Thấu kính phân kì là gì? Đặc điểm, cách vẽ, ứng dụng và bài tập (Vật lý 9)

Thấu kính phân kì là gì? 

Thấu kính phân kì hay còn được gọi là thấu kính rìa dày, là một khối chất trong suốt (thường bằng nhựa hoặc thủy tinh), đồng chất và được giới hạn bởi một mặt lõm kết hợp một mặt phẳng. Ngoài ra, thấu kính phân kì cũng có thể được giới hạn bởi hai mặt lõm.

Đặc điểm của thấu kính phân kì 

Thấu kính rìa dày sẽ có những đặc điểm như sau:

• Thấu kính phân kì thông thường sẽ có phần giữa mỏng hơn so với phần rìa.

• Khi chiếu một chùm tia tới song song với trục của thấu kính và theo phương vuông góc với mặt của thấu kính đó, sẽ xuất hiện chùm tia ló phân kì.

• Khi sử dụng thấu kính phân kì để quan sát, ta sẽ thấy vật được quan sát nhỏ hơn so với khi nhìn không có kính.

Trục chính, quang tâm, tiêu điểm, tiêu cự của thấu kính phân kì 

Những khái niệm quan trọng về thấu kính phân kì cần nhớ 

Trục chính của thấu kính phân kì 

Trục chính của thấu kính phân kì là một đường thẳng đi qua quang tâm. Đặc điểm của trục là vuông góc với mọi mặt trên thấu kính.

Quang tâm của thấu kính phân kì 

Quang tâm của thấu kính thường được kí hiệu bằng O. Quang tâm là điểm chính giữa của thấu kính, nơi mọi tia sáng chiếu qua đều sẽ được truyền thẳng. 

Tiêu điểm của thấu kính phân kì 

Tiêu điểm của thấu kính được ký hiệu là F và F’. Tiêu điểm là điểm hội tụ của các chùm sáng đi qua kính và đi qua phần được kéo dài của thấu kính.

Tiêu cự của thấu kính phân kì 

Tiêu cự của thấu kính được kí hiệu là f. Cách xác định tiêu cự là tính khoảng cách tính từ tiêu điểm của thấu kính đến quang tâm.

Tiêu cự: OF = OF′ = f

Cách vẽ thấu kính phân kì 

Thấu kính phân kì được vẽ như sau: 

Các bài viết không thể bỏ lỡ

Monkey Math - Ứng dụng học toán tiếng Anh chỉ với 2K/Ngày

Thấu kính hội tụ là gì? Đặc điểm, cách vẽ và công thức tính chi tiết (Vật lý 9)

Kính lúp là gì? Đặc điểm, cấu tạo, công dụng và phân loại chi tiết

Ảnh của một vật thật qua thấu kính phân kì 

Đặc điểm của ảnh tạo bởi thấu kính phân kì:

• Vật được đặt rất xa thấu kính, vuông góc với trục chính và cho ra ảnh cũng sẽ vuông góc với trục chính của thấu kính phân kì. 

• Ảnh ảo của vật cách thấu kính một khoảng có độ dài bằng tiêu cự.

• Vật sáng được đặt ở vị trí bất kì trước thấu kính phân kỳ luôn cho ra ảnh ảo, nhỏ hơn vật, cùng chiều với vật và luôn nằm trong đoạn tiêu cự của thấu kính phân kì.

Tính chất ảnh của thấu kính phân kì:

• Vị trí ảnh: Ảnh của vật luôn nằm trong khoảng tiêu cự của thấu kính (F' < d' < 0). Khi vật càng di chuyển lại gần thấu kính, ảnh càng di chuyển ra xa thấu kính và ngược lại.
• Kích thước ảnh: Ảnh của vật luôn nhỏ hơn vật (h' < h). Tỉ số độ cao ảnh và độ cao vật: h'/h = -d'/d.
• Chiều ảnh: Ảnh của vật luôn cùng chiều với vật.
• Tính chất ảnh: Ảnh của vật là ảnh ảo, không thể hứng được trên màn chắn.

