Bài 29. Thấu kính mỏng

Thấu kính mỏng
đại cương về thấu kính
O.
F.
.F`
(O): quang tâm
(F): tiêu điểm vật
(F`): tiêu điểm ảnh
(F1): tiêu điểm phụ - vật
(F`1): tiêu điểm phụ - ảnh
Hai tiêu diện nằm đối xứng nhau qua thấu kính
Tiêu cự: f = OF
Có vô số trục phụ và vô số tiêu điểm phụ
Tiêu điểm vật của TKHT nằm trước TK, của TKPK nằm sau TK.
.F1
. F`1
TKHT
TKPK
O.
F`.
.F
.F`1
. F1
LMV
LMV - PTTH Tĩnh Gia 1-Thanh Hoá - Tell: 0984001868 LMV - PTTH Tĩnh Gia 1-Thanh Hoá - Tell: 0984001868
2. đường đI của các tia sáng đặc biệt qua thấu kính
O.
F.
.F`
O.
F`.
.F
Tia tới song song trục chính -> tia ló (hoặc phần kéo dài) qua tiêu điểm ảnh
Tia tới qua quang tâm O -> tia ló truyền thẳng
Tia tới (hoặc phần kéo dài) qua tiêu điểm vật -> tia ló song song với trục chính
LMV
LMV - PTTH Tĩnh Gia 1-Thanh Hoá - Tell: 0984001868 LMV - PTTH Tĩnh Gia 1-Thanh Hoá - Tell: 0984001868
LMV
3. Cách vẽ ảnh của một vật qua thấu kính
3.1. ảnh của một điểm sáng nằm ngoài trục chính
S .
S .
. S`
S`.
Phương pháp: dùng 2 trong 3 tia đặc biệt
Vật thật (vật sáng): nằm trước thấu kính
Vật ảo: nằm sau thấu kính
ảnh thật: nằm sau thấu kính, hứng được trên màn ảnh
ảnh ảo: nằm trước thấu kính, không hứng được trên màn
LMV - PTTH Tĩnh Gia 1-Thanh Hoá - Tell: 0984001868 LMV - PTTH Tĩnh Gia 1-Thanh Hoá - Tell: 0984001868
LMV
3. Cách vẽ ảnh của một vật qua thấu kính
3.2. ảnh của một vật sáng dạng một đoạn thẳng
Vẽ ảnh của hai điểm đầu mút của vật rồi nối chúng lại với nhau
Nếu AB vuông góc trục chính, A nằm trên trục chính thì A`B` cũng vuông góc với trục chính, A` nằm trên trục chính.
O.
F.
.F`
A`
B`
LMV - PTTH Tĩnh Gia 1-Thanh Hoá - Tell: 0984001868 LMV - PTTH Tĩnh Gia 1-Thanh Hoá - Tell: 0984001868
3..3. ảnh của một điểm sáng nằm trên trục chính
3. Cách vẽ ảnh của một vật qua thấu kính
LMV
Phương pháp: vẽ 2 tia sáng tới, trong đó:
Một tia trùng với trục chính
Dùng thêm 1 trong 2 tia sau:
Tia tới song song với 1 trục phụ (bất kỳ) -> tia ló (hoặc phần kéo dài) đi qua tiêu điểm phụ - ảnh tương ứng
Tia tới (hoặc phần kéo dài) đi qua1 tiêu điểm vật (bất kì) -> tia ló song song với trục phụ tương ứng
S.
