Các dụng cụ quang học đều có cấu tạo phức tạp và gồm nhiều bộ phận như thấu kính, gương...ghép với nhau tạo thành 1 hệ quang học.
Vậy thì việc giải các bài toán trong một hệ quang học nó có gì khác so với những dạng bài trước đây mà chúng ta đã được học, trong bài học này, chúng ta sẽ tìm hiểu ví dụ về một hệ gồm hai thấu kính.
Mời các em cùng nhau nghiên cứu nội dung của Bài 30: Giải bài toán về hệ thấu kính.
Sơ đồ tạo ảnh
Hệ hai thấu kính \(L_1\) và \(L_2\) có tiêu cự \(f_1\) và \(f_2\) tương đương với một thấu kính L có tiêu cự f:
\(\frac{1}{f}=\frac{1}{f_1}+\frac{1}{f_2}\)
hay: \(D=D_1+D_2\)
Vật AB qua hệ cho ảnh như qua thấu kính L:
Gọi \(l\) là khoảng cách từ thấu kính \(L_1\) đến thấu kính \(L_2\)
Khoảng cách từ ảnh \(A_1'B_1'\)đến thấu kính \(L_1\): \(d_1'=\frac{d_1f_1}{d_1-f_1}\)
Khoảng cách từ \(A_1'B_1'\) (xem như là vật) đến thấu kính \(L_2\) : \(d_2=l-d_1'\)
Khoảng cách từ ảnh \(A_2'B_2'\) đến thấu kính \(L_2\): \(d_2'=\frac{d_2f_2}{d_2-f_2}\)
Số phóng đại ảnh sau cùng: \(k=\frac{A_2'B_2'}{AB}=\frac{A_2'B_2'}{A_1'B_1'}\frac{A_1'B_1'}{AB}\)
\(\Rightarrow k=k_1.k_2=\frac{d_1'd_2'}{d_1d_2}\)
Hai thấu kính, một hội tụ \((f_1 = 20 cm)\), một phân kỳ \((f_2 = -10 cm)\), có cùng trục chính. Khoảng cách hai quang tâm là l = 30 cm. Vật AB vuông góc với trục chính được đặt bên trái \(L_1\) và cách \(L_1\) một đoạn \(d_1\).
a) Cho \(d_1= 20 cm\), hãy xác định vị trí và tính số phóng đại ảnh cuối cùng cho bởi hệ hai thấu kính. Vẽ ảnh.
b) Tính \(d_1\) để ảnh sau cùng là ảnh ảo và bằng hai lần vật.
Sơ đồ tạo ảnh qua hệ thấu kính:
Ta có: \(d_1=20cm, f_1=20cm, l=30cm\)
⇒ \(d_1'=\propto\)
\(d_2=l-d_1'=-\propto\)
⇒ \(d_2'=f_2=-10cm\)
Vẽ hình:
Từ hình vẽ ta thấy:
Vì \(A_1B_1\) ở vô cực nên chùm tia sáng từ AB tới qua tâm O1 sẽ qua \(A_1B_1\) và là chùm tia song song . Tương tự, chùm tia sáng từ \(A_1B_1\) tới qua tâm O2 sẽ qua \(A_2B_2\) cùng là chùm tia song song.
⇒ Tam giác \(ABO_1\)đồng dạng với tam giác \(A_2B_2O_2\) suy ra:
\(k=\frac{A_2B_2}{AB}=\frac{A_2O_2}{AO_1}=\frac{\left | d'_2 \right |}{d_1}= \frac{\left |-10 \right |}{20}=\frac{1}{2}\)
Ảnh \(A_2B_2\) là ảnh ảo và bằng hai lần vật. Ta có:
\(\Rightarrow d'_1=\frac{d_1.f_1}{d_1-f_1}=20.\frac{d_1}{d_1-20}\)
\(d_2=1-d_1\Rightarrow d_2=30\)
\(=20.\frac{d_1}{d_1-20}=\frac{10(d_1-60)}{d_1-20}\)
\(\Rightarrow \frac{5(60-d_1)}{d_1-40}< 0\)
\(\Rightarrow d_1<40 \ cm\) và \(d_2>60 \ cm\)
Ảnh \(A_2B_2\) là ảnh ảo và bằng hai lần vật AB:
\(k=\left ( -\frac{d_1}{d_1} \right ).\left ( -\frac{d_2}{d_2} \right )= \frac{d_1.d_2}{d_1.d_2}\)
\(=\frac{10}{d_1-40}=\pm 2\Rightarrow \Rightarrow k=\pm 2=\frac{20}{d_1-60}\) (*)
Giải phương trình (*) ra ta được: \(d_1\)=35cm ( nhận) và \(d_1\) =45cm (loại)
a. \(d_2'=f_2=-10cm\) và \(k=\frac{1}{2}\)
b. \(d_1\)=35cm
Qua bài giảng Các bài toán về hệ thấu kính này, các em cần hoàn thành 1 số mục tiêu mà bài đưa ra như :
Hệ thống kiến thức và phương pháp giải bài tập về hệ thấu kính.
Rèn luyên kỉ năng vẽ hình và giải bài tập dựa vào các phép toán và các định lí trong hình học.
Viết và vận dụng được các công thức của hệ thấu kính.
Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Vật lý 11 Bài 30 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết.
Thấu kính phân kỳ \(L_1\) có tiêu cự \(f_1 = - 10 cm\). Đặt giữa \(L_1\) và H một thấu kính hội tụ \(L_2\). Khi xê dịch \(L_2\), người ta nhận thấy chỉ có một vị trí duy nhất của \(L_2\) tạo được điểm sáng tại H. Tiêu cự của \(L_2\) là bao nhiêu trong trường hợp này?
Hai thấu kính, một hội tụ \((f_1 = 20 cm)\), một phân kỳ \((f_2 = -10 cm)\), có cùng trục chính. Khoảng cách hai quang tâm là l = 30 cm. Vật AB vuông góc với trục chính được đặt bên trái \(L_1\) và cách \(L_1\) một đoạn \(d_1= 20 cm\), hãy tính số phóng đại ảnh cuối cùng cho bởi hệ hai thấu kính.
Cho một hệ gồm hai thấu kính hội tụ \(L_1\) và L2 có tiêu cự lần lượt là f1 = 30cm và f2 = 20cm đặt đồng trục cách nhau l = 60cm. Vật sáng AB = 3cm đặt vuông góc với trục chính (A trên trục chính) trước L1 cách O1 một khoảng d1. Xác định tính chất, chiều và độ cao của ảnh cuối cùng A2B2 qua hệ thấu kính trên , biết \(d_1\) =45cm .
Câu 4-10: Mời các em đăng nhập xem tiếp nội dung và thi thử Online để củng cố kiến thức về bài học này nhé!
Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Vật lý 11 Bài 30để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.
Bài tập 1 trang 195 SGK Vật lý 11
Bài tập 2 trang 195 SGK Vật lý 11
Bài tập 3 trang 195 SGK Vật lý 11
Bài tập 4 trang 195 SGK Vật lý 11
Bài tập 1 trang 256 SGK Vật lý 11 nâng cao
Bài tập 2 trang 256 SGK Vật lý 11 nâng cao
Bài tập 3 trang 256 SGK Vật lý 11 nâng cao
Bài tập 4 trang 256 SGK Vật lý 11 nâng cao
Bài tập 30.1 trang 84 SBT Vật lý 11
Bài tập 30.2 trang 84 SBT Vật lý 11
Bài tập 30.3 trang 84 SBT Vật lý 11
Bài tập 30.4 trang 84 SBT Vật lý 11
Bài tập 30.5 trang 84 SBT Vật lý 11
Bài tập 30.6 trang 85 SBT Vật lý 11
Bài tập 30.7 trang 85 SBT Vật lý 11
Bài tập 30.8 trang 85 SBT Vật lý 11
Bài tập 30.9 trang 85 SBT Vật lý 11
Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ giúp gì thì các em hãy comment ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng Vật lý DapAnHay sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!
Chúc các em học tập tốt và luôn đạt thành tích cao trong học tập!
-- Mod Vật Lý 11 DapAnHay
Thấu kính phân kỳ \(L_1\) có tiêu cự \(f_1 = - 10 cm\). Đặt giữa \(L_1\) và H một thấu kính hội tụ \(L_2\). Khi xê dịch \(L_2\), người ta nhận thấy chỉ có một vị trí duy nhất của \(L_2\) tạo được điểm sáng tại H. Tiêu cự của \(L_2\) là bao nhiêu trong trường hợp này?
Hai thấu kính, một hội tụ \((f_1 = 20 cm)\), một phân kỳ \((f_2 = -10 cm)\), có cùng trục chính. Khoảng cách hai quang tâm là l = 30 cm. Vật AB vuông góc với trục chính được đặt bên trái \(L_1\) và cách \(L_1\) một đoạn \(d_1= 20 cm\), hãy tính số phóng đại ảnh cuối cùng cho bởi hệ hai thấu kính.
