Dạng 4 xác định vị trí của vật và ảnh khi biết khoảng cách giữa chúng
Bài tập khoảng cách giữa vật và ảnh
Bài tập khoảng cách giữa vật và ảnh gồm phần tóm tắt lý thuyết vf bài tập kèm hướng dẫn giải chi tiết giúp các em nắm vững nội dung trọng tâm của bài học, biết được phương pháp giải bài tập hiệu quả. » Xem thêm
» Thu gọn
Chủ đề:
- Bài tập khoảng cách giữa vật và ảnh
- Khoảng cách giữa vật và ảnh
- Thấu kính hội tụ
- Thấu kính phân kì
- Tiêu cự thấu kính
Tóm tắt nội dung tài liệu
- KhoảngcáchgiữaVậtẢnh
I.Lýthuyết:
1 1 1
;L= d+d’
f d d'
TH1:d+d’=L d2–Ld+Lf=0
TH2:d+d’=L d2+LdLf=0
II.Bàitập:
Bài1:SGKVL11
Mộtthấukínhhộitụcótiêucự20cm.VậtsángABđặttrướcthấukínhvàchoảnhA’B’.Tìmvịtrí
củavật,chobiếtkhoảngcáchvậtvàảnhlà125cm.
HD
*/TH1:d+d’=125cm d2+125d–2500=0 d1=17,54cm[nhận];d2=142,5cm[loại]
*/TH2:d+d’=125cm d2125d+2500=0 d3=25cm[nhận];d4=100cm[nhận]
Bài2:Mộtthấukínhhộitụcótiêucự6cm.VậtsángABđặttrướcthấukínhvàchoảnhthậtA’B’
cáchvật25cm.Tìmvịtrícủavậtvàảnh;vẽảnh.
HD:
Tacó:d+d’=25cm[vìd>0;d’>0]
d225d+150=0
d1=15cm;d1’=10cm
d2=10cm;d2’=15cm
Bài3:SGKBTVL11
Mộtthấukínhhộitụcótiêucự20cm.VậtsángABđặttrướcthấukínhvàchoảnhA’B’cáchvật
18cm.Tìmvịtrícủavậtvàảnh;
HD
*/TH1:d+d’=18cm d2+18d–360=0 d1=12cm[nhận];d2=30cm[loại]
d1’=30cm
*/TH2:d+d’=18cm d218d+360=0ptvônghiệm
Bài4:800câu
VậtsángABđặttrướcthấukínhvàchoảnhthậtA’B’.Xácđịnhkhoảngcáchgiữavậtvớithấu
kínhvàảnhvớithấukínhđểkhoảngcáchgiữavậtvàảnhcógiátrịnhỏnhất?
HD:
d+d’=L;[vìd>0;d’>0]
d2–Ld+Lf=0,[*]mà =L2–4Lf
Để[*]cónghiệmkhi 0hayL[L–4f] 0 L 4f Lmin=4f
KhiL=4fthì[*]cónghiệmképd=½L=2f d’=2f
Bàitập1:VậtsángABquathấukínhchoảnhA’B’trênmàn.Màncáchvật45cmvàA’B’=2AB.
Tìmvịtrívật,ảnhvàtiêucự?
Giải
Sơđồtạoảnh:............................
ẢnhA’B’hứngtrênmànnênlàảnhthật
Tacó:d+d’=45[1]
- d'
k = − = −2 [2]
d
Từ[1]và[2]=>d=15cm
d’=30cm
Tiêucự:f=10cm
Bàitập2:VậtsángABquathấukínhphânkìchoảnhcaobằng0,5lầnvậtvàcáchvật60cm.Xác
địnhtiêucựthấukính?
Giải
VậtquaTKPKchoảnhảodođó:
d'
k = − = 0,5 [1]Vàd+d’=60[2]
d
Từ[1]và[2]suyra:d=120cm;d’=60cm
=>f=120cm
Bài tập dịch chuyển thấu kính, dịch chuyển vật
1/ Khoảng cách giữa vật và ảnh: L = | d + d’|
- Thấu kính phân kỳ: L = d + d’
- Thấu kính hội tụ cho ảnh thật: L = d + d’
- Thấu kính hội tụ cho ảnh ảo: 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
- => sau khi dịch chuyển d2 = d1 ± Δx’; d’2 = d’1 \[\mp \] Δx
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.
Bài tập thấu kính dạng bài tập dịch chuyển vật, dịch chuyển thấu kính
Bài tập 1. Một điểm sáng S chuyển động theo vòng tròn với vận tốc có độ lớn không đổi vo xung quanh trục chính của thấu kính hội tụ ở trong mặt phẳng vuông góc với trục chính và cách thấu kính hội tụ khoảng d = 1,5f [f là tiêu cự của thấu kính]. Hãy xác định.
a/ Vị trí đặt màn để quan sát được ảnh S.
b/ Độ lớn và hướng vận tốc ảnh của điểm sáng S.
Bài tập 2. Một tia laser chiếu tới một thấu kính phân kỳ có tiêu cự f = 3cm dưới một góc α = 0,1rad đối với trục chính của một thấu kính và được quan sát dưới dạng một chấm sáng trên màn E, đặt vuông góc với trục chính, ở sau thấu kính cách thấu kính một khoảng L = 630cm. Nếu ở trước thấu kính đặt một bản mặt song song bằng thủy tinh có bề dày d = 1cm thì thấy chấm sáng dịch chuyển trên màn một đoạn a = 8cm. Hãy xác định chiết suất của bản thủy tinh.
Bài tập 3. Thấu kính hội tụ mỏng tiêu cự f = 20cm, quang tâm O, trục chính xx’ trùng với đường thẳng Δ. Điểm sáng S được cố định trên đường thẳng Δ, cách O một đoạn OS = 30cm. Ảnh của S cho bởi thấu kính là S’. Quay thấu kính quanh trục đi qua O và vuông góc với mặt phẳng để trục chính của nó tạo với đường thẳng Δ một góc α = 10o. Ảnh S’ dịch chuyển như thế nào? xác định quãng đường ảnh S’ đã dịch chuyển.
Bài tập 4. Một điểm sáng S cách trục chính của thấu kính một khoảng h = √3cm, chuyển động đều theo phương trục chính từ khoảng cách 2f đến 1,5f đối với thấu kính vói vận tốc v = 3cm/s, khi đó người ta thấy vận tốc trung bình của ảnh S’ là v’ = 4√3[cm/s]. Tính tiêu cự f của thấu kính.
Bài tập 5. Cho thấu kính hội tụ tiêu cự f = 15cm. Một đoạn thẳng AB = 2cm đặt vuông góc với trục chính [A nằm trên trục chính] và cách thấu kính một khoảng 10cm. Quay AB một góc α = 30o theo chiều kim đòng hồ quanh A. Tính góc quay và xác định chiều quay của ảnh của đoạn thẳng AB.
Bài tập 6. Một nguồn sáng điểm S đặt trên trục chính của thấu kính hội tụ có tiêu cự f = 12cm, cách thấu kính 18cm. Cho điểm sáng S dịch chuyển theo phương vuông góc với trục chính của thấu kính với vận tốc 1 m/s. Hỏi ảnh của nguồn sáng dịch chuyển với vận tốc bao nhiêu nếu thấu kính được giữ cố định.
Bài tập 7. Đặt thấu kính phẳng lồi bằng thủy tinh nằm ngang trong không khí sao cho mặt phẳng ở trên. Biết bán kính cong của mặt lồi là 20cm và chiết suất của thủy tinh n = 1,5. Từ bề mặt của mặt phẳng thấu kính ta truyền cho viên bi một vận tốc vo = 3m/s thẳng đứng hướng lên. Kể từ lúc ném vật lần đầu tiên thếu kính cho ảnh ở vô cùng vào thời điểm nào? lấy g = 10m/s2
Bài tập 8. Một thấu kính mỏng hai mặt lồi cùng bán kính R1 = R2 = 20cm, chiết suất của chất làm thấu kính đối với tia đỏ và tia tím lần lượt là n$_{đ}$ = 1,63; n$_{t}$ = 1,71. Chiết một chùm ánh sáng trắng song song với trục chính thì chùm tia ló ứng với các thành phần đơn sắc khác nhau sẽ hội tụ tại các điểm khác nhau, chùm tia ló màu tím hội tụ trên trục chính gần quang tâm nhất, chùm tia đỏ hội tụ xa quang tâm nhất
a/ Tính tiêu cự của tia đỏ và tiêu cự của tia tím
b/ Đặt một màn ảnh vuông góc trục chính và cách tiêu điểm đỏ đoạn 5cm. Xác định khoảng cách nhỏ nhất giữa hai vệt sang đỏ và tím trên màn. Biết thấu kính có rìa là đường tròn đường kính 25cm.
