Benjamin Crowell: Quang học - Phần 9

2.4 Ảnh của ảnh

Nếu bạn hiện đang đeo kính, thì các tia sáng từ trang giấy tới trước tiên bị xử lí bởi kính đeo của bạn rồi mới tới thủy tinh thể của mắt bạn. Bạn có thể nghĩ sẽ thật khó nếu phân tích hiện tượng này, nhưng thật ra thì khá dễ. Trong bất kì hệ quang ghép nối tiếp nào (gương hoặc thấu kính, hoặc cả hai), mỗi bộ phận nhận ánh sáng từ bộ phận trước đó cung cấp theo kiểu giống như là ảnh tạo bởi bộ phận trước là một vật thật sự.

Hình g/ trình bày một thí dụ chỉ dùng gương. Kính thiên văn Newton, do Isaac Newton phát minh ra, gồm một gương cầu lớn, cộng với một gương phẳng thứ hai mang ánh sáng đi ra khỏi ống ngắm. (Ở những chiếc kính thiên văn rất lớn, có thể có đủ chỗ để đặt một camera hoặc thậm chí một người bên trong ống, trong trường hợp đó cái gương thứ hai là không cần thiết) Ống kính thiên văn là không cần thiết; nó chủ yếu là một bộ phận cấu trúc, mặc dù nó có thể giúp chặn bớt ánh sáng tản lạc. Thấu kính được gỡ khỏi phần mặt trước của camera, vì trong cấu hình này nó là không cần thiết. Lưu ý hai tia sáng mẫu được vẽ song song nhau, vì kính thiên văn được dùng để quan sát những vật thể ở rất xa. Hai đường “song song” này thật ra cắt nhau tại một điểm nào đó, thí dụ như tại một miệng hố trên mặt trăng, nên thật ra chúng không song song hoàn toàn, mà chúng là song song trong tất cả những mục đích thực tế vì chúng ta sẽ phải lần ngược theo chúng lên trên đến một phần tư triệu dặm mới đến điểm nơi chúng giao nhau.

Kính thiên văn Newton

g/ Một kính thiên văn Newton được sử dụng cùng với một camera.

Kính thiên văn Newton

h/ Một chiếc kính thiên văn Newton đang được dùng để ngắm thay vì chụp ảnh. Trong thực tế, người ta thường dùng một thị kính để tiếp tục phóng to ảnh, nhưng cấu hình đơn giản hơn này vẫn hoạt động tốt.

Cái gương cầu lớn sẽ tạo ra một ảnh I, nhưng cái gương phẳng nhỏ thì tạo ra ảnh của ảnh, I’. Mối liên hệ giữa I và I’ giống hệt thể I là một vật thật sự chứ không phải ảnh: I và I’ cách mặt phẳng gương những khoảng bằng nhau, và đường nối giữa chúng vuông góc với mặt phẳng gương.

Một điều bất ngờ là trong khi gương phẳng được dùng để tạo ảnh ảo của một vật thật, thì ở đây cái gương đang tạo ra một ảnh thật của ảnh ảo I. Điều này cho thấy sẽ là vô nghĩa nếu như bạn cố gắng học thuộc danh sách thực tế những loại ảnh được tạo ra bởi những bộ phận quang khác nhau dưới những tình huống khác nhau. Tốt hơn hết là bạn nên vẽ sơ đồ tia sáng.

Mặc dù điểm chính ở đây là nêu một thí dụ của một ảnh của ảnh, nhưng hình h còn thể hiện một trường hợp thú vị trong đó chúng ta cần phân biệt giữa độ phóng đại và số bội giác. Nếu bạn đang ngắm mặt trăng qua chiếc kính thiên văn này, thì ảnh I và I’ nhỏ hơn nhiều so với mặt trăng thực tế. Nếu không thì làm sao ảnh I có thể nằm khớp bên trong chiếc kính thiên văn chứ! Tuy nhiên, những ảnh này rất gần với mắt bạn so với mặt trăng thực tế. Kích cỡ nhỏ của ảnh được bù lại bởi khoảng cách ngắn hơn. Điều quan trọng ở đây là độ lớn của góc trong tầm nhìn của bạn mà ảnh bao quát, và góc này đã được tăng lên. Hệ số tăng lên đó được gọi là số bội giác, M_a.

Số bội giác