- Để nhìn rõ các vật ở các vị trí xa gần khác nhau thì mắt phải điều tiết để ảnh hiện rõ trên màng lưới bằng cách co giãn thể thủy tinh (thay đổi tiêu cự của thể thủy tinh)... - Ảnh c[r]
(1)1
CHƯƠNG III: QUANG HỌC
3.1 Hiện tượng khúc xạ ánh sáng
Hiện tượng khúc xạ tượng tia sáng truyền từ môi trường suốt sang môi trường suốt khác bị gãy khúc mặt phân cách hai mơi trường
Trong đó: - SI tia tới - IK tia khúc xạ - PQ mặt phân cách - NN’ pháp tuyến - SIN =i góc tới - KIN ' = r góc khúc xạ
- Khi tia sáng truyền từ khơng khí sang mơi trường suốt rắn, lỏng khác góc khúc xạ nhỏ góc tới Ngược lại, tia sáng truyền từ môi trường suốt khác sang khơng khí góc khúc xạ lớn góc tới
- Khi tăng (hoặc giảm) góc tới góc khúc xạ tăng (hoặc giảm)
- Góc tới 0o (tia sáng vng góc với mặt phân cách) tia sáng truyền thẳng
- Khi tia sáng truyền từ nước sang không khí góc tới i lớn 48030’ có tượng phản xạ tồn phần
3.2 Thấu kính hội tụ
a) Đặc điểm thấu kính hội tụ
- Thấu kính hội tụ có phần rìa mỏng phần kí hiệu hình vẽ:
- Một chùm tia tới song song với trục thấu kính hội tụ cho chùm tia ló hội tụ tiêu điểm thấu kính
- Dùng thấu kính hội tụ quan sát dịng chữ thấy lớn so với nhìn bình thường Trong đó:
trục F, F’ hai tiêu điểm O quang tâm
OF = OF’= f gọi tiêu cự thấu kính
b) Đường truyền ba tia sáng đặc biệt qua thấu kính hội tụ
(1): Tia tới qua quang tâm tia ló tiếp tục thẳng (không bị khúc xạ) theo phương tia tới
(2)2
c) Ảnh vật tạo thấu kính hội tụ
- Nếu d<f cho ảnh ảo, chiều với vật lớn vật - Nếu d = f không cho ảnh
- Nêu f<d<2f cho ảnh thật ngược chiều với vật lớn vật - Nếu d = 2f cho ảnh thật ngược chiều với vật vật - Nếu d>2f cho ảnh thật ngược chiều với vật nhỏ vật
d) Dựng ảnh tạo thấu kính hội tụ
Muốn dựng ảnh A’B’ AB qua thấu kính (AB vng góc với trục chính, A nằm trục chính) cần dựng ảnh B’ B cách vẽ đường truyền hai ba tia sáng đặc biệt, sau đó, từ B’ hạ vng góc xuống trục ta có ảnh A’ A
e) Công thức thấu kính hội tụ
- Tỉ lệ chiều cao vật ảnh: h d h ' d '
- Quan hệ d, d’ f: 1
f d d ' ảnh ảo
1 1
f d d '
- Trong đó:
d khoảng cách từ vật đến thấu kính d’là khoảng cách từ ảnh đến thấu kính f tiêu cự thấu kính
h chiều cao vật h’ chiều cao ảnh 3.3 Thấu kính phân kì
a) Đặc điểm thấu kính phân kì
- Thấu kính phân kì có phần rìa dày phần kí hiệu vẽ hình: - Chùm tia tới song song với trục thấu kính phân kì cho chùm tia ló phân kì - Dùng thấu kính phân kì quan sát dịng chữ thấy nhỏ so với nhìn bình thường
Trong đó: trục F, F’ hai tiêu điểm O quang tâm
OF=OF’ = f gọi tiêu cự thấu kính
b) Đường truyền hai tia sáng đặc biệt qua thấu kính phân kì
(1): Tia tới song song với trục tia ló kéo dài qua tiêu điểm
