SKKN: Giải bài tập thấu kính và ứng dụng vào thực tiễn

Chia sẻ: Trần Thị Ta | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:43

Thêm vào BST

Báo xấu

87
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài “Giải bài tập thấu kính và ứng dụng vào thực tiễn”, thuộc nội dung kiến thức trong chương trình vật lí lớp 11 thường có trong các đề thi THPTQG và học sinh giỏi các cấp, để nhằm trao đổi với đồng nghiệp và tạo ra một tài liệu tham khảo giúp ích cho các em học sinh trong quá trình ôn luyện trong thời gian sắp tới.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: SKKN: Giải bài tập thấu kính và ứng dụng vào thực tiễn

SỞ GD&ĐT VĨNH PHÚC TRƯỜNG THPT TRẦN HƯNG ĐẠO =====***===== BÁO CÁO KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG SÁNG KIẾN Tên sáng kiến: Giải bài tập thấu kính và ứng dụng vào thực tiễn Tác giả sáng kiến: NGUYỄN THỊ ĐÀO Mã sáng kiến: 09.54.02 1
SỞ GD&ĐT VĨNH PHÚC TRƯỜNG THPT TRẦN HƯNG ĐẠO =====***===== BÁO CÁO KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG SÁNG KIẾN Tên sáng kiến: Giải bài tập thấu kính và ứng dụng vào thực tiễn Tác giả sáng kiến: NGUYỄN THỊ ĐÀO Mã sáng kiến: 09.54.02 2
BÁO CÁO KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG SÁNG KIẾN 1. Lời giới thiệu: Phát hiện và bồi dưỡng học sinh giỏi được coi là một trong những nhiệm vụ trọng tâm của người giáo viên vật lí, nó là một quá trình hết sức công phu và gian khó, tuy nhiên cũng rất vinh dự. Những thành công đạt được trong công tác này là niềm động viên khích lệ to lớn đối với thầy và trò, là thước đo trí tuệ và khẳng định chất lượng của mỗi nhà trường. Tuy nhiên, trong thời gian gần đây, số học sinh của trường THPP A nói riêng tham gia thi học sinh giỏi tỉnh môn vật lí ngày càng hạn chế, thêm vào đó kiến thức phần Thấu kính cũng bắt đầu xuất hiện nhiều trong đề thi THPTQG và kết quả đạt được của học sinh trong nhà trường còn rất khiêm tốn. Do vậy, tôi chọn chuyên đề “Giải bài tập thấu kính và ứng dụng vào thực tiễn”, thuộc nội dung kiến thức trong chương trình vật lí lớp 11 thường có trong các đề thi THPTQG và học sinh giỏi các cấp, để nhằm trao đổi với đồng nghiệp và tạo ra một tài liệu tham khảo giúp ích cho các em học sinh trong quá trình ôn luyện trong thời gian sắp tới. 2. Tên sáng kiến: Giải bài tập thấu kính và ứng dụng vào thực tiễn 3. Tác giả sáng kiến: Họ và tên: Nguyễn Thị Đào Địa chỉ tác giả sáng kiến: KĐT Hà Tiên Liên Bảo Vĩnh Yên Vĩnh Phúc Số điện thoại: 0985.688.490 E_mail:nguyenthidao.gvtranhungdao@vinhphuc.edu.vn 4. Chủ đầu tư tạo ra sáng kiến: Tác giả Nguyễn Thị Đào 5. Lĩnh vực áp dụng sáng kiến: Áp dụng cho học sinh ôn thi THPT QG và ôn thi học sinh giỏi cấp THPT, hình thành vận dụng vào đời sống 6. Ngày sáng kiến được áp dụng lần đầu hoặc áp dụng thử Thời