Bồi dưỡng hsg phần quang học

Lý thuyết
1. Nguồn sáng, vật sáng.
2. Định luật truyền thẳng của ánh sáng
3. Tia sáng và chùm sámg
4. Bóng tối và bóng nửa tối
5. Định luật phản xạ ánh sáng
6. Gương phẳng.
Bài tập Vật lý
Chuyên đề: Định luật truyền thẳng của ánh sáng bóng đen - nửa tối - Gương phẳng
Phần I : Bài tập về Bóng đen - nửa tối.
Bài 1. Một điểm sáng S cách tường một khoảng ST = d. Tại vị trí M trên ST cách M một khoảng SM = người ta đặt một tấm bìa hình tròn vuông góc với ST có bán kính R và có tâm trùng với M
a. Tìm bán kính bóng đen trên tường.
b. Cần di chuyển tấm bìa theo phương vuông góc với màn một đoạn bằng bao nhiêu ? Theo chiều nào để bán kính vùng tối giảm đi một nửa. Tìm tốc độ thay đổi của bán kính bóng đen biết tấm bìa di chuyển đèu với vận tốc v.
c. Vị trí tấm bìa như ở câu b) thay điếm sáng S bằng một nguồn sáng hình cầu có bán kính r.
- Tìm diện tích bóng đen trên tường.
- Tìm diện tích của bóng nửa tối trên tường.
Bài giải


Giáo viên phân tích và yêu cầu học sinh vẽ hình

a) Bán kính vùng tối trên tường là PT
SIM và SPT là 2 tam giác vuông đồng dạng nên

b) Từ hình vẽ ta thấy để bán kính vùng tối giảm xuống ta phải di chuyển tấm bìa về phía tường
Gọi P1T là bán kính bóng đen lúc này P1T = PT = 2R
SIM và SPT là 2 tam giác vuông đồng dạng nên

Vậy cần di chuyển tấm bìa về phía tường một đoạn M1M = SM1 - SM =
Khi tấm bìa di chuyển đều với vận tốc v và đi được quãng đường M1M = thì mất thời gian
t =
Cũng trong khoảng thời gian đó bán kính của vùng tối thay đổi một đoạn là
PP1 = PT – P1T = 4R – 2R = 2R
Vậy tốc độ thay đổi của bán kính vùng tối là v’ =
c) Thay điểm sáng S bằng nguồn sáng hình cầu.



Gọi AB là đường kính nguồn sáng, O là tâm nguồn sáng. Theo kết quả câu b) M là trung điểm của ST.
Bán kính vùng tối là PT, ta có (g.c.g) PD = BC.
Mà ta lại có BC = OC – OB = MI – OB = R-r.
PT = PD + DT = BC + IM = (R-r) + R = 2R – r
Vậy diện tích vùng tối trên tường là: STối = 2R – r)2
Vùng nửa tối là diện tích hình vành khăn có bán kính lớn là P’T, bán kính nhỏ là PT
Ta có: (g.c.g) P’D = AC = R+r
Mà: P’T = P’D + IM = AC + IM = R+r + R = 2R+r
Từ đó ta có: Diện tích vùng nửa tối là:
SNửa tối = 2R + r)2 - 2R - r)2 = 8Rr
Bài 2.
Một đĩa tròn tâm O1 bán kính R1 = 20cm, phát sáng và được đặt song song với một màn ảnh và cách màn ảnh một khoảng D = 120 cm. Một đĩa tròn khác tâm O2 bán kính R2 = 12 cm chắn sáng cúng được đặt song song với màn ảnh và