Bài tập về hệ thấu kính

Chia sẻ: Huỳnh Tấn Lộc | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:11

Thêm vào BST

Báo xấu

174
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài tập về hệ thấu kính giúp các bạn nắm được đặc điểm về sự tạo ảnh qua hệ thấu kính ghép đồng trục: ghép cách nhau, ghép sát nhau. Viết được công thức tính độ phóng đại k, công thức liên hệ giữa d2 và d1.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài tập về hệ thấu kính

Equation Chapter 1 Section 1 BÀI TẬP VỀ HỆ THẤU KÍNH Sinh viên thực hiện: Huỳnh Tấn Lộc Lớp : Sư phạm Vật lí K38 Ngày dạy : I. Mục tiêu 1. Kiến thức Nắm được đặc điểm về sự tạo ảnh qua hệ thấu kính ghép đồng trục: ghép cách nhau, ghép sát nhau. Viết được công thức tính độ phóng đại k, công thức liên hệ giữa d2 và 2. Kỹ năng Giải các bài toán về hệ thấu kính. Vẽ ảnh của vật phẳng nhỏ vuông góc với trục chính của hệ thấu kính. 3. Thái độ Nghiêm túc trong giờ học. Tích cực tham gia phát biểu xây dựng bài. Tích cực tìm tòi, sáng tạo để giải các bài tập. II. Chuẩn bị 1. Giáo viên Dự kiến những sai lầm của học sinh trong quá trình giải bài tập. Những lưu ý trong các dạng bài tập. 2. Học sinh Làm trước bài tập ở nhà. Xem lại những công thức về thấu kính, hệ thấu kính. Ôn lại những kiến thức về đường đi của tia sáng qua thấu kính hội tụ và thấu kính phân kỳ. III. Tiến trình giảng dạy 1. Các bài tập: Bài 1: Cho một thấu kính hội tụ L1 có tiêu cự và một thấu kính phân kì L2 có tiêu cự hai thấu kính đặt đồng trục, thấu kính L2 nằm bên phải thấu kính L1 và cách L1 30 (cm). Vật sáng AB đặt vuông góc với trục chính, nằm bên trái L1 và cách L1 một đoạn d1. a, Biết hãy xác định tính chất, số phóng đại của ảnh cuối cùng cho bởi thấu kính. Vẽ hình. 1
b, Tính d1 để ảnh sau cùng là ảnh ảo và bằng bốn lần vật. Bài 2: Cho hai thấu kính hội tụ L1 và L2 có tiêu cự lần lượt là Hai thấu kính được ghép sát đồng trục với nhau, khoảng cách giữa hai thấu kính coi như bằng 0. Thấu kính L1 có đường kính rìa gấp đôi thấu kính L2. a, Chứng minh rằng khi đặt một vật sáng nhỏ trước hệ thấu kính ghép đó và cách nó một khoảng d, ta sẽ thu được hai ảnh phân biệt của vật. b, Tìm điều kiện mà d phải thỏa mãn để hai ảnh đó là thật cả, hoặc ảo cả. Chứng minh rằng khi cả hai ảnh đều thật, hoặc đều ảo thì độ lớn của chúng không thể bằng nhau. Bài 3: Hai thấu kính L1, L2 được ghép đồng trục, thấu kính hội tụ L1 có tiêu cự thấu kính phân kỳ L2 có tiêu cự Đặt L1 cách L2 một khoảng a. Hỏi a bằng bao nhiêu thì độ lớn của ảnh cuối cùng không thay đổi khi ta di chuyển vật lại gần thấu kính? 2. Tiến trình giảng dạy Hoạt động của GV Hoạt động của HS Hoạt động 1: (3 phút) Ổn định lớp và đặt vấn đề vào bài mới Ổn định lớp: Yêu cầu lớp trưởng báo cáo Lớp trưởng báo cáo sĩ số lớp. sĩ số lớp. Đặt vấn đề: Ở tiết trước chúng ta đã