gian áp dụng thử: Ngày 25/3/2019 7. Mô tả bản chất của sáng kiến: 7.1. Cơ sở lí luận của vấn đề nghiên cứu Có thể nói, dạy học vật lí sẽ giúp phát triển tư duy cho học sinh từ nhiều hướng, đặc biệt là thông qua bài tập vật lí. Vì bài tập vật lí có tác dụng củng cố, khắc sâu và mở rộng kiến thức đã học, rèn luyện năng lực vận dụng một cách phong phú, sinh động, đồng thời giúp học sinh rèn luyện các kĩ năng cần thiết về vật lí và ứng dụng vào thực tiễn. Trong giảng dạy vật lí, nếu người giáo viên biết lựa chọn, xây dựng hệ thống bài tập vật lí và thiết kế được phương án dạy học tích 3
cực, khơi dậy niềm đam mê thì học sinh không những vận dụng tốt kiến thức trong việc học tập, thi cử mà còn có thể vận dụng tốt vào thực tế đời sống. 7.2. Thực trạng của nhà trường trong việc dạy học và ôn thi phần thấu kính và các biện pháp cải tiến Trong các kì thi chọn học sinh giỏi trong các năm gần đây, học sinh chưa làm tốt các bài tập về thấu kính. Thêm vào đó, mặc dù nhà trường đã phổ biến và hết sức tạo điều kiện cho học sinh tham gia vào cuộc thi sáng tạo khoa học kĩ thuật của tỉnh nhưng số lượng học sinh tham gia còn ít, chất lượng chưa cao. Do đó, tôi đã phân dạng chi tiết hơn các dạng bài tập về thấu kính và vận dụng sáng tạo vào dạy học trong việc khơi dậy niềm đam mê tìm hiểu ứng dụng của lĩnh vực vật lí vào thực tiễn đời sống. 7.3. Nội dung sáng kiến A. LÝ THUYẾT 1.1. Thấu kính 1.1.1. Định nghĩa Thấu kính: là một môi trường trong suốt, đồng chất được giới hạn bởi hai mặt cầu, hoặc một mặt cầu và một mặt phẳng. ThấCu kính m Oỏng: Là th C ấu kính có bề 1 2 dày d
1.1.3. Các khái niệm cơ bản a) Trục chính của thấu kính (L): Là đường nối tâm của hai mặt cầu giới hạn thấu kính. b) Quang tâm: Để thu được ảnh rõ nét qua thấu kính thì thấu kính phải rất mỏng, coi trục chính chỉ cắt thấu kính tại một điểm O gọi là quang tâm của thấu kính. c) Trục phụ: Là tất cả các đường thẳng đi qua quang tâm O mà không phải trục chính. d) Tiêu điểm ảnh chính: Chiếu một chùm sáng song song với trục chính của thấu kính cho chùm tia ló cắt nhau hoặc có đường kéo dài cắt nhau tại một điểm F nằm trên trục chính của thấu kính  Điểm F’ được gọi là tiêu điểm ảnh chính của thấu kính. Mỗi thấu kính có hai tiêu điểm chính: F (tiêu điểm vật chính) và F’ (tiêu điểm ảnh chính) đối xứng nhau qua quang tâm. Sự phân chia 2 loại tiêu điểm chính có tính tương đối tùy thuộc vào chiều tia tới. e) Tiêu diện: Tiêu diện vật: Là mặt phẳng vuông góc với trục chính tại tiêu điểm chính vật F. Tiêu diện ảnh: Là mặt phẳng vuông góc với trục chính tại tiêu điểm chính ảnh F’. f) Tiêu điểm phụ: Có hai loại: Tiêu điểm vật phụ: là giao của trục phụ với tiêu diện vật. Tiêu điểm ảnh phụ: là giao của trục phụ với tiêu diện ảnh. Từng cặp tiêu điểm phụ đối xứng nhau