Vật lí 11 phần 2 lương duyên bình (tổng chủ biên)

Quang hinh hpc la phdn Quang hpc nghien ciiu sy truyen anh sang qua cac mdi trudng trong sudt, va nghien ciiu sy tao anh bdng phuong phap hinh hpc.. CHUONG VI Khuc xa anh sang Cac chum

PHAN HAI

QUANG HINH HOC

Mot hien tuong quang hoc : Cau My Thuan soi bong tren song Tien

Anh sang la doi tupng nghien cuu ciia Quang hpc

Quang hinh hpc la phdn Quang hpc nghien ciiu sy truyen anh sang qua cac mdi trudng trong sudt,

va nghien ciiu sy tao anh bdng phuong phap hinh hpc

Nhd cac nghien ciiu ve Quang hinh hpc, ngudi ta da che tao ra nhieu dyng cy quang can thiei cho khoa hpc va ddi sdng

159

QUANG HINH HOC

Khucxaanh sang

Mat Cac dung cu quang

160

CHUONG VI

Khuc xa anh sang

Cac chum tia sang trong mot le hoi dem Anh mpt cai thuoc nhiing trong nuoc

Ba dinh luat co ban ciia Quang hinh hpc la :

• Oinh luat truyen thdng anh sang ;

- Ojnh luat phan xa anh sang ;

- Dinh luat khiic xa anh sang

6 THCS, ta da khao sat so bp ve cdc dinh luat

nay ciing vdi mpt sd img dyng ciia guong phang,

guong cau, thau kinh, mdt,

Khiic xa anh sang la hien tupng quan trong cd

nhieu iing dung

Trong chuong nay chiing ta se nghien ciiu day

dij hon ve su khiic xa, ddng thdi tim hieu them

mpt hien tupng cd lien quan : hien tupng phan

KHUC XA ANH SANG

O ldp 9, ta da buac dau tim hieu hien tupng khuc xa anh sang ve mat dinh tfnh

Trong bai hpc sau day, chung ta se khao sat ddy du hon hien tupng nay ve mat dinh luong

tiinn ^6.1

Do hien tupng khiic xa anh sang,

ta thay thia trong coc nhu bi gay 6

mat nuoc

Xnen (Willebrord Snell) giao su toan va vat li tai Dai hpc Lay-den (Leyden), ngudi da kham pha ra dinh luat khiic xa anh sang dong thdi vdi De-cac (Descartes)

I - SI/ KHUC XA ANH S A N G

1 Hien tifcrng khiic xa anh sang

Khuc xq dnh sdng Id hien tugng lech phuang (gdy) eiia cdc tia sdng khi truyen xien gdc qua mat phdn cdch giiia hai mdi trudng trong sudt khde nhau

2 Djnh luat khuc xa anh sang

6 Hinh 26.2, ta ggi :

, SI : tia tdi ; / : diem tdi ; N'lN : phdp tuyen vdi mat phan cdch tai / ; , IR : tia khiic xa ;

, i : gdc tdi ; /• : gdc khiic xa

11-VATLM1.(C)-B

Khi thay ddi gdc tdi i, thue nghiem cho ket qud

sau day, dugc ggi la dinh luat khiic xa dnh sdng :

- Tia khue xq ndm trong mat phdng tdi (tqo bdi

tia tdi vd phdp tuyen) vd a phia ben kia phdp tuyen

so vdi tia tdi

- Vdi hai mdi trudng trong sudt nhdt dinh, ti sd

giua sin gdc tdi (sini) vd sin gdc khuc xq (sinr)

ludn khdng ddi :

sini sinr = hang sd (26.1)

II - CHIET SUAT CUA MOI TRUOfNG

1 Chiet suat ti doi

sinr

Ti sd khdng doi —^— trong hien tugng khiic xa

sinr

duge ggi Id chidt sudt n ddi «,, ciia mdi trudng (2),

(chira tia khiic xa) ddi vdi moi uudng (1) (ehira tia tdi):

sini sinr = "21 (26.2)

•Ne'u «2i > 1 thi r < i Tia khiic xa bi lech lai gdn

phdp tuyen hon Ta ndi moi trudng (2) chidt quang

/!0'/7 mdi trudng (1)

- Neu «T, < 1 thi r > i: Tia khiic xa bi lech xa phdp

tuyen han Moi trudng (2) chidt quang kem moi

trudng (1)

2 Chiet suat tuyet ddi

Chief sudt tuyet ddi (thudng gpi tdt la chiet

sudt) eiia mot mdi trudng Id chiet sudt ti ddi cua

mdi trudng dd ddi vcfi chdn khdng

Nhu vay, chiet sua't eiia chan khdng Id 1

Chiet suai eua khong khf Id 1,000293 (rat gdn

vdi chiet suat eiia chan khong) nen thudng dugc

tfnh trdn Id 1, neu khong cdn do chfnh xac cao

Thuoc do do

Oen chieu t laze

Khoi nhira ban tru trong suot

Hinh 26.3

Dung cu do cac goc /' va rde nghiem lai dinh luat khiic xa anh sang

Bang 26.1

Kei qua do goc toi / va goc khuc xa r

tuong ung trong thi nghiem 6 Hinh 26.3

Sinr

0

0,113 0,225 0,334 0,431 0,515 0,574 0,629 0,663

163

'-' 20° 40° 60° 80° 100°/

Hinh 26.4

Do thi bieu di§n su phu thuoc cua

goc r vao gdc i theo Bang 26.1

O 0,2 0,4 0,6 0,8 1 Sin;

Hmh 26.5

Do thi bieu dien su phu thuoc ciia

sinr vao sini theo Bang 26.1

Mgi moi trudng trong sud't deu cd chiet sua't tuyet ddi Idn ban 1

Cd the thie't lap dugc he thiic :

«2

«21 =

trong dd :

«2 Id chiet sudt (tuyet ddi) ciia mdi trudng (2);

«, la chiet suat (tuyet ddi) ciia mdi trudng (1)

vay edng thiie ciia dinh luat khiic xa cd the viet theo dang ddi xiing : Hu ; E ; B J