Bài tập 9. Một thấu kính hội tụ mỏng có 2 mặt cầu giống nhau, bán kính R, có chiết suất đối với tia đỏ là n$_{đ}$ =1,6 và đối với tia tím là n$_{t}$ = 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 n$_{đ}$’ và tia tím là n’$_{t}$. Xác định biểu thức liên hệ giữa n’$_{đ}$ và n’$_{t}$
Bài tập 10. Một thấu kính mỏng, có một mặt phẳng và một mặt lồi. Thấu kính được đặt sao cho trục chính vuông góc với mặt phẳng nằm ngang. Một điểm sáng S ở trên trục chính phía mặt phẳng của thấu kính và cách mặt phẳng của thấu kính một khoảng d.
+ Nếu toàn bộ hệ ở trong không khí thì ảnh của S ở cách thấu kính 5cm về phía mặt cong.
+ Nếu toàn bộ hệ ở trong nước, chiết suất n’ = 4/3 thì ảnh của S dịch xa thấu kính thêm 25cm.
+ Hỏi ảnh S sẽ ở đâu nếu
a/ đặt thấu kính chìm trong nước, mặt phẳng cảu thấu kính sát mặt nước.
b/ đặt thấu kính chìm trong nước, lồi của thấu kính sát mặt nước.
Bài tập 11. 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 tập 12. Cho một thấu kính hội tụ có tiêu cự f = 30cm.
a/ Xác định vị trí vật để ảnh tạo bởi thấu kính là ảnh thật.
b/ chứng tỏ rằng khoảng cách giữa vật thật và ảnh thật có một giá trị cực tiểu. Tính khoảng cách cực tiểu này. Xác định vị trí của vật lúc đó.
Bài tập 13. 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.
Bài tập 14. Vật thật AB đặt cách màn một khoảng L = 90cm. Trong khoảng giữa màn ta đặt một thấu kính, dịch chuyển thấu kính ta thấy có 2 vị trí cho ảnh rõ nét trên màn có độ cao lần lượt là A’B’ = 8cm và A”B” = 2cm.
a/ Xác định độ cao của vật AB
b/ Tính tiêu cự của thấu kính
Bài tập 15. Vật sáng AB đặt trên trục chính của một thấu kính hội tụ, độ lớn tiêu cự là 12cm cho ảnh thật A’B’. khi dời AB lại gần thấu kính 6cm thì A’B’ dời đi 2cm. Xác định vị trí của vật và ảnh trước và sau khi di chuyển vật.
Bài tập 16. một vật thật AB đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính. Ban đầu ảnh của vật qua thấu kính là ảnh ảo bằng nửa vật. Giữ thấu kính cố định di chuyển vật dọc trục chính 100cm. Ảnh của vật là ảnh ảo và cao bằng 1/3 vật. Xác định chiều dời của vật, vị trí ban đầu của vật và tiêu cự của thấu kính.
Bài tập 17. Đặt vật sáng trên trục chính của thấu kính thì cho ảnh lớn gấp 3 lần vật. Khi dời vật lại gần thấu kính một đoạn 12cm thì vẫn cho ảnh có chiều cao gấp 3 lần vật.
a/ Xác định loại thấu kính.
b/ xác định tiêu cự của thấu kính đó.
c/ xác định vị trí ban đầu và lúc sau của vật.
Bài tập 18. Một vật thật AB đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính. Ban đầu ảnh của vật qua thấu kính A1B1 là ảnh thật. Giữ thấu kính cố định di chuyển vật dọc trục chính lại gần thấu kính 2cm thì thu được ảnh của vật là A2B2 vẫn là ảnh thật và cách A1B1 một đoạn 30cm. Biết ảnh sau và ảnh trước có chiều dài lập theo tỉ số \[\dfrac{A_2B_2}{A_1B_1}\] = \[\dfrac{5}{3}\]
a/ Xác định loại thấu kính, chiều dịch chuyển của ảnh.
b/ xác định tiêu cự của thấu kính.
Bài tập 19. Đặt vật sáng AB vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ. Qua thấu kính cho ảnh thật A1B1. Nếu tịnh tiến vật dọc trục chính lại gần thấu kính thêm một đoạn 30cm lại thu được ảnh A2B2 vẫn là ảnh thật và cách vật AB một khoảng như cũ. Biết ảnh lúc sau bằng 4 lần ảnh lúc đầu
a/ Tìm tiêu cự của thấu kính và vị trí ban đầu.
b/ Để ảnh cao bằng vật thì phải dịch chuyển vật từ vị trí ban đầu một khoảng bằng bao nhiêu, theo chiều nào?
Bài tập 20. Đặt một vật AB trước một thấu kính hội tụ, cách thấu kính 15cm thì thu được ảnh của vật hiện rõ trên màn đặt sau thấu kính. Dịch chuyển vật một đoạn 3cm lại gần thấu kính thì lúc này ta phải dịch chuyển màn ra xa thấu kính để thu được ảnh hiện rõ nét. Ảnh sau cao gấp 2 lần ảnh trước, xác định tiêu cự của thấu kính.
Bài tập 21. Đặt một vật sáng AB trên trục chính của thấu kính hội tụ, vật cách kính 30cm. Thu được ảnh hiện rõ trên màn. Dịch chuyển vật lại gần thấu kính thêm 10cm thì ta phải dịch chuyển màn ảnh thêm 1 đoạn nữa mới thu được ảnh, ảnh sau cao gấp đôi ảnh trước.
a/ Hỏi phải dịch chuyển màn theo chiều nào?
b/ Tìm tiêu cực của thấu kính?
c/ Tính số phóng đại của các ảnh?
Bài tập 22. Thấu kính hội tụ có tiêu cự f. Khi dịch chuyển vật lại gần thấu kính một đoạn 5cm thì ảnh dịch chuyển lại gần hơn so với lúc đầu 1 đoạn 90cm và có độ cao bằng một nửa so với ảnh lúc đầu. Hãy xác định tiêu cự của thấu kính.
Bài tập 23. Thấu kính hội tụ có tiêu cự f = 12cm. Điểm sáng A trên trục chính cho ảnh thật A’. Dời A lại gần thấu kính thêm 6cm thì ảnh A’ dời 2cm, không đổi tính chất. Xác định vị trí của vật và ảnh lúc đầu.
Bài tập 24. Thấu kính hội tụ làm bằng thủy tinh có tiêu cự f = 40cm đặt một vật sáng AB trước thấu kính, phía sau thấu kính có màn hứng ảnh.
a/ Xác định vị trí đặt vật và màn để trên màn thu được ảnh rõ nét và có độ cao bằng 2 lần vật.
b/ Nếu từ câu a, cố định màn và tịnh tiến vật ra xa thấu kính một đoạn a = 70cm thì phải di chuyển thấu kính về vị trí nào để tiếp tục thu được ảnh rõ nét trên màn,và di chuyển một đoạn bằng bao nhiêu?
Bài tập 25. Vật cao 5cm, qua thấu kính hội tụ tạo ảnh cao 15cm trên màn. Giữ nguyên vị trí thấu kính nhưng dời vật ra xa thấu kính thêm 1,5cm, dời màn hứng ảnh để thu rõ ảnh của vật khi đó ảnh có độ cao 10cm. Tìm tiêu cự của thấu kính.
Bài tập 26. Đặt một vật phẳng nhỏ AB trước một thấu kính, vuông góc với trục chính của thấu kính. Trên màn vuông góc với trục chính, ở phía sau thấu kính thu được một ảnh rõ nét lớn hơn vật, cao 4cm. Giữ vật cố định, dịch chuyển thấu kính dọc theo trục chính 5cm về phía màn ảnh thì phải dịch chuyển màn dọc theo trục chính đoạn 35cm mới lại thu được ảnh rõ nét, cao 2cm.
a/ Tính tiêu cự và độ tụ của thấu kính và độ cao của AB
b/ vật AB, thấu kính và màn đang ở vị trí ảnh có độ cao 2cm. Giữ vật và màn cố định. Hỏi phải dịch chuyển thấu kính dọc theo trục chính về phía màn đoạn bằng bao nhiêu để lại có ảnh rõ nét trên màn.
Bài tập 27. Vật AB đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ có tiêu cự 12cm, qua thấu kính cho ảnh ảo A1B1. Dịch chuyển AB ra xa thấu kính một đoạn 8cm, thì thu được ảnh thật A2B2 cách A1B1 đoạn 72cm. Xác định vị trí của vật AB
Bài tập 28. Dùng một thấu kính lồi tiêu cự f = 4cm, người ta thu được ảnh của một điểm sáng đặt trên trục chính và cách thấu kính 12cm. Sau đó kéo thấu kính xuống dưới một đoạn 3cm thì ảnh sẽ dịch chuyển thế nào?
Bài tập 29. Cho một thấu kính hội tụ có tiêu cự f = 10cm, một điểm sáng S nằm trên trục chính cách thấu kính 5cm dịch chuyển theo phương tạo với trục chính một góc α = 60o một đoạn 6cm [như hình]. Tính độ dời của ảnh.
