Lớp 9 · Vật Lí
Bài 8
Thấu Kính
Cấu tạo, phân loại, đường truyền tia sáng đặc biệt và sự tạo ảnh qua thấu kính
1
Cấu tạo và phân loại thấu kính
▼
📐 Khái niệm thấu kính
Thấu kính là một khối đồng chất trong suốt (thuỷ tinh, nhựa…) giới hạn bởi hai mặt cong, hoặc một mặt cong và một mặt phẳng.
Hình 1: Tiết diện thẳng và kí hiệu các loại thấu kính
Dựa vào hình dạng, thấu kính được chia thành hai loại:
🔵 Thấu kính hội tụ (TKHT)
Hình dạngPhần rìa mỏng hơn phần giữa
Tính chấtChùm sáng song song qua TKHT cho chùm tia ló hội tụ
Kí hiệuMũi tên 2 đầu hướng ra ngoài
🟣 Thấu kính phân kì (TKPK)
Hình dạngPhần rìa dày hơn phần giữa
Tính chấtChùm sáng song song qua TKPK cho chùm tia ló phân kì
Kí hiệuMũi tên 2 đầu hướng vào trong
Hình 2: Đường truyền của ba chùm sáng song song qua (a) thấu kính hội tụ và (b) thấu kính phân kì
⚡ Mẹo nhớ phân biệt nhanh
• Hội tụ = "tụ" (gom lại) → tia ló tụ về 1 điểm → rìa mỏng hơn giữa.
• Phân kì = "phân tán" → tia ló tỏa ra → rìa dày hơn giữa.
• Cách kiểm tra nhanh: sờ vào rìa thấu kính — rìa mỏng = TKHT, rìa dày = TKPK.
• Phân kì = "phân tán" → tia ló tỏa ra → rìa dày hơn giữa.
• Cách kiểm tra nhanh: sờ vào rìa thấu kính — rìa mỏng = TKHT, rìa dày = TKPK.
⚠️Sai lầm thường gặp: Nhiều bạn nhầm TKHT là loại rìa dày. Hãy nhớ đúng: TKHT có rìa MỎNG, TKPK có rìa DÀY.
2
Quang tâm, trục chính, tiêu điểm và tiêu cự
▼
Hình 3: Quang tâm $O$, trục chính, tiêu điểm $F$, $F'$ của thấu kính
📐 Quang tâm $O$
Có một điểm $O$ trên thấu kính mà mọi tia sáng tới $O$ đều truyền thẳng qua mà không bị đổi hướng. Điểm $O$ gọi là quang tâm của thấu kính.
📐 Trục chính
Trục chính là đường thẳng đi qua quang tâm $O$ và vuông góc với tiết diện thẳng của thấu kính.
📐 Tiêu điểm chính $F$
Khi chùm tia tới song song với trục chính, chùm tia ló (hoặc đường kéo dài của chùm tia ló) hội tụ tại một điểm $F$ nằm trên trục chính. $F$ được gọi là tiêu điểm chính.
Mỗi thấu kính có 2 tiêu điểm $F$ và $F'$ nằm đối xứng nhau qua quang tâm $O$, ở hai bên thấu kính.
Mỗi thấu kính có 2 tiêu điểm $F$ và $F'$ nằm đối xứng nhau qua quang tâm $O$, ở hai bên thấu kính.
📐 Tiêu cự $f$
Tiêu cự là khoảng cách từ quang tâm $O$ đến tiêu điểm chính $F$:
$f = OF$
Khoảng cách giữa hai tiêu điểm: $FF' = 2f$
Khoảng cách giữa hai tiêu điểm: $FF' = 2f$
📌Phân biệt rõ:
• Tiêu cự $f = OF$ — từ quang tâm đến 1 tiêu điểm.
• Khoảng cách 2 tiêu điểm $FF' = 2f$ — gấp đôi tiêu cự.
Nhiều bạn nhầm $f = FF'$ là sai.
• Tiêu cự $f = OF$ — từ quang tâm đến 1 tiêu điểm.
