LÝ THUYẾT VÀ CÔNG THỨC ÔN TẬP QUANG HỌC
1. Nguồn sáng – Vật sáng
– Nguồn sáng: Là những vật tự phát ra ánh sáng, như: Mặt trời, đèn đang sáng, ……
– Vật sáng: Bao gồm nguồn sáng và các vật được chiếu sáng, như: Mặt trời, quyển sách, bàn, ghế, nhà, cây cối dướiánh mặt trời hay ánh đèn……
Bạn đang xem: ✅ Công thức quang học ⭐️⭐️⭐️⭐️⭐
2. Định luật truyền thẳng của ánh sáng
Trong môi trường trong suốt và đồng tính, ánh sáng truyền đi theo đường thẳng.
3. Tia sáng và chùm tia sáng
– Tia sáng: Là đường truyền của ánh sáng được biểu diễn bằng một đường thẳng có hướng.
– Chùm tia sáng: Là tập hợp của vô số các tia sáng.
Có thể phân thành 3 loại chùm tia sáng:
+ Chùm tia phân kỳ: Là chùm tia sáng xuất phát từ một điểm và có đường truyền loe rộng ra.
+ Chùm tia hội tụ: Là chùm các tia sáng có hướng hội tụ tại một điểm.
+ Chùm tia song song: Là chùm tia có các tia sáng song song với nhau.
4. Bóng tối – bóng nửa tối
– Bóng tối: Là vùng nằm ở phía sau vật cản, không nhận được ánh sáng từ nguồn sáng truyền tới.
– Bóng nửa tối: Là vùng nằm ở phía sau vật cản, nhận được ánh sáng từ một phần của nguồn sáng truyền tới.
– Nhật thực toàn phần (hay một phần) quan sát được ở chỗ có bóng tối (hay bóng nửa tối) của Mặt Trăng trên Trái Đất.
– Nguyệt thực xẩy ra khi mặt trăng bị Trái Đất che khuất không được Mặt Trời chiếu sáng.
5. Định luật phản xạ ánh sáng
– Hiện tượng phản xạ ánh sáng:
Là hiện tượng ánh sáng bị đổi hướng, trở lại môi trườg cũ khi gặp một bề mặt nhẵn bóng
– Định luật phản xạ ánh sáng:
+ Tia phản xạ nằm trong mặt phẳng chứa tia tới và đường pháp tuyến của gương ở điểm tới.
+ Góc phản xạ bằng góc tới.
+ Ảnh của một vật tạo bởi gương phẳng là ảnh ảo, có kích thước bằng vật và đối xứng với vật qua gương.
6. Gương
– Gương phẳng:
Là một mặt phẳng nhẵn bóng. Ảnh của một vật tạo bởi gương phẳng là ảnh ảo, có kích thước bằng vật và đối xứng với vật qua gương.
– Gương cầu lồi:
Là một mặt cầu lồi nhẵn bóng. Ảnh của một vật tạo bởi gương cầu lồi là ảnh ảo và nhỏ hơn vật.
Vùng nhìn thấy của gương cầu lồi rộng hơn vùng nhìn thấy của gương phẳng có cùng kích thước.
– Gương cầu lõm:
Là một mặt cầu lõm nhẵn bóng. Ảnh của một vật tạo bởi gương cầu lõm là ảnh ảo và lớn hơn vật.
Gương cầu lõm có tác dụng biến đổi một chùm tia tới song song thàng một chùm tia phản xạ hội tụ vào một điểm và ngược lại, biến đổi một chùm tia tới phân kỳ thích hợp thành một chùm tia phản xạ song song.
7. Hiện tượng khúc xạ ánh sáng
Hiện tượng tia sáng truyền từ môi trường trong suốt này sang môi trường trong suốt khác bị gãy khúc tại mặt phân cách giữa hai môi trường được gọi là hiện tượng khúc xạ ánh sáng.
– Khi tia sáng truyền từ không khí sang nước, góc khúc xạ nhỏ hơn góc tới. Hình 205.a.