Bài tập 30. Đặt một vật phẳng 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 trong nước chiết suất n2 = 4/3, ta vẫn thu được ảnh thật, nhưng cách vị trí ảnh cũ 25cm. Khoảng cách giữa vật và thấu kính giữ không đổi. Tính bán kính mặt cầu của thấu kính và tiêu cự của nó khi đặt trong không khí và khi nhúng trong nước. Tính khoảng cách từ vật đến thấu kính.
Bài tập 31. Một thấu kính hội tụ cho ảnh thật S’ của điểm sáng S đặt trên trục chính, kể từ vị trí ban đầu nếu dời S gần thấu kính 5cm thì ảnh dời 10cm, nếu dời S ra xa thấu kính 40cm thì ảnh dời 8cm. Tính tiêu cự của thấu kính.
Bài tập 32. A, B, C là ba điểm thẳng hàng. Đặt vật ở A, một thấu kính ở B thì ảnh thật hiện ở C với độ phóng đại |k1| = 3. Dịch thấu kính ra xa vật đoạn 64cm thì ảnh của vật vẫn hiện ở C với độ phóng đại |k2| = 1/3. Tính f và đoạn AC.
Bài tập 33. Một nguồn sáng điểm, đặt trên trục chính của thấu kính hội tụ có tiêu cự bằng 8cm, cách thấu kính 12cm.
a/ Xác định vị trí ảnh.
b/ Thấu kính dịch chuyển với vận tốc 1m/s theo phương vuông góc với trục chính của thấu kính. Hỏi ảnh của nguồn sáng dịch chuyển với vận tốc bao nhiêu nếu nguồn sáng được giữ cố định.
Bài tập 34. Một bút chì AB dài 4cm, đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ [A thuộc trục chính] cho ảnh thật A’B’. F và F’ là hai tiêu điểm của thấu kính. F nằm về phái A.
a/ Đặt p = AF; q = A’F’; f = OF vẽ hình và chứng minh công thức p.q = f2
b/ khi bút chì ngã nằm dọc theo trục chính thì A’B’ vẫn không đổi tính chất và đầu B nằm xa thấu kính thì A’B’ = 3cm. Tính tiêu cự của thấu kính.
Bài tập 35. Một điểm sáng A ban đầu ở vị trí P nằm ở trục chính của một thấu kính hội tụ mỏng có tiêu cự f, điểm P cách đều quang tâm O và tiêu điểm chính F của thấu kính. Tại thời điểm t = 0 người ta cho A chuyển động tròn xung quanh tâm F thuộc mặt phẳng xOy với tốc độ không đổi là ω, với Ox là trục chính của thấu kính.
a/ Viết phương trình quĩ đạo ảnh A’ của A qua thấu kính. Vẽ đồ thị biểu diễn quĩ đạo ảnh A’. Từ đồ thị nhận xét tính chát, vị trí ảnh A’ theo vị trí của A.
b/ Biết f = 20cm, ω = 2π rad/s. Tìm vị trí ảnh và vận tốc của ảnh A’ ở thời điểm 1,5giây chuyển động của A.
Hướng dẫn học sinh lớp 11 phương pháp giải bài tập thấu kính khi biết khoảng cách giữa vật và ảnh
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây [188.26 KB, 22 trang ]
HƯỚNG DẪN HỌC SINH LỚP 11 PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP
THẤU KÍNH KHI BIẾT KHOẢNG CÁCH GIỮA VẬT VÀ ẢNH
PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ
I. LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI.
Chúng ta đang sống trong thời đại của sự bùng nổ tri thức khoa học và
công nghệ thông tin. Xã hội mới phồn vinh ở thế kỉ XXI phải là một xã hội dựa
vào tri thức, vào tư duy sáng tạo, vào khả năng sáng chế của con người. Với sự
biến đổi nhanh chóng của xã hội như hiện nay, người lao động phải biết luôn tìm
tòi kiến thức mới và trau dồi năng lực của mình cho phù hợp với sự phát triển
của khoa học kỹ thuật. Chính vì vậy Văn kiện Đại hội Đảng lần thứ XI khẳng
định: “ Phát triển giáo dục là quốc sách hàng đầu. Đổi mới căn bản, toàn diện
nền giáo dục Việt Nam theo hướng chuẩn hóa, hiện đại hóa, xã hội hóa, dân
chủ hóa và hội nhập quốc tế, trong đó đổi mới cơ chế quản lý giáo dục, phát
triển đội ngũ giáo viên và cán bộ quản lý là khâu then chốt. Tập trung nâng cao
chất lượng giáo dục, đào tạo, coi trọng giáo dục đạo đức, lối sống, năng lực
sáng tạo, kỹ năng thực hành, khả năng lập nghiệp…”
Trước tình hình đó nền giáo dục của nước ta phải đổi mới mạnh mẽ, sâu
sắc và toàn diện để tạo cho đất nước đội ngũ nhân lực có tri thức, có tay nghề
vững vàng và đủ khả năng hội nhập, theo kịp yêu cầu của đất nước nói riêng và
thế giới nói chung. Phát triển giáo dục, đào tạo là một trong những động lực
quan trọng thúc đấy sự nghiệp công nghiệp hóa- hiện đại hóa đất nước, là điều
kiện để phát huy nguồn lực con người, là yếu tố cơ bản để phát triển xã hội.
Phát triển giáo dục trước hết phải nâng cao chất lượng và hiệu quả dạy
học thông qua việc đổi mới phương pháp dạy học. Nhà trường phổ thông không
chỉ trang bị cho học sinh kiến thức, kĩ năng mà phải trang bị cho học sinh những
năng lực sáng tạo, những kiến thức được ứng dụng trong cuộc sống hàng ngày.
Chính vì vậy đòi hỏi người giáo viên phải giảng dạy nghiêm túc, chú ý nhiều
đến khả năng phân tích, tổng hợp, giải quyết vấn đề của học sinh. Học sinh phải
có ý thức học tập thật sự, xây dựng được động lực học đúng đắn, nắm bắt và giải
quyết vấn đề một cách nhanh chóng.
1
Cùng với sự phát triển của khoa học – kỉ thuật vật lý cũng không ngừng
phát triển. các kiến thức vật lý ngày càng nhiều và phức tạp đòi hỏi phương pháp
dạy học vật lý trong nhà trường phải được đổi mới cho phù hợp.
Hiện nay với sự đổi mới trong việc kiểm tra đánh giá kết quả học tập của
học sinh đặc biệt trong đề thi tốt nghiệp và đại học thi bằng hình thức thi trắc
nghiệm đòi hỏi người học phải có nền tảng kiến thức lý thuyết vững vàng, cách
nhìn nhận bài toán , kỹ năng xử lý bài toán chuyên nghiệp. Với mỗi dạng toán
vật lý thông thường có nhiều cách giải khác nhau. Tôi thiết nghĩ những bài toán
mở đầu của các dạng thì phải lựa chọn cách giải tuần tự chi tiết từng bước còn
các bài toán tiếp sau thì phải rút ra được quy trình giải nhanh. Sau khi vận dụng
các quy trình giải nhanh sẽ giúp học sinh nhớ được những dạng toán cơ bản và
phát hiện những bài toán được gọi là mới lạ nhưng thực ra nó chính là hình thức
biến tướng của các dạng toán quen thuộc. Hơn nữa việc giải tốt các bài tập vật lý
còn giúp các em hiểu rõ bản chất của những vấn đề lý thuyết mà các em còn
khúc mắc trong các tiết học, giúp các em tăng niềm say mê học tập và nghiên
cứu vật lý.
Xuất phát từ thực tế đó, qua những năm công tác giảng dạy tại trường
THPT tôi đã cố gắng khắc phục những khó khăn và tìm tòi các bước đi khi vận
dụng lý thuyết vào giải các bài tập cụ thể, hướng dẫn học sinh khai thác sâu lí
thuyết giúp các em nắm được bản chất của hiện tượng vật lý từ đó vận dụng vào
giải bài tập một cách nhanh nhất. Đề tài “ Hướng dẫn học sinh lớp 11 phương
pháp giải bài tập thấu kính khi biết khoảng cách giữa vật và ảnh” không
nằm ngoài mục đích đó.
II. THỰC TRẠNG VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
Phần Quang hình học ở sách giáo khoa cũ thuộc chương trình lớp 12 nay
đã đưa xuống chương trình lớp 11 có nhiều cải tiến về nội dung và hình thức
góp phần quan trọng trong việc hình thành và phát triển tư duy của học sinh.
Tuy nhiên do phần kiến thức này có thể không thi tốt nghiệp hay đại học nên các
em chưa đầu tư học.Trong quá trình dạy học tôi nhận thấy rất nhiều học sinh
2
ham mê học bộ môn vật lý, nhưng khi làm các bài tập vật lý các em thường lúng
túng trong việc định hướng giải, rất nhiều em chưa biết cách giải cũng như trình
bày lời giải vì thế làm cho các em cảm thấy chán nản không còn say mê học vật
lý nữa.
