Lý Thuyết Quang Hình Học - SlideShare

Lý thuyết quang hình học•6 likes•35,955 viewsHoa Oải HươngFollow1 of 4Download nowDownloaded 70 times

More Related Content

Lý thuyết quang hình học

• 1. 1 LÝ THUYẾT QUANG HÌNH HỌC A. KHÚC XẠ ÁNH SÁNG I. Sự khúc xạ ánh sáng 1. Hiện tượng khúc xạ ánh sáng: - Khúc xạ ánh sáng là hiện tượng chùm tia sáng bị đổi phương đột ngột khi đi qua mặt phân cách giữa hai môi trường truyền ánh sáng. - Trong hình ảnh minh họa cho hiện tượng khúc xạ ánh sáng. + SI: tia tới, I điểm tới. + N’IN: pháp tuyến với mặt phân cách tại I. + IR tia khúc xạ. + i: góc tới, r: góc khúc xạ. + Mặt phẳng làm bởi pháp tuyến và tia tới được gọi là mặt phẳng tới. 2. Định luật khúc xạ ánh sáng: - Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới (tạo bởi tia tới và pháp tuyến) và ở bên kia pháp tuyến so với tia tới. - Với hai môi trường trong suốt nhất định, tỉ số giữa sin góc tới (sini) và sin góc khúc xạ (sinr) luôn không đổi. - Lưu ý: + Nếu > 1 thì r < i: Tia khúc xạ lệch lại gần pháp tuyến hơn. Ta nói môi trường khúc xạ chiết quang hơn môi trường tới. + Nếu < 1 thì r > i : Tia khúc xạ lệch xa pháp tuyến hơn. Ta nói môi trường khúc xạ chiết quang kém môi trường tới. + Nếu góc tới thì góc khúc xạ , tia sáng chiếu vuông góc với mặt phân cách sẽ truyền thẳng. II. Chiết suất của môi trường. 1. Chiết suất tuyệt đối - Chiết suất tuyệt đối (gọi tắt là chiết suất) của một môi trường là chiết suất tỉ đối của môi trường đó với chân không. - Ví dụ chiết suất tuyệt đối của một môi trường là: và Trong đó: c là tốc độ ánh sáng truyền trong chân không ( ), và lần lượt là tốc độ ánh sáng truyền trong môi trường 1 và môi trường 2. - Lưu ý + Chiết suất của chân không là 1; của không khí là 1,000293 làm bài tập ta lấy gần đúng là 1. + Mọi môi trường trong suốt đều có chiết suất lớn hơn 1. 2. Chiết suất tỉ đối - Chiết suất tỉ đối của môi trường 2 đối với môi trường 1 là tỉ số giữa các tốc độ truyền ánh sáng và trong môi trường 1 và 2: - Quan hệ giữa chiết suất tuyệt đối và chiết suất tỉ đối: - Công thức của định luật khúc xạ ánh sáng viết dưới dạng đối xứng:
• 2. 2 III. Tính thuận nghịch của sự truyền tia sáng: - Ánh sáng truyền đi theo đường nào thì cũng truyền ngược lại theo đường đó. - Từ tính thuận nghịch ta suy ra: B. PHẢN XẠ TOÀN PHẦN 1. Hiện tượng phản xạ toàn phần - Khi ánh sáng đi từ môi trường có chiết suất lớn hơn sang môi trường có chiết suất nhỏ hơn và có góc tới i lớn hơn góc giới hạn igh, thì sẽ xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần, trong đó mọi tia sáng đều bị phản xạ, không có tia khúc xạ. n1 > n2 và 2. Điều kiện để xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần là: ghii  và 12 nn  .  Tổng kết: - n1 < n2: hiện tượng khúc xạ ánh sáng. - n1 > n2, sinigh = n2/n1: + tia khúc xạ nằm xác mặt phân cách hai môi trường. + hiện tượng khúc xạ ánh sáng. + hiện tượng phản xạ toàn phần. C. LĂNG KÍNH 1. Cấu tạo lăng kính Định nghĩa: Lăng kính là một khối trong suốt, đồng nhất, được giới hạn bởi hai mặt phẳng không song song. Cấu tạo: - Hai mặt phẳng giới hạn ở trên được gọi là các mặt bên của lăng kính. - Giao tuyến của hai mặt bên được gọi là cạnh của lăng kính. - Mặt đối diện với cạnh gọi là đáy của lăng kính. - Một mặt phẳng bất kì vuông góc với cạnh được gọi là mặt phẳng tiết diện chính. Trong thực tế lăng kính là một khối lăng trụ có tiết diện chính là một tam giác. - Góc A hợp bởi hai mặt lăng kính được gọi là góc chiết quang hay góc ở đỉnh của lăng kính. - Chiết suất của lăng kính là chiết chuất tỉ đối của chất làm lăng kính với chiết suấ của môi trường đặt lăng kính: . Nếu môi trường là không khí: 2. Đường truyền của tia sáng qua lăng kính a. Tác dụng tán sắc ánh sáng trắng - Chùm ánh sáng trắng khi đi qua lăng kính sẽ bị phân tích thành nhiều chùm sáng đơn sắc khác nhau. Đó là sự tán sắc ánh sáng. b. Đường truyền của tia sáng qua lăng kính - Tia ló ra khỏi lăng kính luôn lệch về phía đáy lăng kính so với tia tới - Quy ước Góc i: góc tới; Góc i’: góc ló; Góc D hợp bởi tia tới SI và tia ló JR được gọi là góc lệch của tia sáng khi đi qua lăng kính; r là góc khúc xạ tại I; r’ là góc tới tại J 3. Các công thức lăng kính  Các công thức lăng kính: sin i = nsinr