III - TINH THUAN NGHJCH CUA SU TRUYEN ANH SANG

M l Viet cdng thirc cua dinh luat

khiic xa vdi cac gdc nho (< 10°)

*3fA Ap dung dinh luat khuc xa

cho trudng hop / = 0°- Ket luan

1*5 Hay ap dung cdng thdc ciia

dinh luat khuc xa cho sU khuc xa

lien tiep vao nhieu mdi trudng cd

chiet suat lan lugt la n.,, Hg. - "n

va cd cac mat phan each song

song vdi nhau Nhan xet

Thf nghiem cho thay : O Hinh 26.2, ne'u dao ehidu, cho anh sang truyen tir nude ra khdng khi

theo tia RI thi nd khiic xa vao khdng khf theo tia IS Nhu vay, dnh sdng truyen di theo dudng ndo thi

ciing truyen nguge lai theo dudng dd

Day la tinh thuan nghich ciia su truydn anh sang

Tir tfnh thuan nghich, ta suy ra ;

« i 2 = : ^ 21 (26.5) Tfnh thuan nghich nay cung bieu hien d sU truyen thdng va su phdn xa

164

Bdi tap vi du

Tia sang truydn tir mot chat trong sudt co chiet suat /( tdi

mat phan each vdi moi trudng khdng khi Goe khuc xa trong

khong khf la 60° Tia phan xa d mat phan each co phuotig

vuong gdc vdi tia khuc xa (Hinh 26.6) Tfnh chiet suat /;

VI sin/ = cosr nen : /( = tanr

Thay sd, ta dugc : n = tan 60" = V? = 1.73

Bang 26.2 Chiet suat ciia mpt so

I Chat rdn (20°C) Chiet suat

u

I

i Kim cuong 2,419

I Thuy tinh crao 1,464 ^ 1,532

i Thuy tinh flin 1,603-^1,865

Nuoc da 1,309

moi trudng'^I Chat rdn (20°C) Chiet suat Muoi an (NaCI) 1,544

Ho phach 1,546 Polistiren 1,590 Xaphia 1,768 Chat long (20°C) Chiet suat

Chiet suat 1,361 1,473

Chiet suat 1,00045

Gill cIni : Nguyen nhan ciia hien

tuang khuc xa la su thay ddi tde do truygn anh sang Ngudi ta thie't lap duoc he thire v^ chiet suat tuyet ddi

n ciia mot moi trudng nhu sau :

c

ll = —

u

trong do : (• ia toe do anh sang trong chan khdng ;

ll la tde do anh sang trong moi trudng

Djnh luat khuc xa anh sang :

— Tia khuc xa nam trong mat phang tdi va or phia ben kia phap tuyen so v6i tia t d i

— Vdi hai moi trUdng trong suot nhat dinh, ti so giUa sin goc tdi (sin/) va sin goc khiic

xa (sinr) luon khong d o i :

smi smr

= hang sd

(1) Xac dinh vdi anh sang vang do natri phat ra (xem bai Lang kinli)

165

— Chiet sua't tuyet d o i :

+ Chiet suait ti ddi ddi vdi chan khdng

" 2

+ Ta co : n,., = —

" 1

Cdng thUc cua dinh luat khuc xa anh sang viet dUdi dang ddi xUng : n^sin/ = n^sinr

CAU HOI VA BAI TAP

1 The nao la hien tuong khuc xa anh sang ? Phat

bieu dinh luat khiic xa anh sang

2 Chiet suat ti doi n^^ ciia moi truong (2) doi voi

moi trudng (1) la gi ?

3 Chiet suat (tuyet doi) n ciia mpt moi trudng la gi ?

Viet he thiic lien he giua chiei suat ti doi va

chiet suat tuyet doi

4 The nao la tinh thuan nghich ciia su truyen anh

sang ?

Chung to ; ni2 1

'21

Nuoc CO chiei suat la - Chiet suat ciia khong

khi doi voi nude la bao nhieu ?

5 Mpt tia sang truyen den mat thoang ciia nude

Tia nay cho mpt tia phan xa d mat thoang va

mpt tia khuc xa

Ngudi ve cac tia sang nay quen ghi lai chieu Injyen

trong Hinh 26.7 Tia nao dudi day la tia tdi ?

deu cd the

la tia tdi

Tia sang Hinh 26.7

truyen tii nude va khuc xa ra khdng khi Tia khiic xa va tia phan xa d mat nude

4 vudng gdc vdi nhau Nude cd chiet suat la - • Gdc tdi cua tia sang la bao nhieu (tinh trdn so) ?

A 37° B 42° C 53°

D Mdt gia tri khac A, B, C

Cd ba mdi trudng trong sudt t , ? , ^3" Vol cung gdc toi;, mpt tia sang khiic xa nhu Hinh 26.8 khi truyen tit ^ vao 2 vatu 1 vao ^ ,

Hinh 26.8

Van vdi gdc toi /, khi tia sang truyen ti; 2 vao

-1- thi gdc khiic xa la bao nhieu (tinh trdn sd) ?

A 22° B 31°

C 38° D Khdng tinh dupe, vi thieu yeu td

8 Mdt cai thude dupe cam thdng dung vao binh

nude cd day phdng, ngang Phan thude nhd

khoi mat nude la 4 cm Chech d tren cd mdt

ngpn den Bong ciia thude tren mat nude dai

4 cm va d day dai 8 cm

Tinh chieu sau ciia nude trong binh Chiet

• 4

suat cua nuoc la TT

Mdt tia sang dupe chieu den diem giua ciia mat tren mdt khdi lap phuong trong sudt, chiet suat n = 1,50 (Hinh 26.9) Tim gdc tdi / Idn nhat de tia khuc xa vao trong khdi cdn gap mat day ciia khdi

/ /

Hmh 26.9

Em CO biet ?