Xem thêm : ✅ Công thức Vật Lý lớp 9 ⭐️⭐️⭐️⭐️⭐
– Khi tia sáng truyền từ nước sang không khí thì góc khúc xạ lớn hơn góc tới. Hình 205.b.
– Khi tia sáng đi từ không khí sang các môi trường trong suốt rắn, lỏng khác nhau thì góc khúc xạ nhỏ hơn góc tới và ngược lại.
– Khi góc tới tăng (hoặc giảm) thì góc khúc xạ cũng tăng (hoặc giảm) theo.
– Khi góc tới bằng 0o thì góc khúc xạ cũng bằng 0o, tia sáng không bị gãy khúc khi truyền qua hai môi trường.
* Lưu ý: Khi tia sáng đi từ nước sang không khí, nếu góc tới lơn hơn 48030/ thì tia sáng không đi ra khỏi nước, tức không xẩy ra hiện tượng khíc xạ mà xẩy ra hiện tượng phản xạ toàn phần.
8. Thấu kính hội tụ
a) Đặc điểm của thấu kính hội tụ:
– Thấu kính hội tụ thường dùng có phần rìa mỏng hơn phần giữa.
– Một chùm tia tới song song với trục chính của thấu kính hội tụ cho chùm tia ló hội tụ tại tiêu điểm của thấu kính.
b) Đường truyền của ba tia sáng đặc biệt hình 206:
– Tia tới song song với trục chính cho tia ló đi qua tiêu điểm F/.
– Tia tới qua quang tâm O cho tia ló tiếp tục truyền thẳng.
– Tia tới qua tiêu điểm F cho tia ló song song với trục chính.
c) Đặc điểm ảnh của một vật tạo bởi thấu kính hội tụ:
Gọi d: là khoảng cách từ vật đến thấu kính.
d/: là khoảng cách từ ảnh đến thấu kính.
f: là tiêu cự của thấu kính hội tụ.
– d >> f: Ảnh thật có d/ = f.
– d > 2f: Ảnh thật, ngược chiều với vật và nhỏ hơn vật. Hình 207.a).
– d = 2f: Ảnh thật, ngược chiều với vật và bằng vật. Hình 207.b).
– f < d < 2f: Ảnh thật, ngược chiều và lớn hơn vật. Hình 207.c).
– d < f: Ảnh ảo, cùng chiều và lớn hơn vật. Hình 207.d).
9. Thấu kính phân kỳ
a) Đặc điểm của thấu kính phân kỳ:
– Thấu kính phân kì thường dùng có phần rìa dày hơn phần giữa.
– Một chùm tia tới song song với trục chính của thấu kính phân kì cho chùm tia ló phân kì và có đường kéo dài cắt nhau tại tiêu điểm của thấu kính.
b) Đường truyền của ba tia sáng đặc biệt. Hình 208.a.
+ Tia tới qua quang tâm O cho tia ló tiếp tục truyền thẳng.
+ Tia tới song song với trục chính cho tia ló có đường kéo dài đi qua tiêu điểm F.
+ Tia tới hướng tới tiêu điểm F/ cho tia ló song song với trục chính.
c) Đặc điểm ảnh của một vật tạo bởi thấu kính phân kỳ:
Xem thêm : ✅ Công thức Bayes ⭐️⭐️⭐️⭐️⭐
– Vật sáng đặt ở mọi vị trí trước thấu kính phân kỳ đều cho ảnh ảo, cùng chiều, nhỏ hơn vật và luôn nằm trong khoảng tiêu cự của thấu kính. Hình 208.b.
– Vật đặt rất xa thấu kính, ảnh ảo của vật có vị trí cách thấu kính một khoảng bằng tiêu cự.
*Lưu ý: Ta có thể sử dụng các công thức sau để áp dụng giải bài tập một cách nhanh gọn.
