1. Định nghĩa
+ Thấu kính là một khối chất trong suốt giới hạn bởi hai mặt cong hoặc bởi một mặt cong và một mặt phẵng.
+ Phân loại:
- Thấu kính lồi (rìa mỏng) là thấu kính hội tụ.
- Thấu kính lỏm (rìa dày) là thấu kính phân kì.
2. Quang tâm
+ Điểm O chính giữa của thấu kính mà mọi tia sáng tới truyền qua O đều truyền thẳng gọi là quang tâm của thấu kính.
+ Đường thẳng đi qua quang tâm O và vuông góc với mặt thấu kính là trục chính của thấu kính.
+ Các đường thẳng qua quang tâm O là trục phụ của thấu kính
3. Tiêu điểm chính
– Với thấu kính hội tụ: Chùm tia ló hội tụ tại điểm F’ trên trục chính. F’ gọi là tiêu điểm chính của thấu kính hội tụ.
– Với thấu kính phân kì: Chùm tia ló không hội tụ thực sự mà có đường kéo dài của chúng cắt nhau tại điểm F’ trên trục chính. F’ gọi là tiêu điểm chính của thấu kính phân kì .
Mỗi thấu kính mỏng có hai tiêu điểm chính nằm đối xứng nhau qua quang tâm.
Một tiêu điểm gọi là tiêu điểm vật (F), tiêu điểm còn lại gọi là tiêu điểm ảnh (F’).
4. Tiêu cự
Khoảng cách f từ quang tâm đến các tiêu điểm chính gọi là tiêu cự của thấu kính:
f = OF = OF’ .
5. Trục phụ, các tiêu điểm phụ và tiêu diện
– Mọi đường thẳng đi qua quang tâm O nhưng không trùng với trục chính đều gọi là trục phụ.
– Giao điểm của một trục phụ với tiêu diện gọi là tiêu điểm phụ ứng với trục phụ đó.
– Có vô số các tiêu điểm phụ, chúng đều nằm trên một mặt phẳng vuông góc với trục chính, tại tiêu điểm chính. Mặt phẳng đó gọi là tiêu diện của thấu kính. Mỗi thấu kính có hai tiêu diện nằm hai bên quang tâm.
6. Đường đi của các tia sáng qua thấu kính hội tụ
Các tia sáng khi qua thấu kính hội tụ sẽ bị khúc xạ và ló ra khỏi thấu kính. Có 3 tia sáng thường gặp (Hình D):
– Tia tới (a) song song với trục chính, cho tia ló đi qua tiêu điểm ảnh.
– Tia tới (b) đi qua tiêu điểm vật, cho tia ló song song với trục chính.
– Tia tới (c) đi qua quang tâm cho tia ló truyền thẳng.
7. Đường đi của các tia sáng qua thấu kính phân kì
Các tia sáng khi qua thấu kính phân kì sẽ bị khúc xạ và ló ra khỏi thấu kính. Có 3 tia sáng thường gặp
– Tia tới (a) song song với trục chính, cho tia ló có đường kéo dài đi qua tiêu điểm ảnh.
– Tia tới (b) hướng tới tiêu điểm vật, cho tia ló song song với trục chính.
– Tia tới (c) đi qua quang tâm cho tia ló truyền thẳng.
8. Quá trình tạo ảnh qua thấu kính hội tụ
Vật thật hoặc ảo thường cho ảnh thật, chỉ có trường hợp vật thật nằm trong khoảng từ O đến F mới cho ảnh ảo.
9. Quá trình tạo ảnh qua thấu kính phân kì
Vật thật hoặc ảo thường cho ảnh ảo, chỉ có trường hợp vật ảo nằm trong khoảng từ O đến F mới cho ảnh thật.
10. Công thức thấu kính $\frac{1}{d}+ \frac{1}{d’} = \frac{1}{f}$
Công thức này dùng được cả cho thấu kính hội tụ và thấu kính phân kì.
11. Độ phóng đại của ảnh
Độ phóng đại của ảnh là tỉ số chiều cao của ảnh và chiều cao của vật: $k = \frac{\overline{A’B’}}{\overline{AB}} = - \frac{d’}{d}$
* k > 0 : Ảnh cùng chiều với vật.
* k < 0 : Ảnh ngược chiều với vật.
Giá trị tuyệt đối của k cho biết độ lớn tỉ đối của ảnh so với vật.
• Tính khoảng cách d và d’ theo k và f
$d = f(1 - \frac{1}{k}$; $d’ = f(1-k)$
– Công thức tính độ tụ của thấu kính theo bán kính cong của các mặt và chiết suất của thấu kính:
$D = \frac{1}{f} = (n-1)(\frac{1}{R_{1}} + \frac{1}{R_{1}}$.
Trong đó, n là chiết suất tỉ đối của chất làm thấu kính đối với môi trường đặt thấu kính. R1 và R2 là bán kính hai mặt của thấu kính với qui ước: Mặt lõm: R > 0 ; Mặt lồi: R < 0 ; Mặt phẳng: $R = \infty$