SL/TAO ANH QUA LUONG CHAT PHANG

Trong dai song, ta thuong gap truong hgp nhin anh cua mot

vat do khuc xa anh sang ma co, chdng han nhu nhin mot con ca

bai loi trong h6 nuac, nhin hon soi a day suoi, (Hinh 26.10)

Khi do, anh sang da khuc xa qua mat phdng phan each hai

moi truong trong suot He hai moi truong nay tao thanh mot kr&ng

chat phing

Anh cua vat dugc tao bai mot chiim tia sang rat hep di vao

mSt Neu quan sat theo phuang vuong goc vai mat phdng phan

each, ta co the thiet lap dugc cong thirc xac dinh vi tri anh (cong

thiJc ciia luang chat phdng)

That vay, theo Hinh 26.11, ta co :

2 7 PHAN XA TOAN PHAN

Ngay nay, mpi nguai d^u nghe noi den cap quang diing trong Cong nghe thong tin, trong Y hoc, Hien tuong c a ban dugc ap dung trong cap quang la phan xa toan phan

CT Tai sao d mat cong ciia ban

tru, chiim tia tdi hep truyen theo

phcrcing ban kinh lai taiyen thing ?

P P Van dung tinh thuan nghich

cua su" truyen anh sang, hay neu

ra cac ket qua khi anh sang

truyen vao moi trudng chiet

diing cii bo trf theo so d6 a Hinh 27.1 CT

Thay d6i do nghieng cua chdm tia toi (thay doi goc toi /) vd quan sdt chum tia khiic xa ra khong khf K^

Kdt qud :

Gdc tdi

• Nho

• Co gia tri dac biet / f,

Chiim tia khiic xa

• Lech xa phap tuyen (so vdi tia tdi)

2 Goc gidi han phan xa toan phan

- Khi chiim tia sang khiic xa a mat phan each hai

Vi Hj > n-, nen : sin/- > sin/ Do do r > i

Chiim tia khiic xa lech xa phdp tuyen hon so voi

chiim tia tdi

- Khi goc / tang thi goc /• cung tang (vod /• > /) Do

do, khi /• dat gid tri circ dai 90" thi / dat gid tri i^

goi Id gdc gidi han phdn xa todn phdn (Hinh 27.2),

con goi Id gdc tdi hqn

Khi do ta co : "jsin/ j^ = «2sin90°

Chum tia laze

Dieu ndy phdn dnh thuc te la khong c6 tia khiic

xa, toan bo tia sdng bi phdn xa o mat phan each Do

la hien tuong phdn xq todn phdn

II - HIEN TUgfNG PHAN XA T O A N PHAN

I D j n h nghia

Phdn xq todn phdn Id hien tugng phdn xq todn

bd tia sdng tdi, xdy ra a mat phdn cdch giua hai

mdi trudng trong sudt

Hmh 27.3 Ao tuang

Luc trua ndng, mat ducmg nhua kho rao, nhung nhin ttr xa co ve nhu ucft nuoc (Hinh 27.3) Do la vi cac tia sang phan xa toan phdn tren lop khong khf sat mat duong va di vao mat

169

Khi CO phan xa todn phdn thi khong con tia khiic xa

Ta goi la todn phdn de' phan biet vcfi phdn xa mpt

phdn luon xdy ra di kem v6i sir khiic xa

Hinh 27.4

Kim CUdng sang long lanh do

phan xa toan phan

n'

11 I

-'®

2 Dieu kien de co phan xa toan phan

a) Anh sdng truyen td mpt mdi trUdng tdi mdi

trudng chiet quang kem han - -

Neu tia (1) phan xa toan phan thi tia (2) co 16 ra khong khf dupe khong ?

Gidi

Dat n va li lan lupt la chiei suai cua nuoc va thuy tinh

Vi tia (1) phan xa toan phdn nen : sin/ > —

/) Xet tia (2) khuc xa vao thuy tinh voi goc khuc xa /• Ta co ;

/( /!sin/ = /j'sinr hay sinr = — sin/

Suy ra : ;• > i'^^^ (l'^^^: goc gidi han giiia thuy tinh va khong khQ

Tia (2) phan xa toan phan va khong khiic xa ra khong khf dupe (ffinh 27.5b)

170

Ill - LTNG DUNG COA HIEN T U O N G PHAN XA

T O A N PHAN : CAP QUANG

1 Cau tao

Cap quang la bo soi quang M6i soi quang Id

mot day trong suot co tfnh ddn sdng nho phdn xa

toan phdn (Hinh 27.6)

Soi quang gom hai phdn chfnh (Hinh 27.7) :

- Phdn 15i trong suot bdng thuy tinh sieu saeh co

chiet sudt Idn (n^)

- Phan v6 boc ciing trong suot, bdng thuy tinh co

chiet suat nj nhd han phdn loi

Phdn xa todn phdn xdy ra a mat phan cdch giira loi

vd v6 lam cho dnh sang truyen di duoc theo soi quang

Ngoai ciing la mot so ldp v6 boc bdng nhua deo

de tao cho cap do hin va do dai co hoc

•fmh 27.6

Dudng truyen cua tia sang

trong sdi quang

Tir nhirng nam 80 ciia the ki XX, cap quang da

duoc ling dung vao viec truyen thong tin Cdp

quang co nhieu uu diem so v6i cdp bdng dong :

- Dung luong tin hieu Idn

- Nho va nhe, di van chuyen, de udn

- Khong bi nhliu bdi cdc btrc xa dien ttr ben ngodi,

bao mat tdt

- Khdng cd riii ro chdy (vi khdng cd ddng dien)

Cap quang cdn duoc diing de ndi soi trong Y hoc

(Hinh 27.8 vd 27.9) Loai cap nay gdm cdc soi

quang rdt nhd Mot cdp quang thudng diing cd the

gdm hang tram soi quang

Hinh 2.-^.8 Cap quang dung trong phep noi soi

Hinh 27.9 Thie't bi noi sol

171

i' • • • ' ^

Phan xa toan phan la hien tUOng phan xa toan bo tia sang t d i , xiiy ra d mat phan each

giufa hai moi trUcing trong suot

Dieu kien de CO phan xa toan phan : ' ^ " ' (sin/ = "^)

Cap quang la day dan sang ufng dung phan xa toan phan de truyen tin hieu trong thong tin va de noi soi trong Y hpc

CAU HOI VA BAI TAP

1 The nao la phan xa toan phan ? Neu dieu kien

de CO phan xa toan phan

2 So sanh phan xa toan phan vdi phan xa thong

thudng

3 Cap quang la gi ? Hay cho biet cau tao ciia

cap quang Neu mot vai irng dung

4 Giai thfeh tai sao kim cuong (Hinh 27,4) va

pha le sang long lanh, Ngudi ta tao ra nhieu

mat cho vien kim cuong hay cac vat bang pha

le de lam gi ?