Cho một hệ gồm hai thấu kính hội tụ \(L_1\) và L2 có tiêu cự lần lượt là f1 = 30cm và f2 = 20cm đặt đồng trục cách nhau l = 60cm. Vật sáng AB = 3cm đặt vuông góc với trục chính (A trên trục chính) trước L1 cách O1 một khoảng d1. Xác định tính chất, chiều và độ cao của ảnh cuối cùng A2B2 qua hệ thấu kính trên , biết \(d_1\) =45cm .
Nếu có 2 thấu kính đồng trục ghép sát thì hai kính trên có thể coi như một kính tương đương có độ tụ thỏa mãn công thức
Số phóng đại ảnh qua một thấu kính có độ lớn nhỏ hơn 1 tương ứng với ảnh:
Chỉ ra câu khẳng định sai:
Chiếu một chùm sáng song song vào một hệ gồm hai thấu kính mỏng đặt đồng trục. Chùm tia ló
Có hệ hai thấu kính ghép đồng trục L1 và L2. Một tia sáng song song với trục chính truyền qua thấu kính . Có thể kết luận những gì về hệ này ?
Có hệ hai thấu kính ghép đồng trục L1 và L2. Một tia sáng song song với trục chính truyền qua thấu kính. Tìm kết luận sai dưới đây về hệ ghép này.
Có hai thấu kính L1 và L2 được ghép đồng trục với F1’ = F2 (tiêu điểm ảnh chính của L1 trùng tiêu điểm vật chính của L2). Nếu L1 và L2 đều là thấu kính hội tụ thì điểm trùng nhau của F1’ và F2 có vị trí :
Đặt một vật sáng song song và cách màn M một đoạn 4m. Một thấu kính được đặt luôn song song với màn M, di chuyển thấu kính trong khoảng giữa vật và màn thì thu được một vị trí cho ảnh rõ nét trên màn và cao gấp 3 lần vật. Tiêu cự của thấu kính là ?
Một học sinh bố trí thí nghiệm theo sơ đố (Hình 30.5)
Thấu kính phân kỳ \(L_1\) có tiêu cự \(f_1 = - 10 cm\). Khoảng cách từ ảnh \(S'_1\) tạo bởi \(L_1\) đến màn có giá trị nào ?.
A. 60 cm.
B. 80 cm.
C. Một giá trị khác A, B.
D. Không xác định được, vì không có vật nên \(L_1\) không tạo được ảnh.
Tiếp theo các giả thiết cho ở bài tập 1.
Đặt giữa \(L_1\) và H một thấu kính hội tụ \(L_2\). Khi xê dịch \(L_2\), học sinh này nhận thấy chỉ có một vị trí duy nhất của \(L_2\) tạo được điểm sáng tại H.
Tiêu cự của \(L_2\) là bao nhiêu ?
A. 10 cm.
B. 15 cm.
C. 20 cm.
D. Một giá trị khác A, B, C.
Hai thấu kính, một hội tụ \((f_1 = 20 cm)\), một phân kỳ \((f_2 = -10 cm)\), có cùng trục chính. Khoảng cách hai quang tâm là l = 30 cm. Vật AB vuông góc với trục chính được đặt bên trái \(L_1\) và cách \(L_1\) một đoạn \(d_1\).
a) Cho \(d_1= 20 cm\), hãy xác định vị trí và tính số phóng đại ảnh cuối cùng cho bởi hệ hai thấu kính. Vẽ ảnh.
b) Tính \(d_1\) để ảnh sau cùng là ảnh ảo và bằng hai lần vật.
Một hệ thấu kính gồm hai thấu kính \(L_1\) và \(L_2\) đồng trục có tiêu điểm ảnh chính của \(L_1\) trùng với tiêu điểm vật chính của \(L_2\). Chiếu một chùm tia sáng song song với \(L_1\) theo phương bất kì.
a) Chứng minh chùm tia ló ra khỏi \(L_2\) cũng là chùm tia song song.
b) Vẽ đường đi của chùm tia sáng ứng với các trường hợp:
\(L_1\) và \(L_2\) đều là thấu kính hội tụ.
\(L_1\) là thấu kính hội tụ; \(L_2\) là thấu kính phân kỳ.
\(L_1\) là thấu kính phân kỳ; \(L_2\) là thấu kính hội tụ.
Chọn câu đúng
Trong trường hợp nào của các trường hợp sau, mắt nhìn thấy ở xa vô cực
A. Mắt không có tật, không điều tiết
B. Mắt không có tật và điều tiết tối đa
C. Mặt cận không điều tiết
D. Mắt viễn không điều tiết
Chọn câu đúng.
Mắt lão nhìn thấy vật ở xa vô cùng khi
A. đeo kính hội tụ và mắt không điều tiết.
B. đeo kính phân kì và mắt không điều tiết
C. mắt không điều tiết.
D. đeo kính lão.
Mắt cận có điểm cực viễn cách mắt 50 cm và điểm cực cận cách mắt 12,5 cm.
a) Tính độ tụ của kính phải đeo để mắt thấy rõ vật ở xa vô cực.
b) Khi đeo kính thì mắt sẽ nhìn rõ được vật đặt cách mắt gần nhất là bao nhiêu?
Kính đeo sát mắt, quang tâm của kính coi như trùng với quang tâm của mắt.
Mắt viễn nhìn rõ được vật đặt cách mắt gần nhất 40 cm. Tính độ tụ của kính phải đeo để có thể nhìn rõ vật đặt cách mắt gần nhất là 25 cm trong hai trường hợp:
a) Kính đeo sát mắt
b) Kính đeo cách mắt 1 cm
Chỉ ra câu khẳng định sai
Chiếu một chùm sáng song song vào một hệ gồm hai thấu kính mỏng đặt đồng trục. Chùm tia ló
A. có thể là chùm hội tụ
B. có thể là chùm phân kì
C. có thể là chùm song song
D. không thể là chùm song song
Có hai thấu kính L1 và L2 (Hình 30.1) được ghép đồng trục với F1’ = F2 (tiêu điểm ảnh chính của L1 trùng tiêu điểm vật chính của L2).
Dùng các giả thiết này để chọn đáp án đúng ở các câu hỏi từ 30.2 tới 30.5 theo quy ước :
(1): ở trên O1X
(2): ở trên O2Y.
(3): ở trong đoạn O1O2
(4): không tồn tại (trường hợp không xảy ra).
Bài 30.2 trang 84 Sách bài tập Vật Lí 11: Nếu L1 và L2 đều là thấu kính hội tụ thì điểm trùng nhau của F1’ và F2 có vị trí :
A. (1). B. (2).
C. (3) D.(4).
Nếu L1 là thấu kính hội tụ và L2 là thấu kính phân kì thì điểm trùng nhau của F1’ và F2 có vị trí:
A.(1). B. (2).
C.(3) D.(4).
Nếu L1 là thấu kính phân kì và L2 là thấu kính hội tụ thì điểm trùng nhau của F1’ và F2 có vị trí :
A. (1). B. (2).
C. (3). D.(4).
Nếu L1 và L2 đều là thấu kính phân kì thì điểm trùng nhau của F1’ và F2 có vị trí :
A. (1) B. (2)
C. (3). D.(4).
Có hệ hai thấu kính ghép đồng trục L1 và L2. Một tia sáng song song với trục chính truyền qua thấu kính như Hình 30.2. Có thể kết luận những gì về hệ này ?
A. L1 và L2 đều là thấu kính hội tụ.
B. L1 và L2 đều là thấu kính phân kì.
C. L1 là thấu kính hội tụ, L2 là thấu kính phân kì.
D. L1 là thấu kính phân kì, L2 là thấu kính hội tụ.
Tiếp Câu hỏi 30.6, tìm kết luận sai dưới đây về hệ ghép này.
A. F1’ =F2. B.O1O2 = f2 – f1
C. IJ kéo dài cắt trục chính tại F2 D. O1O2 = f1 + f2
Cho một hệ gồm hai thấu kính L1 và L2 đồng trục. Các tiêu cự lần lượt là : f1 = 20 cm; f2 = - 10 cm. Khoảng cách giữa hai quang tâm O1O2 = a = 30 cm. Vật phẳng nhỏ AB đặt trên trục chính, vuông góc với trục chính và ở trước L1, cách L1 là 20 cm.
a) Xác định ảnh sau cùng của vật, vẽ ảnh.
b) Tìm vị trí phải đặt vật và vị trí của ảnh sau cùng biết rằng ảnh này là ảo và bằng hai lần vật.
Cho hệ quang học như Hình 30.3 : f1 = 30 cm ; f2 = -10 cm ; O1O2 = a.
a) Cho AO1 = 36 cm, hãy :
- Xác định ảnh cuối cùng A'B' của AB tạo bởi hệ với a = 70 cm.