qua quang tâm O. g) Tiêu cự (f): Là khoảng cách từ tiêu điểm chính tới quang tâm. h) Khái niệm về vật ảnh: * Điểm vật: là giao của các tia sáng tới. Có hai loại: Điểm vật thật: là giao của các tia sáng tới có thật. Điểm vật ảo: là giao của các tia sáng tới do kéo dài gặp nhau. S S Vật ảo Vật thật F’ F O F O F’ * Điểm ảnh: là giao của các tia ló. Có hai loại: Điểm ảnh thật : là giao của các tia ló có thật. Điểm ảnh ảo: là giao của các tia ló do kéo dài gặp nhau. 5
S O S O F F F’ F’ Ảnh ảo Ảnh thật 1.1.4. Giải thích vì sao thấu kính hội tụ làm hội tụ chùm sáng ló và thấu kính phân kì làm phân kì chùm sáng ló ? Như chúng ta biết: lăng kính là dụng cụ quang học mà tia sáng khi qua lăng kính sau hai lần khúc xạ thì bị lệch về phía đáy lăng kính. Thấu kính hội tụ có thể coi là tập hợp nhiều lăng kính có mặt đáy quay về phía trục chính. Thấu kính phân kì có thể coi là tập hợp nhiều lăng kính có cạnh quay về phía trục chính của thấu kính. 1.2. Đường đi của tia sáng qua thấu kính Phương của tia tới Thấu kính hội tụ Thấu kính phân kì Tia sáng truyền thẳng Qua quang tâm O O O Tia ló ra khỏi thấu kính (đường kéo dài) đi qua tiêu điểm Có phương // với trục ảnh. chính F/ F/ O O Tia ló ra khỏi thấu kính có phương // trục chính. Qua tiêu điểm vật F O F O 6 O OO O O
Tia ló ra khỏi thấu kính có phương đi qua tiêu điểm phụ Bất kì ảnh thuộc trục phụ // với tia tới. F1 O O / F F F1 1.3. Ảnh của một vật qua thấu kính F F / O F/ F1 7
Đặc điểm vật Thấu kính hội tụ Thấu kính phân kì a) Vật thật * Vật là điểm sáng O S/ F/ nằm 1.4. Công th F S/ trục ức thấu kính ngoài chính: Vẽ O hai SS trong ba tia đặc biệt. S Fp * VSật là điểFOm sáng O S’ nằm trên F 1 trục chính: Dùng một tia bất kỳ và tia đi / A/ O BF’ theo trAục chính A F B/ O A/ * Vậ t là đoạn B B thẳng AB vuông Vật ở vô cực: ảnh thật, góc trục chính, A tại tiêu di Với mọi vện. ị trí của vật, ở trên trục chính luôn cho thì v ảnh / ả ẽ ảnh B củo, cùng a phía, cùng chi B sau đó h ềng ạ đườ ỏ hơn u, nh vật và n vuông ằm trong kho góc xuống ảng trOF. ục chính ta có nh A/Bậ ả Khi v / t ở vô cực: ảnh . ảo, rất nhỏ so với vật, nằm tại tiêu diện. ảnh ảo cùng chiều, lớn hơn vật. b) Vật ảo B B’ F B o A’ F A’ A ’ o F’ F A B’ Với bất kì vị trí nào của vật luôn cho ảnh thật cùng chiều, nhỏ hơn vật. Tùy theo vị trí của vật mà ảnh có thể là thật (cùng chiều với vật ) hoặc ảo (ngược chiều với vật). + d >2f: ảnh ảo, ngược chiều8 vật, nhỏ hơn vật.
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: f > 0 với thấu kính hội tụ. f 0 : mặt lồi; R