Mpt chiim tia sang hep truyen tir moi trudng (1)

chiet suat n^\6\ mat phang phan each vdi moi

trudng (2) chiet suat 02- Cho biet n^ < 02 va /

CO gia tri thay ddi, Trudng hgp nao sau day co

hien tugng phan xa toan phan ?

A, Chum tia sang gan nhu sat mat phang phan each,

B, Goc tdi / thoa man dieu kien sin/ > —

"2

C, Goc tdi /thoa man dieu kien sin/ <

D, Khong trudng hgp nao da neu,

6 Mpt chiim tia sang s

hep Si truyen trong

mat phang tie't dien vuong goc cua mpt khdi trong sudt nhu Hinh 27,10, Tia sang phan xa toan phan d

mat AC

"1

Hmh 27.10

Trong dieu kien do, chiet suat n ciia khdi

trong sudt co gia trj nhu the nao ?

A, n > V2, B, n < V2,

C 1 < n < >/2, D Khong xac dinh duac

172

7 Co ba moi truong trong sudt Vdi cung goc tdi: 9 Mpt soi quang hinh tru, loi co chiet suat

- Neu tia sang truyen tir (1) vao (2) thi goc

khiic xa la 30°

- Neu tia sang truyen tii (1) vao (3) thi goc

khiic xa la 45°

Goc gidi han phan xa toan phari 6 mat phan cdch

(2) va (3) CO gia tri nhu the nao (tinh tron sd) ?

A 30°

C 45°

B 42°

D Khong tinh dupe

Mpt khdi ban tru trong sudt co chiet suat

n = 1,41 = 72 , Mpt chum tia sang hep nam

trong mpt mat phang ciia tiet dien vuong goc,

chieu toi khdi

ban tru nhu

Hinh 27.11 Xac

dinh dudng di

cua chum tia

sang vdi cac gia

trj sau day cua Hinh 27.11

gdc a

a) a = 60°; b) a = 45°; c) a = 30°

r7, = 1,50 Phdn vd bpc co chiet suat

^2 = 1,41 = \/2 Chum tia toi hoi tu d mat trude

CLia soi vdi goc 2a nhu Hinh 27.12 Xac dinh

a de cac tia sang ciia chiim truyen di dupe

trong dng

\

a /

/ y:-',^^'/^'"^/^'^^'/'^

Hmh 27.12

173

I K H U C XA ANN SANG

Hien tuong

1 Khuc xa anh sang

2 Phan xa toan phan

Cdp quang (diing

trong Cdng nghe thdng tin va Y hoc)

174

Ngay nay cac dung cu quang diing trong khoa

hpc va trong ddi sdng rat da dang Cac dung cu

nay deu ap dung cac hien tugng phan xa va khiic

xa anh sang

Trong chuong nay ta se tim hieu mpt sd dung cu

quang thuong diing :

Lang kinh tan sac anh sang Tim

I - CAU TAO CUA LANG KINH

Lang kinh Id mot khdi chdt trong sudt, ddng chdt (thuy tinh, nhua ), thudng cd dqng lang tru tam gidc (Hinh 28.1)

Khi sir dung lang kfnh, chdm tia sang hep dugc chieu truyen qua lang kfnh trong mot mat phdng vudng gdc vdi canh ciia khdi lang tru Do dd, lang

kinh dugc bieu didn bdng tam gidc tiet dien thdng

Ta se khdo sdt lang kfnh dat trong khdng khf

II - DLTCfNG TRUYEN CUA TIA S A N G QUA LANG KINH

1 Tac dung tan sac anh sang trang

d ldp 9, ta da biet, anh sang trdng (dnh sdng mat trdi) gdm nhieu anh sang mau vd lang kfnh cd tde dung phan tfch chiim sang trdng truyen qua nd

thdnh nhiiu chiim sang mau khac nhau (Hinh 28.3)

Dd la su tdn sac dnh sdng bdi lang kfnh do

Niu-ton khdm pha ra nam 1669

176

Dudi day, ta chi xet su truydn ciia mdt chiim tia

sang hep don sdc (cd mot mdu nhdt dinh) qua mot

lang kfnh

2 OUcrng truyen cua tia sang qua lang kfnh

Chieu den mat ben cua lang kfnh mot chum tia

sang hep don sdc SI nhu d Hinh 28.4

Tai / : tia khuc xa lech gdn phdp tuyen, nghla Id

lech v6 phfa day lang kfnh K l

• Tai / : tia khiic xa lech xa phdp tuyen, tiic la

cung lech vi ddy lang kfnh

vay, khi cd tia Id ra khdi lang kfnh thi tia Id bao c6 sU khuc xa va tia khuc xa lech gid cung lech ve ddy lang kfnh so vdi tia tdi S^" P^aP *uyen hon so vdi tia tdi ?

Gdc tao bdi tia Id vd tia tdi goi la gdc lech D cua

tia sdng khi truydn qua lang kfnh

Hinh 28.4

W l Tai sao khi anh sang truyen tir khong khf vao lang kfnh, luon

III - CAC CONG THlJC L A N G KINH

Xet dudng truydn eua tia sdng qua lang kfnh nhu

d Hinh 28.4

Ap dung dinh luat khiic xa dnh sdng va mot sd *^'" ''"' •

dinh If hinh hoc ve gdc, ta thid't lap duoc cdc cdng Ne'u cac goc /, va A nho (< 10") thi

thLi:e lang kfnh sau day : cac cong thiic nay c6 the viei :

