Khoa học tự nhiên lớp 9 · KNTT · Chương 3
Lý thuyết KHTN 9 Bài 8: Thấu kính
Tóm tắt lý thuyết Khoa học tự nhiên 9 Bài 8: Thấu kính theo chương trình SGK Kết nối tri thức với cuộc sống. Hệ thống hoá kiến thức trọng tâm, sơ đồ thí nghiệm minh hoạ, bảng so sánh và câu hỏi trắc nghiệm tự luận có lời giải chi tiết.
I. Cấu tạo thấu kính và phân loại
- Thấu kính là một khối đồng chất trong suốt (thủy tinh, nhựa, …) giới hạn bởi hai mặt cong hoặc một mặt cong và một mặt phẳng.
- Có hai loại thấu kính:
+ Thấu kính rìa mỏng (có phần rìa thấu kính mỏng hơn phần giữa) là thấu kính hội tụ, khi chiếu chùm sáng song song qua thấu kính ta thu được chùm tia ló hội tụ.
+ Thấu kính rìa dày (có phần rìa thấu kính dày hơn phần giữa).
II. Trục chính, quang tâm, tiêu điểm chính và tiêu cự của thấu kính
- Quang tâm O của thấu kính là mọi tia sáng tới O đều truyền thẳng qua thấu kính.
- Trục chính của thấu kính là đường thẳng đi qua quang tâm O và vuông góc với tiết diện thẳng của thấu kính.
- Tiêu điểm chính của thấu kính F:
+ Một chùm tia tới song song với trục chính của thấu kính cho chùm tia ló hội tụ tại một điểm F nằm trên trục chính đối với thấu kính hội tụ.
+ Đường kéo dài của chùm tia ló hội tụ tại một điểm F nằm trên trục chính đối với thấu kính phân kì.
- Tiêu cự của thấu kính (OF = f) là khoảng cách từ quang tâm O đến tiêu điểm chính F của thấu kính.
III. Đường truyền của tia sáng qua thấu kính
- Giải thích sự truyền ánh sáng qua thấu kính hội tụ: Thấu kính được tạo thành bởi các lăng kính nhỏ ghép liền nhau, ở giữa là một khối trong suốt có hai mặt song song. Các lăng kính có đáy hướng về trục chính. Do các tia sáng qua lăng kính bị lệch về đáy, còn tia sáng chính giữa vuông góc với hai mặt của khối trong suốt nên truyền thẳng. Vì vậy, chùm sáng song song qua thấu kính hội tụ trở thành chùm sáng hội tụ.
- Giải thích sự truyền ánh sáng qua thấu kính phân kì: Thấu kính được tạo thành bởi các lăng kính nhỏ ghép liền nhau, ở giữa là một khối trong suốt có hai mặt song song. Các lăng kính có đáy hướng ra xa trục chính. Do các tia sáng qua lăng kính bị lệch về đáy, còn tia sáng chính giữa vuông góc với hai mặt của khối trong suốt nên truyền thẳng. Vì vậy, chùm sáng song song qua thấu kính phân kì trở thành chùm sáng phân kì.
IV. Sự tạo ảnh của một vật qua thấu kính
Đường truyền của ba tia sáng đặc biệt qua thấu kính hội tụ:
- Tia tới đến quang tâm thì tia ló tiếp tục truyền thẳng theo phương của tia tới.
- Tia tới song song với trục chính thì tia ló qua tiêu điểm.
- Tia tới qua tiêu điểm thì tia ló song song với trục chính.
1. Cách vẽ ảnh tạo bởi thấu kính
Để vẽ ảnh của một điểm sáng S nằm ngoài trục chính (nguồn sáng rất nhỏ) qua thấu kính, ta thường xét các tia sáng sau đây:
- Tia sáng từ S tới quang tâm O của thấu kính thì truyền thẳng.
- Tia sáng từ S song song với trục chính của thấu kính thì tia ló tương ứng (hoặc đường kéo dài của tia ló) đi qua tiêu điểm chính F.
Giao điểm S’ của chùm tia ló (hoặc đường kéo dài của chùm tia ló) tương ứng với chùm tia tới xuất phát từ S chính là ảnh của S.
2. Dựng ảnh của một vật qua thấu kính
Để dựng ảnh của một vật nhỏ, phẳng AB đặt vuông góc với trục chính, A nằm trên trục chính của thấu kính, ta làm như sau:
- Sử dụng tia sáng đi qua quang tâm và tia sáng song song với trục chính xuất phát từ B. Điểm B là điểm sáng trên vật nằm ngoài trục chính. Giao điểm của hai tia ló là ảnh B’ của điểm B.
