Vì sao một thấu kính vẫn có thể cho ảnh mờ dù chỉ dùng một màu sáng?
Khám phá mở rộng – KHTN, phần Vật lý 9
Thấu kính thật có thể làm các tia cùng một màu nhưng đi qua những vùng khác nhau hội tụ ở các vị trí khác nhau. Một dạng quen thuộc là cầu sai: tia gần rìa và tia gần trục không có cùng vị trí hội tụ lý tưởng, nên ảnh điểm trải thành vệt rộng.
Sơ đồ tia mảnh đã dùng một gần đúng
Khi học thấu kính, ta thường xét kính mỏng và các tia gần trục để mô tả ảnh bằng những quy tắc đơn giản. Kính thật có độ cong, bề dày và chùm tia mở rộng; khi đi xa miền gần đúng, các tia không nhất thiết cùng gặp tại một điểm.
Cầu sai không cần có hai màu. Do đó thay nguồn trắng bằng nguồn gần đơn sắc chưa tự loại bỏ mọi nguyên nhân mờ quang học.
Rìa kính không phải luôn bị làm hỏng
Đối với một số thấu kính cầu đơn, tia rìa có thể hội tụ gần kính hơn tia gần trục. Nhưng dấu và mức sai lệch phụ thuộc hệ quang, hình dạng và điều kiện; không nên biến một hình minh họa thành quy tắc cho mọi loại kính.
Mặt phi cầu hoặc phối hợp nhiều phần tử có thể được thiết kế để giảm sai lệch. Chỉnh đường tia đòi tính toán toàn hệ, chứ không chỉ làm kính dày hơn tùy ý.
Thu lỗ sáng có thể giúp nhưng không vô hạn
Chặn bớt tia rìa có thể giảm đóng góp cầu sai trong một cấu hình. Đổi lại, lượng ánh sáng giảm; nếu lỗ quá nhỏ, nhiễu xạ khiến ảnh điểm trải rộng theo một cơ chế khác.
Ví dụ, ảnh một điểm đèn có thể rõ hơn ở một khẩu độ vừa phải rồi kém rõ khi khép quá mạnh. Điều đó không mâu thuẫn: hai cơ chế cùng thay đổi theo khẩu độ và có miền ảnh hưởng khác nhau.
Hiểu lầm: chỉ cần đã giảm viền màu thì ảnh phải hoàn hảo. Sắc sai liên quan bước sóng; cầu sai đang xét sự khác nhau giữa các đường tia ở cùng bước sóng.
Ghi nhớ: công thức ảnh đơn giản thuộc miền gần đúng; kính thật cần quản lý cả màu, vị trí tia và nhiễu xạ.
Đọc thêm
- Vì sao ghép một thấu kính hội tụ với một thấu kính phân kỳ có thể giảm viền màu?
- Vì sao ánh sáng qua một khe hẹp lại trải ra?