Mot lang kfnh thuy tinh c6 chiei suai // = 1.41 = v2 Tiei

dien thdng cua lang kinh la tam giac deu ABC Chieu mot tia

sang nim trong mat phang ciia tiei dien thang tai AB vai goc

loi /, = 45" Xac dinh duang truy6n ciia tia sang

^ Hay thiet lap cac cong thirc lang kfnh

12-VATLI 11.(C)-A

177

Ap dung tinh thuan nghich ciia su truydn anh sang, ta suy

ra O y CO tia khiic xa voi goc khiic xa la : /2 = 45°

Hinh 28.6 May quang pho

Giii chii : Ngay nay, phln lan may

quang pho diing cdcfi til thay vi

diing lang kinh

Hmh 28.7

IV - CONG DUNG CUA L A N G KINH

Lang kfnh cd nhieu cdng dung trong khoa hpc va

kl thuat Cd the kd' :

1 May quang pho

Lang kfnh la bo phan chfnh cua may quang pho (Hinh 28.6)

May ndy phan tfch anh sang tii ngudn phat ra thdnh cac thanh phdn don sdc, nhd dd xac dinh dupe cdu tao cua ngudn sdng

May quang phd cd the gdm mdt hoae hai lang kfnh

2 Lang kinh phan xa toan phan

Lang kfnh phan xa toan phan la lang kfnh thuy tinh cd tiet didn thang la mdt tam gidc vudng can (Hinh 28.7) Lang kfnh phan xa toan phan dupe sir dung de' tao anh thuan ehidu (dng nhdm, may anh ) r«]

•" Giai thich su phan xa toan

phan d hai mat ben cua ISng kfnh

d Hinh 28,7

178

Mpt lang kinh diTcrc dac trUng bdi goc chiet quang A va chiet suait n

Tia 16 ra khoi lang kinh luon lech ve day lang kinh so vdi tia tdi

Cong thijfc lang kinh : sin/., = nsinr,

sin#2 = nsinrj

A = r,+r2

D = 1.^+12-A

Lang kinh la bo phan chinh cua may quang pho

1 Lang kinh Id gi ? Neu cau tao va cac dac trung

quang hpc ciia lang kinh

2 Trinh bay tac dung ciia lang kinh doi vdi su

truyen anh sang qua no Xet hai trudng hop :

- Anh sang don sdc ;

- Anh s^ng trang

3 Neu cdc cong dung ciia lang kinh

4 Co ba trudng hop truyen tia sang qua lang kinh

nhu Hinh 28.8

® ® ®

Hinh 28.8

d (cac) trudng hpp nao sau day lang kinh

khong lam lech tia 16 ve phia day ?

A Trudng hpp T)

B Hai trudng hpp 2 va f )

C Ba trudng hpp ® , (?) va (D

Hmh 28.9

D Khong trudng hpp nao

Cho tia sang truyen tdi lang kinh nhu Hinh 28.9 Tia 16 truyen di

sat mat BC G6c

lech tao bdi lang kinh CO gia tri ndo sau day ?

A 0° B 22,5°

C 45° D 90°

Tiep theo bai tap 5

Chiet suat n ciia lang kinh c6 gia tri nao sau

day ? (Tinh trdn voi mpt chii so thap phan)

A 1,4 B 1,5

C 1,7 D KhacA, B, C Lang kinh thuy tinh c6 tiet dien thdng la tam

giac can ABC dinh A Mot tia sang don sdc dupe chieu vuong g6c toi mat ben AB Sau hai lan phdn xa toan phan tren hai mat AC va AB, tia sang 16 ra khoi ddy BC theo phuong vuong goc vdi BC

a) Ve duong truyen ciia tia sang va linh goc

chiet quang A

b) Tim dieu kien ma chiet suat n ciia lang kinh

phai thoa man

179

EfiTi CO b i e t ?

C A U V O N C

Truac va sau can mua, hoae ben canh thac nuoc, khong

khf chiia rat nhieu nhung giot nuac nho hinh cau Anh sang

t i l Mat Trai khiic xa vao ben trong mdi gipt nuac, phan xa d

mat cau phan each nuac vai khong khf roi khuc xa t r a ra

( H i n h 28.10)

Q u a hai lan khuc xa vao va ra khoi giot nuac, cac c h i i m

anh sang mau bi tach roi nhau D i i n g 6 vi trf thi'ch h a p , mat

ta nhan dugc cac c h i i m sang mau nay theo mot hinh vong

cung D o la cau vdng (Hinh 28.11)

D o duoc tao thanh n h u trinh bay 6 tren ma cdu vdng

luon xuat hien 6 phia nguge vai Mat Trai va thanh vong

cung, CO huang nhin t i ; mdt tao gdc 41 ° -H 4 2 ° so vai p h u a n g

anh sang tai ciia Mat Troi

Anh sang mat tr6i

29 THAU KINH MONG

Thau kinh la bg phan ca ban ciia hau het cac dung cu quang quan trgng : may anh, kfnh hien vi, kfnh thien vSn,

De ca dugc cac tfnh nang tdi uu, nguai ta thuang ghep nhieu thau kfnh thanh he thau kfnh Trong bai hgc nay, ta se tim hieu ve thau kfnh mong, bo sung cho nhung di^u da hoc 6 lop 9

I - THAU KINH PHAN LOAI THAU KINH

Thdu kinh la mdt khdi chdt trong sudt (thuy

tinh, nhua ) gidi hqn bdi hai mat cong hodc bdi

mot mat cong vd mot mat phdng (Hinh 29.1)

(!) phd thdng, ta chi xet thdu kfnh mdng mat cdu

(mdt trong hai mat cd th^ la mat phang)

Theo hinh dang, thdu kfnh gdm hai loai :

• Thdu kfnh loi (cdn dupe gpi la thau kinh ria mdng);

Thdu kfnh Idm (cdn dupe gpi la thdu kfnh ria ddy)

HI

Trong khdng khf:

- Thdu kfnh loi tao ra chiim tia Id hdi tu khi chdm

tia tdi la chdm song song (Hinh 29.2a)

- Thau kfnh 1dm tao ra chum tia Id phan ki khi

chiim tia tdi la chiim song song (Hinh 29.2b)

Do dd, trong khdng khf:

- Thdu kfnh Idi la thdu kinh hdi tu

- Thdu kfnh 1dm la thdu kinh phdn ki

n i Hay gpi ten phan biet ba loai

thau kfnh loi va ba loai thau kfnh

l o m d Hinh 29.1

Hinh 29.2

181

II - KHAO SAT THAU K ( N H H 6 I TU

Mpt true , phu Thau kfnh (mong)