Cụ thể hơn khi hướng dẫn học sinh giải các bài tập về thấu kính tôi thấy
các bài toán thuận [ xác định vị trí, tính chất của ảnh khi biết khoảng cách giữa
vật và thấu kính] thì các em thực hiện rất thuần thạo nhưng khi gặp các bài toán
ngược [ chẳng hạn như dạng toán xác định vị trí của vật và ảnh hay xác định tiêu
cự của thấu kính khi biết khoảng cách giữa vật và ảnh ] thì các em rất lúng túng
không có phương pháp giải dẫn đến các em mất hứng thú trong học tập. Dạng
bài tập: về thấu kính khi biết khoảng cách giữa vật và ảnh” các tài liệu đều
có đề cập đến nhưng tôi nhận thấy nó chưa đáp ứng được nhu cầu của giáo viên,
nhất là đối tượng học sinh.
Theo nhận định, các bài thi tốt nghiệp THPT, Đại học môn vật lý những
năm gần đây tương đối dài và khó. Vì vậy việc tìm các phương pháp giải nhanh
và chính xác là rất cần thiết. Theo thống kê kết quả thi giữa kỳ và cuối kỳ I và
kỳ II môn vật lý ở trường tôi mấy năm gần đây còn thấp so với một số môn học
khác. Chính vì vậy việc vận dụng các phương pháp phù hợp để giải các bài toán
vật lý sẽ góp phần không nhỏ trong việc nâng cao chất lượng dạy và học môn
vật lý.
Để khắc phục những tình trạng trên tôi viết đề tài: “ Hướng dẫn học sinh
lớp 11 phương pháp giải bài tập thấu kính khi biết khoảng cách giữa vật và
ảnh”. Trong khuôn khổ một sáng kiến kinh nghiệm tôi đã hệ thống lại lý thuyết,
làm rõ được công thức tính khoảng cách giữa vật và ảnh, chia thành các dạng bài
tập nhỏ, mỗi dạng đưa ra phương pháp giải và các bài tập ví dụ cụ thể phù hợp
chương trình cải cách sách giáo khoa, phù hợp với trình độ học sinh phổ thông
từ đó giúp các em nắm được kiến thức cơ bản, hình thành kĩ năng, kĩ xảo, tạo
thái độ và động cơ học tập đúng đắn để học sinh có khả năng tiếp cận và chiếm
lĩnh những nội dung kiến thức mới theo xu thế của thời đại.
3
PHẦN II: NỘI DUNG ĐỀ TÀI
I. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1. Định nghĩa thấu kính.
Thấu kính là một khối trong suốt, được giới hạn bởi hai mặt cầu hoặc một
mặt phẳng và một mặt cầu.
2. Phân loại thấu kính.
Chia làm hai loại: +Thấu kính mép mỏng được gọi là thấu kính hội tụ.
+Thấu kính mép dày được gọi là thấu kính phân kỳ.
3. Tiêu cự của thấu kính.
Mỗi thấu kính có hai tiêu điểm chính
'
F
[ tiêu điểm ảnh] và
F
[tiêu điểm
vật] nằm đối xứng nhau ở hai bên quang tâm O của thấu kính. Khoảng cách từ
các tiêu điểm chính đến quang tâm thấu kính là tiêu cự
f
của thấu kính.
f
=
OF
=
'
OF
0〉f
với thấu kính hội tụ,
0〈f
với thấu phân kỳ
4. Ba tia đặc biệt
-Tia tới qua quang tâm thì truyền thẳng
-Tia tới song song với trục chính, tia ló tương ứng [ hoặc đường kéo dài ] đi
qua tiêu điểm ảnh chính
'
F
-Tia tới [ hoặc đường kéo dài] qua tiêu điểm vật chính F, tia ló tương ứng
song song với trục chính.
5. Độ tụ của thấu kính
]
11
][1[
1
21
RR
n
f
D +−==
0〉D
Đối với thấu kính hội tụ,
0〈D
Đối với thấu kính phân kỳ
- Đơn vị độ tụ là điốp [dp] với tiêu cự
f
tính bằng đơn vị mét.
- n là chiết suất tỉ đối của vật liệu làm thấu kính đối với môi trường đặt thấu
kính.
-
21
, RR
là bán kính của các mặt cầu thấu kính.
21
, RR
0
〉
với các mặt cầu lồi
4
21
, RR
〈
0 với các mặt cầu lõm
∞=][
21
hayRR
với mặt phẳng
6. Công thức thấu kính:
f
d
d
111
'
=+
d
là khoảng cách từ vật đến thấu kính
'
d
là khoảng cách từ ảnh đến thấu kính.
Quy ước:
0〉d
với vật thật,
0〈d
với vật ảo
0
'
〉d
với ảnh thật,
'
d
0〈
với ảnh ảo.
7. Độ phóng đại của ảnh
AB
BA
k
''
=
h
h
'
=
d
d
k
'
−=
Quy ước:
0〉k
nếu ảnh và vật cùng chiều.
0〈k
nếu ảnh và vật ngược chiều
II. CÔNG THỨC TÍNH KHOẢNG CÁCH GIỮA VẬT VÀ ẢNH
* Đối với thấu kính hội tụ
Vật thật
+
fd〉
: Cho ảnh thật, ngược chiều với vật.
+
fd〈
: Cho ảnh ảo, cùng chiều với vật
5
Vật ảo: Đối với thấu kính hội tụ vật ảo luôn cho ảnh thật
* Đối với thấu kính phân kỳ
Vật thật: Luôn cho ảnh ảo, cùng chiều với vật, nhỏ hơn vật
Vật ảo
6
Như vậy trong mọi trường hợp khoảng cách vật và ảnh được tính bởi
công thức:
'
ddL +=
III. PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI
Loại 1: Xác định vị trí của vật và ảnh khi biết khoảng cách giữa chúng.
1. Phương pháp giải
Bước 1: Áp dụng công thức thấu kính :
f
d
d
111
'
=+
fd
df
d
−
=⇒
'
[1]
Bước 2: Khoảng cách giữa vật và ảnh
'
ddL +=
Ldd ±=+⇒
'
7
Bước 3: Xét trường hợp 1:
Ldd =+
'
Kết hợp với phương trình [1] ta có phương trình bậc 2:
0
2
=+− LfLdd
Giải phương trình bậc 2 ta tìm được d, từ đó suy ra
'
d
Bước 4: Xét trường hợp 2:
Ldd −=+
'
Kết hợp với phương trình [1] ta có phương trình bậc 2:
0
2
=−+ LfLdd
Giải phương trình bậc 2 ta tìm được d, từ đó suy ra
'
d
*Chú ý: Nếu bài toán không nêu cụ thể về tính chất của vật và ảnh [ thật hay
ảo] thì các nghiệm tìm được ta để nguyên còn nếu bài toán yêu cầu rõ tính chất
của vật và ảnh thì ta phải xem xét để loại nghiệm không phù hợp với yêu cầu
của bài toán
2. Các bài tập ví dụ:
Bài 1: Một vật sáng AB đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ
có tiêu cự
cmf 20=
cho ảnh cách vật 90cm. Xác định vị trí của vật, vị trí và tính
chất của ảnh.
Giải
Áp dụng công thức thấu kính :
f
d
d
111
'
=+
fd
df
d
−
=⇒
'
[1]
Khoảng cách giữa vật và ảnh
'
ddL +=
Ldd ±=+⇒
'
Xét trường hợp 1:
Ldd =+
'
Kết hợp với phương trình [1] ta có phương trình bậc 2:
0
2
=+− LfLdd
Thay L =90cm; f = 20cm ta được :
0180090
2
=+− dd
Giải phương trình bậc 2 ta tìm được d = 30cm ; d = 60cm
Với d = 30cm
⇒
cmd :060
'
〉=
ảnh thật
8
Với d = 60cm
030
'
〉=⇒ cmd
: ảnh thật
Xét trường hợp 2:
Ldd −=+
'
Kết hợp với phương trình [1] ta có phương trình bậc 2:
0
2
=−+ LfLdd
Thay L =90cm; f = 20cm ta được :
0180090
2
=−+ dd
Giải phương trình bậc 2 ta tìm được d=16,85cm ; d= -106,85[ cm] [ loại]
Với d = 16,85cm
:85,106
'
cmd −=⇒
ảnh ảo
* Như vậy bài toán này ta loại một nghiệm d=-106,85cm [ vật ảo] vì đề bài đã
cho vật sáng AB là vật thật, nếu đề bài này ứng nằm trong đề thi trắc nghiệm thì
ta không cần giải một cách tuần tự, chi tiết như trên mà ta chỉ cần nhớ phương
pháp để nhanh chóng đưa ra phương trình bậc 2, giải phương trình bậc 2 ta sẽ
tìm được đáp án đúng
Bài 2: Một thấu kính hội tụ có tiêu cự
cmf 6=
. Vật sáng AB cho ảnh trên màn
cách vật 25cm. Xác định vị trí của vật và ảnh.