.F`1
.S`
LMV - PTTH Tĩnh Gia 1-Thanh Hoá - Tell: 0984001868 LMV - PTTH Tĩnh Gia 1-Thanh Hoá - Tell: 0984001868
4.1. quy ước về dấu
4. công thức thấu kính
LMV
f
Vật thật d>0; vật ảo d<0
ảnh thật d`>0; ảnh ảo d`<0
Thấu kính hội tụ f>0; thấu kính phân kì f<0
4.2. công thức thấu kính
LMV - PTTH Tĩnh Gia 1-Thanh Hoá - Tell: 0984001868 LMV - PTTH Tĩnh Gia 1-Thanh Hoá - Tell: 0984001868
LMV
4.3. công thức độ phóng đại ảnh qua thấu kính
4. công thức thấu kính
k>0: ảnh cùng chiều, ngược tính chất với vật (thật - ảo, ảo - thật)
k<0: ảnh ngược chiều, cùng tính chất (thật - thật, ảo ảo)
: cho biết ảnh lớn hơn hay nhỏ hơn vật bao nhiêu lần
VD: ảnh cao hơn vật 2 lần thì k=?
NX:
4.4. công thức độ tụ của thấu kính
LMV - PTTH Tĩnh Gia 1-Thanh Hoá - Tell: 0984001868 LMV - PTTH Tĩnh Gia 1-Thanh Hoá - Tell: 0984001868
5. dịch vật, dịch ảnh, dịch thấu kính
LMV
Vật và ảnh luôn dịch chuyển cùng chiều qua thấu kính
Cụ thể: nếu ban đầu vật và ảnh cách thấu kính những đoạn d và d`. Khi vật dịch đi 1 đoạn a, thì ảnh dịch đi 1 đoạn b và ta có:
LMV - PTTH Tĩnh Gia 1-Thanh Hoá - Tell: 0984001868 LMV - PTTH Tĩnh Gia 1-Thanh Hoá - Tell: 0984001868
Nếu ảnh sau lớn hơn ảnh trước thì ảnh sau đã dịch ra xa thấu kính hơn:
Nếu là ảnh thật thì d` tăng
Nếu là ảnh ảo thì d` giảm
Các ví dụ áp dụng
Bài 1: Vật sáng AB đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ tiêu cự f = 10 cm. Xác định vị trí tính chất, độ phóng đại của ảnh A`B` của AB nếu khoảng cách d từ AB đến thấu kính bằng: 5 cm; 10 cm; 15 cm; 20 cm; 30 cm;
Giải
Bảng tính chất ảnh của vật thật qua thấu kính hội tụ
LMV
LMV - PTTH Tĩnh Gia 1-Thanh Hoá - Tell: 0984001868 LMV - PTTH Tĩnh Gia 1-Thanh Hoá - Tell: 0984001868
LMV
Các ví dụ áp dụng
Bài 2: Vật sáng AB đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính phân kỳ tiêu cự f = -10 cm. Xác định vị trí tính chất, độ phóng đại của ảnh A`B` của AB nếu khoảng cách d từ AB đến thấu kính bằng: 5 cm; 10 cm; 15 cm; 20 cm; 30 cm;
Bảng tính chất ảnh của vật thật qua thấu kính phân kì
LMV - PTTH Tĩnh Gia 1-Thanh Hoá - Tell: 0984001868 LMV - PTTH Tĩnh Gia 1-Thanh Hoá - Tell: 0984001868
LMV
Tổng kết
Bảng tính chất ảnh của vật thật qua thấu kính
LMV - PTTH Tĩnh Gia 1-Thanh Hoá - Tell: 0984001868 LMV - PTTH Tĩnh Gia 1-Thanh Hoá - Tell: 0984001868
LMV
Các bài tập cơ bản về thấu kính
Một vật sáng AB đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ tiêu cự f = 20 cm cho ảnh cao gấp 2 lần vật. Xác định vị trí của vật và ảnh.
Một vật sáng AB đặt vuông góc với trục chính của một TK cho ảnh trên màn cách vật 25cm. Xác định vị trí của vật và ảnh. Xác định độ phóng đại của ảnh.
Một TK có tiêu cự 30cm. Vật sáng AB cho ảnh cùng chiều cách vật 15cm. Xác định vị trí của vật và ảnh và độ phóng đại của ảnh.
