Tóm tắt lí thuyết phần Quang hình

CHƯƠNG V : SỰ PHẢN XẠ VÀ KHÚC XẠ ÁNH SÁNG Bài 30. SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG. SỰ PHẢN XẠ ÁNH SÁNG.GƯƠNG PHẲNG 1. Sự truyền ánh sáng : Ø định luật truyền thẳng ánh sáng : " Trong môi trường trong suốt và đồng tính, ánh sáng truyền theo đường thẳng." Trong môi trường trong suốt và đồng tính thì tia sáng được biểu diễn bằng đường thẳng. Ø nguyên lý thuận nghịch về chiều truyền tia sáng : " Nếu một tia sáng xuất phát từ A truyền đến B, theo đường ACB thì ngược lại tia sáng xuất từ B về A sẽ truyền theo đường BCA. " 2. Sự phản xạ ánh sáng : Hiện tượng :Tia sáng bị đổi hướng, trở lại môi trường cũ khi gặp một bề mặt nhẵn Định luật phản xạ ánh sáng : Tia phản xạ nằm trong mp tới và ở phía bên kia pháp tuyến so với tia tới. Góc phản xạ bằng góc tới. i’ = i 3. Gương phẳng : à Định nghĩa : Gương phẳng là một phần mặt phẳng mặt phẳng phản xạ ánh sáng . à Tính chất : Ảnh và vật đối xứng nhau qua gương. Vật thật cho ảnh ảo, vật ảo cho ảnh thật. Bài 31. GƯƠNG CẦU LÕM 1. Khái niệm : Gương cầu lõm là một phần của mặt cầu phản xạ được ánh sáng tới, mặt phản xạ quay về tâm mặt cầu. 2. Tiêu điểm chính - Tiêu cự : Một chùm tia tới song song với trục chính sau khi phản xạ trên gương cầu lõm sẽ hội tụ tại một điểm F trên trục chính. Điểm F gọi là tiêu điểm chính. OF = FC = = f f được gọi là tiêu cự của gương. 3. Sự phản xạ của một tia sáng trên gương cầu : Tia tới Tia phản xạ Song song trục chính Qua tiêu điểm chính F Qua tiêu điểm chính F Song song trục chính Qua đỉnh O Đối xứng với tia tới qua trục chính Qua tâm C Đi ngược trở lại theo đường cũ. * Để ảnh của vật rõ nét thì góc mở j phải nhỏ và các tia tới phải gần như song song 4. Cách vẽ ảnh : Qua cách vẽ ta nhận thấy : Vật nằm ngoài khoảng OF của gương lõm thì ảnh thật, ngược chiều vật. Vật nằm trong OF của gương cầu lõm thì ảnh ảo, cùng chiều với vật. Vật nằm trên F thì ảnh ở vô cùng. Bài 32. GƯƠNG CẦU LỒI 1. Các khái niệm : Gương cầu lồi là một phần của mặt cầu phản xạ được ánh sáng tới, tâm mặt cầu nằm phía sau gương. Ảnh của vật thật qua gương cầu lồi bao giờ cũng là ảnh ảo. 2. Công thức gương cầu : Quy ước : Vật thật khi d >0 ; vật ảo khi d < 0 Ảnh thật khi d' > 0 ; ảnh ảo khi d' < 0 Gương lõm khi f > 0 ; gương lồi khi f < 0 Gọi k là độ phóng đại của ảnh, ta có : Nếu k > 0 khi ảnh cùng chiều với vật. Nếu k < 0 khi ảnh ngược chiều với vật. ỨNG DỤNG : a. Gương cầu lõm Trong các lò mặt trời, gương cầu lõm có bề mặt rất lớn tập trung năng lượng ánh sáng mặt trời chiếu vào tiêu điểm của gương. Tại tiêu điểm đặt các bộ phận sử dụng năng lượng mặt trời như lò hơi, lò nung. Trong các kính thiên văn phản xạ: gương cầu lõm rất lớn, các thiên thể cần nghiên cứu (mặt trời, mặt trăng...) cho ảnh thật hiện lên ở tiêu điểm. Ở một số loại đèn chiếu: nguồn sáng đặt tại tiêu điểm của gương cho