Giải
Áp dụng công thức thấu kính :
f
d
d
111
'
=+
fd
df
d
−
=⇒
'
[1]
Khoảng cách giữa vật và ảnh
'
ddL +=
Ldd ±=+⇒
'
Vì vật thật nên
0〉d
, ảnh thu được trên màn là ảnh thật nên
'
d
0
〉
⇒
Ldd =+
'
Kết hợp với phương trình [1] ta có phương trình bậc 2:
0
2
=+− LfLdd
Thay L =25cm; f = 6 cm ta được :
015025
2
=+− dd
Giải phương trình bậc 2 ta tìm được d = 15cm ; d = 10cm
9
Với d = 10
⇒
cmd :015
'
〉=
ảnh thật
Với d = 15cm
010
'
〉=⇒ cmd
: ảnh thật
* Chú ý: Đối với những bài toán này ta đặc biệt phải chú ý đến: vật là vật thật,
ảnh của vật hứng được trên màn là ảnh thật thì ta loại được trường hợp 2:
Ldd −=+
'
ta chỉ cần giải một trường hợp
Ldd =+
'
Bài 3: Một điểm sáng nằm trên trục chính của một thấu kính phân kỳ có tiêu cự
bằng 15cm cho ảnh cách vật 7,5cm. Xác định vị trí của vật, vị trí và tính chất
của ảnh.
Giải
Áp dụng công thức thấu kính :
f
d
d
111
'
=+
fd
df
d
−
=⇒
'
[1]
Khoảng cách giữa vật và ảnh
'
ddL +=
Ldd ±=+⇒
'
Xét trường hợp 1:
Ldd =+
'
Kết hợp với phương trình [1] ta có phương trình bậc 2:
0
2
=+− LfLdd
Thay L= 7,5cm;
cmf 15−=
ta được:
05,1125,7
2
=−− dd
Giải phương trình bậc 2 ta tìm được d =15 cm ; d =-7,5 cm [loại]
Với d = 15
⇒
05,7
'
〈−=d
ảnh ảo
Xét trường hợp 2:
Ldd −=+
'
Kết hợp với phương trình [1] ta có phương trình bậc 2:
0
2
=−+ LfLdd
Thay L =7,5cm; f = -15cm ta được :
05,1125,7
2
=++ dd
phương trình này vô nghiệm
* Chú ý: Khi thay giá trị của tiêu cự f vào phương trình bậc 2 ta phải nhớ đối
với thấu kính phân kỳ
0〈f
[ như bài ví dụ trên ta thay f =-15cm] và vật thật qua
thấu kính phân kỳ luôn cho ảnh ảo
10
Bài 4: Vật sáng AB qua thấu kính hội tụ có tiêu cự f cho ảnh
'
'
BA
rõ nét trên màn
và cách AB một khoảng 4f. Tính độ phóng đại k của ảnh?
Áp dụng công thức thấu kính :
f
d
d
111
'
=+
fd
df
d
−
=⇒
'
[1]
Khoảng cách giữa vật và ảnh
'
ddL +=
Ldd ±=+⇒
'
Vì vật thật nên
0〉d
, ảnh thu được trên màn là ảnh thật nên
'
d
0
〉
⇒
Ldd =+
'
Kết hợp với phương trình [1] ta có phương trình bậc 2:
0
2
=+− LfLdd
Thay L = 4f ta được :
044
22
=+− ffdd
fd 2=⇒
suy ra
fd 2
'
=
Vậy
1
'
−=−=
d
d
k
*Chú ý đối với bài tập này khi mới đọc đề ta tưởng là một bài toán dạng mới vì
yêu cầu của đề là xác định độ phóng đại k nhưng thực ra nó chỉ là hình thức
biến tướng của dạng toán quen thuộc ta đang giải vì để tìm được k thì ta phải
tìm
d
và
'
d
Bài tập tự giải:
Bài 1: Vật AB qua thấu kính hội tụ cho ảnh
'
'
BA
cách AB 125cm, tiêu cự của
thấu kính
cmf 20=
.
a. Vị trí của vật và ảnh khi
'
'
BA
là ảnh thật là:
A. Vật cách thấu kính 100cm, ảnh cách thấu kính 25cm.
B. Vật cách thấu kính 25cm, ảnh cách thấu kính 100cm.
C. Vật cách thấu kính 50cm, ảnh cách thấu kính 75cm.
D. A, B đều đúng.
b. Vị trí của vật và ảnh khi
'
'
BA
là ảnh ảo là:
A.Vật cách thấu kính 17,5cm, ảnh cách thấu kính 107,5cm.
B.Vật cách thấu kính 17,5cm, ảnh cách thấu kính 142,5cm.
11
C. Vật cách thấu kính 15cm, ảnh cách thấu kính 140cm.
D. Vật cách thấu kính 15cm, ảnh cách thấu kính 110cm.
Bài 2: Đặt vật AB trước thấu kính phân kỳ có tiêu cự 24cm, ta thu được ảnh
'
'
BA
cách AB 12cm. Xác định vị trí của vật và ảnh qua thấu kính:
A. AB cách thấu kính 24cm,
'
'
BA
cách thấu kính -12cm.
B. AB cách thấu kính 24cm,
'
'
BA
cách thấu kính 12cm.
C. AB cách thấu kính 36cm,
'
'
BA
cách thấu kính 24cm.
D. AB cách thấu kính 24cm,
'
'
BA
cách thấu kính 36cm.
Bài 3: Thấu kính phân kỳ có tiêu cự
cm30
. Vật thật AB đặt vuông góc với trục
chính, A nằm trên trục chính cho ảnh cách vật 15cm. Xác định vị trí của vật và
ảnh
Đáp số: d=30cm; d
’
= -15cm
Loại 2: Xác định tiêu cự của thấu kính khi biết khoảng cách giữa vật và
màn L
Về loại bài tập này tôi đưa ra hai dạng bài tập thường gặp:
Dạng 1: Biết khoảng cách giữa vật và ảnh L, độ phóng đại k. Xác định tiêu
cự thấu kính?
* Phương pháp giải:
Bước 1: Áp dụng công thức:
AB
BA
k
''
=
=
h
h
'
Ta có:
d
d
k
'
−=
[1]
và
'
ddL +=
Ldd ±=+⇒
'
[2]
Bước 2: Từ [1] và[2] ta tìm được d và
'
d
thay vào công thức thấu kính:
f
d
d
111
'
=+
'
'
dd
dd
f
+
=⇒
* Các bài tập ví dụ
Bài 1: Vật sáng AB qua thấu kính cho ảnh trên màn cao gấp 3 lần vật. Màn cách
vật L= 80cm. Tính tiêu cự của thấu kính.
12
Giải
Áp dụng công thức:
AB
BA
k
''
=
=3
3±=⇒ k
Vì vật AB là vật thật, ảnh trên màn là ảnh thật nên
0〈k
Ta có:
3
'
−=−=
d
d
k
[1]
80
'
==+ Ldd
[2]
Từ [1] và [2] ta tìm được d= 20cm, d
’
= 60cm
Áp dụng công thức của thấu kính:
f
d
d
111
'
=+
'
'
dd
dd
f
+
=⇒
=
cm15
2060
20.60
=
+
Bài 2: Một vật sáng AB cao 6cm đặt vuông góc với trục chính của một thấu
kính phân kỳ, ảnh của vật cao 3cm và cách vật 40cm.
a] Xác định vị trí của vật và ảnh.
b] Tính tiêu cự của thấu kính
Giải
a] Áp dụng công thức:
AB
BA
k
''
=
=
2
1
6
3
=
Đối với thấu kính phân kỳ vật thật luôn cho ảnh ảo nên
2
1
=k
Ta có:
ddd
d
d
k 5,0
2
1
2
1
'
'
−=−=⇒=−=
[1]
Mặt khác ta có : Khoảng cách giữa vật và ảnh
'
ddL +=
Ldd ±=+⇒
'
=
±
40cm
Xét trường hợp
cmdd 40
'
=+
kết hợp với phương trình [1] suy ra d = 80cm; d
’
=
-40cm
Xét trường hợp d+d
’
= -40cm kết hợp với phương trình [1] suy ra d= -80cm
[ loại ]
b]Tiêu cự của thấu kính:
13
Áp dụng công thức thấu kính:
f
d
d
111
'
=+
'
'
dd
dd
f
+
=⇒
=
cm80
4080
]40.[80
−=
−
−
Bài tập tự giải: Người ta đặt một vật cao 10cm ở phía trước một thấu kính phân
kỳ và nhận được một ảnh cao 5cm. Khoảng cách giữa vật và ảnh là 4cm. Hãy
tính tiêu cự của thấu kính phân kỳ.
