b. Cách dựng hình và các công thức: Hình 38 Trở lại công thức tính tụ số của thấu kính mỏng (7.4). Các đại lượng R1, R2 trong công thức có dấu theo qui ước trước đây. Vì vậy tụ số cũng là một đại lượng có dấu. NếuĠ > 0, ta có thấu kính t hội tụ, hay thấu kính dương. NếuĠ < 0, ta có thấu kính phân kỳ, hay thấu kính Am. Các thấu kính mỏng hội tụ và phân kỳ được biể u diễn, trên hình vẽ theo H.38a và H.38b. Chú ý rằng, đối với thấu kính phân kì, 2 tiêu điểm vật và ảnh đều ảo (H. 38b). Các thấu kính hội tụ có dạng như hình vẽ 35a. Các thấu kính phân kỳ có dạng như hình 35 b. Để dựng hình chúng ta cùng sử dụng 2 trong các tia đặc biệt. 1. Tia tới song song với quang trục chính 2. Tia tới qua tiêu điểm vật 3. Tia tới qua quang tâm 4. Tia tới qua tiêu điểm phụ Các tia liên hợp tươ ng ứng chúng ta đã biết trước đây, nên không nhắc lại. Các công thức thường sử dụng đối với thấu kính mỏng: Công thức tính tụ số : (7.4) Công thức tính các tiêu cự : (7.5) Các công thức liên hệ vị trí vật và ảnh : Công thức tính hệ số phóng đại : Trên đây chính là các công thức (9.5) của phần quang hệ đồng trục. Căn cứ vào dấu củaĠ có thể biết ả nh và vật ở về hai phía hay cùng một phía đối với thấu kính. Còn độ lớn của ảnh so với vật có thể căn cứ vàoĠ lớn hơn hay nhỏ hơn 1. 3. Hệ hai thấu kính mỏng. Có hai thấu kính mỏng, hội tụ, tiêu cự là 3a và a. Hai thấu kính được đặt đồng trục trong không khí, cách nhau một khoảng bằng 2a. Quang hệ đồng trục gồm hai hệ con là hai thấu kính. Hệ con thứ nhất có hai đi ểm chính H1 và H’1 trùng với O1. xx’ = - f 2 ' 11 ' 1 f p p =− β= p p ' B A A B’ F F’ Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Hệ con thứ hai, có H2 và H’2 trùng với O2 Khoảng cáchĠgiữa hai hệ là d = 2a Tụ số của các hệ con: a3 1 1 =φ ; a 1 2 =φ Tụ số của hệ lớn : a a a a a a N d 3 21 3 1 2 1 3 1 1111 =−+=φφ−φ+φ=φ Các tiêu cự của hệ lớn : 2 3 1 ' a f = φ = 2 3 ' a ff − =−= Các khoảng cách đến hai điểm chính : 1 H' 2 1 3a n' H' H' d 2a a N 2 3a φ ==−=−=− φ l 2 H1 1 a n HH d 2a 3a N a 3a φ ==− = = φ l Chúng ta xác định 4 điểm chính trên quang trục (H. 39), trước tiên là H và H’, rồi F và F’ Từ các kết quả trên có thể vẽ đường truyền của chùm tia qua quang hệ, ví dụ: chùm tia tới song song với quang trục (H. 39). Các đường chấm chấm dùng để dựng hình. Sau khi dựng hình xong có thể suy ra đường truyền thực của chùm tia là các đường liền nét trên hình vẽ. Quang hệ chúng ta vừa nghiên cứu là thị kính Huyghen, thường được dùng làm thị kính trong kính hiển vi. Quang hệ này được kí hiệu là 3.2.1. (3a-2a-1a) SS8. MỘT SỐ KHUY ẾT ĐIỂM CỦA THẤU KÍNH TRONG SỰ TẠO HÌNH. Trong phần trước chúng ta đã thấy: để tạo được ảnh điểm qua quang hệ, chúng ta phải giả thiết : - Chùm tia qua quang hệ là chùm tia hẹp - Chùm tia đơn sắc Trong thực tế, ánh sáng không đơn sắc hoàn toàn. Còn nếu chùm tia bị giới hạn để có chùm tia gần trục thì thông lượng ánh sáng bé, độ rọi của ảnh nhỏ, khó quan sát. Khi hai điều kiện trên không được thỏa mãn thì tính ch ất ảnh điểm của quang hệ bị mất. Kết quả là ảnh thu được không sắc nét và không đồng dạng với vật. O 1 H’ F O 2 F’ H K K’ HÌNH 39 Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Trong phần này, chúng ta phân tích một số sai sót của quang hệ do hai nguyên nhân kể trên và cách khử chúng. 