=> Vậy, thấu kính phân kì cho ảnh gì? Thấu kính phân kì cho ảnh ảo, cùng chiều, nhỏ hơn vật và luôn nằm trong khoảng tiêu cự của thấu kính.

Cách dựng ảnh của một điểm sáng S được tạo bởi thấu kính phân kì:

• Từ điểm S, tiến hành dựng 2 trong 3 tia sáng đặc biệt đến thấu kính, sau đó kéo dài 2 tia để tạo thành tia ló ra khỏi thấu kính

• Giao điểm cắt nhau của 2 tia ló chính là ảnh thật S’ của điểm S. Mặt khác, giao điểm 2 đường kéo dài của 2 tia ló là ảnh ảo S’ của điểm S tạo bởi thấu kính phân kì.

Cách dựng ảnh của một vật sáng AB được tạo bởi thấu kính phân kì:

• Để dựng được ảnh của vật sáng AB qua thấu kính (biết AB đặt vuông góc với thấu kính, điểm A nằm trên trục chính), ta tiến hành dựng ảnh B’ của điểm B bằng hai trong ba tia sáng đặc biệt.

• Sau đó, hạ vuông góc từ B’ xuống trục chính, ta thu được ảnh A’ của điểm A.

Ứng dụng của thấu kính phân kì trong đời sống 

Thấu kính phân kì có những ứng dụng như:

• Thay đổi chùm tia song song thành chùm phân kì.

• Dùng để lắp kính chữa tật viễn thị (kính cận) và lão thị

• Sử dụng ở mắt thần trên cánh cửa ra vào nhà.

• Các thiết bị kỹ thuật được lắp đặt thấu kính phân kì như kính thiên văn, kính hiển vi, máy quang phổ, kính viễn vọng,....

Xem thêm: Tổng hợp kiến thức về hiện tượng khúc xạ ánh sáng | Giải bài tập khúc xạ ánh sáng lý 11

Bài tập thấu kính phân kì lớp 9 

Phần bài tập về thấu kính phân kì được đề cập dưới đây sẽ bao gồm đáp án chi tiết, giúp các em đối chiếu kết quả của mình một cách chính xác nhất sau khi thực hiện.

Câu 1: Thấu kính phân kì là loại thấu kính:

A. Có phần rìa dày hơn phần giữa.

B. Có phần rìa mỏng hơn phần giữa.

C. Biến chùm tia tới song song thành chùm tia ló hội tụ.

D. Có thể làm bằng chất rắn trong suốt.

Đáp án: A

Câu 2: Khi sử dụng thấu kính phân kì để quan sát dòng chữ, ta nhận thấy:

A. Dòng chữ lớn hơn so với khi nhìn bình thường.

B. Dòng chữ như khi nhìn bình thường.

C. Dòng chữ nhỏ hơn so với khi nhìn bình thường.

D. Không nhìn được dòng chữ.

Đáp án: C

Câu 3: Chiếu một tia tới song song với trục chính của một thấu kính phân kì, ta sẽ thu được tia ló:

A. Đi qua tiêu điểm của thấu kính.

B. Cắt trục chính của thấu kính tại một điểm bất kì.

C. Song song với trục chính của thấu kính

D. Có đường kéo dài đi qua tiêu điểm.

Đáp án: D

Câu 4: Khoảng cách giữa hai tiêu điểm của thấu kính phân kì là

A. Tiêu cự của thấu kính.

B. Hai lần tiêu cự của thấu kính.

C. Một nửa tiêu cự của thấu kính.

D. Bốn lần tiêu cự của thấu kính.

Đáp án: B

Câu 5: Tia sáng đi qua thấu kính phân kì nhưng không bị đổi hướng được gọi là

A. Tia tới song song trục chính thấu kính.

B. Tia tới bất kì qua quang tâm của thấu kính.

C. Tia tới qua tiêu điểm của thấu kính.

D. Tia tới có hướng qua tiêu điểm (khác phía với tia tới so với thấu kính) của thấu kính.

Đáp án: B

Câu 6: Tia tới song song song với trục chính của một thấu kính phân kì, cho tia ló có phần kéo dài giao với trục chính tại một điểm cách quang tâm O của thấu kính một khoảng bằng 15 cm. Khi đó, độ lớn tiêu cự của thấu kính này bằng:

A. 15 cm

B. 20 cm

C. 25 cm

D. 30 cm

Đáp án: A

Vì tia tới song song trục chính thấu kính phân kì thì khi đó tia ló có phần kéo dài đi qua tiêu điểm. Do dó, độ lớn tiêu cự của thấu kính này bằng 15 cm

Câu 7: Một thấu kính phân kì có tiêu cự 25 cm. Khoảng cách giữa hai tiêu điểm F và F’ là:

A. 12,5 cm

B. 25 cm

C. 37,5 cm

D. 50 cm

Đáp án: D

Vì ta có: f = OF = OF’ = 25 cm

Khoảng cách giữa hai tiêu điểm F và F’ là FF’: FF’ = OF + OF’ = 25 + 25 = 50 (cm)

Câu 8: Chiếu qua quang tâm của một thấu kính phân kì một tia sáng, biết rằng tia sáng theo phương không song song với trục chính. Khi đó, tia sáng ló ra khỏi thấu kính sẽ đi theo phương nào?

A. Phương bất kì.

B. Phương lệch ra xa trục chính so với tia tới.

C. Phương lệch lại gần trục chính so với tia tới.

D. Phương cũ.

Đáp án: D

Khi chiếu một tia sáng qua quang tâm O của một thấu kính phân kì, theo phương không song song với trục chính. Tia sáng ló ra khỏi thấu kính sẽ đi theo phương cũ vì trục chính của một thấu kính phân kì đi qua một điểm O trong thấu kính mà mọi tia sáng qua điểm này đều truyền thẳng, không đổi hướng. Điểm O được gọi là quang tâm của thấu kính

Câu 9: Đặt một vật sáng tại tiêu điểm của thấu kính phân kì. Tính khoảng cách giữa thấu kính và ảnh?

A. f/2

B.f/3

C. 2f

D. f

Đáp án: A

Câu 10: Đặt vật sáng 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 cách thấu kính một đoạn bằng bao nhiêu?

Ứng dụng thấu kính phân kì trong thực tiễn

Dưới đây là một số ứng dụng của thấu kính phân kì trong cuộc sống hằng ngày của chúng ta:

• Kính cận: Thấu kính phân kì được sử dụng để chế tạo kính cận cho người bị tật cận thị. Kính cận giúp người cận thị nhìn rõ các vật ở xa.
• Kính lúp: Kính lúp có thể được chế tạo từ thấu kính phân kì có tiêu cự ngắn. Kính lúp giúp ta nhìn rõ các vật nhỏ.
• Mắt thần: Mắt thần được sử dụng để quan sát người ra vào nhà. Mắt thần sử dụng thấu kính phân kì để tạo ra ảnh ảo thu nhỏ của người đứng trước cửa.
• Kính hiển vi: Kính hiển vi sử dụng thấu kính phân kì để tạo ra ảnh ảo phóng đại của vật nhỏ.
• Máy ảnh: Máy ảnh sử dụng thấu kính phân kì để tạo ra ảnh ảo thu nhỏ của vật trên phim ảnh.
• Kính thiên văn: Kính thiên văn sử dụng thấu kính phân kì để tạo ra ảnh ảo thu nhỏ của các vật thể ở xa.
• Máy đo thị lực: Máy đo thị lực sử dụng thấu kính phân kì để xác định độ cận thị của mắt.
• Máy quang phổ: Máy quang phổ sử dụng thấu kính phân kì để phân tích ánh sáng thành các thành phần đơn sắc.

Kết luận

Hy vọng với các thông tin mà Monkey đã đề cập trong bài viết về Thấu kính phân kì, các em sẽ tích lũy được những kiến thức bổ ích, hỗ trợ quá trình tìm hiểu và tự học một cách hiệu quả nhất.