Đáp số: f=-8cm
Dạng 2: Biết khoảng cách vật và ảnh L, khoảng cách giữa hai vị trí của
thấu kính cho ảnh rõ nét trên màn l. Xác định tiêu cự của thấu kính,chiều
cao của vật AB?
* Phương pháp giải:
Khi thấu kính ở vị trí 1: Khoảng cách vật và thấu kính là d
1
, khoảng cách ảnh và
thấu kính là
'
1
d
.
Khi thấu kính ở vị trí 2: Khoảng cách vật và thấu kính là d
2
, khoảng cách ảnh và
thấu kính là
'
2
d
Vật và ảnh có thể đổi chỗ được cho nhau nên:
'
'
12
ddd ==
;
ddd ==
1
2
'
1
21
=⇒ kk
a] Xác định tiêu cự của thấu kính
Ta có:
+=
=+
ldd
Ldd
'
'
Từ hệ phương trình trên ta tìm được :
2
lL
d
−
=
;
'
d
2
lL +
=
Thay d và d
’
vào công thức tính tiêu cự:
'
'
dd
dd
f
+
=
ta được
L
lL
f
4
22
−
=
Nếu chỉ có một vị trí của thấu kính cho ảnh rõ nét trên màn thì l=0 thì
4
L
f =
b] Xác định chiều cao của vật AB
Ta có:
AB
BA
k
''
1
=
h
h
1
=
;
h
h
AB
BA
k
2
''''
2
==
14
21
2
21
21
1 hhh
h
hh
kk =⇒==⇒
* Các bài tập ví dụ:
Bài 1: Vật AB cách màn E là 90cm, trong khoảng AB và màn E có hai vị trí đặt
thấu kính để ảnh của AB rõ nét trên màn E, khoảng cách giữa hai vị trí này là
30cm.
a. Tính tiêu cự của thấu kính.
b. Các ảnh của AB trên màn cao h
1
=2mm và h
2
= 8mm. Tính AB
Giải
a] Khi thấu kính ở vị trí 1: Khoảng cách vật và thấu kính là d
1
, khoảng cách ảnh
và thấu kính là
'
1
d
.
Khi thấu kính ở vị trí 2: Khoảng cách vật và thấu kính là d
2
, khoảng cách ảnh và
thấu kính là
'
2
d
Vật và ảnh có thể đổi chỗ được cho nhau nên:
'
'
12
ddd ==
;
ddd ==
1
2
'
1
21
=⇒ kk
Ta có:
+=
=+
ldd
Ldd
'
'
Từ hệ phương trình trên ta tìm được :
2
lL
d
−
=
;
'
d
2
lL +
=
Thay d và d
’
vào công thức tính tiêu cự:
'
'
dd
dd
f
+
=
ta được :
L
lL
f
4
22
−
=
cm10
72.4
4872
22
=
−
=
b] Ta có:
AB
BA
k
''
1
=
h
h
1
=
;
h
h
AB
BA
k
2
''''
2
==
mmhhh
h
hh
kk 48.21
21
2
21
21
===⇒==⇒
*Như vậy đối với dạng toán này nếu làm bài tập tự luận ta phải giải tuần tự, chi
tiết từng bước còn đối với các bài trắc nghiệm ta chỉ cần nhớ công thức cuối
15
cùng
L
lL
f
4
22
−
=
ta thay số vào sẽ được kết quả ngay.
Bài 2: Vật AB cách màn L=100cm. Thấu kính đặt ở 2 vị trí trong khoảng vật và
màn đều thu được ảnh rõ nét. Hai vị trí này cách nhau l=20cm. Tính tiêu cự của
thấu kính?
Giải
Tương tự bài 1 ta có:
L
lL
f
4
22
−
=
cm24
100.4
20100
22
=
−
=
Bài 3: Vật sáng AB cách màn L=50cm.Trong khoảng vật và màn thấu kính có
thể đặt ở hai vị trí để trên màn thu được ảnh rõ nét. Tính tiêu cự của thấu kính,
biết ảnh này cao gấp 16 lần ảnh kia.
Giải
Tương tự:
Vật và ảnh có thể đổi chỗ được cho nhau nên:
'
'
12
ddd ==
;
ddd ==
1
2
'
1
21
=⇒ kk
Mà:
AB
BA
k
''
1
=
h
h
1
=
;
h
h
AB
BA
k
2
''''
2
==
11121
2
21
21
416.1 hhhhhh
h
hh
kk ===⇒==⇒
44
11
−=⇒=⇒ kk
[ vì vật thật, ảnh
thật k
0
〈
]
Mặt khác ta lại có :
4
'
1
'
1
1
−=−=−=
d
d
d
d
k
dd 4
'
=⇒
Ta có:
cmddLdd 10505
'
=⇒=⇒=+
Áp dụng công thức thấu kính:
f
d
d
111
'
=+
'
'
dd
dd
f
+
=⇒
=
+
=
dd
dd
4
.4
cmd 810.8,08,0 ==
* Như vậy với bài toán dạng này ta nhớ công thức
1
21
=kk
[ vì vật và ảnh có thể
đổi chỗ cho nhau] sau đó ta áp dụng các công thức tính độ phóng đại k, công
thức tính khoảng cách vật và ảnh ta sẽ tìm được f
16
Bài 4: Vật sáng và màn ảnh cách nhau L=100cm. Trong khoảng vật –màn ta
thấy có hai vị trí thấu kính cho ảnh rõ nét trên màn cao h
1
= 4cm, h
2
= 9cm.
a] Tìm chiều cao của vật sáng h.
b] Tìm khoảng cách d giữa vật và thấu kính.
c] Tìm tiêu cự của thấu kính
Giải
a] Ta có:
cmhhh
h
hh
kk 69.41
21
2
21
21
===⇒==
b] Ta có:
3
2
3
2
6
4
1
1
1
−=⇒=== k
h
h
k
cmdcmd
Ldd
d
d
40,60
100
3
2
'
'
'
==⇒
==+
=
⇒
Vậy d
1
=60cm; d
2
=40cm
b]Tiêu cự của thấu kính:
Áp dụng công thức thấu kính:
f
d
d
111
'
=+
'
'
dd
dd
f
+
=⇒
cm24
4060
40.60
=
+
=
Bài tập tự giải:
Bài 1: Khoảng cách giữa một ngọn đèn điện và màn ảnh bằng 100cm. Khi đặt
một thấu kính hội tụ giữa bóng đèn và màn ta nhận được ảnh rõ nét trên màn ở
hai vị trí khác nhau của thấu kính cách nhau 80cm. Hãy xác định tiêu cự của
thấu kính,
Đáp số: f= 9cm
Bài 2: Vật sáng AB qua thấu kính hội tụ tiêu cự f cho ảnh thật A
’
B
’
ngược chiều.
Khoảng cách từ vật AB đến ảnh A
’
B
’
là L. Điều kiện của L để:
a] Có hai vị trí đặt thấu kính cho ảnh rõ nét trên màn
A.
fL 4〈
B.
fL 4〉
C.
fL 4=
D.
fLf 42 〈〈
b] Có một vị trí duy nhất đặt thấu kính cho ảnh rõ nét trên màn
A.
fL 4〈
B.
fL 4〉
C.
fL 4=
D.
fLf 42 〈〈
17
Bài 3: Vật sáng AB và màn ảnh cách nhau L. Xê dịch một thấu kính hội tụ trong
khoảng vật - màn ta thấy có hai vị trí thấu kính cách nhau l đều cho ảnh rõ nét
trên màn.
a] Tiêu cự thấu kính f tính theo Lvà l là:
A.
L
lL
f
4
22
+
=
B.
L
lL
f
4
22
−
=
C.
L
lL
f
4
][
2
+
=
D.
L
lL
f
4
][
2
−
=
b] Gọi h chiều cao của vật, h
1
, h
2
là chiều cao của ảnh khi thấu kính ở vị trí 1 và
vị trí 2. Chiều cao của vật được xác định là:
A.
2
21
hh
h
+
=
B.
21
hhh =
C.
4
2
2
2
1
hh
h
+
=
D. C.
2
2
2
2
1
hh
h
+
=
18
PHẦN III. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC VÀ ĐỀ XUẤT
I. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC
Sau khi nghiên cứu và đem áp dụng vào thực tế giảng dạy tôi thấy đạt được
những kết quả sau:
- Học sinh được trang bị một hệ thống kiến thức lý thuyết về thấu kính vững
vàng, hiểu được bản chất vật lý về thấu kính.
- Học sinh phân loại và vận dụng được phương pháp giải bài tập về thấu kính
khi biết khoảng cách giữa vật và ảnh.
