Trong quang học, một thấu kính là một dụng cụ quang học dùng để hội tụ hay phân kỳ chùm ánh sáng, nhờ vào hiện tượng khúc xạ, thường được cấu tạo bởi các mảnh thủy tinh được chế tạo với hình dạng và chiết suất phù hợp. Ở bài học trước các em đã biết về thấu kính hội tụ, tiêu điểm, tiêu cự, quang tâm, trục chính và cách dựng ảnh tạo bởi thấu kính hội tụ. Trong bài hôm nay chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về một loại thấu kính khác, đó là thấu kính phân kỳ. Vậy thấu kính phân kỳ là gì? thấu kính phân kỳ có đặc điểm gì? Tiêu cự, Tiêu điểm, Quang tâm và Trục chính của thấu kính phân kỳ có gì khác với thấu kính hội tụ? Cùng thptxuyenmoc.edu.vn tìm hiểu qua bài viết dưới đây nhé!.

I. Thấu kinh phân kì là gì?

Thấu kinh phân kì là gì?
Thấu kinh phân kì là gì?

Thấu kính phân kỳ (còn gọi là thấu kính rìa dày) là thấu kính mà chùm tia sáng song song sau khi đi qua thấu kính sẽ bị phân tán ra.

Thông thường, trong điều kiện chiết suất của vật liệu làm thấu kính lớn hơn chiết suất của môi trường chung quanh thì thấu kính phân kỳ có hình dạng lõm.

Trường hợp khác, khi chiết suất của thấu kính nhỏ hơn chiết suất môi trường thì các thấu kính lồi sẽ là thấu kính phân kỳ. Ví dụ: các bọt khí trong môi trường nước, trong lòng các chất trong như thủy tinh…

I. Đặc điểm của thấu kính phân kỳ

Đặc điểm của thấu kính phân kì:

  • Thấu kính phân kì thường dùng có phần rìa dày hơn phần giữa.
  • Chiếu một chùm tia tới song song theo phương vuông góc với mặt của một thấu kính phân kì ta thu được chùm tia ló phân kì.

Tính chất của thấu kính phân kì

  • Quang tâm: (O) là điểm chính giữa thấu kính, mọi tia sáng đi qua quang tâm O của thấu kính đều truyền thẳng.
  • Trục chính: là đường thẳng qua quang tâm O và vuông góc với mặt thấu kính.
  • Tiêu điểm: (F, F’) là điểm hội tụ của chùm tia sáng đi qua thấu kính hoặc phần kéo dài của chúng.
  • Tiêu cự: (OF = OF’ = f) là khoảng cách từ quang tâm đến tiêu điểm của thấu kính.
  • Tiêu diện: là mặt phẳng vuông góc với trục chính và qua tiêu điểm chính.
  • Độ tụ: (D)

Trong đó: f tính bằng mét (m); D tính bằng điốp (dp).

* Lưu ý: Tiêu cự và độ tụ của thấu kính phân kì có giá trị âm (D < 0, f < 0).

Biểu diễn quang tâm, trục chính, tiêu điểm, tiêu cự của thấu kính phân kì (Nguồn: Sưu tầm)
Biểu diễn quang tâm, trục chính, tiêu điểm, tiêu cự của thấu kính phân kì (Nguồn: Sưu tầm)

1. Quan sát và nhận biết thấu kính phân kỳ và thấu kính hội tụ

* Câu C1 trang 119 SGK Vật Lý 9: Hãy tìm cách nhận biết thấu kính hội tụ trong hai loại thấu kính có ở phòng thí nghiệm

° Lời giải câu C1 trang 119 SGK Vật Lý 9: 

◊ Có thể nhận biết thấu kính hội tụ trong hai loại thấu kính có ở phòng thí nghiệm như sau:

– Đưa thấu kính lại gần trang sách. Nếu nhìn qua thấu kính thấy hình ảnh dòng chữ to hơn so với dòng chữ khi không dùng thấu kính thì đó là thấu kính hội tụ.

– Dùng tay nhận biết độ dày phần rìa so với độ dày phần giữa của thấu kính. Nếu thấu kính có phần rìa mỏng hơn thì đó là thấu kính hội tụ.

Câu C2 trang 119 SGK Vật Lý 9: Độ dày phần rìa so với phần giữa của thấu kính phân kì có gì khác với thấu kính hội tụ?

° Lời giải câu C2 trang 119 SGK Vật Lý 9:

– Thấu kính phân kì có độ dày phần rìa lớn hơn phần giữa (ngược với thấu kính hội tụ).

2. Thí nghiệm

– Bố trí thí nghiệm như hình sau: chùm tia sáng tới song song theo phương vuông góc với mặt của thấu kính phân kỳ.

thí nghiệm thấu kính phân kỳ

* Câu C3 trang 119 SGK Vật Lý 9: Chùm tia ló có đặc điểm gì mà người ta gọi thấu kính này là thấu kính phân kì?

° Lời giải câu C3 trang 119 SGK Vật Lý 9:

– Chùm tia tới song song cho chùm tia ló là chùm phân kì nên ta gọi thấu kính đó là thấu kính phân kì.

– Tiết diện mặt cắt của một số thấu kính phân kỳ như hình (a,b,c) và ký hiệu như hình (d) sau:

I. Thấu kinh phân kì là gì?

II. Tiêu cự, Tiêu điểm, Quang tâm và Trục chính của thấu kính phân kỳ

Tiêu cự, Tiêu điểm, Quang tâm và Trục chính của thấu kính phân kỳ
Tiêu cự, Tiêu điểm, Quang tâm và Trục chính của thấu kính phân kỳ

1. Trục chính của thấu kính phân kỳ

* Câu C4 trang 120 SGK Vật Lý 9: Quan sát lại thí nghiệm trong hình 44.1 SGK và cho biết trong ba tia tới thấu kính phân kì, tia nào đi qua thấu kính không bị đổi hướng? Tìm cách kiểm tra điều này?