đường truyền của tia sáng qua thấu kính phân kì. * Quang tâm là giao của thấu kính với trục chính. Quang tâm là giao của trục chính với đường thẳng nối vật và ảnh. * Tiêu điểm chính F là giao của đường thẳng nối giữa điểm tới của tia sáng song song với trục chính với ảnh và trục chính; tiêu điểm chính thứ hai ta lấy F’ đối xứng với F qua thấu kính. * Vật thật cho ảnh cùng chiều, cùng phía với vật thì ảnh là ảnh ảo: Nếu ảnh ảo kích thước lớn hơn vật thì ảnh tạo bởi thấu kính hội tụ; nếu ảnh ảo kích thước nhỏ hơn vật thì ảnh tạo bởi thấu kính phân kì. Ảnh và vật nằm khác phía so với trục chính thì có thể là ảnh thật của thấu kính hội tụ (vật thật nằm ngoài OF) hoặc ảnh ảo của vật ảo cho bởi thấu kính phân kì. L Ví dụ 1: (29.19 Tr80 – Sách bài tập Vật lí 11) (1 Trên hình vẽ: xy là trục chính của thấu ) x O y kính L, (1) là đường đi của một tia sáng truyền qua thấu kính. J Tia sáng (2) chỉ có phần tia tới. Hãy vẽ tia (2 ló của tia sáng (2)? ) Giải: Phân tích đề bài: Đề bài yêu cầu dựng đường đi của tia (2) là một tia sáng bất kì đến thấu kính  Cần phải biết thấu kính thuộc loại gì và xác định được vị trí tiêu điểm chính ảnh Để giải quyết vấn đề này thì dựa vào đường truyền của tia (1) qua thấu kính. Tia (1) cũng là 1 tia bất kì đến thấu kính nên tia ló của nó đi qua tiêu điểm phụ thuộc trục phụ // với tia tới. Cách dựng: L Vì tia ló của (1) đi về phía trục chính (1 Fp2 Fp1  Thấu kính hội tụ. ) x O y Kẻ trục phụ // với tia tới (1) cắt tia ló tại F’ tiêu điểm phụ Fp1 J Từ Fp1 kẻ đường vuông góc với trục chính (2  cắt trục chính tại tiêu điểm chính ảnh F’. ) Vẽ tia ló của (2): Kẻ trục phụ // (2) cắt tiêu A B’ diện tại Fp2  Nối JFp2 được tia ló của (2). Ví dụ 2: B Cho A’B’ là ảnh thật của vật thật AB qua thấu kính. 10 A’
Dùng phép vẽ hãy xác định quang tâm, dựng thấu kính và trục chính, xác định tiêu điểm? Giải: Phân tích đề: Đề cho vật và ảnh  Dựa vào tính chất, đặc điểm của vật và ảnh để xác định loại thấu kính, quang tâm, tiêu điểm chính. Cách dựng: A’B’ ngược chiều và lớn hơn AB  Đây là thấu kính hội tụ. A’ là ảnh của A, B’ là ảnh của B  Giao điểm I của AA’ và BB’ là quang tâm O của thấu kính. Nếu 1 tia sáng tới có phương AB thì tia A B’ ló có phương A’B’ Giao của AB và A’B’ là O điểm tới I thuộc thấu kính. B Nối OI được phương của thấu kính. Trục chính của thấu kính qua O và vuông góc với OI. A Từ B vẽ tia tới // trục chính  tia ló đi qua ’ B’ và F’  xác định được F’. Lấy đối xứng F’ qua O được F. Ví dụ 3: (CS5/133 Tr8 Vật lí &Tuổi trẻ số 136) Trên hình vẽ biểu diễn đường truyền của hai tia sáng xuất phát từ một điểm sáng qua một thấu kính mỏng. Hãy tìm vị trí các tiêu điểm chính của thấu kính mỏng? Giải: Phân tích đề: Đề cho tia tới và tia ló  Dựa vào phương của các tia này để xác định trục thấu kính, vật, ảnh, quang tâm. Sau đó dựa vào vị trí vật, ảnh để xác định loại thấu kính. Cách dựng: A F Giao của hai tia tới là vật thật S. Giao của hai tia ló là ảnh thật S’. O p S S’ Giao của hai điểm tới A, B là trục của thấu kính. B Vì vật thật S cho ảnh thật S’ nằm khác bên nên thấu kính là thấu kính hội tụ. Giao của AB với SS’ là quang tâm O của thấu kính. 11