Ddi vdi thau kfnh mdng, thue nghiem va If thuyet

eho thay ed mdt diem O ciia thau kfnh ma mpi tia sang tdi O deu truyen thing qua thau kfnh Cd the coi O la didm chfnh giira thau kfnh

O gpi la quang tdm cua thau kfnh (Hinh 29.3)

- Dudng thang di qua quang tam O va vudng gdc vdi mat thau kfnh la true chinh ciia thau kfnh

- Cac dudng thdng khac qua quang tam O la true phu

Mgi tia tdi qua quang tdm cua thdu kinh deu truyen thdng

True chfnh

Hinh 29.4

Tieu diem anh chinh cCia thau

l<inh hoi tu

l l P Coi chum tia song song nhu

xuat phat hay hoi tu d mpt diem

rat xa (vd cue), hay neu mdi

quan he gida diem nay vdi :

- tieu diem anh ;

- tieu diem vat cua thau kfnh hdi tu

b) Tieu diem Tieu dien

- Chieu den thdu kfnh hdi tu mdt chum tia tdi song

song Chiim tia Id cdt nhau (hdi tu) tai mdt diem trdn true tuong ting vdi chum tia tdi Diem nay la

tieu diem dnh cua thau kinh

Trdn mdi true ed mdt tidu diem dnh :

+ Tieu diem dnh chinh dupc kf hieu F' (ITmh 29.4) + Tieu diem dnh phu dupc kf hieu F^ (n = 1,2, 3 )

Cdc tieu diem anh cua thau kfnh hdi tu deu hiing

dupc trdn man Dd la tieu diem dnh that

- Trdn mdi true ciia thau kfnh hdi tu edn cd mdt

diem ma ehiim tia tdi xuat phdt tijr dd se eho chiim tia

Id song song Dd la tieu diem vdt eua thdu kfnh fM

182

+ Tieu diem vdt chinh dupe kf hieu F

+ Tieu diem vdt phu duoe kf hieu F^{n = \,2, 3, )

(Hinh 29.5)

Tidu diem dnh va tidu diem vat trdn mdt true

ndm ddi xdng vdi nhau qua quang tam Vi tri eiia

chiing tuy thude chidu truyen anh sang

- Tap hpp tat ca cac tieu diem tao thanh tieu dien

Mdi thdu kfnh cd hai tidu dien : tieu dien dnh vd

tieu dien vdt

Cd the coi tidu dien la mat phdng vudng gdc vdi

true chfnh va qua tidu diem ehfnh (Hinh 29.6)

2 Tieu cU D o t u

De thid't lap cae edng thire vd thau kfnh, ngudi ta

dat ra hai dai lupng quang hpc la tieu eu va do tu

Tieu cu ciia thdu kfnh dupc dinh nghia nhu sau :

Ta quy u d c / > 0 ddi vdi thdu kfnh hdi tu, iing vdi

tidu diem anh F' that (sau thau kfnh)

Thau kfnh ed kha nang hdi tu chiim tia sdng edng

manh khi/eang nhd Do dd, ngudi ta dinh nghia dp

tu cua thdu kfnh nhu sau : '

True phu

Hinh 29.5 Tieu diSm vat phu

Chieu truyen 6nh sang

O

Hinh 29 6 Hai tieu dien that (vat va anh)

cue thau idnh hoi tu

trong dd : / tfnh bdng met (m); D tfnh bdng didp (dp)

ill - KHAO SAT THAU KINH PHAN Kl

Quang tam ciia thdu kfnh phan ki cd cdng tfnh chat

nhu quang tam ciia thdu kfnh hdi tu (Hinh 29.7)

Mpt true phu

Hmh 29.7 ThSu l<inh (mdng) phan ki

183

f , _ , '

— * - P _ — > = m

fc ,

Hinh 29.8

Tieu diSm anh chinh cua

thau kinh phan ki

Ve dudng truyen cua chum tia

sang minh hoa tinh chat ciia tieu

diem vat cua thau kfnh phan kl

Cdc tidu diem eung nhU tidu didn (anh vd vat) eua thau kfnh phan ki eung dupc xac dinh tucmg tu nhu vdi thau kfnh hdi tu (Hinh 29.8 va 29.9) Diem khac biet la chung ddu do, dupc tao bdi dudng keo ddi cua cdc tia sdng f^

Tidu cu vd dp tu ciia thau kfnh phan ki cd gid tri

am (ling vdi tidu diem anh F ' do)

.S'

^'•nh 29.10

Anh ao tao bdi gudng phang

(chiim tia Id phan ki)

Minh 29.11

Anh that tao bdi thau kinh

hoi tu (chiim tia Id hoi tu)

IV - SI/ TAO ANH Bdi THAU KINH

1 Khai niem anii va vat trong Quang hoc

O ldp 7 va ldp 9, chiing ta da quan sat va dung dnh cua vat tao bdi guong phdng, guong cau, thdu kfnh Chung ta da nhan thdy :

- Anh do chi cd thi quan sat bdng mdt dat d vi tri

thu nhan dupc chiim tia phdn xa hoae khiic xa (Hinh 29.10)

- Anh that cd the hiing dupc trdn man anh (Hinh 29.11)

a) De tdng quat hod khdi niem anh, ta quy udc gpi chum tia sang truydn ra khdi bd mat sau ciing ciia

he quang hpc la chiim tia Id

184

Cd the dinh nghla tdng quat nhu sau ve dnh trong

Quang hpc :

-Anh diem Id diem ddng qui cua chiim tia Id hay

dudng keo ddi ciia chung

- Mot dnh diem Id :

+ that neu chum tia Id la chum hdi tu ;

+ do neu ehiim tia Id Id chiim phdn ki

b) Tuong tu, ta ciing cd the' tdng quat hod khai niem

vat Thdng thudng, vat phdt ra chCim tia tdi Dd la

vat that

Mdt each tong quat :

- Vdt diem Id diem ddng qui cua chum tia tdi hay

dudng keo ddi ciia chung

- Mot vdt diem Id :

+ that neu chum tia tdi la chiim phdn ki;