• Khoảng cách 2 tiêu điểm $FF' = 2f$ — gấp đôi tiêu cự.
Nhiều bạn nhầm $f = FF'$ là sai.
💡Phân biệt $F$ với TKHT vs TKPK:
• TKHT: chùm tia ló thật sự hội tụ tại $F$ → tiêu điểm là điểm thật.
• TKPK: chùm tia ló phân kì, nhưng đường kéo dài của chúng cắt nhau tại $F$ → tiêu điểm là điểm ảo.
• TKHT: chùm tia ló thật sự hội tụ tại $F$ → tiêu điểm là điểm thật.
• TKPK: chùm tia ló phân kì, nhưng đường kéo dài của chúng cắt nhau tại $F$ → tiêu điểm là điểm ảo.
3
Đường truyền của tia sáng qua thấu kính
▼
Khi vẽ ảnh của vật qua thấu kính, ta thường dùng ba tia sáng đặc biệt sau:
| Tia tới | Tia ló qua TKHT | Tia ló qua TKPK |
|---|---|---|
| ① Tia qua quang tâm $O$ | Truyền thẳng, không đổi hướng | Truyền thẳng, không đổi hướng |
| ② Tia song song trục chính | Tia ló đi qua tiêu điểm $F'$ | Tia ló có đường kéo dài đi qua tiêu điểm $F$ |
| ③ Tia qua $F$ (TKHT) hoặc hướng tới $F'$ (TKPK) | Tia ló song song trục chính | Tia ló song song trục chính |
Hình 4: Ba tia sáng đặc biệt qua (a) TKHT và (b) TKPK
⚡ Mẹo nhớ 3 tia đặc biệt
• Tia 1 (qua $O$): "Đi thẳng qua tâm" — đúng cho cả 2 loại thấu kính.
• Tia 2 (song song trục): "Vào song song, ra qua tiêu".
• Tia 3 (qua tiêu điểm): "Vào qua tiêu, ra song song".
Tia 2 và tia 3 ngược nhau — đây là tính thuận nghịch của ánh sáng.
• Tia 2 (song song trục): "Vào song song, ra qua tiêu".
• Tia 3 (qua tiêu điểm): "Vào qua tiêu, ra song song".
Tia 2 và tia 3 ngược nhau — đây là tính thuận nghịch của ánh sáng.
💡Lưu ý quan trọng về TKPK:
• Tia ló không thực sự đi qua $F$ mà chỉ có đường kéo dài đi qua $F$.
• Tia tới phải hướng tới $F'$ (chứ không "đi qua $F'$") thì tia ló mới song song trục chính.
• Tia ló không thực sự đi qua $F$ mà chỉ có đường kéo dài đi qua $F$.
• Tia tới phải hướng tới $F'$ (chứ không "đi qua $F'$") thì tia ló mới song song trục chính.
4
Sự tạo ảnh của vật qua thấu kính
▼
🔵 a) Ảnh thật và ảnh ảo
📷 Ảnh thật
Tạo bởiGiao điểm các tia ló thực sự
Đặc điểmHứng được trên màn chắn
Vẽ bằngMũi tên nét liền
👁️ Ảnh ảo
Tạo bởiGiao điểm đường kéo dài các tia ló
Đặc điểmKhông hứng được trên màn, chỉ nhìn thấy bằng mắt qua thấu kính
Vẽ bằngMũi tên nét đứt
🔵 b) Tính chất ảnh qua TKHT
| Vị trí vật | Tính chất ảnh |
|---|---|
| $d > 2f$ | Ảnh thật, ngược chiều, nhỏ hơn vật |
| $d = 2f$ | Ảnh thật, ngược chiều, bằng vật ($d' = 2f$) |
| $f < d < 2f$ | Ảnh thật, ngược chiều, lớn hơn vật |
| $d = f$ | Tia ló song song $\Rightarrow$ không có ảnh (ảnh ở vô cực) |
| $d < f$ | Ảnh ảo, cùng chiều, lớn hơn vật |
🔵 c) Tính chất ảnh qua TKPK
⭐ Quy luật quan trọng
Vật đặt ở mọi vị trí trước thấu kính phân kì luôn cho ảnh:
Ảnh ảo, cùng chiều, nhỏ hơn vật
(luôn nằm trong khoảng tiêu cự, giữa $O$ và $F$)
(luôn nằm trong khoảng tiêu cự, giữa $O$ và $F$)
🔵 d) Cách dựng ảnh $A'B'$ của vật $AB$
Vật $AB$ vuông góc trục chính, $A$ nằm trên trục chính. Để dựng ảnh:
Hình 5: Sơ đồ tạo ảnh $A'B'$ của vật $AB$ qua (a) TKHT và (b) TKPK
✏️ Các bước dựng ảnh
1
Từ điểm $B$, vẽ tia 1 đi qua quang tâm $O$ → tia ló truyền thẳng.