Xác định F: Tia tới SA là tia bất kì nên tia ló AS’ sẽ đi qua tiêu điểm phụ Fp nằm trên tiêu diện.  kẻ trục phụ //SA, cắt tiêu diện tại Fp  Từ Fp kẻ vuông góc với trục chính sẽ cắt trục chính tại tiêu điểm ảnh chính F’. Lấy đối xứng F’ qua O được F. BÀI TẬP CỦNG CỐ Bài 1: Vẽ ảnh của điểm sáng S trong các trường hợp sau: S F O F S O S O F ' F ' F ' F Bài 2: Trong các hình xy là trục chính O là quang tâm, A là vật, A ’là ảnh. Xác định: tính chất ảnh, loại thấu kính, vị trí các tiêu điểm chính? A ' A A' A x A O y A' x y x y Bài 3: Cho AB là vật sáng, A’B’ là ảnh của AB. Bằng phép vẽ đường đi tia sáng, xác định quang tâm và tiêu điểm chính của thấu kính? B A' B' A Dạng 2: Tính tiêu cự, độ tụ, bán kính, chiết suất của thấu kính bằng công thức độ tụ 1 ntk 1 1 Cần nhớ : Công thức: D ( 1)( ) f n mt R1 R2 f : mét (m); D: điốp (dp) R1, R2 là bán kính cong của mặt cầu giới hạn thấu kính, qui ước: R > 0 : mặt lồi; R
Mặt lồi có bán kính 10cm, mặt lõm có bán kính 30 cm. b) Tính lại tiêu cự của thấu kính trên khi chúng được dìm vào trong nước có chiết suất n’= 4/3? Giải: a) Đặt trong không khí nmt = 1 1 1 1 R1=0,1m, R2=0,3m : (1,5 1).( )  f1= 0,15 (m) f1 0,1 0,3 1 1 1 R1=0,1m, R2=0,3m : (1,5 1).( )  f2= 0,3 (m) f2 0,1 0,3 b) Đặt trong nước nmt=4/3 1 1,5 1 1 R1=0,1m, R2=0,3m : ( 1).( )  f1= 0,6 (m) f1 4/3 0,1 0,3 1 1,5 1 1 R1=0,1m, R2=0,3m : ( 1).( )  f2= 1,2 (m) f2 4/3 0,1 0,3 Ví dụ 2: Một thấu kính hai mặt lồi. Khi đặt trong không khí có độ tụ D1, khi đặt trong chất lỏng có chiết suất n’= 1,68 thấu kính lại có độ tụ D2 = (D1/5). a) Tính chiết suất n của thấu kính? b) Cho D1 =2,5 dp và biết rằng một mặt có bán kính cong gấp 4 lần bán kính cong của mặt kia. Tính bán kính cong của hai mặt này? Giải: 1 1 a. Trong không khí nmt=1: D1 (n 1).( ) (1) R1 R2 n 1 1 Trong chất lỏng n’mt= 1,68 : D2 ( 1).( ) (2) 1,68 R1 R2 D1 n 1 5 Chia vế (1) cho (2): D2 n  n= 1,5 1 1,68 1 1 b. Biết D1=2,5(dp), thay n=1,5 vào (1) ta được: 2,5 (1,5 1).( ) (3) R1 R2 Mặt khác: R1=4.R2 (4) Từ (3) và (4): R1= 0,25(m) ; R2= 1 (m) Ví dụ 3: (Ví dụ 3 Tr231 – Kiến thức VL cơ bản nâng cao – Vũ Thanh Khiết) Đặt một vật nhỏ AB vuông góc với trục chính của một thấu kính phẳng lồi bằng thủy tinh, chiết suất n1=1,5 ta thu được một ảnh thật, nằm cách thấu kính 5cm. Khi nhúng cả vật và thấu kính vào trong nước có chiết suất n 2=4/3 ta vẫn thu 13