+ do neu chum tia tdi Id chum hdi tu

Ta khdng xet vat do trong chuong tiinh hpc

2 Cach dung anh tao bdi thau kinh

a) Thuat ngii dung dnh (ve anh) ed nghla la ve dudng

truydn cua mdt chum tia sdng bieu didn su tao anh

cua mdt vat diem (didm B a Hinh 29.12) BE

Ta thudng ve cdc tia tdi sau day :

- Tia tdi qua quang tam O ciia thdu kfnh

- Tia tdi song song vdi true chfnh ciia thdu kfnh

- Tia tdi qua tieu diem vat chfnh F (hay cd dudng

keo dai qua F)

b) Trong trudng hpp phai ve mdt tia bdt ki thi ta xac

dinh true phu song song vdi tia tdi Tia Id tuong iing

(hay dudng keo dai eua nd) se qua tidu diem anh

phu trdn true phu dd (Hinh 29.13)

H I Khi tao anh ^o, th^'u kfnh hoi

tu cho chum tia Id phan kl Ket qua nay c6 mau thuan vdi tfnh chat cua thau kfnh khong ? Giai thich

F; Trgcphy

185

Di cd anh rd (ddng dang vdi vat), vat phai cd

dang phdng, nhd, dat vudng gdc vdi true chfnh vd

dupe bidu didn tupng tnmg bdi mdt mui tdn AB liin

net (vat that)

Trong di^u kien dd, dnh A'B' cua vat cung vudng

gdc vdi true chfnh Anh dupc bieu didn bdng miii tdn lien net neu la anh that va miii ten diit net neu la anh do (Hinh 29.14 va 29.15)

3 Cac trudng hop anh tao bcri thau kinh

Anh ciia mdt vat tao bdi mdi loai thdu kfnh cd

nhiing dac diem xac dinh vi tfnh chat (that, do),

[ > vat: vat trong FI

Anh that: • = vat; vat o / (^nh 6 /';

[ < vat: vat ngoai FI

Chieu I

(so vdi vat)

Phanki(f<0)

Vat va anh • cung chieu <-» trdi tfnh chat

• cung tinh chat <^ trai chieu

V - CAC CONG THCrc VE THAU KINH

Cdc cdng thiic anh dupc thid't lap dd' xde dinh vi

tri, tfnh chdt (that, do), chidu va dd Idn ciia dnh tao

bdi thau kfnh

Xet hai trudng hpp cua dnh nhu ve d cac

hinh 29.14 vd 29.15

a) De thid't lap edc cdng thiic tdng quat dp dung cho

mpi trudng hpp, ngudi ta dat cdc gid tri dai sd cho

khodng each nhu sau :

0A=dv6i quy udc vat that :rf>0

^ E Dung cdng thiic xac djnh v|

trf anh, hay chdng to rang, ne'u giijr thau kfnh cd dinh va ddi vat doc theo true chfnh thi dnh va vat ludn di chuyen ciing chieu

JB = k

k dupe gpi la so phdng dqi dnh

- Ne'u k > 0 : v&t va anh ciing chieu

- Ne'u ^ < 0 : vat va anh ngupc chieu

Lap cdc ti sd theo tfnh ddng dang ciia cdc tam

gidc (OAB va OA'B') cung nhu cdc tam gidc {F'ON

va FAB), ddng thdi xem xet tat cd cdc trudng hpp

ciia anh, ta ed hai kdt qua :

1 Cdng thUc xac dinh vj tri anh

vat va man dat each nhau doan a

X6 dich mdt tha'u kinh hoi tu giua vat va man de hiing anh cua vat hien trfin man

Khoang each a phai thoa man

di6u kien nao ?

Gidi Dat: d + d' = a

2 Cong thUc xac dinh so phong dai anh

d'

(29.3)

Hinh 29.16

Thau kinh diing lam vat kinh cCia

may ghi hinh (camera)

VI - CONG DUNG CUA THAU KINH

Thdu kfnh cd nhieu cdng dung hiJu feh trong ddi sdng va trong khoa hpc

Tha'u kfnh dupc diing lam :

- Kfnh khde phuc tat ciia mdt (can, vidn, lao);

Moi tia sang qua quang tam ciia thau kinh deu truyen thang

Tia tdi song song vdi true cua thaiu kinh se cho tia 16 truyen qua (hay co dUdng keo dai cua tia 16 qua) tieu diem anh tren true d6

Tia tdi (hay dUdng keo dai cua n6) qua tieu diem vat tren true se cho tia 16 song song vdi true do Hai tieu diem vat va anh nam doi xdng vdi nhau qua quang tam

Moi thau kinh cd hai tieu dien anh va vat la hai mat phang vuong gdc vdi true chinh va

di qua cac tieu diem chinh

f - T h a i u kinh hoi tu<=>f> 0

CAU HOI VA BAI TAP

1 Thau kinh la gl ? Ke cac loai thau kinh

2, Neu tinh chat quang hoc ciia quang tam, tieu

diem anh, tieu diem vat Minh hoa bang dudng

truyen ciia tia sang cho m6i trudng hpp

3 Tieu cu, do tu cua thau kinh la gl ? Don vi ciia

tieu cu va do tu ?

4 Chon phat bieu dung vdi vat that dat trude thau

kinh

A Thau kinh hoi tu ludn tao chiim tia Id hoi tu

B Thau kinh phan ki luon tao chiim tia Id phan ki

C Anh ciia vat tao bdi thau kinh khong the

bang vat

D Ca ba phat bleu A, B, C deu sai

5 Mpt vat sang dat trude mpt thau kinh, tren true

chinh Anh cua vat tao bdi thau kinh bang ba

lan vat

Ddi vat lai gan thau kinh mpt doan Anh ciia

vat 6 vi tri mdi van bang ba lan vat

Co the ket luan gl ve loai thau kinh ?

A Thau kinh la hoi tu

B Thau kinh la phan kl

C Hai loai thau kinh deu phu hpp

D Khdng the ket luan dupc, vl gia thiet hai anh

bang nhau la v6 li

Tiep theo bai tap 5

Cho biet doan ddi vat la 12 cm

Tieu cy ciia thau kinh la bao nhieu ?

