Bài 9: Thực hành đo tiêu cự của thấu kính hội tụ

1. Kiến thức trọng tâm

Tiêu cự của thấu kính hội tụ là khoảng cách từ quang tâm của thấu kính đến tiêu điểm của nó. Có nhiều cách đo tiêu cự. Cách đơn giản nhất là hứng ảnh của vật ở rất xa, ví dụ ánh sáng Mặt Trời hoặc ngọn đèn ở xa, lên màn chắn: khi ảnh rõ nét nhất, khoảng cách từ thấu kính đến màn chính là tiêu cự.

Cách thứ hai dùng công thức thấu kính: đặt vật sáng trước thấu kính, điều chỉnh vị trí vật và màn để thu được ảnh rõ nét trên màn, đo khoảng cách từ vật đến thấu kính ($d$) và từ ảnh đến thấu kính ($d'$), rồi tính tiêu cự theo công thức $\frac{1}{f} = \frac{1}{d} + \frac{1}{d'}$. Cách này chính xác hơn vì dựa trên số liệu đo được.

Khi thực hành, cần đặt thấu kính, vật và màn thẳng hàng trên giá quang học, di chuyển màn từ từ để tìm vị trí ảnh rõ nét nhất. Cần đo nhiều lần và lấy giá trị trung bình để giảm sai số. Chú ý không nhìn trực tiếp vào Mặt Trời khi hứng ảnh.

2. Ví dụ minh họa

Một nhóm học sinh dùng đèn pin chiếu qua khe sáng đặt trước thấu kính hội tụ, hứng ảnh lên màn. Khi ảnh khe sáng rõ nét nhất, các bạn đo được $d = 30$ cm và $d' = 15$ cm. Áp dụng công thức: $\frac{1}{f} = \frac{1}{30} + \frac{1}{15} = \frac{1}{30} + \frac{2}{30} = \frac{3}{30} = \frac{1}{10}$. Vậy $f = 10$ cm.

Nhóm đo lại ba lần với các vị trí vật khác nhau, thu được các giá trị tiêu cự $10,0$ cm; $10,2$ cm; $9,8$ cm. Giá trị trung bình là $10,0$ cm. Các bạn kết luận thấu kính có tiêu cự khoảng $10$ cm và ghi kết quả vào báo cáo kèm nhận xét về sai số do mắt nhìn ảnh chưa thật chính xác.

3. Ghi nhớ

• Tiêu cự là khoảng cách từ quang tâm đến tiêu điểm của thấu kính.
• Đo bằng cách hứng ảnh vật ở xa, hoặc dùng công thức $\frac{1}{f} = \frac{1}{d} + \frac{1}{d'}$.
• Đo nhiều lần và lấy giá trị trung bình để giảm sai số.