được một ảnh thật, nhưng cách vị trí ảnh cũ 25 cm ra xa thấu kính. Khoảng cách giữa vật và thấu kính giữ không đổi. Tính: Bán kính mặt lồi của thấu kính và tiêu cự của nó khi đặt trong không khí và khi nhúng trong nước. Khoảng cách từ vật AB đến thấu kính? Giải: Gọi f1, f2 lần lượt là tiêu cự của thấu kính khi đặt trong không khí và khi nhúng trong nước, ta có: 1 1 1 n1 1 (n1 1). (1) ; ( 1). (2) f1 R f2 4/3 R Gọi d là khoảng cách từ vật đến thấu kính. Theo đề bài khoảng cách từ ảnh thật đến thấu kính khi đặt trong không khí và khi đặt trong nước lần lượt bằng: d’1=5cm và d’2=5+25=30cm. Áp dụng hệ thức liên hệ d, d’,f ta có: 1 1 1 1 1 1 1 1 n1 1 1 (n1 1) (3) ( 1) (4) d f1 d '1 R 5 d f2 d '2 4/3 R 30 n1 1 1 1 Từ (3) và (4) được: (n1 ).  R=2,25 cm 4/3 R 5 30 Thay R=2,25 cm, n1=1,5 vào (1),(2),(3) được : f1=4,5 cm; f2=18 cm; d=45 cm. BÀI TẬP CỦNG CỐ Bài 1: Thấu kính có độ tụ D = 5 dp, đó là : A. Thấu kính phân kì có tiêu cự f = 0,2cm. B. Thấu kính phân kì có tiêu cự là f = 20cm. C. Thấu kính hội tụ, có tiêu cự f = 20cm. D. Thấu kính hội tụ, có tiêu cự f = 0,2 cm. Bài 2: Vật sáng AB vuông góc với trục chính của TK sẽ có ảnh cùng chiều lớn bằng ½ lần AB và cách AB 10cm. Độ tụ của thấu kính là: A. 2dp B. 5dp C. 5dp D. 2dp Bài 3: Thấu kính có độ tụ D = 2 dp, đó là : A. Thấu kính phân kì có tiêu cự f = 0,2cm B. Thấu kính phân kì có tiêu cự là f = 20cm. C. Thấu kính hội tụ, có tiêu cự f = 50cm. D. Thấu kính hội tụ, có tiêu cự f = 0,2 cm. Bài 4: Một thấu kính phân kì có tiêu cự f = 10cm. Độ tụ của thấu kính là A. 0,1dp B. 10dp C. 10dp D. 0,1dp 14
Bài 5: Vật sáng AB đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ có độ tụ D = + 5 (dp) và cách thấu kính một khoảng 30 (cm). Ảnh A’B’ của AB qua thấu kính là: A. Ảnh thật, cách thấu kính một đoạn 60 (cm). B. Ảnh ảo, cách thấu kính một đoạn 60 (cm). C. Ảnh thật, cách thấu kính một đoạn 20 (cm). D. Ảnh ảo, cách thấu kính một đoạn 20 (cm). Bài 6: Khi ghép sát một thấu kính hội tụ có tiêu cự 30 cm đồng trục với một thấu kính phân kì có tiêu cự 10 cm ta có được thấu kính tương đương với tiêu cự là A. 50 cm. B. 15 cm. C. 20 cm. D. – 15 cm. Dạng 3: Bài toán về mối quan hệ giữa Vật Ảnh – Thấu kính. Phương pháp chung : Đọc đề và phân tích dữ kiện bài toán. Sử dụng công thức phù hợp để lập các phương trình. Tìm đại lượng theo yêu cầu bài toán. Cần nhớ : 1 1 1 Hệ thức: = + f d/ d d. f d /. f d .d / d/ = d− f , d= d/ − f , f = d + d/ 1 Độ tụ: D= f d/ A' B ' Công thức tìm số phóng đại ảnh: k=− d k = AB Khoảng cách giữa vật và ảnh: d d' Khi thay số chú ý dấu của d, d’, f, K trong các công thức trên. Ví dụ 1: Một vật sáng AB vuông góc với trục chính của thấu kính có tiêu cự f cho ảnh A’B’ cùng chiều AB cao gấp 2 lần AB và cách vật 5 cm. Tính tiêu cự của thấu kính? Giải: Theo bài: A’B’ cùng chiều, cao gấp 2 lần vật  Đây là TH ảnh ảo tạo bởi d' thấu kính hội tụ (d>0, d’
