Độ tụ là gì? Công thức tính độ tụ (chi tiết nhất)

Bài viết Độ tụ là gì? Công thức tính độ tụ với phương pháp giải chi tiết giúp học sinh ôn tập, biết cách làm bài tập Độ tụ là gì? Công thức tính độ tụ.

Độ tụ là gì? Công thức tính độ tụ (chi tiết nhất)

1. Định nghĩa độ tụ

Độ tụ là đại lượng vật lý đặc trưng cho khả năng hội tụ ánh sáng của thấu kính.

2. Công thức – đơn vị đo độ tụ

Công thức độ tụ: $D=\frac{1}{f}$

Trong đó:

+ D là độ tụ

+ f là tiêu cự của thấu kính, có đơn vị là mét (m).

Đơn vị của độ tụ là điôp, kí hiệu là dp: 1 dp = 1 m^-1.

Qui ước:

+ thấu kính hội tụ: f > 0 ; D > 0

+ thấu kính phân kì: f < 0; D < 0

3. Mở rộng độ tụ

3.1. Riêng với thấu kính mỏng, khi biết các bán kính cong của thấu kính, ta có thể tính độ tụ bởi công thức:

$D=\left(n-1\right).\left(\frac{1}{R_1}+\frac{1}{R_2}\right)$

Trong đó:

+ D là độ tụ, D > 0 với thấu kính hội tụ; D< 0 với thấu kính phân kì. Đơn vị đo của D là diop (dp).

+ n là chiết suất tỉ đối của vật liệu làm thấu kính với môi trường xung quanh thấu kính.

+ R₁ và R₂ là các bán kính của các mặt thấu kính, có đơn vị mét (m), với quy ước:

R₁, R₂ > 0 đối với các mặt lồi,

R₁, R₂ < 0 đối với các mặt lõm,

R₁, R₂ = 0 đối với các mặt phẳng.

3.2. Với hệ hai thấu kính mỏng đồng trục ghép sát, ta có thể xác định độ tụ của thấu kính tương đương bởi công thức: D = D₁ + D₂

Trong đó:

+ D là độ tụ thấu kính tương đương, có đơn vị dp;

+ D₁ và D₂ lần lượt là độ tụ của các thấu kính trong hệ ghép sát đồng trục, có đơn vị dp.

3.3. Với mắt người bình thường, vật sáng ở trước mắt luôn cho ảnh hiện trên võng mạc, nên độ tụ của thể thủy tinh được xác định bằng công thức: $D=\frac{1}{d}+\frac{1}{OV}$

Trong đó:

+ D là độ tụ của mắt, có đơn vị dp;

+ d là khoảng cách từ vật đến mắt, có đơn vị mét (m);

+ OV là khoảng cách từ mắt đến võng mạc, có đơn vị mét (m).

3.4. Trong trường hợp biết vị trí vật và ảnh tạo bởi thấu kính, ta có thể dùng công thức thấu kính để xác định độ tụ của thấu kính: $D=\frac{1}{f}=\frac{1}{d}+\frac{1}{d\text{'}}$

Trong đó:

+ D là độ tụ của thấu kính, có đơn vị dp;

+ d là khoảng cách từ vật đến thấu kính, có đơn vị mét (m);

+ d’ là khoảng cách từ ảnh đến thấu kính, có đơn vị mét (m).

4. Bài tập độ tụ

Câu 1. Một thấu kính có tiêu cự f = 20 cm. Tính độ tụ của thấu kính này, cho biết đây là loại thấu kính gì?

Lời giải:

Đổi f = 20 cm = 0,2 m.

Độ tụ của thấu kính này là: $D=\frac{1}{f}=\frac{1}{0,2}=5\left(dp\right)$

Đây là thấu kính hội tụ (D > 0).

Đáp án: D = 5 dp

Câu 2: Mắt một người bình thường có thể nhìn một vật ở xa vô cùng mà không phải điều tiết, ảnh hiện trên võng mạc cách thể thủy tinh 2,5 cm. Tính độ tụ của mắt khi đó.

Lời giải:

Áp dụng công thức: $D=\frac{1}{d}+\frac{1}{OV}=\frac{1}{\infty }+\frac{1}{0,025}=40\left(dp\right)$

Đáp án: D = 40 dp

Câu 3: Hệ 2 thấu kính ghép sát, gồm có thấu kính hội tụ có tiêu cự f₁ = 20cm và thấu kính phân kì có tiêu cự f₂ = - 10cm. Tính độ tụ của thấu kính tương đương.

Lời giải:

Đổi f₁ = 20 cm = 0,2 m; f₂ = - 10 cm = - 0,1 m

Áp dụng công thức về độ tụ của hệ thấu kính ghép sát:

$D=D_1+D_2=\frac{1}{f_1}+\frac{1}{f_2}=\frac{1}{0,2}+\frac{1}{-0,1}=-5\left(dp\right)$

Đáp án: D = - 5dp.

Câu 4: Một người bị cận thị có khoảng cực viễn là OC_V = 1 m. Biết khoảng cách từ thể thủy tinh đến võng mạc là 2,5 cm. Hỏi người này phải đeo sát mắt một thấu kính có độ tụ là bao nhiêu để có thể nhìn rõ vật ở xa vô cùng mà không cần điều tiết.

Lời giải:

Khi mắt nhìn xa vô cùng mà không cần điều tiết thì ảnh của vật hiện lên võng mạc, độ tụ của hệ mắt – thấu kính ghép sát là:

$D=\frac{1}{\infty }+\frac{1}{OV}=\frac{1}{0,025}=40\left(dp\right)$

Nếu không đeo kính thì độ tụ của mắt là:

$D_1=\frac{1}{O{C}_V}+\frac{1}{OV}=\frac{1}{1}+\frac{1}{0,025}=41\left(dp\right)$

Áp dụng công thức tính độ tụ của hệ thấu kính đồng trục ghép sát:

$D=D_1+D_2\Rightarrow D_2=D-D_1=40-41=-1\left(dp\right)$

Vậy thấu kính cần đeo có độ tụ là D₂ = - 1dp, là thấu kính phân kì.

Câu 5. Một người có mắt bình thường, nhìn được các vật ở rất xa mà không phải điều tiết. Khoảng cực cận của người này là OC_C = 25 cm. Độ tụ của mắt người này khi điều tiết tối đa tăng thêm bao nhiêu?

Lời giải:

Ta có:$\frac{1}{O{C}_V}+\frac{1}{OV}=\frac{1}{f_{\max }}=D_{\min }$

$\frac{1}{O{C}_C}+\frac{1}{OV}=\frac{1}{f_{\min }}=D_{\max }$

Lấy $D_{\max }-D_{\min }=\Delta D=\frac{1}{O{C}_C}-\frac{1}{O{C}_V}=\frac{1}{0,25}-\frac{1}{\infty }=\frac{1}{0,25}=4\left(dp\right)$

Xem thêm các bài viết để học tốt môn Vật Lí sách mới hay, chi tiết khác:

• Công suất điện là gì? Công thức tính công suất điện

• Gia tốc và vận tốc là gì? Công thức tính gia tốc và vận tốc

• Năng suất là gì? Công thức tính năng suất

• Khối lượng riêng là gì? Công thức tính khối lượng riêng

• Vận tốc là gì? Công thức tính vận tốc

• Lực là gì? Công thức tính lực

---