Một vật sáng AB qua TKHT tiêu cự 12cm cho ảnh A`B`. Dịch AB lại gần thấu kính thêm 6cm dọc trục chính thì thấy ảnh dịch đI dọc trục chính 2cm. Xác định vị trí ban đầu của vật và ảnh.
TKHT có f = 20cm. Vật sáng AB cho ảnh A`B`. Dịch vật lại gần thấu kính 6cm thì thấy ảnh sau cao gấp 2,5 lần ảnh trước. Xác định vị trí đầu và sau của vật và ảnh.
Vật sáng AB đặt song song và cách màn ảnh 1 đoạn L = 100 cm. Trong khoảng giữa vật và màn ảnh có thể tìm được 2 vị trí đặt thấu kính sao cho thấu kính đều cho ảnh rõ nét trên màn. Hai vị trí này cách nhau l = 20cm. Tính tiêu cự của thấu kính và độ phóng đại của các ảnh. Nhận xét về các độ phóng đại này.
Một vật sáng AB đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính. Khi đặt vật ở hai vị trí cách nhau 4cm qua thấu kính đều cho ảnh cao gấp 5 lần vật. Tính tiêu cự của thấu kính.
LMV - PTTH Tĩnh Gia 1-Thanh Hoá - Tell: 0984001868 LMV - PTTH Tĩnh Gia 1-Thanh Hoá - Tell: 0984001868
LMV
Các bài tập cơ bản về thấu kính
8. Hai vât sáng AB và CD nằm vuông góc với trục chính của một tháu kính, A và C nằm trên trục chính về hai bên thấu kính. AC = 36 cm. Hai ảnh A`B` và C`D` có vị trí trùng nhau, ảnh này cao gáp 5 lần ảnh kia. Xác định tiêu cự thấu kính.
9. Vật sáng AB và màn ảnh cùng đặt cố định vuông góc với trục chính của một thấu kính. Khi di chuyển thấu kính trong khoảng giữa vật và màn, tại vị trí 1, cho ảnh rõ nét trên màn có kích thước a1, tại vị trí 2 cho ảnh rõ nét trên màn có kích thước a2, hai vị trí này cách nhau 1 đoạn l. Xác định tiêu cự của thấu kính theo a1, a2, l.
10. Vật sáng AB qua thấu kính cho ảnh có độ phóng đại k1, dịch vật ra xa thấu kính 1 đoạn a cho ảnh có độ phóng đại k2. Xác định tiêu cự thấu kính theo k1, k2, a.
11. Trên hình vẽ, S là điểm sáng, S` là ảnh của S qua thấu kính, F là tiêu điểm vật của thấu kính. Bằng phép vẽ hãy xác định vị trí quang tâm O của thấu kính và tiêu cự của thấu kính. Kiểm tra lại bằng tính toán với SS` = 45 cm, SF = 5 cm.
12. Một TKHT hai mặt lồi làm bằng thuỷ tinh có chiết suất n = 1,5. Khi đặt trong không khí tiêu cự của thấu kính là 10cm. Hỏi khi đặt trong nước có chiết suất 1,33 thì tiêu cự của thấu kính bằng bao nhiêu.
13. Vật sáng Ab đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính cho ảnh A`B` chách thấu kính 10cm. Khi nhúng tất cả vào trong nước thì ảnh A`B` cách thấu kính 60cm. Biết chiết suất của chất làm thấu kính và của nước là 1,5 và 4/3. Tính tiêu cự của thấu kính trong không khí.
