CHUYÊN ĐỀ: THẤU KÍNH MỎNG – Tuần 30 - TRƯỜNG THPT LỘC PHÁT

06:24 ICT Thứ tư, 08/07/2020
THẦY VÀ TRÒ TRƯỜNG THPT LỘC PHÁT QUYẾT TÂM HOÀN THÀNH TỐT CÁC NHIỆM VỤ TRỌNG TÂM NĂM HỌC 2019-2020

XEM NGÀY GIỜ


LIÊN KẾT WEBSITE

Website Sở GD&ĐT Lâm Đồng







TRANG CHỦ » LỚP HỌC TRỰC TUYẾN » VẬT LÝ

CHUYÊN ĐỀ: THẤU KÍNH MỎNG – Tuần 30

Thứ hai - 27/04/2020 07:59
CHUYÊN ĐỀ: THẤU KÍNH MỎNG – Tuần 30
CHUYÊN ĐỀ: THẤU KÍNH MỎNG – Tuần 30.
CHUYÊN ĐỀ: THẤU KÍNH MỎNG – Tuần 30

I. LÝ THUYẾT:

1. THẤU KÍNH LÀ GÌ ? PHÂN LOẠI THẤU KÍNH.

 

Trong không khí: 

- Thấu kính có phần rìa mỏng hơn phần giữa là thấu kính hội tụ (hình 29.2a)

- Thấu kính có phần rìa dày hơn phần giữa là thấu kính phân kì (hình 29.2b)


2. KHẢO SÁT THẤU KÍNH

2.1. Một số định nghĩa và kí hiệu của thấu kính hội tụ (TKHT): 

a) Quang tâm O là điểm chính giữa của thấu kính: Mọi tia sáng đi qua quang tâm đều truyền thẳng.

b) Trục chính: Đường thẳng đi qua quang tâm và vuông góc với mặt của thấu kính gọi là trục chính.

c) Trục phụ: Tất cả các đường thẳng đi qua quang tâm O mà không phải trục chính thì đều được gọi là trục phụ của thấu kính.


d) Tiêu điểm chính: Một chùm tia tới song song với trục chính của thấu kính cho chùm tia ló cắt nhau tại điểm F’ nằm trên trục chính gọi là tiêu điểm chính của thấu kính. Mỗi thấu kính có hai tiêu điểm chính F và F’ nằm trên trục chính và đối xứng nhau qua thấu kính.


e) Tiêu điểm phụ: Một chùm tia ló song song với trục phụ của thấu kính thì được tạo bởi chùm tia tới đồng quy tại tiêu điểm phụ F1

f) Tiêu diện: Tập hợp tất cả các tiêu điểm tạo thành một mặt phẳng gọi là tiêu diện của thấu kính. 

- Một thấu kính có hai tiêu diện: 


g) Tiêu cự : f=OF' là độ dài đại số từ quang tâm đến tiêu điểm chính:

 Thấu kính hội tụ có f  > 0

h) Độ tụ: D = 1/f là đại lượng nghịch đảo của tiêu cự:

  Đơn vị đo của độ tụ là Đi-ốp (dp); Thấu kính hội tụ có D  > 0. 

2.2. Một số định nghĩa và kí hiệu của thấu kính phân kì (TKPK): 

- Quang tâm của TKPK cũng có tính chất như TKHT.

- Các tiêu điểm, tiêu diện cũng được xác định tương tự như với TKHT; Điểm khác biệt chúng đều là ảo, được tạo bởi đường kéo dài của các tia sáng.

3. ẢNH TẠO BỞI THẤU KÍNH

3.1 Khái niệm ảnh và vật trong quang học

- Ảnh điểm là điểm đồng quy của chùm tia ló hoặc đường kéo dài của chúng. Nếu chùm tia ló hội tụ thì ảnh điểm là thật; Nếu chùm tia ló phân kỳ thì ảnh điểm là ảo.