1. Cầu sai dọc. Hình 40 Từ nguồn sáng điểm P trên quang trục có chùm tia rộng đến thấu kính (H. 40). Các tia gần trục sau khi qua thấu kính sẽ hội tụ tại P’, các tia ở rìa khúc xạ mạnh hơn, hội tụ tại P” gần thấu kính hơn. Các tia ở giữa hội tụ tại các điểm tương ứ ng nằm trong khoảng P’P”. Như vậy chùm tia ló không đồng qui ở một điểm. Trong không gian ảnh, các tia tiếp xúc với mặt tụ quang (qui tích những điểm có mật độ năng lượng sáng lớn) gồm 2 tầng. Một tầng của mặt tụ quang là đoạn thẳng P’P” nằm trên quang trục. Tầng thứ hai đối xứng tròn xoay quanh quang trục. Giao tuyến của tầng này với hình vẽ là đường cong M1P’M2 Nếu hứng ả nh của điểm P trên E’ (hình 40) ta sẽ được một hình tròn có kích thước giới hạn, kích thước của ảnh sẽ bé nhất tại một vị trí xác định giữa hai điểm p’ và p”. Hiện tượng mô tả trên được gọi là cầu sai dọc. Đối với thấu kính phân kỳ, các tia ở rìa khúc xạ ra xa trục mạnh hơn (H. 41) – ảnh tương ứng với các tia ở rìa là P”, ảnh tương ứng với các tia gần trục là p’. Đ oạn p’p” theo chiều dương – còn trong trường hợp thấu kính hội tu, p’p” theo chiều âm. Hình 41 HÌNH 41 Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Lợi dụng tính chất này, người ta khử hiện tượng cầu sai bằng cách ghép hai thấu kính hội tụ và phân kì có chiết suất khác nhau. 2. Độ cong trường và sự méo ảnh. Độ cong trường xảy ra khi vật có dạng một mặt phẳng vuông góc với quang trục, cho ta ảnh có dạng là một phần của mặt cong. Méo ảnh là sai sót gây nên do độ phóng đại không đều nhau trong phạm vi trường của ảnh – do méo ảnh mà vật và ảnh không còn đồng dạng nữa – N ếu vật là một cái lưới có lỗ hình vuông đặt vuông góc quang trục thì ảnh của nó lá cái lưới gồm những đường cong (Hình 42a, 42b) Hình 42a Nếu càng ra xa trục, độ phóng đại càng lớn thì ảnh có dạng 42a. Nếu ngược lại, càng xa trục, độ phóng đại càng nhỏ thì ảnh có dạng 42b. 3. Sắc sai. Sự sắc sai xảy ra khi chùm tia tới không phải chùm tia đơn sắc mà gồm nhi ều bước sóng khác nhau. Do đó khi chùm tia sáng đi qua một thấu kính nó cũng bị tán sắt tương tự như khi đi qua một lăng kính. Hình 42b Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Hình 43 Trong hình vẽ 43, p là nguồn sáng điểm, trắng, nằm trên quang trục. Ánh sáng tím phát suất từ P sẽ cho ảnh P’t , ánh sáng đỏ cho ảnh P’đ. Các màu trung gian cho các ảnh nằm trong khoảng P’t , P’đ . Nếu đặc một màn hứng ảnh E tại vị trí P’t , ta có những đường tròn màu đồng tâm có màu sắc như một cầu vồng, có tâm tím, mép ngoài đỏ. Ngược lại, nếu đặt E tại P’đ thì tâm màu đỏ, mép ngoài màu tím. SS 9. MẮT. 1. Cấ u tạo – sự điều tiết. Sự cấu tạo mắt được trình bày theo hình vẽ 44. L là thủy tinh thể có chiết suất biến thiên từ 1,42 (ở gần trục) tới 1,36 (ở ngoài biên). Trước và sau thủy tinh thể là các môi trường trong suot có chiết suất n1 = n2 = 1,336. M là một màn chắn ở trước thủy tinh thể. Lỗ tròn ở giữa màn M là con ngươi. Võng mô đóng vai trò của màn hứng ả nh. Trên võng mô có sự phân nhánh dày đặc của thần kinh thị giác T. Điểm V (đường kínhĠ 2 mm) được gọi là điểm vàng. Khí ảnh ở đó thì thị giác nhạy nhất. Chỗ dây thần kinh T đi vào mắt không nhạy sáng được gọi là điểm mù. Về mặt quang học, mắt là một quang hệ đồng trục gồm một số mặt cong ngăn cách các môi trường có chiết suất khác nhau, tương đương với một l ưỡng chất cầu duy nhất có đỉnh S Hình 43 P (E) P’ ñ P’ t n 1 V L M n 2 T Hình 44 Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m . V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Hình 43 Trong hình vẽ 43, p là nguồn sáng điểm, trắng, nằm trên quang trục. Ánh sáng tím phát suất từ P sẽ cho ảnh P’t , ánh sáng đỏ cho ảnh P’đ. Các màu. quang trục. Giao tuyến của tầng này với hình vẽ là đường cong M1P’M2 Nếu hứng ả nh của điểm P trên E’ (hình 40) ta sẽ được một hình tròn có kích thước giới hạn, kích thước của ảnh sẽ bé nhất tại. mặt tụ quang (qui tích những điểm có mật độ năng lượng sáng lớn) gồm 2 tầng. Một tầng của mặt tụ quang là đoạn thẳng P’P” nằm trên quang trục. Tầng thứ hai đối xứng tròn xoay quanh quang trục.