° Lời giải câu C4 trang 120 SGK Vật Lý 9:

– Tia ở giữa khi qua quang tâm của thấu kính phân kì tiếp tục truyền thẳng. Dùng thước thẳng để kiểm tra dự đoán.

– Kết luận: Trong các tia tới vuông góc với mặt thấu kính, có một tia cho tia ló truyền thẳng không đổi hướng.Tia này trùng với một đường thẳng gọi là trục chính của thấu kính phân kỳ.

2. Quang tâm của thấu kính phân kỳ

– Trục chính của một thấu kính phân kỳ đi qua một điểm O trong thấu kính mà mọi tia sáng qua điểm này đều truyền thẳng, không đổi hướng. Điểm O gọi là quang tâm của thấu kính.

3. Tiêu điểm của thấu kính phân kỳ

Tiêu điểm của thấu kính phân kỳ
Tiêu điểm của thấu kính phân kỳ

* Câu C5 trang 120 SGK Vật Lý 9: Quan sát lại thí nghiệm trong hình 44.1 SGK và dự đoán xem, nếu kéo dài các tia ló thì chúng có gặp nhau tại một điểm hay không? Tìm cách kiểm tra lại dự đoán đó.

° Lời giải câu C5 trang 120 SGK Vật Lý 9:

– Nếu kéo dài chùm tia ló ở thấu kính phân kì thì chúng sẽ gặp nhau tại một điểm trên trục chính, cùng phía với chùm tia tới. Dùng thước thẳng để kiểm tra dự đoán.

◊ Kết luận: 

– Chùm tia tới song song với trục chính của thấu kính phân kỳ cho tia ló kéo dài cắt nhau tại điểm F nằm trên trục chính. Điểm đó gọi là tiêu điểm của thấu kính phân kỳ và nằm cùng phía với chùm tia tới.

– Mỗi thấu kính phân kỳ có hai tiêu điểm F và F’ nằm về hai phía của thấu kính, cách đều quang tâm O.

◊ Đường truyền của 3 tia sáng đặc biệt:

– Tia tới qua quang tâm O cho tia ló truyền thẳng

– Tia tới song song với trục chính cho tia ló có đường kéo dài đi qua tiêu điểm F.

– Tia tới hướng tới tiêu điểm F’ cho tia ló song song với trục chính.

* Câu C6 trang 120 SGK Vật Lý 9: Hãy biểu diễn chùm tia tới và chùm tia ló trong thí nghiệm này trên hình 44.3.

hinh 44.3 câu c6 trang 120 sgk vật lý 9

° Lời giải câu C6 trang 120 SGK Vật Lý 9:

– Biểu diễn như hình sau:

hình 44.3a câu c6 trang 120 sgk vật lý 9
4. Tiêu cự của thấu kính phân kỳ

– Tiêu cự f của thấu kính phân kỳ là khoảng cách từ quang tâm O tới mỗi tiêu điểm OF = OF’ = f.

III. Bài tập về thấu kính phân kỳ

* Câu C7 trang 121 SGK Vật Lý 9: Hình 44.5 SGK vẽ thấu kính phân kì, quang tâm O, trục chính A, hai tiêu điểm F và F’, các tia tới 1, 2. Hãy vẽ tia ló của các tia tới này.

° Lời giải câu C7 trang 121 SGK Vật Lý 9:

– Biểu diễn như hình sau:◊ Đường truyền của hai tia sáng được thể hiện trên hình 44.5a.

– Tia tới (1) là tia đi song song với trục chính nên cho tia ló có đường kéo dài đi qua tiêu điểm F

– Tia tới (2) là tia đi quang tâm O nên cho tia ló đi thẳng.

* Câu C8 trang 121 SGK Vật Lý 9: Trong tay em có một kính cận. Làm thế nào để biết kính đó là thấu kính hội tụ hay phân kì?

° Lời giải câu C8 trang 121 SGK Vật Lý 9:

– Vì kính cận là thấu kính phân kì nên có thể nhận biết bằng cách dùng tay để xem phần rìa của thấu kính này có dày hơn phần giữa hay không.

* Câu C9 trang 121 SGK Vật Lý 9: Trả lời câu hỏi nêu ra ở phần mở bài, cụ thể câu hỏi như sau: Thấu kính phân kỳ có đặc điểm gì khác so với thấu kính hội tụ?

° Lời giải câu C9 trang 121 SGK Vật Lý 9:

◊ Thấu kính phân kỳ có những đặc điểm trái ngược với thấu kính hội tụ.

– Phần rìa của thấu kính phân kì dày hơn phần giữa.

– Chùm sáng tới song song với trục chính của thấu kính phân kì, cho chùm tia ló phân kì.

– Khi để thấu kính phân kì vào gần dòng chữ trên trang sách, nhìn qua thấu kính ta thấy hình ảnh dòng chữ bé đi so với khi nhìn trực tiếp.

Qua bài đọc trên chúng ta đã hiểu thế nào là thấu kính phân kì cũng như tiêu cự, tiêu điểm, quang tâm,… Hi vọng bài viết đã mang lại cho các bạn thêm nhiều kiến thức mới và bổ ích.