học những kiến thức cơ bản về hệ thấu kính, hôm nay chúng ta sẽ áp dụng những kiến thức đó để giải những bài tập về hệ thấu kính để hiểu rõ hơn về hệ thấu kính. Hoạt động 2: (38 phút) Tiến hành giải các bài tập Bài 1: GV đọc và tóm tắt đề bài. Ghi đề. Yêu cầu HS: Trả lời: + Nêu sơ đồ tạo ảnh của một vật qua hệ + Sơ đồ tạo ảnh: hai thấu kính đồng trục. + Vật đặt tại tiêu điểm của thấu kính L1 + Nhận xét về vị trí của vật? vì d1 = f1. Ảnh của vật qua thấu kính L1 nằm ở vô Ảnh của vật qua thấu kính L1 nằm ở vị trí cùng vì từ công thức thấu kính, ta có: nào? (Gợi ý: Áp dụng công thức thấu kính). Khoảng cách từ đến L2: Khoảng cách từ đến L2 được xác định 2
như thế nào? Trả lời: Dựa vào những dữ kiện đã có, yêu cầu + Vị trí của ảnh: HS nêu cách xác định vị trí của ảnh sau cùng số phóng đại k và nhận xét tính chất + Số phóng đại của ảnh: của ảnh. k = k1k2 = + Ảnh cuối cùng là ảnh ảo, cách thấu kính L2 một đoạn 10cm, cùng chiều với AB và có độ lớn bằng một nửa AB. Nhận xét câu trả lời của HS. Lưu ý: + Dấu của cho ta biết ảnh là ảnh thật hay ảnh ảo. + Dấu của k cho ta biết ảnh cùng chiều hay ngược chiều với vật. Trị số tuyệt đối của k cho biết ảnh cao bằng bao nhiêu lần vật. Hướng dẫn HS vẽ hình: Vẽ theo hướng dẫn của GV. + Vẽ hệ thấu kính đồng trục theo đúng tỉ lệ. + Từ B vẽ tia song song với trục chính của thấu kính, cắt thấu kính tại điểm C, thu được tia ló qua tiêu điểm . + Từ B vẽ tiếp tia đi qua quang tâm O của thấu kính, thu được tia ló truyền thẳng. + Hai tia này song song với nhau nên ảnh của vật nằm tại vô cực. + Hai tia ló và BO truyền thẳng đến thấu kính L2, cắt L2 tại 2 điểm K và V. + Yêu cầu HS nêu cách vẽ đường đi của tia qua thấu kính phân kỳ. 3
+ Tương tự, tia tới OV có cùng tiêu điểm ảnh phụ với tia tới CK. Từ K, vẽ tia ló đi qua Trả lời: + Giao điểm của hai tia ló là điểm là ảnh + Bước 1: Vẽ tiêu diện ảnh của thấu của điểm B qua hệ thấu kính. + Từ hạ vuông góc xuống trục chính, thu kính L2. được điểm là ảnh của điểm A qua hệ thấu + Bước 2: Vẽ trục phụ song song với tia kính. tới CK, cắt tiêu diện ảnh tại một tiêu điểm + Nối vớita thu được ảnh cuối cùng của phụ là Từ K, vẽ tia ló đi qua AB qua hệ thấu kính. Tiến hành giải câu b. Để ảnh sau cùng là ảnh ảo và cao gấp 4 lần vật thì ảnh phải thỏa điều kiện nào? Yêu cầu HS nêu cách tính Yêu cầu HS nêu cách xác định biểu thức liên hệ giữa d1 với và k. Để ảnh sau cùng là ảnh ảo và cao gấp 4 lần vật thì khoảng cách từ ảnh đến thấu 2 2 kính L phải bé hơn 0 (d ᾿