• 3. 3 sin i′ = nsin r’ r + r′ = A D = i + i′ − A  Nếu các góc i và A nhỏ (<10o) thì các công thức này có thể viết: i = nr i’ = nr’ A = r+r’ D = (n-1)A 4. Biến thiên của góc lệch theo góc tới - Khi góc tới thay đổi thì góc lệch cũng thay đổi và trải qua một giá trị cực tiểu Dm . Ta có: Dm = i + i’ –A - Khi tia sáng có góc lệch cực tiểu thì đường đi của tia sáng đối xứng qua mặt phân giác của góc ở đỉnh A nên i’ = i = im (góc tới ứng với độ lệch cực tiểu) - Và A 2 1 rr'  (góc có cạnh tương ứng vuông góc) - Vậy Dm = 2 i – A - Hay 2 AD i m   => 2 A sinn 2 AD sin m   D. THẤU KÍNH MỎNG I. Thấu kính . Phân loại thấu kính 1. Khái niệm thấu kính - Thấu kính là một khối chất trong suốt ( thủy tinh, nhựa…) giới hạn bởi hai mặt cong hoặc bởi một mặt congvaf một mặt phẳng. 2. Phân loại thấu kính - Theo hình dạng thấu kính gồm hai loại: - Thấu kính lồi(thấu kính rìa mỏng). - Thấu kính lõm( thấu kính rìa dày) . II. Khảo sát thấu kính hội tụ 1. Quang tâm. Tiêu điểm.Tiêu diện a. Quang tâm - Điểm O chính giữa của thấu kính mà mọi tia sáng tới O đều truyền thẳng qua thấu kính gọi là quang tâm của thấu kính. - Đường thẳng đi qua quang tâm O và vuông góc với mặt thấu kính là trục chính của thấu kính. - Các đường thẳng khác qua quang tâm là trục phụ. - Mọi tia tới qua quang tâm của thấu kính đều truyền thẳng. b. Tiêu điểm. Tiêu diện - Chiếu một chùm tia sáng song song với trục chính tới thấu kính, chùm tia ló sẽ hội tụ tại một điểm nằm trên trục chính của thấu kính . điểm này gọi là tiêu ảnh của thấu kính. - Trên mỗi trục có một tiêu điểm ảnh: + Tiêu điểm ảnh chính (F’) + Tiêu điểm ảnh phụ(F’n) - Trên mỗi trục của thấu kính hội tụ còn có một điểm mà chùm tia tới xuất phát từ đó sẽ cho chùm tia ló song song.điểm đó gọi là tiêu điểm vật của thấu kính.
• 4. 4 + Tiêu điểm vật chính (F) + Tiêu điểm vật phụ(Fn) - Tiêu điểm vật đối xứng với tiêu điểm ảnh qua quang tâm. - Tập hợp tất cả các tiêu điểm tạo thành tiêu diện.mỗi thấu kính có hai tiêu diện: tiêu diện ảnh và tiêu diện vật. - Có thể coi tiêu diện là mặt phẳng vuông góc với trục chính và qua tiêu điểm chính. 2. Tiêu cự. độ tụ - Tiêu cự: Là khoảng cách từ quang tâm đến tiêu điểm: OF'f  . Độ tụ: đặc trưng cho khả năng hội tụ chùm tia sáng tới nhiều hay ít: 1 D f  - Quy ước: thấu kính hội tụ: f>0;D>0 - Đơn vị của độ tụ là điôp(dp) III. Khảo sát thấu kính phân kì - Quang tâm của thấu kính phân kì cũng có tính chất như quang tâm của thấu kính hội tụ. - Các tiêu điểm và tiêu diện của thấu kính phân kì cũng được xác định tương tự như đối với thấu kính hội tụ. Điểm khác biệt là chúng đều ảo, được xác định bởi đường kéo dài của các tia sáng. - Quy ước: thấu kính phân kì: f<0, D<0. IV.Sự tạo ảnh bởi thấu kính 1. Khái niệm ảnh và vật trong Quang học - Ảnh điểm là điểm đồng quy của chùm tia ló hay đường kéo dài của chúng. + Ảnh điểm là thật nếu chùm tia ló là chùm hội tụ. + Ảnh điểm là ảo nếu chùm tia ló là chùm phân kì. - Vật điểm là điểm đồng quy của chùm tia tới hay đường kéo dài của chúng. + Vật điểm là thật nếu chùm tia tới là chùm phân kì. + Vật ảo nếu chùm tia tới là chùm hội tụ. 2. Cách dựng ảnh tạo bởi thấu kính - Thường sử dụng 2 trong 3 tia đặc biệt: + Tia tới đi qua quang tâm O của thấu kính =>tia ló đi thẳng + Tia tới song song với trục chính => tia ló qua tiêu điểm ảnh chính F’ + Tia tới qua tiêu điểm vật chính F=> Tia ló song song với trục chính + Tia tới song song trục phụ=> tia ló qua tiêu điểm ảnh phụ F’n. 3. Các trường hợp ảnh tạo bởi thấu kính (xem bảng tóm tắt SGK) V. Các công thức về thấu kính 1. Công thức xác định vị trí ảnh ' 1 1 1 d d f   2. Công thức xác định số phóng đại ảnh ' ' ' A B d k dAB    QUY ƯỚC: OA d ; d>0 : vật thật, d<0: vật ảo ' ' OA d ; d’>0: ảnh thật, d’<0: ảnh ảo k>0: ảnh và vật cùng chiều k<0: ảnh và vật khác chiều

Download