2
Từ điểm $B$, vẽ tia 2 song song trục chính → tia ló qua $F'$ (TKHT) hoặc có đường kéo dài qua $F$ (TKPK).
3
Giao điểm 2 tia ló (hoặc đường kéo dài) là $B'$ — ảnh của $B$.
4
Từ $B'$ hạ vuông góc xuống trục chính tại $A'$ → $A'B'$ là ảnh của $AB$.
⚠️Sai lầm thường gặp khi dựng ảnh:
• Chỉ vẽ 1 tia đặc biệt rồi kết luận → SAI. Phải vẽ ít nhất 2 tia, giao điểm 2 tia ló mới xác định được ảnh.
• Quên rằng tia qua quang tâm $O$ luôn đi thẳng với CẢ TKHT và TKPK.
• Vẽ ảnh ảo bằng nét liền → sai. Ảnh ảo phải vẽ nét đứt.
• Chỉ vẽ 1 tia đặc biệt rồi kết luận → SAI. Phải vẽ ít nhất 2 tia, giao điểm 2 tia ló mới xác định được ảnh.
• Quên rằng tia qua quang tâm $O$ luôn đi thẳng với CẢ TKHT và TKPK.
• Vẽ ảnh ảo bằng nét liền → sai. Ảnh ảo phải vẽ nét đứt.
Ví dụ — Vật ở $d = 2f$ trước TKHT
Vật $AB$ vuông góc trục chính TKHT, đặt cách thấu kính $d = 2f$. Dựng ảnh và nhận xét.
→Vì $d = 2f > f$ $\Rightarrow$ ảnh là ảnh thật.
→Dựng 2 tia đặc biệt từ $B$ (qua $O$ và song song trục chính), giao 2 tia ló cho $B'$.
→Nhận xét: $A'B'$ là ảnh thật, ngược chiều, bằng vật, cách thấu kính $d' = 2f$ ở phía bên kia.
5
Tổng hợp công thức và bảng so sánh
▼
🔵 Công thức thấu kính (cho ảnh thật qua TKHT, $d > f$)
Dựa vào hình vẽ dựng ảnh và xét các cặp tam giác đồng dạng, ta lập được hệ thức liên hệ giữa khoảng cách vật $d$, khoảng cách ảnh $d'$ và tiêu cự $f$:
Công thức thấu kính (TKHT, ảnh thật)
$\dfrac{1}{f} = \dfrac{1}{d} + \dfrac{1}{d'}$
🔵 Công thức tính chiều cao ảnh — Độ phóng đại
Tỉ số chiều cao ảnh / chiều cao vật
$\dfrac{A'B'}{AB} = \dfrac{d'}{d}$
🔵 Trường hợp ảnh ảo qua TKHT ($d < f$):
$\dfrac{1}{d'} = \dfrac{1}{d} - \dfrac{1}{f}$
🔵 Công thức cho TKPK (luôn cho ảnh ảo):
$\dfrac{1}{f} = \dfrac{1}{d'} - \dfrac{1}{d}$ hay $d' = \dfrac{d \cdot f}{d + f}$
🔵 Bảng so sánh tổng hợp TKHT — TKPK
| Đặc điểm | TKHT | TKPK |
|---|---|---|
| Hình dạng | Rìa mỏng | Rìa dày |
| Chùm tia ló (tia tới song song) | Hội tụ tại $F'$ | Phân kì, kéo dài qua $F$ |
| Khi $d > f$ | Ảnh thật, ngược chiều | Ảnh ảo, cùng chiều, nhỏ hơn vật |
| Khi $d < f$ | Ảnh ảo, cùng chiều, lớn hơn vật | Ảnh ảo, cùng chiều, nhỏ hơn vật |
| Ảnh ảo | Lớn hơn vật | Nhỏ hơn vật |
⚡ 4 điểm quan trọng nhất cần nhớ
① TKHT rìa MỎNG, TKPK rìa DÀY.
