Ảnh S’ của điểm sáng S được đặt như hình là:
xy là trục chính của thấu kính, AB là vật thật, A’B’ là ảnh
Tài liệu gồm 48 trang, bao gồm kiến thức cần nhớ và phương pháp giải các dạng bài tập chuyên đề thấu kính trong chương trình Vật lí 11.
A. KIẾN THỨC CẦN NHỚ 1. Thấu kính Thấu kính là một khối chất trong suốt giới hạn bởi hai mặt cầu hoặc một mặt phẳng và một mặt cầu. Có 2 loại: Thấu kính rìa [mép] mỏng. Thấu kính rìa [mép] dày. STUDY TIP Trong không khí, thấu kính mép mỏng là thấu kính hội tụ, thấu kính mép dày là thấu kính phân kỳ. 2. Đường đi của tia sáng qua thấu kính Tia sáng qua quang tâm O thì không đổi phương. Tia sáng song song với trục chính cho tia ló [hoặc đường kéo dài] qua tiêu điểm ảnh chính. Tia sáng [hoặc đường kéo dài] qua tiêu điểm vật chính cho tia ló song song trục chính. 3. Tiêu cự, Mặt phẳng tiêu diện Tiêu cự Quy ước: Thấu kính hội tụ thì f > 0 thấu kính phân kỳ thì f < 0. Mặt phẳng tiêu diện: Các tiêu điểm vật phụ ở trên mặt phẳng tiêu diện vật vuông góc với trục chính tại F. Các tiêu điểm ảnh phụ ở trên mặt phẳng tiêu diện ảnh vuông góc với trục chính tại F. 4. Các công thức về thấu kính a. Tiêu cự – Độ tụ Tiêu cự là trị số đại số f của khoảng cách từ quang tâm O đến các tiêu điểm chính với quy ước: Độ tụ là khả năng hội tụ hay phân kì chùm tia sáng của thấu kính. Độ tụ D xác định bởi công thức. 5. Khái niệm về vật và ảnh Vật: Là giao của chùm tia tới, chiếu tới dụng cụ Vật thật: chùm tới là chùm phân kì Vật ảo: chùm tới là chùm hội tụ Ảnh: Là giao của chùm tia ló khỏi dụng cụ Ảnh thật: chùm ló là chùm hội tụ Ảnh ảo: chùm ló là chùm phân kì 6. Tính chất ảnh của một vật qua thấu kính [chỉ xét vật thật] Với thấu kính hội tụ: Nếu cho ảnh thật: Ảnh thật ngược chiều vật [hứng được trên màn] Ảnh thật: nhỏ hơn vật nếu d f 2 lớn hơn vật nếu fd f 2 bằng vật nếu d f 2 Nếu cho ảnh ảo: ảnh ảo luôn cùng chiều vật và lớn hơn vật. Với thấu kính phân kì: Ảnh luôn là ảnh ảo, cùng chiều vật và nhỏ hơn vật. 7. Cách vẽ đường đi của tia sáng Sử dụng các tia đặc biệt sau: Tia tới đi song song với trục chính thì tia ló [hoặc đường kéo dài tia ló] sẽ đi qua tiêu điểm ảnh chính. Tia tới [hoặc đường kéo dài tia tới] đi qua tiêu điểm vật chính thì tia ló sẽ song song với trục chính. Tia tới đi qua quang tâm O thì tia ló sẽ truyền thẳng [trùng với chính tia tới]. Trường hợp tia sáng SI bất kì: Cách xác định tia ló Dựng trục phụ song song với tia tới. Từ F′ dựng đường thẳng vuông góc với trục chính, cắt trục phụ tại F1. Nối điểm tới I và F1 được giá của tia tới STUDY TIP Đối với thấu kính giữ cố định thì vật và ảnh luôn di chuyển cùng chiều.
B. CÁC DẠNG BÀI TẬP VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI
DẠNG 1. Vẽ hình đối với thấu kính. DẠNG 2. Xác định các đại lượng trong công thức tính độ tụ phương pháp chung. DẠNG 3: Xác định vị trí, tính chất, độ lớn của vật và ảnh. DẠNG 4. Dời vật hoặc thấu kính theo phương của trục chính.DẠNG 5. Hệ hai thấu kính ghép đồng trục.
[ads]
Bài tập về thấu kính nâng cao
1. Khoảng cách giữa vật và ảnh
L = | d + d'|
2. Dịch chuyển vật, ảnh dọc theo phương trục chính
f không đổi => d tăng thì d' giảm và ngược lại => ảnh và vật luôn dịch chuyển cùng chiều nhau
Giả sử ban đầu vị trí vật, ảnh là d1; d'1;
Δx; Δx' là khoảng dịch chuyển của vật và ảnh
Qui ước:
- Δx lấy dấu + khi dịch vật ra xa TK, lấy dấu - khi dịch vật lại gần
- Δx' lấy dấu + khi dịch ảnh ra xa TK, lấy dấu - khi dịch ảnh lại gần
3. Dịch chuyển vật, ảnh theo phương vuông góc với trục chính.
d không đổi => d' không đổi => ảnh và vật di chuyển theo phương vuông góc với trục chính.