A - 8 cm B 18 cm

C - 20 cm D Mpt gia trj khac A, B, C

Xet thau kinh hoi tu Lay tren true chinh cdc diem / va / ' sao cho 0 / = 20F, 0/' = 20F'

(Hinh 29.17) Ve anh cua vat AB va nhan xet ve

dac diem ciia anh trong m6i trudng hpp sau :

- Vat that d ngoai doan 01

- V a t that taf/

- Vat that trong doan FI

- Vat that trong doan OF

F' /'

Hinh 29.17

8 Ngudi ta dung mpt thau kinh hoi tu co dp

tu 1 dp de thu anh ciia Mat Trang

a) Ve anh

b) Tinh dudng kinh ciia anh Cho goc trdng Mat Trang la 33' Lay 1' « 3.10"'* rad

9 Vat sang AB dupc dat song song voi man va

each man mpt khoang co dinh a Mpt thau kinh

hoi tu CO true chinh qua diem A va vuong goc

vdi man, dupc di chuyen giua vat va man

189

a) Ngudi ta nhan thay co mdt vi tri ciia thau

kinh cho anh ro net ciia vat tren man, anh Idn

hon vat Hay chiing to rang, con mpt vi tri thii

hai ciia thau kinh d trong khoang giua vat va

man cung cho anh ro net ciia vat tren man

b) Dat / la khoang each giua hai vj tri tren ciia

thau kinh Hay lap cdng thiic ciia tieu cu thau

kinh f theo a va / Suy ra mpt phuong phap do

tieu cu ciia thau kinh hoi tu

12 Trong Hinh 29.18, xy la true chinh ciia thau

kinh L, A la vat diem that, A la anh ciia A tao

bdi thau kinh

Vdi moi trudng hpp, hay xac djnh ;

a) A la anh that hay do

b) Loai thau kinh

c) Cac tieu diem chinh (bang phep ve)

A

10 Mpt thau kinh hoi tu cd tieu cu f = 20 cm Vat sang

AB dupc dat trudc thau kinh va cd anh AB Tim vj

tri ciia vat, cho biet khoang each vat - anh la:

a) 125 cm b)45cm

11 Mpt thau kinh phan ki co dp tu -5 dp

a) Tinh tieu cy cua kinh

b) Neu vat dat each kinh 30 cm thi anh hien ra

6 dau va co so phdng dai bao nhieu ?

®

Hmh 29.18

190

GIAI BAI TOAN VE HE THAU KINH

Cac dung cu quang d^u co cau tao phuc tap va gom nhieu bo phan nhu thau kinh, guong, ghep voi nhau tao thanh mot he quang hpc

Noi chung, viec giai bai toan he quang hoc bao gdm hai buoc :

- Phan tfch qua trinh tao anh va bieu thi bdng mot so do

- Ap dung cac cong thuc lien quan cho mdi khau cua so do de giai bai toan

Trorig bai nay, ta se xet cac vf du ve he hai thau kfnh

I - LAP s a DO TAO ANH

1 He hai thau kinh donq true ghep each nhau

Xet he quang hpc ddng true gdm hai thdu kfnh

L[ vd L2 Gid str vat that AB dupe dat trdn true cua

he va d trudc Lj N at AB cd anh A\B\ tao bdi Lj Anh

nay do ehiim tia Id ra khdi Lj tao ndn

Cae tia sdng truyen ddn Lj ed th^ coi la do A\B\

ma cd Bdi vay A\B\ la vdt ddi vdi L2

- Ndu A[B[ a trudc L^, dd la vat that

- Ndu A\B\ a sau Lj, dd la vat do (khdng xet)

Tha'u kinh Lj tao anh A ^ j ^ua vat A[B[

Anh A^2 tao bdi Lj la dnh sau ciing (Hinh 30.1)

Toan bd qua trinh tao anh dupc tdm tdt bdi so dd :

^ ^ - ^ ^ • ^ ^ • - ^ ^ ^ ^ ^

Hmh 30.1

He hai thau kinh hoi tu ddng true ghep each nhau

2 He hai thau kinh dong true ghep sat nhau

Vdi he nay, phuong phdp diing thdu kinh tuang

duang giup ta giai bai toan rat tien Ipi

191

H§ hai thiu kinh hdi tu dSng tnic

ghep sat nhau

m ChCmg to rang, vdi he hai

thau kfnh dong true ghep sat

Dac diem anh ciia vat AB tao bdi he hai thau kfnh ghep la dac die'm anh ciia vat AB tao bdi thdu kfnh

tuong duong

192

I I - T H l / C HIEN TINH TOAN

Ndi dung khdo sat mdt he quang hpc rat da dang

Nhung nhin chung, ed hai ydu cdu chfnh :

- Xde dinh cdc dac diem ciia dnh sau cdng

- Xac dinh cac dac diem cdu tao eiia he

Trong qua trinh thuc hien cdc tfnh todn, cd hai

kdt qua can Itru y :

1 Quan he giufa hai vai t r o anh va vat cua A\B\

Anh A\B\ cd cdc dac didm xac dinh bdi d[

Nhung khi nd ddng vai trd vat vdi Lj thi cdc dac

diem ciia nd dupc xac dinh bdi

Jj-Trong mpi trudng hpp, ta ludn cd :

d2 = l-d[ hay d[ + d2 = I

(/ la khodng cdch giiia hai thdu kfnh) ^

2 So p h o n g dai anh sau cung

Sd phdng dai nay dupc xde dinh bdi :

*^ Hay xet cac trudng hdp

khac nhau va thiet lap he thurc :

Cho thau kinh hoi tu Lj co tieu cir/2 = 24 cm va vat AB dat

tren true chinh each thau kinh mot doan khiong doi a = 44 cm

Thau kinh phan ki L, co tieu cu/, = -15 cm dugc dat giua vSt

AB va LT, each Lj khoang / sao cho hai true ehfnh triing nhau

13-VATLI 11.(C)-A

193

b) Giii 5 va thau kfnh cd dinh D6 mgt chit long trong sudt vao mat lom Bay

gio anh S eua S la anh ao va each tha'u kfnh 20 em Tfnh tieu e u / , eiia thau

kfnh chat long phang - I6i