- Tìm giá trị của a để A'B' là ảnh thật.
b) Với giá trị nào của a thì số phóng đại ảnh cuối cùng A'B' tạo bởi hệ thấu kính
không phụ thuộc vào vị trí của vật ?
Họ và tên
Tiêu đề câu hỏi
Nội dung câu hỏi
a) Chiếu tới hệ một chùm sáng song song với quang trục. Xác định đường đi của chùm sáng qua hệ.
b) Tìm vị trí một điểm A ở trên quang trục sao cho ảnh của A cho bở quang hệ đối xứng với A.
c) Giữ vị trí của A không đổi và đặt \({L_3}\) sát với \({L_2}\). Tìm lại vị trí ảnh của A cho bởi quang hệ.
Câu trả lời của bạn
a) Tiêu cự các thấu kính là :
\(\eqalign{
& {f_1} = {f_3} = {1 \over {{D_1}}} = {1 \over {10}}m = 10cm \cr
& {f_2} = {1 \over {{D_2}}} = - {1 \over {10}}m = - 10cm \cr} \)
Ta thấy tiêu điểm vật \({F_3}\) của \({L_3}\) và tiêu điểm ảnh \(F{'_1}\) của \({L_1}\) trùng với quang tâm của \({L_2}\) (Hình 7.21G).
Vậy ta có chùm tia ló khỏi hệ song song với quang trục.
b) Sơ đồ tạo ảnh :
\({A_{{d_1}}}{\buildrel {\left( {{L_1}} \right)} \over
\longrightarrow _{d{'_1}}}{A_{1{d_2}}}{\buildrel {\left( {{L_2}} \right)} \over
\longrightarrow _{d{'_2}}}{A_{2{d_3}}}{\buildrel {\left( {{L_3}} \right)} \over
\longrightarrow _{d{'_3}}}{A_3}\)
Ta có: \(d{'_1} = {{{d_1}{f_1}} \over {{d_1} - {f_1}}} = {{10{d_1}} \over {{d_1} - 10}}\)
Suy ra :
\(\eqalign{
& {d_2} = a - d{'_1} = 10 - {{10{d_1}} \over {{d_1} - 10}} \cr&\;\;\;\;\;= - {{100} \over {{d_1} - 10}} \cr
& d{'_2} = {{{d_2}{f_2}} \over {{d_2} - {f_2}}} = {{{{ - 100} \over {{d_1} - 10}}\left( { - 10} \right)} \over {{{ - 100} \over {{d_1} - 10}} + 10}} \cr&\;\;\;\;\;= {{100} \over {{d_1} - 20}} \cr
& {d_3} = a - d{'_2} = 10 - {{100} \over {{d_1} - 20}}\cr&\;\;\;\;\; = {{10{d_1} - 300} \over {{d_1} - 20}} \cr} \)
Ảnh \({A_3}\) cách \({L_3}\) là:
\(d{'_3} = {{{d_3}{f_3}} \over {{d_3} - {f_3}}}\) với \({f_3} = 10cm\)
Suy ra: \(d{'_3} = 30 - {d_1}\)
Mà \({A_3}\) đối xứng với A qua hệ thấu kính, nên ta có \(d{'_3} = {d_1}\)
Hay \(30 - {d_1} = {d_1}\)
\( \Rightarrow \) Điểm A cách \({L_1}\) là \({d_1} = 15cm\).
- Đường đi tia sáng (Hình 7.22G).
c) Khi \({L_3}\) sát với \({L_2}\):
Làm tương tự bài 7.31, ta thấy \({L_2}\) và \({L_3}\) ghép sát nhau tương đương với một thấu kính có độ tụ là :
\(D = {1 \over f} = {1 \over {{f_2}}} + {1 \over {{f_3}}}\)
Với \({f_2} = - 10cm\) và \({f_3} = 10cm \Rightarrow D = 0\)
Vậy hệ thấu kính \(\left( {{L_2},{L_3}} \right)\) này không làm lệch tia sáng đi qua. Các tia ló khỏi \({L_3}\) cắt nhau tại \({A_1}\).
Ảnh cuối cùng trùng với \({A_1}\) (Hình 7.23G).
a) Tìm tiêu cự \({f_2}\) của \({L_2}\).
b) Tìm vị trí của thấu kính \({L_2}\).
Câu trả lời của bạn
a) Sơ đồ tạo ảnh :
\({S_{{d_1}}}{\buildrel {\left( {{L_1}} \right)} \over
\longrightarrow _{d{'_1}}}{S_1}_{{d_2}}{\buildrel {\left( {{L_2}} \right)} \over
\longrightarrow _{d{'_2}}}{S_2}\)
Vì S ở rất xa nên \({d_1} = \infty ,d{'_1} = {f_1}\) ( \({S_1}\) ở tiêu điểm ảnh \(F{'_1}\) của \({L_1}\)) (Hình 7.20G).
Ta có: \(d{'_2} = {{{d_2}{f_2}} \over {{d_2} - {f_2}}}\) và \({d_2} + d{'_2} = {S_1}{S_2}\)
Với \({S_1}{S_2} = D = \left| {{f_1}} \right| + {O_1}{S_2} = 120cm\)
Suy ra: \({d_2} + {{{d_2}{f_2}} \over {{d_2} - {f_2}}} = D\)
\( \Rightarrow d_2^2 - {\rm{D}}{{\rm{d}}_2} + D{f_2} = 0\)
Có biệt số là : \(\Delta = {D^2} - 4D{f_2}\).
Trong bài toán này, \({S_1}\) và \({S_2}\) cố định, nên \({d_2}\) xác định vị trí của \({L_2}\) để cho ảnh rõ trên màn E.
Theo giả thiết, chỉ có một vị trí của \({L_2}\) để cho ảnh \({S_2}\) rõ nét trên màn. Do đó, phương trình trên chỉ có một nghiệm.
Vậy ta phải có \(\Delta = 0\), suy ra tiêu cự của \({L_2}\) là:
\({f_2} = {D \over 4} = 30cm\).
b) Nghiệm của phương trình trên là :
\({d_2} = {D \over 2} = 60cm\)
Vậy \({L_2}\) cách \({S_1}\) là 60 cm, hay cách \({L_1}\) là:
\({d_2} - \left| {{f_1}} \right| = 40cm\)
a) Đặt một vật nhỏ AB vuông góc với quang trục của hệ và cách hệ một đoạn d. Chứng tỏ rằng hệ thấu kính sẽ cho hai ảnh phân biệt.
b) Tìm điều kiện về d để hai ảnh trên cùng thật hay cùng ảo.
Chứng tỏ rằng nếu hai ảnh cùng ảo hay cùng thật thì độ lớn của chúng không thể bằng nhau.
c) Tìm d để hai ảnh trên có độ lớn bằng nhau. Tính số phóng đại của chúng.
Câu trả lời của bạn
a) Tiêu cự của các thấu kính :
\({1 \over {{f_1}}} = {1 \over {{f_2}}} = \left( {n - 1} \right)\left( {{1 \over {{R_1}}} + {1 \over {{R_2}}}} \right)\)
Với \(n = 1,5;{R_1} = \infty ,{R_2} = 15cm\)
Suy ra: \({f_1} = {f_2} = {{{R_2}} \over {n - 1}} = 30cm\)
Xét một chùm sáng từ B tới hệ thấu kính. Phần ngoài của chùm sáng chỉ đi qua \({L_2}\), cho ảnh là A'B'. Phần trong của chùm sáng đi qua thấu kính ghép \(\left( {{L_1} + {L_2}} \right)\) cho ảnh A"B". Đây là hai ảnh phân biệt (Hình 7.18G).
b) Các sơ đồ tạo ảnh như sau :
\(A{B_d}{\buildrel {\left( {{L_2}} \right)} \over
\longrightarrow _{d'}}A'B'\)
Và \(A{B_d}{\buildrel {\left( {{L_1} + {L_2}} \right)} \over
\longrightarrow _{d'}}A"B"\)
Ta có: \(d' = {{d{f_2}} \over {d - {f_2}}}\)
Và \(d" = {{df} \over {d - f}}\) với \({1 \over f} = {1 \over {{f_1}}} + {1 \over {{f_2}}}\).
Muốn hai ảnh A'B' và A"B" cùng thật thì khoảng cách từ AB đến quang tâm chung của hai thấu kính phải lớn hơn \({f_2}\) (hay f) nếu \({f_2} > f\) (nếu \({f_2} < f\)).
\(f = {{{f_1}{f_2}} \over {{f_1} + {f_2}}} = 15cm < {f_2} = 30cm\)
Vậy \(d > 30cm\).
Muốn hai ảnh trên cùng ảo thì khoảng cách từ AB đến quang tâm phải nhỏ hơn \({f_2}\) (hay f) nếu \({f_2} < f\) (nếu \({f_2} > f\)).
Suy ra: \(d < 15cm\).
Nhận xét :
- Nếu hai ảnh cùng thật thì cùng ngược chiều với vật.
-Nếu hai ảnh cùng ảo thì đều cùng chiều với vật.