- Với các giải pháp và biện pháp trên thì chất lượng học sinh được nâng lên một
cách rõ rệt, theo các thống kê mà tôi trực tiếp giảng dạy từ năm 2009-2013. Cụ
thể:
Năm
học
Số
học
sinh
11
HS có bài
kiểm tra đạt
loại giỏi
HS có bài
kiểm tra đạt
loại khá
HS có bài
kiểm tra đạt
loại TB
HS có bài
kiểm tra đạt
loại yếu, kém
2009-
2010
chưa
áp
dụng
90 5 5.55% 25 27,78% 45 50% 15 16,67%
2010-
2011
Đã áp
dụng
90 8 8,89% 30 33,33% 42 46,67% 10 11,11%
2011-
2012
Đã áp
dụng
90 12 13,34% 40 44,44% 32 35,56% 6 6,66%
2012-
2013
19
Đã áp
dụng
90 15 16,67% 50 55,55% 22 24,45% 3 3,33%
Qua kết quả thống kê các năm học ta thấy chất lượng học tập phần kiến thức
này của học sinh được nâng cao rõ rệt.
II. BÀI HỌC KINH NGHIỆM.
Từ quá trình tổ chức dạy học vật lý tôi rút ra một vài kinh nghiệm nhỏ trong việc
hướng dẫn học sinh giải bài tập:
- Học sinh phải được nắm kiến thức lý thuyết vững vàng, có hệ thống , hiểu
được bản chất các hiện tượng vật lý.
- Học sinh phải nắm vững cách nhận biết các dạng bài tập, phương pháp giải
từng dạng. Từ đó các em giải được các bài tập vật lý một cách dễ dàng, đặc biệt
vận dụng nhanh trong các đề thi trắc nghiệm.
III. ĐỀ XUẤT.
Đề tài này giúp học phân loại và có một phương pháp giải các bài tập về thấu
kính khi biết khoảng cách giữa vật và ảnh một cách nhanh gọn, chính xác phù
hợp với những đề thi tự luận hoặc thi trắc nghiệm.
Trong quá trình thực hiện đề tài này tôi đã cố gắng thể hiện nội dung một
cách hệ thống, trình bày vấn đề rõ ràng, chính xác nhưng không tránh khỏi
những thiếu xót rất mong được bạn đọc và đồng nghiệp góp ý để sáng kiến của
tôi được hoàn thiện hơn.
XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Thanh hóa, ngày 09 tháng 04 năm 2013
Tôi xin cam đoan đây là SKKN của mình viết ,
Không sao chép nội dung của người khác.
[ Ký và ghi rõ họ tên]
NGUYỄN THỊ ĐÀO
MỤC LỤC
Trang
20
PHẦN I. ĐẶT VẤN ĐỀ
I. LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI 1
II. THỰC TRẠNG CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 2
PHẦN II. NỘI DUNG ĐỀ TÀI 4
I. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 4
II. CÔNG THỨC TÍNH KHOẢNG CÁCH GIỮA VẬT VÀ ẢNH 5
III. PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI 7
Loại 1: Xác định vị trí của vật và ảnh khi biết khoảng cách giữa chúng. 7
1.Phương pháp giải 7
2. Bài tập ví dụ. 8
3.Bài tập tự giải 11
Loại 2: Xác định tiêu cự của thấu kính khi biết L 12
Dạng 1: Biết L, k . Xác định tiêu cự thấu kính? 12
* Phương pháp giải 12
* Bài tập ví dụ. 12
* Bài tập tự giải 14
Dạng 2: Biết khoảng cách vật và ảnh L, khoảng cách giữa 14
hai vị trí của thấu kính cho ảnh rõ nét trên màn l.
Xác định tiêu cự của thấu kính,chiều cao của vật AB?
* Phương pháp giải 14
* Bài tập ví dụ. 15
*Bài tập tự giải 17
PHẦN III. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC VÀ ĐỀ XUẤT 19
I. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC. 19
II. BÀI HỌC KINH NGHIỆM. 20
III. ĐỀ XUẤT 20
21
22
Cách giải bài tập xác định vị trí của ảnh qua thấu kính cực hay
Trang trước
Trang sau
Phương pháp giải:
Học sinh cần nắm được kiến thức về định lí Ta – lét và công thức thấu kính.
Công thức thấu kính
1. Thấu kính hội tụ
- Ảnh thật
Quảng cáo
- Ảnh ảo
2. Thấu kính phân kì
Trong đó: d là khoảng cách từ vật đến thấu kính
d’ là khoảng cách từ ảnh đến thấu kính
f là tiêu cự của thấu kính
Quảng cáo
Ví dụ 1.Vật sáng AB được đặt vuông góc với trục chính của thấu kính phân kì L, điểm A nằm trên trục chính. Ảnh của vật qua thấu kính là A’B’. Kết luận nào dưới đây là chính xác?
A. Ảnh A’B’ và vật nằm về hai phía khác nhau so với thấu kính
B. ảnh nằm trong khoảng giữa tiêu điểm và thấu kính
C. ảnh nằm trong khoảng giữa vật và tiêu điểm thấu kính
D. ảnh ở xa thấu kính hơn vật
Hướng dẫn giải:
Đáp án: B
ảnh của vật qua thấu kính phân kì luôn nằm trong khoảng từ tiêu điểm đến thấu kính. Và ở gần thấu kính hơn vật.
Quảng cáo
Ví dụ 2.Một vật sáng dạng mũi tên được đặt đúng tiêu điểm của thấu kính phân kì như trên hình vẽ. Ảnh của vật qua thấu kính ở vị trí nào?
A. vị trí F’
B. trung điểm của OF
C. vị trí O
D. Không có ảnh
Hướng dẫn giải:
Đáp án: B
Áp dụng công thức thấu kính phân kì với d = f
=> ảnh ở trung điểm của OF
Ví dụ 3.Thấu kính hội tụ L có tiêu cự là 15cm, quang tâm O. Điểm sáng S được đặt trên trục chính của thấu kính và SO = 30cm. Phía sau thấu kính người ta đặt một màn chắn. Hỏi khoảng cách từ thấu kính đến màn chắn là bao nhiêu để có thể thu được rõ nét ảnh của S trên màn?
Hướng dẫn giải:
Đáp án: B
Áp dụng công thức thấu kính hội tụ với trường hợp ảnh thật
=> d’ = 30cm
ảnh cách thấu kính 30cm nên để thu được ảnh trên màn thì màn chắn phải được đặt cách thấu kính 30cm
Câu 1. Vật sáng AB được đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính phân kì tiêu cự f = 16,5cm. Điểm A nằm trên trục chính và cách thấu kính 33cm. Khoảng cách d' từ ảnh đến thấu kính là:
A. 16,5cm
B. 14,2cm
C. 11cm
D. 10cm
Hiển thị đáp án
Đáp án: C
Áp dụng công thức thấu kính phân kì
=> d' = 11 cm
Câu 2. Một vật sáng nhỏ được đặt trước thấu kính phân kì L và cách thấu kính 20cm. Biết tiêu cự của thấu kính là 24cm. Khoảng cách từ vật đến ảnh của nó là:
A. 9,1cm
B. 4,5cm
C. 7,8cm
D. 10,2cm
Hiển thị đáp án
Đáp án: A
Áp dụng công thức thấu kính phân kì
khoảng cách từ vật đến ảnh là: 20 – 10,9 = 9,1 [cm]
Câu 3. Vật một chiếc bút có chiều dài 12cm được đặt vuông góc trước một thấu kính hội tụ tiêu cự 10cm. Một đầu của bút nằm trên trục chính cách thấu kính một khoảng 20cm. Ảnh của chiếc bút cách thấu kính bao nhiêu xen ti mét?
A. 12cm
B. 20cm
C. 30cm
D. 32cm
Hiển thị đáp án
Đáp án: C
Vì d > f nên ảnh qua thấu kính hội tụ là ảnh thật
Áp dụng công thức:
=> d = 30cm
Câu 4. Thấu kính hội tụ có tiêu cự f = 20cm. Vật AB trên trục chính, vuông góc với trục chính và cách thấu kính 15cm. Vị trí của ảnh A’B’ là:
A. Cách thấu kính 40cm, cùng một phía với vật so với thấu kính
B. Cách thấu kính 60cm, cùng một phía với vật so với thấu kính
C. Cách thấu kính 40cm, khác phía với vật so với thấu kính
D. Cách thấu kính 60cm, khác phía với vật so với thấu kính
Hiển thị đáp án
Đáp án: B
Vì d < f nên ảnh này là ảnh ảo, nằm cùng phía với vật so với thấu kính
Áp dụng công thức thấu kính hội tụ với ảnh ảo
=> d = 60 cm
Câu 5. Vật sáng AB đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính phân kì có tiêu cự là 25cm. Ảnh ảo A’B’ của vật qua thấu kính có kích thước bằng
lần vật. Khoảng cách từ ảnh đến thấu kính là:
A. 23,64cm
B. 21,72cm
C. 19,5cm
D. 18,75cm
Hiển thị đáp án
Đáp án: D
ảnh cao có kích thước bằng lần vật nên khoảng cách từ ảnh đến thấu kính bằng lần khoảng cách từ vật đến thấu kính.