Khoảng cách giữa ảnh và vật: d d ' =5 (2) Từ (1), (2) kết hợp nhận xét dấu d, d’ ở trên ta được nghiệm: d=5 (cm) ; d .d ' d’= 10 (cm)  f= 10 (cm) d d' Ví dụ 2: Một vật sáng AB đặt ở hai vị trí cách nhau 4 cm qua thấu kính đều cho ảnh cao gấp 5 lần vật. Tính tiêu cự của thấu kính? Giải Hai vị trí của vật cho ảnh có cùng kích thước  Đây là thấu kính hội tụ với 1 TH cho ảnh thật (vật ngoài OF) và 1 TH cho ảnh ảo (vật trong OF)  d1>d2 d '1 + TH1 cho ảnh thật, ảnh ngược chiều với vật nên : K= 5  d’1=5d1 d1 (1) d '2 + TH2 cho ảnh ảo, ảnh cùng chiều với vật nên: K2= 5  d’2=5d2 (2) d2 Khoảng cách hai vị trí đặt vật: d1d2=4 (cm)  d2=d1 – 4 (3) 1 1 1 1 1 Áp dụng hệ thức: f d1 d '1 d2 d '2 (4) Từ (1), (2) được: 4d1 = 6d2 . Kết hợp với (3) được: d1= 12 cm. Thay vào (4) được: f=10cm. Ví dụ 3: Đặt một vật trên trục chính của một thấu kính và vuông góc trục chính lần lượt tại hai điểm A, B. Biết rằng độ phóng đại dài của vật khi đặt tại A là K1, ở B là K2. Nếu C là trung điểm của AB thì khi đặt vật tại C sẽ cho ảnh có độ phóng đại dài bằng bao nhiêu? Giải: f 1 dA f Theo bài: K1=  (1) dA f K1 f f 1 dB f K2=  (2) dB f K2 f f 1 dC f Nếu đặt vật tại C: K3=  dC f K3 f Vì C là trung điểm của AB nên: dA dB dA dB f dA dB 2f 2 (d A f ) (d B f) d C  1 2 = 2 2f K3 f K3 f 2 1 1 2 K1 K 2 Từ (1), (2), (3) suy ra:  K 3 K3 K1 K2 K1 K 2 16
BÀI TẬP CỦNG CỐ Câu 1: Đặt vật AB = 2cm trước thấu kính phân kỳ có tiêu cự f = 12cm, cách thấu kính một khoảng d=12cm thì ta thu được A. Ảnh thật A’B’, ngược chiều với vật, vô cùng lớn. B. Ảnh ảo A’B’, cùng chiều với vật, vô cùng lớn. C. Ảnh ảo A’B’, cùng chiều với vật, cao 1cm. D. Ảnh thật A’B’, ngược chiều với vật, cao 4cm Câu 2: Vật sáng AB đặt trước TKPK có tiêu cự 60cm cho ảnh A’B’ cách AB 30cm. Vị trí của vật và ảnh là: A. d =75cm; d’= 45cm B. d = 30cm; d’= 60cm C. d =50cm; d’= 20cm D. d =60cm; d’= 30cm Câu 3: Vật sáng AB đặt trên trục chính và vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ có tiêu cự 20cm. Để ảnh của vật cùng chiều với vật, cách thấu kính 30cm thì vị trí của vật là: A. 15cm. B. 10cm. C. 12cm. D. 5cm Dạng 4: Cho thông tin về vật và ảnh (màn quan sát), xác định vị trí đặt thấu kính. Cần nhớ : * Đối với thấu kính hội tụ: Vật thật đặt tại A qua thấu kính cho ảnh thật tại B thì A và B ở hai bên thấu kính. Ngược lại khi vật thật đặt tại B thì qua thấu kính trên phải cho ảnh thật tại A (tính chất thuận nghịch của ánh sáng). Vật thật đặt tại A qua thấu kính cho ảnh ảo tại B thì A và B ở cùng phía đối với thấu kính và OB>OA (do ảnh ảo này cao hơn vật, ở xa thấu kính hơn vật) * Đối với thấu kính phân kì: Vật thật đặt tại A qua thấu kính phân kì cho ảnh tại B thì ảnh đó phải là ảnh ảo nhỏ hơn vật, cùng phía với vật so với thấu kính và có chiều cao nhỏ hơn vật nên: OB
AB=36cm, AC=45cm. Khi đặt vật sáng tại A thì thu được ảnh thật tại C. Khi đặt vật sáng tại B thì thu được ảnh ảo cũng ở C. Tìm loại thấu kính và tiêu cự của thấu kính? Giải: * Theo đề bài: AB=36cm; AC=45cm Khi đặt vật sáng tại A thì thu được ảnh d’2 thật tại C  Thấu kính đặt giữa A và C và là thấu kính hội tụ. d2