Vậy, trong cả hai trường hợp trên, hai ảnh A'B' và A"B" đều cùng chiều với nhau.
- Số phóng đại của A'B': \(k = - {{d'} \over d}\)
- Số phóng đại của A"B": \(k' = - {{d"} \over d}\) cùng dấu với k.
Ta có: \({{k'} \over k} = {{d"} \over {d'}} \ne 1\)
Vậy, trong hai trường hợp trên, độ lớn của hai ảnh phải khác nhau.
c) Để hai ảnh trên có độ lớn bằng nhau thì phải có một ảnh ảo và một ảnh thật. Trong trường hợp này, ta phải có \(f < d < {f_2}\) hay \(15cm < d < 30cm\).
Suy ra hai ảnh A'B' và A"B" ngược chiều nhau :
\({{k'} \over k} = - 1\) hay \(k' = - k\)
\( \Rightarrow - {{d"} \over d} = {{d'} \over d}\) hay \( - d" = d'\)
\( - {{df} \over {d - f}} = {{d{f_2}} \over {d - {f_2}}}\)
Hay \( - {{15} \over {d - 15}} = {{30} \over {d - 30}}\)
Suy ra: d = 20cm
Các số phóng đại của các ảnh là :
\(\eqalign{
& k = - {{d'} \over d} = - {{{f_2}} \over {d - {f_2}}} = 3 \cr
& k' = - {{d"} \over d} = - {f \over {d - f}} = - 3 \cr} \)
- Đường đi tia sáng (Hình 7.19G) :
a) Cho a = 200 cm. Xác định ảnh của AB cho bởi hệ thấu kính.
b) a ở trong khoảng nào thì ảnh của AB cho bởi hệ là ảnh thật ?
c) Tìm a để độ lớn của ảnh cuối cùng của AB không phụ thuộc khoảng cách từ vật AB tới hệ.
Câu trả lời của bạn
a) Ta có \({d_1} = 36cm,{f_1} = 30cm,a = 200cm.\)
Suy ra :
\(\eqalign{
& d{'_1} = {{{d_1}{f_1}} \over {{d_1} - {f_1}}} = 180cm \cr
& {d_2} = a - d{'_1} = 20cm \cr} \)
Ảnh cuối cùng cách \({L_2}\) là:
\(d{'_2} = {{{d_2}{f_2}} \over {{d_2} - {f_2}}} = - {{20} \over 3}cm\), là ảnh ảo.
Số phóng đại :
\(k = {{d{'_1}} \over {{d_1}}}.{{d{'_2}} \over {{d_2}}} = - 1,7\).
b) Sơ đồ tạo ảnh :
\(A{B_{{d_1}}}{\buildrel {\left( {{L_1}} \right)} \over
\longrightarrow _{d{'_1}}}{A_1}{B_1}_{{d_2}}{\buildrel {\left( {{L_2}} \right)} \over
\longrightarrow _{d{'_2}}}{A_2}{B_2}\) (ảnh thật)
Vị trí của vật AB và thấu kính \({L_1}\) không đổi nên ta vẫn có \({d_1} = 36cm,d{'_1} = 180cm\).
Suy ra :
\(\eqalign{
& {d_2} = a - d{'_1} = a - 180 \cr
& d{'_2} = {{{d_2}{f_2}} \over {{d_2} - {f_2}}} = {{\left( {a - 180} \right)\left( { - 10} \right)} \over {a - 170}} \cr} \)
Để ảnh \({A_2}{B_2}\) là ảnh thật, ta phải có \(d{'_2} > 0\).
- Bảng xét dấu:
Vậy, để \({A_2}{B_2}\) là ảnh thật, phải đặt \({L_2}\) cách \({L_1}\) từ 170 cm đến 180 cm \(\left( {170cm < a < 180cm} \right)\).
c) Xét số phóng đại :
\(k = {{\overline {{A_2}{B_2}} } \over {\overline {AB} }} = {{d{'_1}} \over {{d_1}}}.{{d{'_2}} \over {{d_2}}}\)
Với \({{d{'_1}} \over {{d_1}}} = {{{f_1}} \over {{d_1} - {f_1}}};{d_2} = a - d{'_1} = a - {{{f_1}{d_1}} \over {{d_1} - {f_1}}}\)
\({{d{'_2}} \over {{d_2}}} = {{{f_2}} \over {{d_2} - {f_2}}} = {{{f_2}} \over {a - {{{d_1}{f_1}} \over {{d_1} - {f_1}}} - {f_2}}}\)
Suy ra: \(k = {{{f_1}{f_2}} \over {{d_1}\left( {a - {f_2} - {f_1}} \right) - {f_1}\left( {a - {f_2}} \right)}}\).
Muốn độ lớn của \({A_2}{B_2}\) (và của k) không phụ thuộc khoảng cách \({d_1}\) từ vật tới \({L_1}\), ta phải có :
\({d_1}\left( {a - {f_2} - {f_1}} \right) = 0\)
Suy ra: \(a - {f_2} - {f_1} = 0\)
Vậy \(a = {f_2} + {f_1} = 20cm\)
a) Chứng tỏ rằng ảnh cuối cùng của S cho bởi quang hệ có vị trí trùng với S.
b) Giữ nguyên vị trí của S và gương phẳng G. Hỏi có vị trí nào khác của thấu kính L trong khoảng từ S tới gương để ảnh cuối cùng của S cũng trùng với S ?
Câu trả lời của bạn
a) Tiêu cự của L : \({1 \over f} = \left( {n - 1} \right)\left( {{1 \over {{R_1}}} + {1 \over {{R_2}}}} \right)\)
với \({R_1} = \infty ,{R_2} = R = 1m,n = 1,5\), ta tính được \(f = 2m\).
Vậy điểm sáng S trùng với tiêu điểm F của L. Chùm tia ló khỏi L có phương song song với trục chính nên tới thẳng góc với gương phẳng G. Các tia phản xạ trùng với các tia tới gương nên khi ló ra khỏi L sẽ đi qua S (Hình 7.16G).
Vậy ảnh cuối cùng trùng với S.
b) Gọi \({d_1}\) là khoảng cách từ S tới thấu kính L. Sơ đồ tạo ảnh như sau :
\({S_{{d_1}}}{\buildrel {\left( L \right)} \over
\longrightarrow _{d{'_1}}}{S_{{1_{{d_2}}}}}{\buildrel {\left( G \right)} \over
\longrightarrow _{d{'_2}}}{S_{{2_{{d_3}}}}}{\buildrel {\left( L \right)} \over
\longrightarrow _{d{'_3}}}{S_3}\)
Ta có: \({1 \over f} = {1 \over {{d_1}}} + {1 \over {d{'_1}}}\)
Với chùm tia phản xạ (từ gương G) đi qua L (Hình 7.17G), ta có :
\({1 \over f} = {1 \over {{d_3}}} + {1 \over {d{'_3}}}\)
Nếu \({S_3}\) trùng với S, ta có \(d{'_3} = {d_1}\), suy ra: \({d_3} = d{'_1}\) hay \({S_2} \equiv {S_1} \equiv H\).
Ta có: \({d_1} + d{'_1} = SH = 9m\) hay \({d_1} + {{{d_1}f} \over {{d_1} - f}} = 9\).
Từ đó ta có phương trình :
\(d_1^2 - 9{d_1} + 18 = 0\)
Giải phương trình, ta tìm được hai nghiệm là :
\({d_1} = 6m\) và \({d_1} = 3m\)
Vậy phải đặt L cách S là 6 m hoặc 3 m.
Câu trả lời của bạn
Bài 5: Vật AB có độ cao h được đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính phân kì. Điểm A nằm trên trục chính và có vị trí tại tiêu điểm F. Ảnh A’B’ có độ cao là h’. Tính tỉ số $\frac{h'}{h}$.
Bài 6: Đặt vật AB trước một thấu kính phân kì 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 cao bao nhiêu?
Bài 5:
Xét hai tam giác: ΔOIF~ ΔA'B'F'
=> \(\frac{OI}{A'B'}=\frac{OF}{A'F}=\frac{OF}{OF-OA'}\)
Xét hai tam giác: ΔOAB ~ ΔOA’B’
=> \(\frac{AB}{A'B'}=\frac{OA}{OA'}\) (1)
Mà AB = OI => \(\frac{OA}{OA'}=\frac{OF}{OF-OA'}\)
<=> \(\frac{f}{OA'}=\frac{f}{f-OA'}\)
<=> OA' = f - OA'
<=> 2.OA' = f => OA' = \(\frac{f}{2}\)
Thay vào (1) ta được:
\(\frac{h'}{h}=\frac{f}{\frac{f}{2}}\) = 2
a) Điểm cực viễn của mắt nằm ở đâu ? Độ tụ của mắt ứng với khi mắt nhìn vật đặt ở điểm cực viễn là bao nhiêu?
b) Khả năng điều tiết của mắt giảm theo độ tuổi. So với lúc mắt không điều tiết thì khi mắt điều tiết tối đa, độ tụ của mắt tăng thêm một lượng : \(\Delta D = \left( {16 - 0,3n} \right)dp\) (với n là số tuổi tính theo đơn vị là năm).