=> d = 4 . d'
Áp dụng công thức thấu kính phân kì ta có
Câu 6. Một chiếc thước [AB] đặt vuông góc trục chính của thấu kính phân kỳ và cách thấu kính 80cm [như hình vẽ]. Thấu kính có tiêu cự 30 cm. Dựng ảnh của vật qua thấu kính và sử dụng các phép biến đổi hình học để tính khoảng cách từ ảnh đến thấu kính.
Hiển thị đáp án
Đáp án: D
mà OI = AB
Từ [1] và [2]
=> 3. OA' = 8 . [30 - OA']
=> 11. OA' = 240
Câu 7. Một vật sáng dạng đoạn thẳng được đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ có tiêu cự 15 cm. Vật sáng được đặt cách thấu kính 10cm. Vẽ ảnh của vật qua thấu kính và tính khoảng cách từ ảnh đến vật.
Hiển thị đáp án
Đáp án: D
Vật sáng được đặt trong khoảng tiêu cự của thấu kính nên ảnh qua thấu kính là ảnh ảo
Áp dụng công thức thấu kính ta có
=> d' = 30cm
Khoảng cách từ vật đến ảnh là: AA’ = 30 − 10 = 20cm
Đáp số: 20cm.
Câu 8. Một cây nến cao 8cm đặt vuông góc trục chính của thấu kính hội tụ, cách thấu kính 20cm. Thấu kính có tiêu cự 30 cm. Xác định vị trí và kích thước của ảnh
Hiển thị đáp án
Đáp án: D
Mà OI = AB
Thế vào [2]
Vậy ảnh cao 24cm và cách thấu kính 60cm
Câu 9. Điểm sáng S nằm phía bên trên trục chính của thấu kính hội tụ. S cách thấu kính 20cm, cách trục chính 15cm. Thấu kính có tiêu cự 10cm. Tính khoảng cách từ S đến ảnh S’, khoảng cách từ S’ đến thấu kính.
Hiển thị đáp án
Đáp án: D
Lấy các điểm A, B, C như hình vẽ
=> OA = SB= 15cm; SA = OB = 20cm
=> SO = √[SB2 + OB2] = √[225 + 400] = √625 = 25 [cm]
OF’ // SA
=> 2.S’O = SS’
=> O là trung điểm SS’ => SS’ = 2.SO = 50 [cm]
ΔOCS’ = ΔOBS [cạnh huyền – góc nhọn]
=> OC = OB = 20 [cm]
S’ cách thấu kính 20cm, và cách điểm sáng S 50cm
Câu 10. Một thấu kính hội tụ L đặt trong không khí. Một vật sáng AB đặt vuông góc trục chính trước thấu kính, A trên trục chính, ảnh A’B’ của AB qua thấu kính là ảnh thật. Thấu kính có tiêu cự là 20cm, khoảng cách AA’ = 90cm. Dựa vào hình vẽ và các phép tính hình học, em hãy tính khoảng cách OA’.
Hiển thị đáp án
Đáp án: D
AB//A’B’. Áp dụng định lí Ta-lét ta có:
OI//A’B’. Áp dụng định lí Ta-lét ta có:
Từ [1] và [2] suy ra
OA2 − 90. OA + 1800 = 0
=> OA = 60 cm hoặc OA = 30 cm
Suy ra OA’ = 30cm hoặc OA’ = 60cm
Xem thêm các dạng bài tập Vật Lí lớp 9 có đáp án và lời giải chi tiết khác:
Xem thêm các loạt bài Để học tốt Vật Lí lớp 9 hay khác:
Giới thiệu kênh Youtube Tôi
Trang trước
Trang sau
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.
1. Cho một thấu kính thuỷ tinh hai mặt lồi với bán kính cong là 30cm và 20cm. Hãy tính độ tụ và tiêu cự của thấu kính khi nó đặt trong không khí, trong nước có triết suất n2 = 4/3 và trong chất lỏng có triết suất n3 = 1,64. Cho biết triết suất của thuỷ tinh n1 = 1,5.
2. Một thấu kính thuỷ tính [chiết suất n =1,5] giới hạn bởi một mặt lồi bán kính 20cm và một mặt lõm bán kính 10cm. Tính tiêu cự và độ tụ của thấu kính khi nó đặt trong không khí, trong nước và trong chất lỏng có triết suất n’ = 1,8.
3. Một thấu kính bằng thuỷ tinh [chiết suất n =1,5] đặt trong không khí có độ tụ 8 đi. Khi nhúng thấu kính vào một chất lỏng nó trở thành một thấu kính phân kì có tiêu cự 1m. Tính chiết suất của chất lỏng.
4. Một thấu kính hai mặt lồi cùng bán kính R, khi đặt trong không khí có tiêu cự f = 30cm. Nhúng chìm thấu kính vào một bể nước, cho trục chính của nó thẳng đứng, rồi cho một chùm sang song song rọi thẳng đứng từ trên xuống thì thấy điểm hội tụ cách thấu kính 80cm. Tính R, cho biết chiết suất của nước bằng 4/3.
Dạng 2. Xác định vị trí, tính chất của ảnh và vẽ ảnh tạo bởi thấu kính.
5. Một vật ảo AB = 5mm đặt thẳng góc với trục chính của một thấu kính hội tụ có tiêu cự 20cm, ở sau thấu cách thấu kính 20cm. Xác định vị trí, tính chất, độ cao của ảnh và vẽ ảnh.
6. Cho một thấu kính làm bằng thuỷ tinh [n = 1,5], một mặt lồi bán kính 10cm, một mặt lõm bán kính 20cm. Một vật sáng AB = 2cm đặt thẳng góc với trục chính và cách thấu kính một khoảng d. Xác định vị trí, tính chất, độ lớn và vẽ ảnh trong các trường hợp:
a] d = 60cm
b] d = 40cm
c] d = 20cm
Từ đó nêu ra sự nhận xét về sự di chuyển của ảnh khi vật tiến lại gần thấu kính.
7. Một vật ảo AB = 2cm, đặt thẳng góc với trục chính của một thấu kính phân kỳ tiêu cự 30cm, ở phía sau thấu kính một khoảng x. Hãy xác định vị trí, tính chất, độ lớn của ảnh và vẽ ảnh trong các trường hợp sau: x = 15cm, x = 30cm, x = 60cm
Dạng 3. Xác định vị trí của vật và ảnh khi biết tiêu cự của thấu kính và độ phóng đại
8. Một vật sáng AB = 1cm đặt thẳng góc với trục chính của một thấu kính hội tụ tiêu cự f = 20cm cho ảnh A’B’ = 2cm. Xác định vị trí của vật và ảnh. ảnh đó là thật hay ảo vẽ hình.
9. Một vật sáng AB đặt thẳng góc với trục chính của thấu kính phân kỳ có tiêu cự bằng 12cm, cho ảnh cao bằng nửa vật. Tìm vị trí của vật và ảnh.
10. Một vật AB = 4cm đặt thẳng góc với trục chính của thấu kính hội tụ có tiêu cự 30cm, cho ảnh A’B’ = 2cm. Xác định vị trí, tính chất của vật và ảnh. Vẽ ảnh.
Dạng 4. Xác định vị trí của vật và ảnh khi biết khoảng cách giữa chúng
11. Một vật sáng AB đặt thẳng góc với trục chính của một thấu kính họi tụ [tiêu cự 20cm] co ảnh cách vật 90cm. Xác định vị trí của vật, vị trí và tính chất của ản
12. Một điểm sáng nằm trên trục chính của một thấu kính phân kỳ [tiêu cự bằng 15cm] cho ảnh cách vật 7, 5cm. Xác định tính vị trí của vật, vị trí và tính chất của ảnh
13. Một vật sáng AB = 4mm đặt thẳng góc với trục chính của một thấu kính hội tụ [có tiêu điểm 40cm], cho ảnh cách vật 36cm. Xác định vị trí, tính chất và độ lớn của ảnh, và vị trí của vật
14. Một vật sáng AB cho ảnh thật qua một thấu kính hội tụ L, ảnh này hứng trên một màn
đặt cách vật một khoảng 1,8m. ảnh thu được cao bằng 1/5 vật.
a] Tính tiêu cự của thấu kính
b] Giữa nguyên vị trí của AB và màn. Dịch chuyển thấu kính trong khoảng AB và màn. Có vị trí nào khác của thấu kính để ảnh lại xuất hiện trên màn không?
15. Vật sáng AB hình mũi tên đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính phẳng lồi bằng thuỷ 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. So sánh độ phóng đại của ảnh thu được trong các trường hợp này.
........
Mời các bạn tải file tài liệu để xem thêm nội dung chi tiết
Video liên quan