Câu 6: Tia tới song song với trục chính của thấu kính phân kỳ nên tia ló có phần kéo dài cắt trục chính tại một điểm cách quang tâm O của thấu kính 15 cm. Khi đó tiêu cự của thấu kính này bằng:

A. 15 cm

B. 20 cm

C. 25 cm

D. 30 cm

Trả lời: A

Vì tia tới song song với trục chính của thấu kính phân kì nên tia ló ló qua tiêu điểm. Vậy tiêu cự của thấu kính này là 15 cm

Câu 7: Một thấu kính phân kỳ có tiêu cự 25cm. Khoảng cách giữa hai tiêu điểm F và F' là:

A. 12,5 cm

B. 25 cm

C. 37,5 cm

D. 50 cm

Trả lời: D

Vì ta có: f = OF = OF' = 25 cm

Khoảng cách giữa hai tiêu điểm F và F' là FF': FF' = OF + OF' = 25 + 25 = 50 (cm)

Câu 8: Chiếu một tia sáng qua quang tâm của thấu kính phân kỳ biết rằng tia sáng không song song với trục chính. Khi đó tia sáng ló ra khỏi thấu kính sẽ đi theo hướng nào?

A. Bất kỳ phương pháp nào.

B. Độ lệch khỏi trục chính so với tia tới.

C. Hướng lệch gần trục chính hơn so với tia tới.

D. Phương pháp cũ.

Trả lời: D

Khi chiếu một tia sáng qua quang tâm O của thấu kính phân kì theo hướng không song song với trục chính. Các tia sáng phát ra từ thấu kính sẽ chuyển động cùng chiều vì trục chính của thấu kính phân kỳ đi qua một điểm O trong thấu kính và mọi tia sáng đi qua điểm này đều truyền thẳng không đổi hướng. Điểm O gọi là quang tâm của thấu kính

Câu 9: Đặt một vật sáng tại tiêu điểm của thấu kính phân kỳ. Tính khoảng cách giữa thấu kính và ảnh?

A.f/2

BF/3

C. 2f

Df

Trả lời: A

Câu 10: Đặt một vật sáng AB trước một thấu kính phân kỳ có tiêu cự f = 12 cm. Vật AB cách thấu kính khoảng d = 8 cm. A nằm trên trục chính, biết vật AB = 6 mm. Ảnh của vật AB cách thấu kính bao xa?

Ứng dụng thấu kính phân kỳ trong thực tế

Sau đây là một số ứng dụng của thấu kính phân kì trong đời sống:

• Kính cận thị: Thấu kính phân kỳ được sử dụng để làm kính cận thị cho người cận thị. Kính giúp người cận thị nhìn rõ các vật ở xa.
• Kính lúp: Kính lúp có thể được chế tạo từ các thấu kính phân kỳ có tiêu cự ngắn. Kính lúp giúp chúng ta nhìn rõ những vật nhỏ.
• Mắt thần: Mắt thần dùng để quan sát người ra vào nhà. Con mắt thần sử dụng thấu kính phân kỳ để tạo ra ảnh ảo thu nhỏ của người đứng trước cửa.
• Kính hiển vi: Kính hiển vi sử dụng thấu kính phân kỳ để tạo ra hình ảnh ảo phóng đại của các vật thể nhỏ.
• Máy ảnh: Máy ảnh sử dụng thấu kính phân kỳ để tạo ra ảnh ảo thu nhỏ của một vật thể trên phim.
• Kính viễn vọng: Kính thiên văn sử dụng thấu kính phân kỳ để tạo ra hình ảnh ảo thu nhỏ của các vật thể ở xa.
• Đo thị lực: Đo thị lực sử dụng thấu kính phân kỳ để xác định độ cận thị của mắt.
• Máy quang phổ: Máy quang phổ sử dụng thấu kính phân kỳ để phân tích ánh sáng thành các thành phần đơn sắc của nó.

Kết luận

Hy vọng với những thông tin mà timhieulichsuquancaugiay.edu.vn đề cập trong bài viết Thấu Kính Phân Kỳ các bạn sẽ tích lũy được những kiến ​​thức bổ ích, hỗ trợ quá trình học tập và tự học một cách hiệu quả nhất.

Nguồn: https://timhieulichsuquancaugiay.edu.vn
Danh mục: Giáo dục