Tiến hành giải bất phương trình + Yêu cầu HS nêu điều kiện để biểu thức có nghĩa. + Biểu thức trên bé hơn không trong những trường hợp nào. + Giải bất phương trình tìm ra điều kiện để ảnh là ảnh ảo. Giải phương trình k = 4. Tìm ra d1 và so sánh với điều kiện ở trên để tìm ra kết quả Điều kiện: d1 40. cuối cùng. Tổng kết và chốt lại phương pháp chung Khi tử số và mẫu số trái dấu nhau. để giải các bài tập về hệ thấu kính + Lập sơ đồ tạo ảnh của vật qua hệ thấu kính. + Áp dụng các công thức liên quan cho Ghi bài. mỗi khâu của sơ đồ và công thức chuyển khâu để giải bài toán theo yêu cầu của đề. Công thức thấu kính. Lắng nghe. Mối liên hệ giữa vai trò vật và ảnh của Công thức tính độ phóng đại của hệ thấu kính. Đối với hệ thấu kính ghép sát nhau, có thể sử dụng một thấu kính tương đương có tiêu cự được xác định theo công thức: + Với bài toán có tham số, dựa theo yêu cầu của đề bài để đặt phương trình mà các giá trị d1,phải thỏa mãn để giải. Bài 2: Đọc đề và tóm tắt bài toán. Ghi bài. Yêu cầu HS mô tả hệ thấu kính. Hệ gồm hai thấu kính hội tụ ghép sát nhau. Thấu kính L1 dài gấp đôi thấu kính L2. 5
Khi chùm tia tới từ S truyền đến hệ thấu Khi tia sáng truyền đến phần rìa của thấu kính, quá trình tạo ảnh qua hệ diễn ra như kính L1 thì cho tia ló khác. Còn khi tia sáng thế nào? truyền đên phần ghép nhau giữa thấu kính L1 và L2 thì sẽ cho tia ló khác. Điều đó chứng tỏ điều gì? Khi tia sáng từ vật truyền đến hệ, sẽ xuất hiện hai ảnh. GV bổ sung: Phần chập nhau giữa hai thấu kính có thể xem như là một thấu kính tương đương. Yêu cầu HS nêu sơ đồ tạo ảnh và công Trả lời thức thấu kính của hai quá trình. + Phần rìa của L1: + Phần chập nhau của hai thấu kính: Thấu kính tương đương L có tiêu cự: = 20 (cm) Từ (1) và (2) ta có: Yêu cầu HS nêu công thức tính tiêu cự của thấu kính tương đương. Hai ảnh của vật qua hệ sẽ không bao giờ trùng nhau. Từ hai biểu thức (1) và (2), hãy rút ra Dựa vào dấu của nhận xét về và Yêu cầu HS rút ra kết luận dựa trên mối quan hệ giữa và Trả lời: Nhận xét câu trả lời của HS và kết luận. Dựa vào đâu để ta biết ảnh là ảnh thật hay ảnh ảo? Biểu thức của và Ảnh thật có dấu gì và ảnh ảo có dấu gì? Để hai ảnh cùng ảo hoặc cùng thật thì biểu thức toán học biểu diễn mối quan hệ giữa và là gì? Yêu cầu HS nêu biểu thức của và 6
Được xác định bằng số phóng đại. Dựa vào số phóng đại. Dựa vào biểu thức liên hệ giữa và tiến hành giải bài toán. Trả lời: Kích thước của ảnh so vật được xác định + Số phóng đại của ảnh : bằng giá trị nào? Làm thế nào để ta biết được hai ảnh có + Số phóng đại của ảnh : kích thước khác nhau? Yêu cầu HS nêu công thức tính số phóng đại của hai ảnh. Số phóng đại của hai ảnh khác nhau. Ta lập tỉ số giữa k1 và k2. Chúng khác nhau khi tỉ số giữa chúng khác 1. Để hai ảnh có kích thước khác nhau thì số phóng đại của chúng như thế nào? Dựa vào cách nào để biết được số phóng đại của hai ảnh khác nhau? Nhận xét và kết luận. Bài 3: Đọc đề bài tập. Ghi đề vào vở. Hướng dẫn cách giải và yêu cầu HS về nhà hoàn thành bài giải. + Độ lớn của ảnh so với vật được xác Được xác định bởi số phóng đại. định bởi giá trị nào. + Vậy muốn độ lớn của ảnh không thay Số phóng đại không đổi. đổi khi thay đổi vật thì độ phóng đại phải như thế nào? + Khi di chuyển vật AB lại gần hệ thấu Khi di chuyển vật AB lại gần hệ thì d1 kính thì đại lượng nào thay đổi? thay đổi. + Nhận xét: Bây giờ, bài toán có d1 là biến số và a là thông số cần xác định, k là đại lượng không đổi. 7