Tính độ tụ tối đa của mắt bình thường ở tuổi 17 và khoảng cực cận của mắt ở độ tuổi đó.
Câu trả lời của bạn
a) Mắt bình thường có điểm cực viễn ở vô cực. Vật đặt tại vô cực cho ảnh qua thấu kính mắt nằm trên màng lưới. Độ tụ của mắt ứng với khi mắt nhìn vật tại điểm cực viễn là 67 dp.
b) Độ tụ tối đa của mắt bình thường ở tuổi 17 là tông của độ tụ khi nhìn vật tại điểm cực viễn (mắt không điều tiết) và độ tăng thêm \(\Delta D = \left( {16 - 0,3n} \right)dp\), với \(n = 17\).
Biết độ tụ tối đa, tức là ở độ tụ đó mắt nhìn vật đặt cách mắt gần nhất. Từ đó tính được khoảng thấy rõ ngắn nhất của mắt ở độ tuổi 17.
Đáp số : a) Điểm cực viễn của mắt nằm ở vô cực. Độ tụ của mắt ứng với khi mắt nhìn vật đặt ở điểm cực viễn là 67 dp.
b, \({D_{\max }} = 78dp;O{C_c} = 9,17cm\).
a, Hỏi thấu kính là thấu kính gì?
b, Bằng phép vẽ hãy xác định quang tâm O, tiêu điểm vật F và tiêu điểm ảnh F' của thấu kính.
Câu trả lời của bạn
a, A'B' là ảnh cùng chiều và nhỏ hơn vật AB => A'B' là ảnh ảo nhở hơn AB => Thấu kính phân kì
b, Nối AA' cắt trục chính tại quang tâm O.
- Từ O vẽ thấu kính phân kì vuông góc với trục chính.
- Từ A vẽ đường thẳng song song với trục chính cắt thấu kính tại I.
- Nối A'I cắt trục chính tại tiêu điểm ảnh F'.
- Đối xứng F' qua O được tiêu điểm vật F.
a, Không cần vẽ ảnh, hãy cho biết A’B’ là ảnh thật hay ảnh ảo? Thấu kính đã cho là hội tụ hay phân kì? Tại sao?
b, Vẽ hình xác định quang tâm O, tiêu điểm F, F’ của thấu kính.
c, Hãy xác định vị trí của ảnh, của vật và tiêu cự của thấu kính. Biết ảnh A’B’ chỉ cao bằng \(\frac{1}{3}\) vật AB và khoảng cách giữa ảnh và vật là 2,4 cm.
Câu trả lời của bạn
a) Ảnh A’B’ là ảnh ảo vì dù thấu kính hội tụ hay phân kì nếu ảnh cùng chiều với vật thì ảnh đó luôn luôn là ảnh ảo.
Thấu kính đó là phân kì vì ảnh A’B’ là ảnh ảo và nhỏ hơn vật.
b) Hình vẽ:
c, ΔA’OB’~ ΔAOB có:
\(\frac{A'B'}{AB}=\frac{OA'}{OA}<=>\frac{OA}{OA-A'A}=3<=>\frac{OA}{OA-2,4}=3\)
=> OA = 3,6 cm
=> OA' = 3,6 - 2, 4 = 1,2 cm
ΔOIF'~ ΔA'B' F' có:
\(\frac{OI}{A'B'}=\frac{OF'}{A'F'}=\frac{OF'}{OF'-OA'}\)
Mà AB = OI => \(\frac{OA}{OA'}=\frac{OF'}{OF'-OA'}\)
<=>\(\frac{d}{d'}=\frac{f}{f-d'}\)
=> d.f - d.d' = d'.f (1)
Chia hai vế của (1) cho f.d.d' ta được:
\(\frac{1}{d'}-\frac{1}{f}=\frac{1}{d}\)
<=> \(\frac{1}{f}=\frac{1}{d'}-\frac{1}{d}\)
=> \(\frac{1}{f}=\frac{1}{1,2}-\frac{1}{3,6}\)
=> f = 1,8cm
Câu trả lời của bạn
Xét hai tam giác: ΔA’OB’~ ΔAOB
=> \(\frac{A'B'}{AB}=\frac{OA'}{OA}=\frac{1}{3}\)
=> OA = 3.OA' (1)
Xét hai tam giác: ΔOFI ~ ΔA’FB’
=> \(\frac{A'B'}{OI}=\frac{A'B'}{AB}=\frac{FA'}{FO}=\frac{1}{3}\)
=> 3.FA’ = 3.OF
=> FA’ = 6cm => OA’ =12cm
Thay vào (1) suy ra OA = 36cm
Vậy khoảng cách từ vật đến thấu kính là 36cm.
Câu trả lời của bạn
Xét hai tam giác: ΔOFI ~ ΔA’FB’
=> \(\frac{OI}{A'B'}=\frac{OF}{A'F}=\frac{OF}{OF-OA'}\)
Xét hai tam giác: ΔA’OB’~ ΔAOB
=> \(\frac{A'B'}{AB}=\frac{OA'}{OA}\)
=> A'B '= \(\frac{AB.OA'}{OA}\) (*)
Mà AB = OI => \(\frac{OA}{OA'}=\frac{OF}{OF-OA'}\) (1)
<=> \(\frac{d}{d'}=\frac{f}{f-d'}\)<=> d.f- d.d' = d'.f
Chia hai vế của (1) cho f.d.d' ta được:
\(\frac{1}{d'}-\frac{1}{f}=\frac{1}{d}\)
<=> \(\frac{1}{f}=\frac{1}{d'}-\frac{1}{d}\)
Thay d = 8cm, f = 12cm ta được d' = 4,8cm
Thay vào (*) => A'B' = \(\frac{6.4,8}{8}\) = 3,6mm
a, Thấu kính trên là thấu kính gì?
b, Bằng phép vẽ hãy xác định điểm sáng S và ảnh S' của nó.
Câu trả lời của bạn
a, Thấu kính trên là thấu kính phân kì, vì chùm tia ló (1), (2) ra khỏi thấu kính là chùm phân kì.
b, Vẽ:
- Tia ló (1) cắt thấu kính tại I và có đường kéo dài qua F => tia tới (1) song song với trục chính. Do đó, từ I kẻ tia song song với trục chính $\Delta $ thu được tia tới (1).
- Tia ló (2) qua quang tâm O => Tia tới (2) trùng với phương của tia ló (2). Do đó, kéo dài tia ló (2) qua O thu được tia tới (2)
=> Giao điểm của 2 tia tới (1) và (2) là điểm sáng S; Giao điểm của 2 tia ló (1) và (2) là ảnh S'.
Câu trả lời của bạn
Thành phố Bồng Lai trên bán đảo Sơn Đông (Trung Quốc) là một thắng cảnh du lịch nổi tiếng, xưa nay có tên gọi là Bồng Lai Tiên Cảnh. Đó là vì trong ngày hè lặng gió, ở nơi ấy mà tựa biển nhìn ra xa, thường có thể trông thấy núi non, thuyền bè, thị tứ, đường phố in bóng trên bầu trời. Về kì quan này, đã có nhiều ghi chép trong lịch sử Trung Quốc. Người xưa cho rằng đó là khí của con giao long trong truyền thuyết nhả ra mà hình thành.
Thực ra, nguyên nhân tạo thành ảo ảnh là do nhiệt dung của nước biển rất lớn, dưới ánh nắng Mặt Trời chói chang, nhiệt độ nước cũng không dễ tăng cao. Khi ấy, lớp không khí trên mặt biển xuất hiện hiện tượng trên ấm dưới lạnh, làm cho mật độ của không khí lớp trên nhỏ, lớp dưới lớn. Trong thời tiết lặng gió, lớp không khí như vậy duy trì được khá ổn định.
Nếu bên bờ biển có một người quan sát, ở điểm A trên biển có một hòn đảo nhỏ. Ánh sáng do A phát ra từ không khí lớp dưới có mật độ lớn (môi trường dày đặc của ánh sáng) chiếu lên phía trên. Do mật độ không khí dần dần nhỏ đi, cho nên ánh sáng sẽ dần dần lệch khỏi hướng pháp tuyến (tức là góc khúc xạ tăng lên dần dần), đi tới trước theo một đường cong AC. Khi tia sáng đạt tới điểm C, do góc tới vừa khéo lớn hơn góc tới hạn, phản xạ toàn phần liền xảy ra. Sau khi ánh sáng từ điểm C gập trở lại thì từ không khí lớp trên có mật độ nhỏ đi vào không khí lớp dưới có mật độ lớn, tia sáng sẽ dần dần nhích gần hướng pháp tuyến, đi vào mắt người quan sát theo đường cong CO. Còn ảnh của hòn đảo nhỏ mà người quan sát trông thấy là ở hướng tiếp tuyến của đường cong OC tại điểm O. Rõ ràng là vị trí ảnh A' so với đảo nhỏ A được nâng cao rất nhiều. Cho nên loại cảnh tượng huyền ảo này cũng gọi là ảo ảnh bên trên.
