Đây là bản xem thử. Phiên bản đầy đủ trong ứng dụng có bài tập, AI chấm ngay và theo dõi tiến độ học.

Bài học

So sánh ảnh qua thấu kính hội tụ và thấu kính phân kì

Mục tiêu bài học

Sau bài này, em so sánh và phân biệt được đặc điểm ảnh giữa thấu kính hội tụ và thấu kính phân kì, và giải được dạng bài "hộp đen" — chỉ cho biết đặc điểm ảnh, yêu cầu suy ra loại thấu kính đã tạo ra nó.

Kiến thức nền cần nhớ

Chương 2 đã cho em năm trường hợp ảnh của thấu kính hội tụ; bài trước cho em MỘT trường hợp duy nhất của thấu kính phân kì (luôn ảo, cùng chiều, nhỏ hơn). Bài này đặt cả hai cạnh nhau để tìm ra dấu hiệu phân biệt quan trọng nhất.

Khởi động

Cho biết ảnh của một vật qua một thấu kính không rõ loại là ảnh ảo, cùng chiều, nhưng KHÔNG nói ảnh lớn hơn hay nhỏ hơn vật. Riêng thông tin "ảo, cùng chiều" đã đủ để xác định loại thấu kính hay chưa?

Kiến thức trọng tâm

So sánh đầy đủ đặc điểm ảnh của hai loại thấu kính: **Thấu kính hội tụ**: có tới năm trường hợp khác nhau tùy vị trí vật — ảnh thật (ngược chiều) khi $d > f$, với độ lớn từ nhỏ hơn, bằng, đến lớn hơn vật tùy $d$ so với $2f$; và ảnh ảo (cùng chiều, LUÔN lớn hơn vật) khi $d < f$. **Thấu kính phân kì**: chỉ có MỘT trường hợp duy nhất cho mọi vị trí vật — ảnh ảo, cùng chiều, LUÔN nhỏ hơn vật. Từ đây rút ra **dấu hiệu phân biệt quan trọng nhất**: khi đề bài chỉ cho biết đặc điểm ảnh mà không nói rõ loại thấu kính, hãy nhìn vào ĐỘ LỚN của ảnh ảo. Ảnh ảo LỚN HƠN vật chỉ có thể đến từ thấu kính hội tụ (vật đặt trong khoảng tiêu cự); ảnh ảo NHỎ HƠN vật chỉ có thể đến từ thấu kính phân kì. Riêng thông tin "ảo, cùng chiều" mà chưa biết lớn hơn hay nhỏ hơn thì CHƯA ĐỦ để kết luận loại thấu kính — cần thêm dữ kiện về độ lớn. Ngoài ra, nếu đề bài cho biết ảnh là ảnh THẬT (ngược chiều), có thể khẳng định ngay đó là thấu kính hội tụ, vì thấu kính phân kì không bao giờ tạo ra ảnh thật. Có một cách khác để ghi nhớ sự khác biệt này: hãy hình dung độ lớn ảnh ảo như một "cuộc kéo co" giữa vật và tiêu điểm. Ở thấu kính hội tụ, khi vật lọt hẳn vào bên trong khoảng tiêu cự, quang tâm và tiêu điểm ảnh 'kéo' điểm cắt của các tia ló ra rất xa phía trước thấu kính, khiến ảnh phình to lên rõ rệt. Ở thấu kính phân kì thì hoàn toàn khác: điểm ảnh B′ không bao giờ được phép vượt ra ngoài đoạn OF — nó bị 'nhốt' vĩnh viễn giữa quang tâm và tiêu điểm, nên ảnh chỉ có thể co lại chứ không thể phình to hơn vật được. Vì thế, dù đề bài đổi tiêu cự hay đổi vị trí vật thế nào đi nữa, thấu kính phân kì cũng không bao giờ 'bất ngờ' tạo ra một ảnh lớn hơn vật — đây là một cách kiểm tra nhanh khi làm bài trắc nghiệm: hễ thấy đáp án nào ghi 'thấu kính phân kì cho ảnh lớn hơn vật', đó chắc chắn là đáp án sai.
Sơ đồ phân biệt hai loại ảnh ảo cùng chiều: ảnh ảo lớn hơn vật (thấu kính hội tụ) và ảnh ảo nhỏ hơn vật (thấu kính phân kì)Ảnh ảo (thấukính hội tụ,vật trongkhoảng tiêu cự)Luôn lớn hơnvậtCùng chiều vớivậtVật đặt trongkhoảng tiêu cựd<fNguyên lí kínhlúpẢnh ảo (thấukính phân kì,mọi vị trí vật)Luôn nhỏ hơnvậtCùng chiều vớivậtXảy ra ở mọi vịtrí đặt vậtNguyên lí kínhcận thị
Ví dụ
Xác định loại thấu kính từ đặc điểm ảnh cho trước
  1. 1