- Vật điểm là điểm đồng quy của chùm tia tới hoặc đường kéo dài của chúng. Nếu chùm tia tới hội tụ thì vật điểm là ảo; Nếu chùm tia tới phân kỳ thì vật điểm là thật.

3.2 Cách dựng ảnh tạo bởi thấu kính:

a) Sử dụng 3 tia tới đặc biệt:

- Tia sáng song song với trục chính cho tia ló đi qua hoặc có đường kéo dài đi qua tiêu điểm chính.

- Tia sáng đi qua hoặc có đường kéo dài đi qua tiêu điểm chính thì tia ló song song với trục chính.

- Tia sáng đi qua quang tâm cho tia ló truyền thẳng.

b) Đường truyền của tia tới bất kì qua thấu kính.

Một tia tới bất kì có thể coi như:

+ Song song với trục phụ, tia ló đi qua hay có phần kéo dài đi qua tiêu điểm phụ trên trục phụ đó.

+ Đi qua hoặc hướng tới tiêu điểm phụ, tia ló sẽ song song với trục phụ tương ứng.

   Từ tính chất trên ta có thể suy ra nếu biết tia tới ta có thể vẽ được tia ló và ngược lại.

4. Các công thức thấu kính:

a) Trước hết cần hiểu các kí hiệu của các đại lượng được viết trong các công thức là gì ?


- Để thiết lập các công thức tổng quát áp dụng cho mọi trường hợp, ta đặt giá trị đại số cho các khoảng cách như sau:

d=OA ( khoảng cách từ vật đến thấu kính xem hình 29.14 và 29.15) 

d'=OA' ( khoảng cách từ ảnh đến thấu kính xem hình 29.14 và 29.15) 

Quy ước: + Vật thật d > 0, vật ảo d < 0 (không xét ở chương trình phổ thông)

+ Ảnh thật d’ > 0, ảnh ảo d’ < 0.

- Chiều và độ lớn của ảnh được xác định bằng tỉ số:  k=OA'OA , k gọi là số phóng đại ảnh.

Quy ước: k > 0  thì ảnh cùng chiều với vật, k < 0 thì ảnh ngược chiều vật.

a) Công thức xác định vị trí ảnh : 1f=1d+1d'

b) Công thức xác định số phóng đại : k=-d'd

(Bài tập áp dụng cụ thể xem ở phần II - Vận dụng)

5. Công dụng của thấu kính (đọc sách giáo khoa trang 188)

II. VẬN DỤNG

1. DẠNG 1:  VẼ ĐƯỜNG ĐI CỦA TIA SÁNG QUA THẤU KÍNH

* Một số lưu ý.

- Mọi tia sáng tới đều có phương đi qua vật, mọi tia ló đều có phương đi qua ảnh, tia đi qua quang tâm truyền thẳng.

- Ảnh và vật mà cùng nằm về một phía so với trục chính thì ảnh và vật khác tính chất (vật thật, ảnh ảo). Nếu ảnh nhỏ hơn vật hoặc gần trục chính hơn so với vật thì đó là ảnh ảo của thấu kính phân kì. Nếu ảnh lớn hơn vật hoặc xa trục chính hơn so với vật thì đó là ảnh ảo của thấu kính hội tụ.

- Ảnh và vật mà nằm khác phía so với trục chính thì ảnh là ảnh thật của thấu kính hội tụ.

Bài 1: Trong các hình vẽ sau xy là trục chính của thấu kính, S là điểm sáng, S’ là ảnh. 


Với mỗi trường hợp hãy xác định:

a. Quang tâm, tiêu điểm bằng phép vẽ

b. Loại thấu kính, tính chất của ảnh S’

Hướng dẫn giải:

* Cách dựng 

Nối SS’ cắt xy tại O thì O là quang tâm của thấu kính. 

Qua O ta dựng đoạn thẳng L vuông góc với xy thì L là thấu kính 

Từ S kẻ SI song song với xy, nối IS’ cắt xy tại F 

Lấy F’ đối xứng với F qua thấu kính. 