Ngoài ảo ảnh bên trên thấy được bên bờ biển ra, còn có một loại ảo ảnh bên dưới. Loại ấy phải trong sa mạc mới thấy được. Mùa hè năm 1798, Napoleon đệ nhất đem quân đi xâm lược Ai Cập, lính tráng đang hành quân trong sa mạc thường trông thấy giữa những đồi cát xa xa có rừng cây, hồ đầm, quân đội, cờ quạt lúc ẩn lúc hiện, làm cho lòng quân thấp thỏm. Napoleon liền mời nhà toán học Gaspard Monge đi cùng đoàn quân tiến hành nghiên cứu hiện tượng này. Vị học giả vốn tâm đắc với hiện tượng quang học khí quyển này nhanh chóng làm rõ nguyên nhân của nó. Do vùng sa mạc rất khô hanh, không khí dưới ánh sáng gay gắt rất dễ nóng lên, mà không khí thì dẫn nhiệt kém, thành thử không khí lớp dưới do tiếp giáp mặt đất nên nhiệt độ tương đối cao, lớp không khí cách mặt đất vài mét thì nhiệt độ ở đó xuống thấp đi nhiều. Như vậy, mật độ của lớp không khí là bên trên lớn, bên dưới nhỏ. Nếu ở vị trí A phía trước người quan sát khá xa có một cây to, tia sáng mà cái cây ở A chiếu xuống, khi đi vào lớp không khí bên dưới, do mật độ không khí ở đó tương đối nhỏ, tia sáng khúc xạ sẽ dần dần lệch khỏi hướng pháp tuyến, và tại điểm C thì góc tới vượt quá góc tới hạn, xảy ra phản xạ toàn phần. Tia sáng sau khi phản xạ toàn phần lại dần dần gập nghiêng gần về hướng pháp tuyến, sau cùng đi vào mắt người quan sát. Từ hình vẽ có thể thấy, ảnh A' của cây mà người quan sát trông thấy ở thấp hơn nhiều so với vị trí thực tế của cây. Cho nên loại cảnh tượng huyền ảo trong sa mạc này cũng gọi là ảo ảnh bên dưới. Ảnh trông thấy trong ảo ảnh bên dưới là ảnh ngược.
Câu trả lời của bạn
Thời cổ xưa, khi chưa có kính để làm ra gương soi, người Trung Quốc đã biết mài bóng đồ đồng để làm gương soi, chiếu ra mặt người. Trong số nhiều kiểu gương đồng, có một loại gương soi rất kì lạ, đó là gương thấu quang.
Gương thấu quang được chế tạo vào giữa đời nhà Hán, nhìn vào không thấy có gì khác với các gương đồng khác, bề mặt sạch bóng mà sáng loáng, mặt sau có khắc bài minh ghi công đức, có thể chiếu rõ dung mạo của người. Song, gương thấu quang có một hiện tượng kì lạ: khi có một chùm tia sáng mạnh chiếu lên mặt gương, lúc ánh sáng phản xạ từ mặt gương rọi lên tường, trên mặt tường liền phản ánh ra hoa văn và nét chữ ở mặt sau của gương. Nhìn vào có vẻ như ánh sáng từ mặt sau xuyên tới vậy. Cho nên người ta gọi loại gương đồng này là "gương thấu quang" (gương để cho ánh sáng xuyên qua).
Rất hiển nhiên là, ánh sáng không thể nào xuyên qua đồng được, song vì sao lại sinh ra loại hiện tượng kì lạ này nhỉ? Vấn đề này đã làm cho con người nghi hoặc suốt vài trăm năm.
Hiện nay đã phát hiện, mặt gương của gương thấu quang thời Tây Hán có những mấp mô nhỏ li ti. Loại mấp mô này quan sát bằng mắt thường thì không sao nhận ra. Các nhà khoa học phải dùng các biện pháp thực nghiệm hiện đại như đo giao thoa laze và phân tích huỳnh quang tia X. Sau khi tiến hành đo đạc chính xác tỉ mỉ đối với mặt gương mới phát hiện ra được.
Do loại mấp mô nhỏ li ti này của mặt gương, chúng ta có thể coi mặt gương được tổ thành bởi vô số mặt gương lồi và mặt gương lõm. Khi có một chùm tia sáng chiếu lên mặt gương, qua tác dụng phát tán của mặt gương lồi và tác dụng hội tụ của mặt gương lõm, ánh sáng phản xạ trở lại hình thành những hình chiếu sáng tối khác nhau lên trên tường, còn các mấp mô nhỏ li ti của mặt gương lại tương ứng với những hoa văn ở mặt sau của gương thấu quang. Vì vậy, hình chiếu phản xạ của gương thấu quang hiện rõ bức tranh sáng tối tương ứng với hoa văn mặt sau, sinh ra cái gọi là hiện tượng "thấu quang".
Các nhà khoa học và thợ thủ công khéo tay của nước Trung Quốc cổ đại bị hạn chế bởi điều kiện thuở ấy, tuy họ không nói rõ được nguyên nhân của việc ánh sáng xuyên qua gương thấu quang, nhưng trong thực tiễn sản xuất, họ lại nắm được công nghệ cao siêu về đúc gương thấu quang và có thể đúc nó ra một cách có hiệu quả, không thể không coi đó là một kì tích.
Câu trả lời của bạn
Xăng nhẹ hơn nước, rơi vào nước thì loang ra, nổi trên mặt nước, hình thành một màng dầu mỏng. Tuy màng dầu cực mỏng, nhưng nó lại giống như một trang giấy bóng kính trong suốt, cũng có mặt trước mặt sau. Khi ánh Mặt Trời chiếu vào màng dầu từ mặt trước, gặp phải mặt sau màng dầu dính sát mặt nước, lập tức phản xạ trở lại. Tia sáng phản xạ trở lại chiếu đến mặt trước của màng dầu lại sẽ gây ra sự phản xạ nhất định. Tia sáng phản xạ đi phản xạ lại bên trong màng dầu, giống như kiểu quả bóng bàn văng qua văng lại giữa hai tấm phẳng đặt song song.
Ánh sáng Mặt Trời do ánh sáng màu của bảy loại: đỏ, da cam, vàng, lục, lam, chàm, tím hợp thành. Khi nó phản xạ qua lại giữa mặt trước và mặt sau của màng dầu, do khoảng cách giữa hai mặt phẳng đó hết sức nhỏ, hai chùm tia sáng lần lượt từ mặt trước và mặt sau phản xạ ra, có thể chồng chất lên nhau. Vậy là ánh sáng màu bảy loại trong ánh Mặt Trời, ở nơi có độ dày khác nhau, có màu sẽ được tăng cường lên, có màu thì lại suy yếu đi, thậm chí triệt tiêu nhau. Trạng thái là trên màng dầu có một số chỗ lộ ra đỏ một chút, có chỗ xanh một chút, có chỗ lại hiện ra màu sắc khác, và vậy là màng dầu trông có nhiều màu sắc. Loại màu sắc này gọi là sắc màng mỏng. Hiện tượng như vậy gọi là giao thoa của ánh sáng.
Thực ra, không chỉ màng dầu có thể sinh ra hiện tượng giao thoa của ánh sáng. Chỉ cần có tia sáng chiếu vào bất kì màng mỏng trong suốt nào, đều có thể xảy ra hiện tượng này. Ví dụ như bong bóng xà phòng, cánh chuồn chuồn hoặc cánh ruồi, đĩa CD v.v., dưới sự chiếu rọi của ánh Mặt Trời đều lộ ra nhiều màu sắc, đều là do hiện tượng giao thoa của ánh sáng tạo nên cả.
Câu trả lời của bạn
Phép chụp ảnh giao thoa laze còn gọi là phép toàn kí, là một loại kĩ thuật chụp ảnh mới mẻ, nhanh chóng phát triển trong 40 năm qua. Loại kĩ thuật này so với kĩ thuật chụp ảnh thông thường, về mặt nguyên lí có sự khác biệt căn bản. Kĩ thuật chụp ảnh thông thường lợi dụng nguyên lí hình thành ảnh của thấu kính lồi, ghi lại cường độ sóng ánh sáng phản xạ của vật thể được chụp ảnh lên phim. Vì vậy tấm ảnh mà chúng ta trông thấy là một tờ tranh ảnh mặt phẳng. Còn chụp ảnh giao thoa laze lại hoàn toàn khác. Chẳng những nó ghi được cường độ ánh sáng phản xạ của vật thể chụp ảnh, mà còn ghi được toàn bộ thông tin trong sóng ánh sáng phản xạ, và có thể bày một tờ tranh ảnh lập thể ba chiều trước mắt người xem, thông qua phương pháp đặc thù. Thế thì phép chụp ảnh giao thoa laze rốt cuộc là gì?