- Từ B’ hạ vuông góc với trục chính, cắt trục chính tại A’, ta thu được ảnh A’B’ của vật.
- Ảnh của vật qua thấu kính phân kì:
- Ảnh của vật qua thấu kính hội tụ:
Quy ước: Ảnh thật được biểu diễn bằng mũi tên nét liền, ảnh ảo được biểu diễn bằng mũi tên nét đứt.
Bảng tổng hợp & so sánh kiến thức trọng tâm
| Tiêu chí | Thấu kính hội tụ (TKHT) | Thấu kính phân kì (TKPK) |
|---|---|---|
| Hình dạng tiết diện | Phần rìa mỏng hơn phần giữa (thấu kính mép mỏng) | Phần rìa dày hơn phần giữa (thấu kính mép dày) |
| Kí hiệu trên sơ đồ | Đoạn thẳng có hai mũi tên hướng ra ngoài | Đoạn thẳng có hai mũi tên hướng vào trong |
| Tác dụng với chùm sáng tới song song | Chùm tia ló hội tụ tại một điểm trên trục chính (tiêu điểm) | Chùm tia ló phân kì loe rộng, đường kéo dài cắt nhau tại tiêu điểm |
| Đặc điểm tạo ảnh của vật thật | Cho ảnh thật (ngược chiều) nếu ; Cho ảnh ảo (cùng chiều, lớn hơn vật) nếu | Luôn luôn cho ảnh ảo, cùng chiều và nhỏ hơn vật thật (nằm trong khoảng tiêu cự) |
| Ứng dụng thực tế | Kính lúp, vật kính máy ảnh, kính hiển vi, chữa tật viễn thị | Kính cận thị, lỗ ngắm cửa ra vào (mắt thần) |
Ghi nhớ trọng tâm "Em đã học"
📌 Các điểm then chốt cần ghi nhớ:
- Kiến thức then chốt 1: Thấu kính là một khối chất trong suốt (thủy tinh, nhựa) giới hạn bởi hai mặt cong hoặc một mặt phẳng và một mặt cong.
- Kiến thức then chốt 2: Phân loại thấu kính: Thấu kính hội tụ có phần rìa mỏng hơn phần giữa; Thấu kính phân kì có phần rìa dày hơn phần giữa.
- Kiến thức then chốt 3: Các điểm và đường mấu chốt của thấu kính: Quang tâm , trục chính, hai tiêu điểm chính và đối xứng qua quang tâm, tiêu cự .
- Kiến thức then chốt 4: Đường truyền của 3 tia sáng đặc biệt qua thấu kính: 1. Tia tới qua quang tâm truyền thẳng; 2. Tia tới song song với trục chính cho tia ló đi qua (hoặc có đường kéo dài đi qua) tiêu điểm ảnh; 3. Tia tới qua tiêu điểm cho tia ló song song trục chính.
- Kiến thức then chốt 5: Đặc điểm tạo ảnh: Thấu kính hội tụ có thể cho ảnh thật (ngược chiều, hứng được trên màn) hoặc ảnh ảo (cùng chiều, lớn hơn vật); thấu kính phân kì luôn cho ảnh ảo cùng chiều và nhỏ hơn vật.
🌟 Em đã học (Ghi nhớ kiến thức trọng tâm)
- Thấu kính là một khối chất trong suốt (thủy tinh, nhựa) giới hạn bởi hai mặt cong hoặc một mặt phẳng và một mặt cong.
- Phân loại thấu kính: Thấu kính hội tụ có phần rìa mỏng hơn phần giữa; Thấu kính phân kì có phần rìa dày hơn phần giữa.
- Các điểm và đường mấu chốt của thấu kính: Quang tâm , trục chính, hai tiêu điểm chính và đối xứng qua quang tâm, tiêu cự .
- Đường truyền của 3 tia sáng đặc biệt qua thấu kính: 1. Tia tới qua quang tâm truyền thẳng; 2. Tia tới song song với trục chính cho tia ló đi qua (hoặc có đường kéo dài đi qua) tiêu điểm ảnh; 3. Tia tới qua tiêu điểm cho tia ló song song trục chính.
- Đặc điểm tạo ảnh: Thấu kính hội tụ có thể cho ảnh thật (ngược chiều, hứng được trên màn) hoặc ảnh ảo (cùng chiều, lớn hơn vật); thấu kính phân kì luôn cho ảnh ảo cùng chiều và nhỏ hơn vật.