* Căn cứ hình vẽ ta thấy 

Với hình a : Do S, S’ ở cùng một phía so với xy và ảnh xa trục chính hơn so với vật nên là trường hợp vật thật cho ảnh ảo của thấu kính hội tụ. 

Với hình b : Do S, S’ ở khác phía so với xy nên là trường hợp vật thật cho ảnh thật của thấu kính hội tụ. 

Với hình c : Do S, S’ ở cùng một phía so với xy và ảnh gần trục chính hơn so với vật nên là trường hợp vật thật cho ảnh ảo của thấu kính phân kì.


Bài 2: Trong các hình vẽ sau xy là trục chínhcủa thấu kính, AB là vật, A’B’ là ảnh. Với mỗi trường hợp hãy xác định: 

a. Quang tâm, tiêu điểm bằng phép vẽ

b. Xác định loại thấu kính, tính chất của ảnh (thật hay ảo) 

2. DẠNG 2: BÀI TẬP THƯỜNG GẶP VỀ THẤU KÍNH

Bước 1: Vẽ hình cho trường hợp của bài toán :

+ TKHT thường có mấy trường hợp sau đây:

- Nếu d < f sẽ tạo ảnh ảo, cùng chiều với vật, lớn hơn vật.

- Nếu d > f sẽ tạo ảnh thật ngược chiều với vật.

- Nếu f < d < 2f sẽ tạo ảnh thật ngược chiều với vật,lớn hơn vật.

- Nếu d = 2f sẽ tạo ảnh thật ngược chiều với vật, cao bằng vật.

- Nếu d > 2f sẽ tạo ảnh thật ngược chiều với vật, nhỏ hơn vật.

+ TKPK luôn cho ảnh ảo, cùng chiều và nhỏ hơn vật.

Bước 2: Áp dụng các công thức thấu kính, nắm chắc quy ước để kết luận vị trí, tính chất ( thật hay ảo) chiều, độ lớn của ảnh.

Bài 1: Cho thấu kính hội tụ có tiêu cự f = 10cm. Vật sáng AB là một đoạn thẳng đặt vuông góc trục chính của thấu kính, cách thấu kính 30cm. Hãy xác định vị trí ảnh, tính chất ảnh và số phóng đại ảnh. Vẽ hình đúng tỉ lệ.

Hướng dẫn


Bài 2: Cho thấu kính phân kỳ có tiêu cự f = -10cm. Vật sáng AB là một đoạn thẳng đặt vuông góc trục chính của thấu kính, cách thấu kính 20cm. Hãy xác định vị trí ảnh, tính chất ảnh và số phóng đại ảnh.


Hướng dẫn

Áp dụng các công thức thấu kính ta có:

Vị trí: 

1f=1d+1d'  , d’ = - 20/3 (cm) < 0 ảnh ảo trước thấu kính.

Số phóng đại: 

k=-d'd = 1/3 > 0, ảnh cùng chiều so với vật.

Bài 3. Vật sáng AB đặt vuông góc với trục chính của thâu skính hội tụ có tiêu cự f = 20cm. Xác định tính chất, độ lớn của ảnh qua thấu kính và vẽ hình trong những trường hợp sau.
a/ vật cách thấu kính 30cm
b/ vật cách thấu kính 20cm
c/ vật cách thấu kính 10cm

Bài 4. Vật sáng AB đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ và cách thấu kính 10cm. Nhìn qua thấu kính thấy 1 ảnh cùng chiều và cao gấp 3 lần vật. Xác định tiêu cự của thấu kính, vẽ hình.

Bài 5. Một thấu kính hội tụ có tiêu cự 20cm. Vật sáng AB là một đoạn thẳng đặt vuông góc trục chính của thấu kính cho ảnh cao gấp 2 lần vật. Xác định vị trí ảnh và vật.

Bài 6. Một vật sáng AB đặt thẳng góc vói trục chính của một thấu kính hội tụ có tiêu cự có f = 20cm cho ảnh thật cách vật 90cm. Xác định vị trí của vật và ảnh.