② TKPK luôn cho ảnh ảo, cùng chiều, nhỏ hơn vật (ở mọi vị trí vật).
③ Tia qua quang tâm $O$ luôn đi thẳng — đúng với cả 2 loại thấu kính.
④ Công thức thấu kính: $\dfrac{1}{f} = \dfrac{1}{d} + \dfrac{1}{d'}$ (ảnh thật) và độ phóng đại $\dfrac{A'B'}{AB} = \dfrac{d'}{d}$.
② TKPK luôn cho ảnh ảo, cùng chiều, nhỏ hơn vật (ở mọi vị trí vật).
③ Tia qua quang tâm $O$ luôn đi thẳng — đúng với cả 2 loại thấu kính.
④ Công thức thấu kính: $\dfrac{1}{f} = \dfrac{1}{d} + \dfrac{1}{d'}$ (ảnh thật) và độ phóng đại $\dfrac{A'B'}{AB} = \dfrac{d'}{d}$.
⚡Tổng kết Bài 8:
• Phân loại: TKHT (rìa mỏng) vs TKPK (rìa dày).
• Khái niệm: quang tâm $O$, trục chính, tiêu điểm $F$, $F'$, tiêu cự $f = OF$.
• 3 tia đặc biệt: qua $O$ truyền thẳng; song song trục → qua $F'$; qua $F$ → song song trục.
• Ảnh qua TKHT: phụ thuộc vị trí vật ($d$ so với $f$ và $2f$).
• Ảnh qua TKPK: luôn ảo, cùng chiều, nhỏ hơn vật.
• Công thức: $\dfrac{1}{f} = \dfrac{1}{d} + \dfrac{1}{d'}$ và $\dfrac{A'B'}{AB} = \dfrac{d'}{d}$.
📚
Xem thêm: Lý thuyết đầy đủ + Phương pháp giải các dạng bài tập + Sai lầm thường gặp tại Edus.vn
• Phân loại: TKHT (rìa mỏng) vs TKPK (rìa dày).
• Khái niệm: quang tâm $O$, trục chính, tiêu điểm $F$, $F'$, tiêu cự $f = OF$.
• 3 tia đặc biệt: qua $O$ truyền thẳng; song song trục → qua $F'$; qua $F$ → song song trục.
• Ảnh qua TKHT: phụ thuộc vị trí vật ($d$ so với $f$ và $2f$).
• Ảnh qua TKPK: luôn ảo, cùng chiều, nhỏ hơn vật.
• Công thức: $\dfrac{1}{f} = \dfrac{1}{d} + \dfrac{1}{d'}$ và $\dfrac{A'B'}{AB} = \dfrac{d'}{d}$.
1
—
Điểm: 0/22
🔍
Cùng luyện tập về Thấu kính!
22 câu · trắc nghiệm lý thuyết, bài tập và tự luận
🏆
Tuyệt vời!
0/22
💡 Gợi ý
Cô Trần Thị Thanh Thảo
(Người kiểm duyệt, ra đề)
Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Khoa Học Tự Nhiên THCS
Trình độ: Cử nhân Sư phạm KHTN, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ Tin học, Ngoại ngữ B1
Kinh nghiệm: 6+ năm kinh nghiệm tại Trường THCS Nguyễn Siêu