(2): Tia tới đến quang tâm tia ló tiếp tục truyền thẳng theo phương tia tới
(3): Tia tới qua tiêu điểm tia ló song song với trục (tia đặc biệt khác với thấu kính hội tụ)
(3)3
- Vật sáng đặt vị trí trước thấu kính phân kì ln cho ảnh ảo, chiều, nhỏ vật nằm khoảng tiêu cự thấu kính
- Vật đặt xa thấu kính, ảnh ảo vật có vị trí cách thấu kính khoảng tiêu cự
- Nếu đưa vật xa thấu kính theo phương song song với trục ảnh nhỏ dần xa thấu kính dần
- Vật đặt sát thấu kính cho ảnh ảo vật
d) Dựng ảnh tạo thấu kính phân kì (Tương tự dựng ảnh tạo thấu kính hội tụ)
e) Cơng thức thấu kính phân kì
- Tỉ lệ chiều cao vật ảnh: h d h ' d '
- Quan hệ d, d’ f: 1f d '1 1d
- Trong đó:
d khoảng cách từ vật đến thấu kính d’ khoảng cách từ ảnh đến thấu kính f tiêu cự thấu kính
h chiều cao vật h’ chiều cao ảnh
Bảng tổng hợp tính chất ảnh TKHT TKPK
Vị trí vật Thấu kính hội tụ (TKHT) Thấu kính phân kỳ (TKPK)
Vật xa TK:
Ảnh thật, cách TK khoảng tiêu cự (nằm tiêu điểm F’)
Ảnh ảo, cách thấu kính khoảng tiêu cự (nằm tiêu điểm F’)
Vật khoảng tiêu cự (d>f)
- d > 2f: ảnh thật, ngược chiều, nhỏ vật
- d = 2f: ảnh thật, ngược chiều, độ lớn vật (d’ = d = 2f; h’ = h)
- 2f > d > f: ảnh thật, ngược chiều, lớn vật
- Ảnh ảo, chiều, nhỏ vật
(4)4 Vật tiêu
điểm:
Vật khoảng tiêu cự (d<f)
- Ảnh ảo, chiều lớn vật - Ảnh ảo, chiều nhỏ vật
3.4 Máy ảnh * Cấu tạo:
- Gồm hai phận chính: vật kính, buồng tối Ngồi máy ảnh cịn có cửa điều chỉnh độ sáng cửa sập, chỗ đặt phim
- Vật kính máy ảnh thấu kính hội tụ * Sự tạo ảnh phim:
- Ảnh phim máy ảnh ảnh thật, nhỏ vật ngược chiều với vật
- Để điều chỉnh ảnh rõ nét phim người thợ ảnh điều chỉnh khoảng cách từ vật kính đến phim Vật gần ống kính ảnh phim to
- Công thức: h d
h ' d ' Trong đó:
d khoảng cách từ vật đến vật kính d’ khoảng cách từ phim đến vật kính h chiều cao vật
h’ chiều cao ảnh phim 3.5 Mắt
* Cấu tạo:
- Hai phận quan trọng mắt : thể thủy tinh màng lưới (còn gọi võng mạc)
- Thủy tinh thể đóng vai trị vật kính máy ảnh có tiêu cự thay đổi được, màng lưới phim khoảng cách từ màng lưới đến thể thủy tinh không thay đổi
* Sự tạo ảnh màng lưới:
(5)5
- Ảnh vật mà ta nhìn màng lưới có đặc điểm ảnh thật, ngược chiều nhỏ vật
- Điểm xa mà mắt nhìn rõ không điều tiết gọi điểm cực viễn (kí hiệu CV), khoảng cách từ điểm Cv đến mắt khoảng cực viễn Khi nhìn vật điểm cực viễn tiêu cự thể thủy tinh nằm màng lưới, lúc thể thủy tinh có tiêu cự dài
- Điểm gần mà mắt nhìn thấy gọi điểm cực cận (kí hiệu CC), khoảng cách từ điểm Cc đến mắt khoảng cực cận Khi nhìn vật
ở điểm cực cận mắt phải điều tiết lớn (thể thủy tinh phồng lớn có tiêu cự ngắn nhất)
- Mắt nhìn rõ vật vật khoảng từ điểm Cc đến điểm Cv * Mắt cận thị:
- Mắt cận thị mắt nhìn rõ vật gần, khơng nhìn rõ vật xa
- Kính cận kính phân kì Mắt cận phải đeo kính phân kì để nhìn rõ vật xa Kính cận thị thích hợp có tiêu điểm F trùng với điểm cực viễn (CV) mắt (tiêu cự kính khoảng cực viễn)
- Mắt bị cận điều tiết tiêu điểm thể thủy tinh nằm trước màng lưới, điểm cực cận (Cc) điểm cực viễn (Cv) mắt cận gần điểm cực cận điểm cực viễn mắt người bình thường
* Mắt lão:
- Mắt lão nhìn rõ vật xa, khơng nhìn rõ vật gần
- Kính lão kính hội tụ Mắt lão phải đeo kính hội tụ để nhìn rõ vật gần - Mắt lão không điều tiết tiêu điểm thể thủy tinh nằm màng lưới, điểm cực
viễn mắt lão người bình thường 3.6 Kính lúp
- Kính lúp thấu kính hội tụ có tiêu cự ngắn Người ta dùng kính lúp để quan sát vật nhỏ
- Mỗi kính lúp có độ bội giác (kí hiệu G) ghi vành kính số 2x, 3x, 5x … kính lúp có độ bội giác lớn quan sát ảnh lớn
- Giữa độ bội giác tiêu cự f (đo cm) có hệ thức:
25 G
f
- Vật cần quan sát phải đặt khoảng tiêu cự kính Mắt nhìn thấy ảnh ảo chiều lớn vật
3.7 Ánh sáng trắng ánh sáng màu
(6)6
- Trong ánh sáng trắng có chứa chùm ánh sáng màu khác Có thể phân tích ánh sáng trắng nhiều cách : Dùng đĩa CD,lăng kính…Chiếu nhiều chùm sáng màu thích hợp vào chỗ tạo ánh sáng trắng
- Vật có màu tán xạ mạnh ánh sáng màu atns xạ ánh sáng màu khác.Vật màu trắng có khả tán xạ mạnh tất ánh sáng màu,vật có màu đen khơng có khả tán xạ ánh sáng màu
- Các tác dụng ánh sáng:
Ánh sáng chiếu vào vật làm vật nóng lên tác dụng nhiệt ánh sáng VD: Ánh sáng mặt trời chiếu vào ruộng muối làm nước biển nóng lên bay để lại muối kết tinh Các vật màu tối hấp thu lượng ánh sáng mạnh vật có màu sáng
Tác dụng sinh học: Ánh sáng gây số biến đổi định sinh vật Đó tác dụng sinh học ánh sáng
VD: Cây cối cần ánh sáng mặt trời quang hợp
Tác dụng quang điện: Pin mặt trời (pin quang điện) biến đổi trực tiếp lượng ánh sáng thành lượng điện
3.8 Sự phân tích ánh sáng trắng
- Có thể phân tích chùm sáng trắng thành chùm sáng màu khác cách cho chùm sáng trắng qua lăng kính phản xạ mặt ghi đĩa CD
- Lăng kính khối suốt hình lăng trụ tam giác Chiếu ánh sáng từ nguồn sáng trắng qua lăng kính ta thu dải ánh sáng màu xếp liền nhau: Đỏ - da cam –
vàng - lục – lam – chàm - tím (tuân theo định luật khúc xạ)
- Trong chùm sáng trắng có chứa nhiều chùm sáng màu khác
- Hiện tượng cầu vồng, ánh sáng màu váng dầu, bong bóng xà phịng tượng phân tích ánh sáng
Chú ý: Nếu sau lăng kính có màu chùm sáng chiếu vào lăng kính chùm sáng đơn sắc
3.9 Màu sắc vật ánh sáng trắng ánh sáng màu
- Khi nhìn vật có màu có ánh sáng màu từ vật đến mắt ta - Vật có màu trắng có khả tán xạ tất ánh sáng màu
- Vật có màu tán xạ mạnh ánh sáng màu đó, tán xạ ánh sáng màu khác