+ Dựa vào các dữ kiện của bài toán, hãy Thiết lập biểu thức có cả ba đại lượng nêu cách xác định a? trên. + Yêu cầu HS nêu biểu thức cần thiết lập. Thiết lập biểu thức của độ phóng đại k có chứa a và d1. + Để độ phóng đại không đổi khi thay k không phụ thuộc vào d1. đổi vị trí vật lại gần thấu kính thì k phải như thế nào? Đưa ra đáp án: a = f1 + f2 = 20 (cm). Hoạt động 4: Củng cố và giao nhiệm vụ về nhà. Củng cố: Khi giải bài tập về hệ thấu kính, cần lưu ý các vấn đề sau: + Nên thế số ở biểu thức sau cùng để tránh sai sót và dễ dàng tính toán. + Khi thay số vào công thức, cần chú ý đến dấu của đại lượng. Giao nhiệm vụ về nhà: + Giải lại các bài tập và giải bài 3. + Chuẩn bị bài “Mắt”. IV. Nội dung ghi bảng BÀI TẬP VỀ HỆ THẤU KÍNH Bài 1: Tóm tắt đề bài a, Vẽ hình. b, để ảnh là ảnh ảo cao gấp 4 lần vật. Bài giải a, Sơ đồ tạo ảnh: Khi đặt AB tại F1 thì: Ảnh ở vô cực. là vật đối với L2 và cách O2 một đoạn: 8
Vì ở vô cùng nên ảnh ở tiêu điểm ảnh của L2: Số phóng đại của ảnh qua hệ thấu kính: Ảnh cuối cùng là ảnh ảo, cách thấu kính L2 một đoạn 10cm, cùng chiều với AB và có độ lớn bằng một nửa AB. b, Ta có: d1 là khoảng cách từ AB đến thấu kính L1. Ảnh cách O1 một đoạn: là vật đối với L2 và cách O2 một đoạn: Ảnh cách O2 một đoạn: Để vật AB cho ảnh là ảnh ảo thì: (*) Vì ảnh cao gấp 4 lần vật nên: So sánh với điều kiện (*), ta chọn d1 = 37,5 cm Bài 2: Tóm tắt đề bài a, CMR: có hai ảnh của S tạo bởi hệ. b, d = ? để cùng dấu. CMR: 9
Bài giải a, Phần rìa của L1: Phần chập nhau của hai thấu kính: + Sơ đồ tạo ảnh: + Thấu kính tương đương L có tiêu cự: = 20 (cm) Từ (1) và (2), ta có: Suy ra hai ảnh sẽ không bao giờ trùng nhau. Vậy, với cùng vật S có vị trí d sẽ cho hai ảnh: ảnh qua phần không chung của thấu kính lớn L1 và ảnh qua phần chung của hai thấu kính (thấu kính ghép hay thấu kính tương đương). b, Vị trí của : Vị trí của : Hai ảnh đều là thật khi và đều dương. Do d > 0 nên > 0 khi d – 60 > 0 d > 60 (cm) > 0 khi d – 20 > 0 d > 20 (cm) Vậy, khi d > 60cm thì cả hai ảnh đều thật. Hai ảnh đều là ảo khi và đều âm. Lập luận tương tự, ta tìm được điều kiện d
Bài 3: Tóm tắt đề bài: để A2B2 không đổi khi AB lại gần thấu kính. Bài giải: Tìm a để ảnh cuối cùng có độ lớn không đổi khi di chuyển vật: bây giờ d1 là biến số, a là thông số phải xác định Ta có: Suy ra: và Số phóng đại: . Muốn độ lớn của ảnh A2B2 không đổi khi ta di chuyển vật lại gần thấu kính, số phóng đại k phải độc lập với d1. Muốn vậy, ta phải có: (hệ vô tiêu) IV. Rút kinh nghiệm 11