d1.( D d1 ) d1 .( D d1 ) a) Ta có: f= f.D=d1.D –d12 d12 D. f d1 D 0 d1 D d1 D d12 D.d1 D. f 0 (1) Có thể tìm được 2 vị trí của AB khi và chỉ khi (1) có 2 nghiệm d 1 2 D 4 D. f 0 D . (D4f)>0 D 4f>0 D>4f d1.( D d1 ) b) Ta có: f= (2) D Mà: D=d1+a+d’2 = 2d1 +a ( vì d’2=d1) D a D2 a2  d1= . Thay vào (2) được: f= 2 4D Chú ý: Kết quả bài tóan này được sử dụng trong phương pháp trắc quang để đo tiêu cự của thấu kính hội tụ. D a D a Ngoài ra thu được công thức: d1 , d 2 2 2 Ví dụ 3: Hai điểm sáng S1 và S2 nằm trên trục chính của thấu kính hội tụ tiêu cự f=4cm, cách nhau khoảng S1S2=9cm. Tìm vị trí đặt thấu kính để các ảnh cho bởi thấu kính trùng nhau. Giải: Các ảnh của hai điểm sáng S1, S2 cho bởi thấu kính trùng nhau khi: S1 và S2 ở hai bên thấu kính: d1+d2=S1S2=9cm Hai ảnh S’1 và S’2 phải trái bản chất: d’1=d’2 d1. f d2 . f d1 d1 9  d f d2 f với d2=9d1 d 4 5 d1 2.d 12 18d1+36=0 (*) 1 1 Giải (*) được: d1=6cm hoặc d1=3cm Vậy khi S1 cách thấu kính 6cm; S2 cách thấu kính 3 cm hoặc khi S 1 cách thấu kính 3cm ; S2 cách thấu kính 6 cm và ở hai bên thấu kính thì sẽ cho ảnh trùng nhau. BÀI TẬP CỦNG CỐ 19
Bài 1: Cho một thấu kính │f│=40cm, có hai vật AB và CD cùng vuông góc với trục chính ở hai bên của thấu kính và cách nhau 90cm. Qua thấu kính ta thấy ảnh của AB và CD nằm cùng một vị trí. Xác định: a) Tính chất của hai ảnh. b) Khoảng cách từ AB và CD tới thấu kính. Đáp số: a) Có một ảnh ảo và một ảnh thật b) d1 = 30cm; 60cm : d2 = 60cm; 30cm Bài 2: ( Bài 18.10 – Tr197 Giải toán VL 11 Bùi Quang Hân) Một thấu kính hội tụ (L) có tiêu cự f. Một vật phẳng, nhỏ AB được đặt trên trục chính, vuông góc với trục chính. Di chuyển màn (M) sau thấu kính, song song với thấu kính cho đến khi ảnh rõ nét của AB hiện trên màn. Khoảng cách vật – màn đo được 4,5f. Tính độ phóng đại k của ảnh. Đáp số: k= 2; 1/2. Dạng 5: Bài toán dời vật, dời thấu kính theo phương của trục chính Cần nhớ : 1 1 1 * Thấu kính cố định: Từ công thức: ta thấy khi d tăng thì d’ giảm và f d d' ngược lại khi d giảm thì d’ tăng  Vật và ảnh dịch chuyển cùng chiều nhau. 1 1 1 Trước khi dời vật: (1) f d1 d '1 Vật lại gần thấu kính đoạn ∆d, ảnh dịch đoạn ∆d’ và không đổi tính chất thì: d2=d1∆d ; d’2=d’1 +∆d’ Vật ra xa thấu kính đoạn ∆d, ảnh dịch chuyển đoạn ∆d’ và không đổi tính chất thì:d2=d1+∆d ;d’2=d’1 ∆d’ B2 1 1 1 B Khi đó: (2) f d2 d '2 A Kết hợp (1), (2) để tìm A2 A1 d’20 yêu cầu bài toán. b B1 Chú ý: Với thấu kính hội tụ, khi vật dịch chuyển mà có 2 vị trí của vật cho ảnh trùng nhau thì phải là 1 TH cho ảnh thật và 1 TH cho ảnh ảo: d’2=d’1 + Nếu khoảng cách hai ảnh đó là b thì ta có: d’1d’2=b Nếu đề bài cho độ phóng đại trước và sau khi dịch chuyển, ta có: 20