chùm tia phản xạ song song đủ mạnh chiếu đi xa. b. Gương cầu lồi Được dùng làm gương nhìn sau của xe ôtô, xe máy... Bài 33. HIỆN TƯỢNG KHÚC XẠ ÁNH SÁNG : 1. Hiện tượng khúc xạ ánh sáng : Khi ánh sáng truyền từ môi trường trong suốt này sang môi trường trong suốt khác thì tia sáng bị gẫy khúc ở mặt phân cách 2 môi trường 2. Định luật khúc xạ ánh sáng : Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới và ở phía bên kia pháp tuyến so với tia tới. Đối với một cặp môi trường trong suốt nhất định thì tỉ số giữa sin góc tới( sin i ) với sin của góc khúc xạ ( sin r ) luôn luôn là một số không đổi. Số không đổi này phụ thuộc vào bản chất của hai môi trường và được gọi là chiết suất tỉ đối giữa môi trường chứa tia khúc xạ ( môi trường 2 ) đối với môi trường chứa tia tới ( môi trường 1 ), kí hiệu là n21 . Nếu n21 > 1 thì môi trường 2 chiết quang hơn môi trường 1 Nếu n21 < 1 thì môi trường 2 chiết quang kém hơn môi trường 1 Nếu i = 0 thì r = 0 tia tới truyền thẳng 3. Chiết suất tuyệt đối : Chiết suất tuyệt đối là chiết suất tỉ đối của một môi trường đối với chân không . Ta có : với c = 3.108 m/s : vận tốc ánh sáng trong chân không, v là vận tốc của ánh sáng trong môi trường đang xét. Suy ra : n21 = Nguyên nhân khúc xạ ánh sáng là do sự thay đổi vận tốc ánh sáng khi truyền từ môi trường này sang môi trường khác và chiết suất cho biết lượng thay đổi vận tốc đó là bao nhiêu lần so với lúc đầu. Bài 34. HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN 1. Hiện tượng phản xạ toàn phần : Hiện tượng phản xạ toàn phần là hiện tượng ánh sáng đi từ môi trường có chiết suất lớn đến mặt giới hạn với môi trường có chiết suất nhỏ hơn, chỉ bị phản xạ mà không bị khúc xạ. Điều kiện để xảy ra phản xạ toàn phần : Tia sáng tới phải truyền từ môi trường chiết quang hơn sang môi trường chiết quang kém. Góc tới i > igh với igh là góc giới hạn phản xạ toàn phần, được xác định bởi : 3. Góc giới hạn phản xạ toàn phần : Ưùng dụng của hiện tượng phản xạ toàn phần : ¶ Lăng kính phản xạ toàn phần : Là một khối thủy tinh hình lăng trụ đứng, có tiết diện thẳng là 1 tam giác vuông cân ABC Ứng dụng : thay gương phẳng trong 1 số dụng cụ quang học... ¶ Các ảo tượng : ¶ Sợi quang học : Là những sợi bằng chất trong suốt, dễ uốn, hình trụ đóng vai trò ống dẫn ánh sáng . Được dùng rất nhiều trong công nghệ thông tin, y học ... Bài 35. LĂNG KÍNH 1. Định nghĩa : Lăng kính là một khối chất trong suốt ( thủy tinh, thạch anh, nước ...) hình lăng trụ đứng, có tiết diện thẳng là tam giác. 2. Đường đi của một tia sáng đơn sắc qua lăng kính: Tia sáng đi qua lăng kính luôn bị lệch về phía đáy lăng kính. Góc lệch D giữa tia ló và tia tới là góc phải quay tia tới để nó trùng về phương và chiều với tia ló. 3. Công thức : sin i1 = n.sin r1 sin i2 = n.sin r2 A = r1 + r2 D = i1 + i2 - A 4. Góc lệch cực tiểu : Khi góc lệch D có giá trị cực tiểu Dmin thì góc ló bằng góc tới i2 = i1. Lúc đó, tia ló đối xứng với tia tới qua mặt phẳng phân giác của góc chiết quang. Ta có : A = 2.r Dmin = 2.i -A Bài 36. THẤU KÍNH MỎNG 1. Định nghĩa : Thấu kính là một khối chất trong suốt giới hạn bởi hai mặt cong, thường là hai mặt cầu. Một trong hai mặt có thể là mặt phẳng. 