Bài 7. Đặt một vật AB vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ, cho ảnh thật lớn gấp 4 lần vật và cách vật 150cm
a/ Xác định tiêu cực của thấu kính nói trên
b/ Xác định vị trí của ảnh thu  được.

3. DẠNG 3. BÀI TOÁN DI CHUYỂN VẬT, THẤU KÍNH.

Bài 1: Vật sáng AB đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính phẳng lồi bằng thủy tinh chiết suất n = 1,5 bán kính mặt lồi bằng 10cm, cho ảnh rõ nét trên màn đặt cách vật một khoảng L.

a/ Xác định khoảng cách ngắn nhất của L

b/ Xác định các vị trí của thấu kính trong trường hợp L = 90cm. Tính số phóng đại thu được trong các trường hợp này.


Hướng dẫn

a/ Tính tiêu cự của thấu kính theo công thức sau:

1f=(n-1)(1R1+1R2) với n là chiết suất, R1 là bán kính mặt lồi thứ nhất, R1 là bán kính mặt lồi thứ hai (nếu là mặt phẳng thì R2 = )

1f=(1,5-1)(10,1+1) , f = 20 cm

Vì ảnh hứng trên màn là ảnh thật nên: d’ > 0 nên d + d’ = L (1)

Ta có: 1f=1d+1d'  suy ra  d = d'fd'-f  thế vào (1) ta được  d'fd'-f + d’ = L

Biến đổi tương đương ta có: (d’)2 – Ld’+ fL = 0 (*)

∆=b2-4ac = L2 – 4fL, vì trên màn thu được ảnh rõ nét nên phương trình phải có nghiệm:

Δ ≥ 0, L  ≥ 4f vậy Lmin  = 4f = 80 cm

b) Thay L = 90 cm và f = 20 cm vào phương trình (*), giải phương trình ta có hai nghiệm:

d = 30 cm hoặc d = 60cm từ đó tính d’ tương ứng và tính số phóng đại ảnh k = - 2 hoặc k = -0,5.


Bài 2: Một vật sáng AB đặt vuông góc với trục chính của thấu kính hội tụ có tiêu cự f cho ảnh

thật A'B' hứng được trên một màn E đặt song song với thấu kính. Màn E cách vật AB một

khoảng L, khoảng cách từ thấu kính tới vật là d, từ thấu kính tới màn là d'. Giữ vật và màn cố định, cho thấu kính di chuyển giữa vật và màn sao cho thấu kính luôn song song với màn và vị trí trục chính không thay đổi. Gọi l là khoảng cách giữa hai vị trí của thấu kính cho ảnh rõ nét trên màn E. Lập biểu thức tính f theo L và l.




Hướng dẫn


Từ hình vẽ ta có: d = L-l2 và d’ = L+l2  thế vào công thức 1f=1d+1d'  ta được 1f=2L-l+2L+l

Suy ra: L2 l2 = 4fL →f=L2-l24f

Bài 3. Một thấu kính có dạng một mặt phẳng một mặt cầu, làm bằng thủy tinh có chiết suất n = 1,5. Đặt trong không khí. Một chùm tia sang tới song song với trục chính cho chùm tia ló hội tụ tại điểm phía sau thấu kính, cách thấu kính 12cm.
a/ Thấu kính thuộc loại lồi hay lõm.
b/ Tính bán kính mặt cầu.

Bài 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?

Bài 5. Một màn ảnh đặt song song với vật sáng AB và cách AB một đoạn L = 72cm. Một thấu kính hội tụ có tiêu cự f đặt trong khoảng giữa vật và màn sao cho AB vuông góc với trục chính của thấu kính, người ta tìm được hai vị trí của thấu kính cho ảnh rõ nét trên màn. Hai vị trí này cách nhau 48cm, tính tiêu cự của thấu kính.


Nguồn tin: Nhóm Vật Lý

Từ khóa tìm kiếm: thấu kính

TIN BÀI LIÊN QUAN