Để biết chiều dịch chuyển của vật và ảnh ta sử dụng tính chất điểm vật, điểm ảnh quang tâm thẳng hàng
4. Dịch chuyển vật, ảnh theo phương bất kì
Xác định độ dời của vật => độ dời của vật theo hai phương [vuông góc với trục chính và trùng với phương của trục chính]
Tính độ dời của ảnh theo hai phương vuông góc với trục chính và trùng với trục trính => độ dời của ảnh.
II.Các dạng bài tập thấu kính
Dạng 1. Xác định tiêu cự, bán kính, chiết suất của thấu kính dựa vào công thức tính độ tụ.
Dạng 2. Xác định vị trí, tính chất của ảnh và vẽ ảnh tạo bởi thấu kính.
Dạng 3. Xác định vị trí của vật và ảnh khi biết tiêu cự của thấu kính và độ phóng đại
Dạng 4. Xác định vị trí của vật và ảnh khi biết khoảng cách giữa chúng
III.Bài tập
Bài tập 1. Một thấu kính hội tụ mỏng có 2 mặt cầu giống nhau, bán kính R, có chiết suất đối với tia đỏ là nđđ =1,6 và đối với tia tím là ntt = 1,69. Ghép sát vào thấu kính trên một thấu kính phân kỳ mỏng có 2 mặt cầu giống nhau, cũng bán kính R và đặt trong không khí thì thấy tiêu điểm của hệ thấu kính đối với tia đỏ và tia tím trùng nhau. Thấu kính phân kỳ có chiết suất đối với tia đỏ là nđđ' và tia tím là n'tt. Xác định biểu thức liên hệ giữa n'đđ và n'tt
Lời giải:
Bài tập 2: Quan sát một vật qua một thấu kính. Di chuyển thấu kính ra xa hay lại gần vật, ta thấy ảnh luôn luôn nhỏ hơn vật. đây là thấu kính loại gì?
Lời giải:
Di chuyển thấu kính ra xa hay lại gần vật, ta thấy ảnh luôn luôn nhỏ hơn vât. Đây là ảnh ảo, nhỏ hơn vật => thấu kính phân kì
Bài tập 3: Cho hai thấu kính hai mặt lồi, làm bằng thủy tinh Có cùng chiết suất. Các thấu kính phồng, dẹp khác nhau. Thấu kính nào có khả năng làm hội tụ chùm tia sáng đi qua mạnh hơn?
Lời giải:
Thấu kính nào càng phồng [tức là có mặt cong càng cong] thì có khả năng làm hội tụ chùm tia sáng đi qua mạnh hơn.
Bài tập 4: một vật sáng AB cho ảnh thật qua một thấu kính hội tụ L, ảnh này hứng trên một màn E đặt cách vật một khoảng 180cm, ảnh thu được cao bằng 1/5 vật.a/ Tính tiêu cự của thấu kính
b/ Giữ nguyên vị trí của AB và màn E, dịch chuyển thấu kính trong khoảng AB và màn, co vị trí nào khác của thấu kính để ảnh lại xuất hiện trên màn E không?
Lời giải
Suy ra trong khoảng giữa màn và vật có 2 vị trí của thấu kính cho ảnh rõ nét trên màn. Nên khi di chuyển thấu kính trong khoảng giữa vật AB và màn E còn có 1 vị trí nữa cho ảnh rỏ nét trên màn.
Bài tập 5: Cho hai thấu kính hội tụ L1, L2 lần lượt có tiêu cự 20cm và 25cm, đồng trục, cách nhau ruột khoảng a = 80cm. Vật AB= 2cm, vuông góc với trục, ở trước hệ hai thấu kính và cách L1 là 30cm [L1 ở trước L2].
a] Hãy xác định các ảnh cho bởi hệ.
b] Làm lại câu trên nếu đưa L2 sát với L1
*Phương pháp: Lập sơ đồ tạo ảnh
Với d‘1+d2=O1O2
Và
Nếu hệ hai thấu kính ghép sát nhau thì D=D1+D2
Lời giải:
a] Ta có giả thiết f1 = 20 cm, f2 = 25 cm, O1O2 = a = 80 cm
Vật AB = 2 [cm], d1 = 30 cm
Dựa vào sơ đồ tạo ảnh ta lần lượt tính:
Vậy qua quang hệ, ta có ảnh cuối cùng là ảnh ảo, ngược chiều vật AB và có độ lớn là 20 [cm].
Cách vẽ ảnh qua quang hệ:
+ Xác định các vị trí vật, ảnh bằng các số k.
+ Vẽ tia tới qua vật và tia ló qua ảnh cho từng cặp vật, ảnh của mỗi thấu kính.
b] Nếu ghép sát [L2] với [L1] thì độ tụ hộ thấu kính sẽ là
Ảnh qua quang hệ là ảnh thật, ngược chiều vật và có độ lớn 1,2 [cm]