2. Phân loại : Chùm tia tới qua TK ( lồi ) sẽ bị lệch về phía trục chính so với tia tới là TKHT. Chùm tia tới qua TK ( lỏm ) sẽ bị lệch ra xa trục chính so với tia tới là TKPK. 3. Độ tụ của thấu kính : Là đại lượng được đo bằng nghịch đảo của tiêu cự thấu kính, đơn vị là điốp D = Quy ước : D > 0 ( f > 0 ) : TKHT D < 0 ( f < 0 ) : TKPK 4. Công thức tính độ tụ của thấu kính mỏng : Quy ước : R > 0 : Mặt cầu lồi R < 0 : Mặt cầu lỏm R = ¥ : Mặt phẳng * Công thức vị trí : Quy ướùc : d > 0 : vật thật d' > 0 : ảnh thật d < 0 : vật ảo d' < 0 : ảnh ảo. f > 0 : TKHT f < 0 : TKPK * Độ phóng đại của ảnh : Nếu k > 0 khi ảnh cùng chiều với vật. Nếu k < 0 khi ảnh ngược chiều với vật. C Hệ quả : ; ; CHƯƠNG VI. MẮT - DỤNG CỤ QUANG HỌC Bài 38. MÁY ẢNH VÀ MẮT 1. Máy ảnh : Ø Định nghĩa : Máy ảnh là dụng cụ dùng để thu ảnh thật nhỏ hơn vật lên phim. Ø Cấu tạo : Buồng tối : 1 hộp kín, sơn đen. Giữa vật kính và phim còn có 1 màn chắn với lỗ tròn có đường kính thay đổi được .Cửa sập để ngăn ánh sáng không thường xuyên chiếu vào phim. Vật kính là TKHT có tác dụng tạo ảnh thật nhỏ hơn vật lên phim. Có thể thay đổi khoảng cách từ vật kính đến phim. 2. Mắt : Về phương diện quang học giống như máy ảnh Thuỷ tinh thể : Độ cong của 2 mặt thuỷ tinh thể có thể thay đổi được nhờ sự co giản của cơ Võng mạc nó đóng vai trò như là phim ảnh Màng mống mắt có 1 lồ tròn nhỏ gọi là con ngươi, đường kính của con ngươi thay đổi được tuỳ theo cường độ ánh sáng chiếu vào mắt. Khoảng cách từ quang tâm của thuỷ tinh thể đến võng mạc không đổi. d' = OV » 2,2cm Ø Sự điều tiết của mắt : Sự điều tiết của mắt là sự thay đổi độ cong của thủy tinh thể để làm cho ảnh của vật cần quan sát hiện rõ nét trên võng mạc. Vị trí vật xa nhất mà mắt còn có thể nhìn rõ gọi là điểm cực viễn ( Cv ). Đối với mắt không có tật, điểm cực viễn ở vô cực. Khi quan sát vật ở cực viễn, mắt không điều tiết nên đỡ mỏi. Mắt không có tật là mắt, khi không điều tiết, có tiêu điểm nằm trên võng mạc. Vị trí vật gần nhất mà mắt còn có thể nhìn rõ gọi là điểm cực cận ( Cc ) Khi quan sát vật ở cực cận, mắt điều tiết mạnh nhất Ø Năng suất phân ly của mắt : Góc trông vật AB là góc tạo bởi 2 tia sáng đi từ 2 điểm A,B của vật qua quang tâm O của mắt. Năng suất phân ly của mắt là góc trông nhỏ nhất amin giữa 2 điểm A và B mà mắt còn có thể phân biệt được 2 điểm đó. Bài 39. CÁC TẬT CỦA MẮT VÀ CÁCH SỬA 1. Mắt cận thị : Mắt cận thị là mắt khi không điều tiết, tiêu điểm của mắt nằm trước võng mạc. Điểm cực viễn CV của mắt nằm cách mắt một khoảng không lớn ( khoảng 2 m trở lại ). Mắt cận thị không nhìn rõ được các vật ở xa. Điểm cực cận CC của mắt ở rất gần mắt. Mắt cận thị phải đeo thấu kính phân kỳ : fK = – OCV 2. Mắt viễn thị : Mắt viễn thị là mắt khi không điều tiết, tiêu điểm của mắt nằm sau võng mạc Mắt viễn thị nhìn vật ở vô cực phải điều tiết. Điểm cực cận CC của mắt ở xa hơn so với mắt bình thường. Mắt viễn thị phải đeo thấu kính hội tụ Bài 40. KÍNH LÚP 1. Định nghĩa : Kính lúp là dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt trong việc quan sát các vật nhỏ. Nó có tác dụng làm tăng góc trông bằng cách tạo ra ảnh ảo lớn hơn vật và nằm trong giới hạn nhìn rõ của mắt. Kính lúp đơn giản nhất là 1 TKHT có tiêu cự ngắn khoảng vài cm. 2. Cách ngắm chừng : Ngắm chừng ở cực cận : Đặt vật từ tiêu điểm vật đến quang tâm của kính để có ảnh ảo. Điều chỉnh vật hoặc kính để ảnh ảo đó hiện lên ở điểm cực cận của mắt. Ngắm chừng ở vô cực : Điều chỉnh để ảnh ảo ra vô cực. 3. Độ bội giác : Ø Định nghĩa : Độ bội giác G của 1 dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt là tỉ số giữa góc trông ảnh của 1 vật qua dụng cụ đó ( a ) với góc trông trực tiếp vật đó khi vật đặt ở điểm cực cận của mắt ( a0 ) với tga0 = ; D là khoảng nhìn rõ ngắn nhất của mắt ( D = OCC ) Ø Độ bội giác của kính lúp : Nếu ngắm chừng ở điểm cực cận thì ½d'½ + l = D và G = K Nếu ngắm chừng ở vô cực thì tga = và Cách ngắm chừng ở vô cực không những giúp cho mắt không phải điều tiết mà còn làm cho độ bội giác của kính không phụ thuộc vị trí đặt mắt. Trên kính lúp ghi X2.5 là G¥ = 2.5 Bài 41. KÍNH HIỂN VI VÀ KÍNH THIÊN VĂN 1. Kính hiển vi : à Định nghĩa : Kính hiển vi là dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt làm tăng góc trông ảnh của những vật rất nhỏ, với độ bội giác lớn hơn rất nhiều so với độ bội giác của kính lúp. à Cấu tạo : Vật kính L1 : TKHT có tiêu cự f1 rất ngắn ( vài mm) Thị kính L2 : TKHT có tiêu cự f2 ngắn ( vài cm) Khoảng cách giữa chúng không thay đổi được . à Cách ngắm chừng : + Đặt vật AB ngoài khoảng tiêu cự, rất gần tiêu điểm + Thay đổi khoảng cách từ vật kính đến vật để có ảnh cuối cùng nằm trong giới hạn nhìn rõ của mắt à Độ bội giác của kính hiển vi : Xét trong trường hợp ngắm chừng vô cực, ta có : thường D= 25cm Với d =F1F2 : Độ dài quang học của kính hiển vi ; khoảng cách từ tiêu điểm ảnh của vật kính đến tiêu điểm vật của thị kính 2. Kính thiên văn : à Định nghĩa : Kính thiên văn là dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt làm tăng góc trôg ảnh của những vật ở rất xa à Cấu tạo : Vật kính : TKHT có tiêu cự dài ( vài m) Thị kính : TKHT có tiêu cự ngắn ( Vài cm) Khoảng cách giữa vật kính và thị kính có thể thay đổi được à Cách ngắm chừng : Ø Thay đổi khoảng cách từ vật kính đến thị kính sao cho ảnh cuối cùng nằm trong giới hạn nhìn rõ của mắt à Độ bội giác của kính thiên văn khi ngắm chừng vô cực :