Phép chụp ảnh này gắn chặt với laze. Trong hình vẽ dưới đây là sơ đồ bố trí của phép chụp ảnh giao thoa laze.
Một chùm tia laze qua thiết bị phân chùm chia thành hai chùm. Một chùm sau khi phản xạ qua mặt kính chiếu lên phim, gọi là chùm tia sáng tham khảo; còn một chùm kia sau khi phản xạ qua vật thể được chụp rồi chiếu lên phim, gọi là chùm tia sáng của vật thể. Hai chùm tia sáng hình thành hoa văn giao thoa trên phim. Phim cảm quang như thế ấy là tấm ảnh giao thoa laze. Mắt người nhìn trực tiếp vào ảnh loại này chỉ có thể trông thấy những hoa văn giao thoa giống như vân tay vậy. Song nếu dùng laze chiếu rọi nó, mắt người xuyên qua phim có thể trông thấy đối tượng được chụp ảnh lúc đầu. Hình ảnh của bức ảnh giao thoa laze cực kì giống, cảm giác lập thể mạnh.
Kĩ thuật chụp ảnh giao thoa laze do nhà khoa học D. Gabor, trong khi tiến hành nghiên cứu kính hiển vi điện tử thuộc một công ti của Anh, phát minh ra. Vì thế, năm 1971, ông nhận được giải Nobel về vật lí.
Nếu xé tan một tấm ảnh giao thoa laze, bất kì một miếng vụn nào trong đó cũng có thể hiện lại ảnh lập thể của toàn bộ cảnh vật. Lượng thông tin của phép chụp ảnh giao thoa laze lớn hơn rất nhiều so với phép chụp ảnh thông thường. Chỉ cần mỗi khi lộ sáng, thay đổi một chút độ góc của phim chụp ảnh là có thể đồng thời ghi lại nhiều hình ảnh trên cùng một tấm phim. Lợi dụng đặc điểm này, toàn bộ sách Mười vạn câu hỏi vì sao cũng có thể được chụp lên cùng một tấm phim.
Phép chụp ảnh giao thoa laze được ứng dụng ngày càng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khoa học kĩ thuật. Lợi dụng kính hiển vi giao thoa laze, có thể chụp ảnh trực tiếp các sinh vật sống, nghiên cứu sóng xung kích khi khí cụ bay đang bay. Kĩ thuật chụp ảnh giao thoa laze cầu vồng, dưới sự chiếu sáng của ánh Mặt Trời, còn có thể tái hiện hình ảnh lập thể của vật thể được chụp.
Kĩ thuật giao thoa laze ép khuôn được phát triển trong những năm 70 của thế kỉ XX. Nó đã giải quyết một cách thành công vấn đề sản xuất đại trà của ảnh giao thoa laze. Hình ảnh giao thoa laze ép khuôn được sử dụng rộng rãi để làm ra các quảng cáo hàng hoá, trang trí danh thiếp, thẻ tín dụng, phong bì có tem, thiếp mừng ngày lễ và quà tặng v.v. Tác dụng chống làm giả nhãn mác hàng hoá của giao thoa ép khuôn càng trở thành "lá bùa hộ mệnh" của những sản phẩm nổi tiếng.
Câu trả lời của bạn
Laze không như ánh sáng thông thường, nó do nguyên tử của vật chất khi bức xạ bị kích phát sinh ra. Vì vậy, hành vi của laze cũng có chỗ khác với ánh sáng thông thường. Đặc điểm của nó là: tính định hướng tốt, tính đơn sắc tốt, độ chói cao và tính tương hợp (corelation) tốt.
Tính định hướng tức là chỉ mức độ tập trung của ánh sáng. Chùm ánh sáng phát ra từ đèn pha và đèn pin nhìn vào thấy thẳng tắp, tựa hồ rất tập trung. Kì thực, loại ánh sáng đó sau khi chiếu đến một khoảng cách nhất định, thì sẽ phân tán ra. Còn laze lại là ánh sáng một hướng nhất, tập trung nhất. Laze có năng lượng nhất định có thể chiếu lên tới Mặt Trăng cách Trái Đất 380 nghìn kilômét. Còn ánh sáng thông thường chiếu ra không đến vài trăm km thì đã phân tán vô cùng yếu ớt rồi. Năm 1962, loài người lần đầu tiên dùng chùm tia laze do máy phát laze sinh ra chiếu đến bề mặt Mặt Trăng, nó để lại trên Mặt Trăng một vết sáng có thể thấy rõ. Đó là điều mà một đèn pha cực mạnh cũng không làm được.
Tính đơn sắc là chỉ màu của ánh sáng có đơn thuần hay không, trên thực tế là chỉ bước sóng của ánh sáng có đồng nhất hay không. Bước sóng của ánh sáng nhìn thấy ở trong dải 400 - 760 nanomet, nó bao gồm ánh sáng màu các loại: đỏ, da cam, vàng, lục, lam, chàm, tím. Cho dù là ánh sáng đơn sắc của một loại màu sắc nào đó thì bước sóng cũng không đồng nhất, mà là có chứa ánh sáng của bước sóng khác trong một dải nhất định. Ví dụ, ánh sáng đỏ có chứa ánh sáng trong dải bước sóng 622 - 760 nanomet. Còn bước sóng của laze chỉ sai khác nhau có một phần trăm triệu nanomet, thậm chí nhỏ hơn, là một loại ánh sáng có tính đơn sắc cực tốt. Ví dụ, một chùm tia laze màu đỏ phát ra từ máy phát laze heli - neon, bước sóng là 632,8 nanomet, tính đơn sắc của nó cao hơn của nguồn sáng bình thường tới 10 nghìn lần.
Máy phát laze có cường độ phát sáng rất cao, tức là độ chói của laze cao. Máy phát laze có thể, trong thời gian tác dụng một phần nghìn tỉ giây, đạt tới công suất vài trăm nghìn tỉ kW, nhiệt độ có thể đạt vài chục triệu, thậm chí vài trăm triệu độ Celsius. Việc chế tạo vệ tinh không thể thiếu được laze. Các cụm linh kiện, pin, rơle điện v.v. trong vệ tinh phải dùng laze để hàn lại. Nếu hội tụ năng lượng của laze lên một điểm, chẳng những có thể xuyên thủng tấm kim loại dày, thậm chí còn có thể khoan lỗ trên vật liệu rất cứng, rất khó nóng chảy. Như gia công những lỗ phun ni lông, miệng phun dầu trên động cơ tên lửa, lỗ nhỏ của trục kim cương trong đồng hồ v.v. Muốn khắc phục những khó khăn về kĩ thuật và độ tinh xác cao này, nhất thiết phải dùng tới laze. Laze còn trở thành "con dao mổ" thần kì trong tay các bác sĩ ngoại khoa. Laze qua sợi quang dẫn cong cong, từ một đầu thấu xạ ra, hội tụ lên một điểm, cường độ laze trên điểm đó rất cao, có thể dùng để cắt bỏ khối u, khoan lỗ trên răng, đắp bịt kín răng hổng, thậm chí còn có thể xuyên qua đồng tử của mắt, hàn lại thị võng mạc đã bị rơi ra lên giác mạc như cũ.
Tính tương hợp (corelation) tốt tức là bước sóng của ánh sáng thống nhất, vị trí thống nhất và phương hướng thống nhất. Nếu chúng ta ví một chùm tia sáng như một đội ngũ đang hành quân, độ dài sải bước, thời điểm nhấc chân và hướng đi của từng người trong đội ngũ ấy đều không nhất trí, quả là không thành đội ngũ, không ai liên quan với ai cả. Ánh sáng thông thường chính là "đội ngũ photon" không liên quan với nhau kiểu này. Còn laze thì lại là một "đội ngũ photon" hết sức chỉnh tề mà bước chân nhất trí, tức muốn nói là tính tương hợp (corelation) rất tốt.
Laze có uy lực lớn như thế, tuyệt nhiên không phải máy phát laze được chế tạo một cách ngẫu nhiên, mà chính là vì laze có những đặc tính kể trên. Những đặc tính này của laze cũng có mối liên hệ với nhau, nói ngắn gọn, có thể khái quát bằng một cụm từ "độ chói cao đơn sắc".
Câu trả lời của bạn
Chúng ta không lạ lẫm gì với cái từ laze. Đĩa CD mà chúng ta nghe, gọi là đĩa hát laze. Đĩa VCD mà chúng ta xem, gọi là đĩa hình laze. Việc chế tác và sử dụng chúng đều gắn liền với laze. Nhắc đến laze, người ta hay liên tưởng đến "vũ khí ánh sáng chết người" trong tiểu thuyết khoa học viễn tưởng. Laze có thể chiếu xuyên tấm thép, thậm chí đến vật chất cứng chắc như kim cương, khi nó chiếu rọi vào cũng sẽ hoá thành một làn khói xanh. Vậy rốt cuộc laze là gì?