– Đối với thấu kính hội tụ:
+ Khi cho ảnh là thật: . + Khi cho ảnh là ảo: . – Đối với thấu kính phân kỳ:
10. Máy ảnh
– Máy ảnh là một dụng cụ dùng để thu ảnh một vật mà ta muốn chụp trên một phim.
– Hai bộ phận chính của máy ảnh là vật kính và buồng tối. Vật kính là một thấu kính hội tụ, trong buống tối có lắp phim (đóng vai trò là màn) để thu ảnh của vật.
– Ảnh của vật trên phim là ảnh thật, ngược chiều và nhỏ hơn vật.
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 trườngtruyền ánh sáng.
+ 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 𝑛21 > 1 thì r < i: Tia khúc xạ lệch lại gần pháp tuyến hơn. Ta nói môi trường khúc xạ chiết quang hơn môitrường tới.
- Nếu 𝑛21< 1 thì r > i : Tia khúc xạ lệch xa pháp tuyến hơn. Ta nói môi trường khúc xạ chiết quang kém môi trườngtới.
- Nếu góc tới i = 0o thì góc khúc xạ r = 0o, tia sáng chiếu vuông góc với mặt phân cách sẽ truyền thẳng.
II. Chiết suất của môi trường.
- 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:
(1)
Trong đó: c là tốc độ ánh sáng truyền trong chân không (𝑐 = 3.108𝑚/𝑠), 𝑣1 và 𝑣2 lần lượt là tốc độ ánh sáng truyềntrong 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.
- Chiết suất tỉ đối
- Chiết suất tỉ đối n21 của môi trường 2 đối với môi trường 1 là tỉ số giữa các tốc độ truyền ánh sáng v1 và v2 trong môi trường 1 và 2:
(2)
– Quan hệ giữa chiết suất tuyệt đối và chiết suất tỉ đối:
(3)
- Công thức của định luật khúc xạ ánh sáng viết dưới dạng đối xứng:𝑛1 sin 𝑖 = 𝑛2 sin 𝑟
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:
(4)
B. PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
- 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 gócgiới hạn igh, thì sẽ xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần, trong đó mọi tỉa sáng đều bị phản xạ, không có tia khúc xạ.
(5)
Điều kiện để xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần là:
và * Tổng kết: : hiện tượng khúc xạ ánh sáng. tia khúc xạ nằm xác mặt phân dách hai môi trường. + hiện tượng khúc xạ ánh sáng. hiện tượng phản xạ toàn phần.
C. LĂNG KÍNH
- Cấu tạo lăng kínhĐịnh 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 tiếtdiện chính. Trong thực tế lăng kính là một khối lăng trụ có tiết diện chínhlà một tam giác.
- Góc A hợp bởi hai mặt lăng kính được gọi là góc chiết quang hay góc ởđỉnh 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:
(6)
Nếu môi trường là không khí: 𝑛 = 𝑛𝐿𝐾
- Đường truyền của tia sáng qua lăng kínha. 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 sắcánh 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 ướcGóc i: góc tới; Góc i’: góc ló; Góc D hợp bởi tia tới SI và tia ló JR được gọilà góc lệch của tia sáng khi đi qua lăng kính; r là góc khúc xạ tại I; r’ là góctới tại J
- Các công thức lăng kính Các công thức lăng kính:sin i = nsinrsin i′ = nsin r
r + r′ = AD = i + i′ – A Nếu các góc i và A nhỏ (<10o) thì các công thức này có thể viết:
i = nri’ = nr’A = r+r’D = (n-1)A
- 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 phângiác của góc ở đỉnh A nên i’ = i = im (góc tới ứng với độ lệch cực tiểu)
Và (góc có cạnh tương ứng vuông góc) Vậy Hay
D. THẤU KÍNH MỎNG
I. Thấu kính . Phân loại thấu kính
- 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 mộtmặt phẳng.
- 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
- Quang tâm. Tiêu điểm.Tiêu diệna. 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 thấ
Nguồn: https://vatlytuoitre.com
Danh mục: Định luật