    Ảnh của một vật qua một thấu kính không rõ loại là ảnh ảo, cùng chiều, và lớn gấp 2 lần vật. Xác định loại thấu kính và vị trí đặt vật so với tiêu cự.

  2. 2

    Ta có ảnh ảo và LỚN HƠN vật. Theo tính chất đã học, chỉ thấu kính hội tụ mới cho ảnh ảo lớn hơn vật; thấu kính phân kì luôn cho ảnh ảo nhỏ hơn vật.

  3. 3

    Ảnh ảo của thấu kính hội tụ chỉ xuất hiện khi vật lọt vào trong khoảng tiêu cự.

  4. 4
    Vậy đây là thấu kính hội tụ, và vật được đặt trong khoảng tiêu cự ($d < f$) của nó.
Ví dụ
Suy luận loại thấu kính qua hai lần thí nghiệm liên tiếp (dạng thi)
  1. 1

    Đặt một vật trước thấu kính A, thu được ảnh ảo nhỏ hơn vật. Giữ nguyên vị trí vật, thay bằng thấu kính B, lần này thu được ảnh thật ngược chiều. Xác định loại của mỗi thấu kính, và giải thích logic loại trừ đã dùng.

  2. 2

    Ta có ảnh ảo và NHỎ HƠN vật. Theo tính chất đã học, chỉ thấu kính phân kì mới luôn cho ảnh ảo nhỏ hơn vật ở mọi vị trí đặt vật. Suy ra thấu kính A là thấu kính phân kì.

  3. 3

    Ta có ảnh thật, ngược chiều. Theo tính chất đã học, thấu kính phân kì KHÔNG BAO GIỜ tạo ra ảnh thật — chỉ thấu kính hội tụ mới có thể cho ảnh thật khi vật đặt ngoài tiêu điểm. Suy ra thấu kính B là thấu kính hội tụ.

  4. 4

    Vậy thấu kính A là thấu kính phân kì (dựa vào ảnh ảo nhỏ hơn vật), thấu kính B là thấu kính hội tụ (dựa vào việc chỉ thấu kính hội tụ mới tạo được ảnh thật).

Sai lầm thường gặp

Nhiều em nghĩ rằng "ảnh ảo thì luôn nhỏ hơn vật" — đây là kết luận SAI vì chỉ đúng với thấu kính phân kì. Ảnh ảo của thấu kính hội tụ (nguyên lí kính lúp) lại luôn LỚN HƠN vật. Phải xét cả loại ảnh (thật/ảo) LẪN độ lớn mới kết luận được loại thấu kính.

Luyện tập có hướng dẫn

Luyện tập độc lập

Kiểm tra nhanh

Ghi nhớ

Ảnh thật → chắc chắn là thấu kính hội tụ. Ảnh ảo, lớn hơn vật → thấu kính hội tụ (vật trong khoảng tiêu cự). Ảnh ảo, nhỏ hơn vật → thấu kính phân kì. Chỉ biết "ảo, cùng chiều" là chưa đủ — cần thêm độ lớn.

Chương tiếp theo mang cả hai loại thấu kính vào đời sống thật: kính lúp dùng nguyên lí ảnh ảo lớn hơn của thấu kính hội tụ, còn kính cận thị dùng nguyên lí ảnh ảo nhỏ hơn của thấu kính phân kì.