Về cơ bản, laze và ánh sáng thông thường đều là sóng điện từ cả. Tốc độ truyền đi của chúng đều là 300.000 km/s. Song sự phát sinh và phát sáng của laze lại có chỗ khác với ánh sáng thông thường.
Ai cũng biết rằng, nguyên tử tạo thành vật chất là do hạt nhân nguyên tử và các electron chuyển động quanh nó hợp thành. Khi bên ngoài cung cấp cho nguyên tử một năng lượng nhất định, thì có khả năng đưa electron sang quỹ đạo xa ra ngoài một chút. Khi ấy chúng ta nói nguyên tử từ trạng thái năng lượng thấp vọt đến trạng thái năng lượng cao. Nguyên tử ở trạng thái năng lượng cao không ổn định bằng ở trạng thái năng lượng thấp. Nó có khuynh hướng quay trở về trạng thái năng lượng thấp. Khi nguyên tử tự phát từ trạng thái năng lượng cao nhảy về trạng thái năng lượng thấp thì sẽ phát sáng. Đó tức là bức xạ tự phát. Ngoài ra, nếu nguyên tử đang ở trạng thái năng lượng cao mà dùng một photon bên ngoài gợi dẫn cho nó trở về trạng thái năng lượng thấp, hơn nữa, tần số của photon bên ngoài này mà bằng tần số riêng của nguyên tử ở trạng thái kích thích, khi ấy sẽ gây nên bức xạ bị kích thích của nguyên tử. Nói đơn giản thì: ánh sáng thông thường do nguyên tử của vật chất bức xạ tự phát sinh ra, còn laze do nguyên tử của vật chất bức xạ bị kích thích phát sinh ra.
Ánh sáng thông thường trong trạng thái bức xạ tự phát, động tác phát sáng của một lượng lớn nguyên tử tiến hành độc lập với nhau. Chúng riêng rẽ phát ra ánh sáng có tần số khác nhau. Cái đó giống như sau khi tan rạp chiếu bóng, mọi người kẻ trước người sau, mạnh ai nấy đi tản về các hướng khác nhau. Còn laze thì lại khác, nó là hành vi phát sáng của số đông nguyên tử do bức xạ bị kích thích sinh ra. Laze được sinh ra như vậy thì tần số, pha, và hướng đều hoàn toàn thống nhất làm một. Cái đó giống như sau khi tan rạp chiếu bóng, mọi người xếp vào hàng ngũ nhằm cùng một hướng, cất những bước chân đồng đều, theo tiếng hô "một, hai, một" mà ngay ngắn tiến lên trước.
Câu trả lời của bạn
Ôtô gặp đèn đỏ thì phải dừng lại. Khi sửa đường, đêm đến thì những chỗ sửa chữa đều phải bật đèn đỏ. Đèn đỏ còn được dùng làm đèn báo hiệu trên cửa an toàn của rạp chiếu bóng, trên tháp cao v.v.
Vì sao phải bật đèn đỏ nhỉ? Có phải là vì ánh sáng đỏ rực rỡ, hết sức tươi đẹp chăng? Không phải đâu, bên trong đó còn hàm chứa nguyên lí quang học quan trọng nữa đấy!
Chúng ta biết rằng, trong ánh sáng trắng gồm có bảy loại ánh sáng màu: đỏ, da cam, vàng, lục, lam, chàm, tím. Ánh sáng màu khác nhau thì bước sóng cũng khác nhau. Trong đó, bước sóng của ánh sáng đỏ dài nhất, nó có thể xuyên qua những hạt li ti nhỏ xíu như hạt mưa, hạt bụi, hạt sương mù v.v. Bước sóng của ánh sáng tím ngắn nhất, năng lực xuyên thấu cũng tương đối nhỏ. Khi ánh sáng chiếu đến những hạt li ti thì sẽ xảy ra hiện tượng tán xạ, tức là lệch khỏi bước đi ban đầu mà phân tán ra. Ánh sáng có bước sóng khác nhau thì tình hình tán xạ cũng khác nhau. Ánh sáng có bước sóng tương đối ngắn, như ánh sáng tím, chàm v.v. đều rất dễ bị tán xạ ra, ít có tia sáng xuyên được qua hạt li ti. Còn ánh sáng đỏ có bước sóng tương đối dài khó bị tán xạ, có nhiều tia sáng xuyên được qua các hạt li ti. Cho nên, trong thời tiết có sương mù, chúng ta thấy Mặt Trời đỏ lòm. Đứng sau kính mờ nhìn ánh đèn cũng thấy nó đỏ quạch.
Chính vì ánh sáng đỏ không dễ bị tán xạ, có năng lực xuyên thấu rất mạnh, nên nó được dùng rộng rãi làm tín hiệu cảnh báo nguy hiểm. Ngay cả cái đèn đuôi sau xe đạp cũng là màu đỏ, để cho người đằng sau nhận biết phía trước đang có xe, tránh xảy ra sự cố giao thông.
Câu trả lời của bạn
Ánh Mặt Trời, ánh đèn, ánh lửa đều là ánh sáng mà mắt người có thể trông thấy, gọi là ánh sáng nhìn thấy. Ngoài ra còn có một số ánh sáng mà mắt không thể trông thấy. Tuy không nhìn được chúng, song dùng phương pháp thực nghiệm có thể chứng minh chúng đích thực tồn tại, hơn nữa cũng có bản tính của ánh sáng. Tia X là một loại trong số đó, thông thường người ta cũng gọi nó là X quang.
Năm 1895, nhà khoa học Đức, Rơnghen, trong khi nghiên cứu hiện tượng phóng điện trong chân không đã phát hiện ra tia X đầu tiên. Tia X và ánh sáng nhìn thấy có cái gì khác nhau nhỉ?
Căn cứ vào kết quả nghiên cứu lâu dài, các nhà khoa học đã tổng kết về bản tính của ánh sáng: bất kể ánh sáng gì cũng đều là một loại sóng điện từ, song bước sóng của chúng thì khác nhau. Ánh sáng có bước sóng giữa 400 - 760 nanomet (1 nanomét = 1 nm = 10–9 mét) là ánh sáng nhìn thấy nói chung; ánh sáng có bước sóng nhỏ hơn 400 nm gọi là ánh sáng tử ngoại, là ánh sáng không nhìn thấy. Tia X là một loại ánh sáng có bước sóng còn ngắn hơn tia tử ngoại, (có tần số dao động trong phạm vi 3.1016 Hz đến 3.1018 Hz) chỉ bằng khoảng một phần mười nghìn của bước sóng ánh sáng nhìn thấy. Nó cũng là ánh sáng không nhìn thấy.
Ánh sáng bước sóng khác nhau có năng lực khác nhau về xuyên thấu vật thể. Ánh sáng nhìn thấy chỉ có thể xuyên thấu những vật thể trong suốt như pha lê, thuỷ tinh, rượu, dầu hoả v.v. Tia X thì lại có thể xuyên thấu những vật thể không trong suốt như giấy, gỗ, tổ chức dạng sợi của cơ thể người v.v.
Vì sao dùng tia X thấu qua cơ thể người có thể làm hiện ra bóng đen của khúc xương trên màn huỳnh quang nhỉ? Hoá ra là năng lực thấu qua các loại vật thể của tia X không như nhau. Đối với những vật thể do những nguyên tố tương đối nhẹ hợp thành, như cơ bắp v.v., khi tia X chiếu qua, giống như kiểu ánh sáng nhìn thấy thấu qua vật thể trong suốt vậy, rất ít bị suy yếu. Đối với vật thể do những nguyên tử tương đối nặng hợp thành, như sắt và chì, tia X không thể xuyên thấu qua được, hầu như bị hấp thu toàn bộ. Xương cốt hấp thu tia X mạnh hơn cơ bắp 150 lần. Vì vậy, khi dùng tia X chiếu qua cơ thể người, trên màn huỳnh quang liền lưu lại bóng đen của xương cốt.
Tia X có thể xuyên thấu cơ thể người, trong y học nó thường được dùng để kiểm tra các cơ quan bên trong cơ thể người bệnh như: phổi, xương, dạ dày, ruột v.v.
Tiếp xúc nhiều với tia X sẽ bất lợi cho thân thể, còn có thể mắc bệnh có tính phóng xạ. Vì vậy, những nhân viên y tế đảm nhiệm việc chiếu, chụp X quang của bệnh viên đều phải choàng tạp dề. đội mũ, đi găng tay bằng cao su, đeo kính mắt pha lê chì, đề phòng tia X chiếu vào các bộ phận thân thể, gây ảnh hưởng tới sức khoẻ.
0 Bình luận
Để lại bình luận
Địa chỉ email của hạn sẽ không được công bố. Các trường bắt buộc được đánh dấu *