LMV - PTTH Tĩnh Gia 1-Thanh Hoá - Tell: 0984001868 LMV - PTTH Tĩnh Gia 1-Thanh Hoá - Tell: 0984001868
LMV
Các bài tập trắc nghiệm
2. A và B là hai điểm sáng nằm trên trục chính của một thấu kính hội tụ (hv). Các ảnh A` và B` của chúng trùng nhau trên trục chính. Mệnh đề nào sau đây đúng:
LMV - PTTH Tĩnh Gia 1-Thanh Hoá - Tell: 0984001868 LMV - PTTH Tĩnh Gia 1-Thanh Hoá - Tell: 0984001868
A. A` và B` đều là ảnh thật
B. A` và B` đều là ảnh ảo
D. A` là ảnh ảo, B` là ảnh thật
C. A` là ảnh thật, B` là ảnh ảo
A. M` là ảnh ảo, N` là ảnh thật
B. M` và N` đều là ảnh ảo
D. Cả A, B, C đều sai
C. M` và N` đều là ảnh thật
LMV
3. M và N là hai điểm sáng nằm trên trục chính của một thấu kính hội tụ. M` và N` lần lượt là các ảnh của chúng qua thấu kính. Mệnh đề nào sau đây đúng.
Các bài tập trắc nghiệm
LMV - PTTH Tĩnh Gia 1-Thanh Hoá - Tell: 0984001868 LMV - PTTH Tĩnh Gia 1-Thanh Hoá - Tell: 0984001868
4. Đặt vật sáng AB vuông góc với trục chính của một thấu kính phân kì cho ảnh A1B1 = 3/5 AB. Dịch vật đi 20cm cho ảnh A2B2 = 1/3 AB. Xác định tiêu cự thấu kính và vị trí bán đầu của vật. Chọn đáp án đúng.
A. M` là ảnh ảo, N` là ảnh thật
B. M` và N` đều là ảnh ảo
D. B, C đúng
C. M` và N` đều là ảnh thật
5. Vật sáng AB qua thấu kính hội tụ cho ảnh A`B` cách vật 1 đoạn L. Tiêu cự của thấu kính là f. Xác định khoảng cách từ vật và ảnh đến thấu kính để L là lớn nhất. Chọn đáp án đúng.
A. f = -10cm; d = 10cm.
B. f = -15cm; d = 10cm.
D. f = -12cm; d = 8cm.
C. f = -20cm; d = 15cm.
A. d = 2f; d` = 2f
B. d = 4f; d` = 4f
D. d = 4f; d` = 2f
C. d = 2f; d` = 4f
LMV
LMV - PTTH Tĩnh Gia 1-Thanh Hoá - Tell: 0984001868 LMV - PTTH Tĩnh Gia 1-Thanh Hoá - Tell: 0984001868
6. Vật sáng AB song song và cách màn E 90 cm. Trong khoảng giữa màn và vật ta thấy có thể tìm thấy hai vị trí đặt thấu kính để cho ảnh rõ nét trên màn (trục chính của thấu kính vuông góc với vật và màn). Hai vị trí này cách nhau 30 cm. Xác định tiêu cự của thấu kính. Chọn đáp án đúng.
20 cm
30 cm
40 cm
25 cm
7. Biết rằng hai ảnh trong bài 6 có độ cao lần lượt là 2 mm và 8 mm. Độ cao của vật AB là:
4 mm
6 mm
8 mm
Một đáp án khác
8. Vật sáng AB đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính có tiêu cự 20 cm, cho ảnh có độ phóng đại k = -2. Khoảng cách từ vật đến ảnh là:
30 cm
60 cm
90 cm
120 cm
Các bài tập trắc nghiệm
LMV
LMV - PTTH Tĩnh Gia 1-Thanh Hoá - Tell: 0984001868 LMV - PTTH Tĩnh Gia 1-Thanh Hoá - Tell: 0984001868
Một thấu kính mỏng bằng thuỷ tinh có chiết suất 1,5. Hai mặt cầu lồi của thấu kính có bán kính lần lượt là 10 cm và 30 cm. Trả lời các câu 9 và 10.
9. Tiêu cự của thấu kính khi đặt trong không khí là:
20 cm
15 cm
25 cm
17,5 cm
10. Tiêu cự của thấu kính khi đặt trong nước có chiết suất 4/3 là:
45 cm
60 cm
100 cm
50 cm
Các bài tập trắc nghiệm