Chuyên đề HSG Vật Lý 9- BT quang hình

MỞ ĐẦU

Với sự phát triển nhanh chóng của xã hội đã dẫn tới sự lão hóa rất nhanh của kiến thức. Nếu như trước đây phần quang hình là một trong những phần trọng tâm của nội dung thi HSGQG môn Vật lí thì hiện nay các bài toán quang hình như thế này không còn phù hợp nữa. Theo ý kiến của cá nhân tôi thì phần quang hình này chúng ta nên dạy cho các em học sinh ngay khi còn đang học cấp THCS, làm như vậy sẽ tích kiện được một chút thời gian cho các em học sinh THPT.
Nếu như cách đây một thời gian thi HSG cấp tỉnh môn Vật lí chúng ta thậm trí còn không cho học sinh sử dụng ngay công thức của thấu kính để sử dụng tuy nhiên trong thời gian gần đây chúng ta đã chấp nhận điều này. Điều đó chứng tỏ chúng ta đang có sự chuyển dần phần quang hình từ THPT xuống cho THCS.
Trong bài viết này tôi giới thiệu một số cách làm mà ở THCS có thể chưa dạy cho các em học sinh để chúng ta có sự chuẩn bị cho việc chuyển giao sắp tới.
CHUYÊN ĐỀ: BÀI TẬP QUANG HÌNH
CÁC BÀI TOÁN VỀ HỆ THẤU KÍNH ĐỒNG TRỤC

I. Cơ sở lý thuyết:
1. Công thức thấu kính:
Vật nhỏ AB có ảnh
qua một thấu kính có quang tâm O, tiêu cự f.
Ta đặt:
; f > 0 với TKHT và f < 0 với TKPK.

; d > 0 với vật thật và d < 0 với vật ảo.

; d’> 0 với ảnh thật và d’< 0 với ảnh ảo.
Ta có các công thức cơ bản sau:
+ Công thức vị trí

+ Công thức số phóng đại ảnh

k > 0 thì ảnh cùng chiều với vật; k < 0 thì ảnh ngược chiều với vật.
Từ (1) và (2), ta suy ra:


và

2. Hệ thấu kính đồng trục: Là hệ gồm các thấu kính có trục chính trùng nhau, có thể ghép sát hoặc ghép cách quãng.
Ta xét hệ thấu kính đồng trục gồm n thấu kính L1, L2, …, Ln có các quang tâm O1, O2, …, On. Vật nhỏ AB đặt trước thấu kính L1, vuông góc với trục chính. Sơ đồ tạo ảnh:



Quá trình tạo ảnh từ thấu kính thứ k sang thấu kính thứ k + 1, ta có hệ thức chuyển khâu:

với OkOk+1> 0.
Số phóng đại ảnh đối với cả hệ:


Với hệ thấu kính mỏng ghép sát, ta coi quang tâm của các thấu kính trùng nhau (OkOk+1 = 0), ta có độ tụ tương đương của hệ là:
D = D1 + D2 + … + Dn(9)
hay

II. Bài tập:
*Nguyên tắc chung để giải bài toán hệ thấu kính đồng trục:
+ Viết sơ đồ tạo ảnh.
+ Ở từng khâu, ta áp dụng các công thức thấu kính.
+ Áp dụng hệ thức chuyển khâu.
+ Với bài toán có tham số: tùy theo đề bài hỏi gì để đặt phương trình mà các giá trị d1,
, … phải thỏa mãn để giải.
Bài toán 1. Xác định ảnh cuối cùng của vật cho bởi hệ hai thấu kính.
Một hệ gồm hai thấu kính mỏng L1, L2 đồng trục, đặt cách nhau 50cm. Thấu kính L1 thuộc loại phẳng – lồi, chiết suất 1,5, bán kính mặt lồi 25cm. Thấu kính L2 có độ tụ -2 dp. Vật AB cao 10cm đặt thẳng góc với trục chính, ở trước L1 và cách L1 1,5m. Xác định vị trí, tính chất, độ lớn của ảnh cuối cùng. Vẽ ảnh.
Giải:
Tiêu cự của thấu kính L1:


Tiêu cự của thấu kính L2:


Tiêu điểm ảnh
của L1 trùng với quang tâm O2 của L2.
Tiêu điểm vật F2 của L2 trùng với quang tâm O1 của L1.
Sơ đồ tạo ảnh:





A1B1 ở sau L1 và cách L1 75cm.


A1B1 ở sau L2 và cách L2 25cm.


Vậy ảnh cuối cùng A2B2 ở sau L2, cách L2 50cm, là ảnh thật (
)
Số phóng đại của ảnh cuối cùng:


Ảnh cuối cùng A2B2 ngược chiều với vật AB và cao bằng vật
A2B2 = 10cm
Vẽ ảnh:












Bài toán 2. Thấu kính tương đương của hệ hai thấu kính.
1. Một thấu kính hội tụ L1 có tiêu cự f1 = 10cm. Vật AB đặt thẳng góc với trục chính, có A nằm trên trục chính và cách L1 4cm. Tìm vị trí, tính chất và số phóng đại của ảnh A1B1. Vẽ chùm tia sáng xuất phát từ B.
2. Sau L1 4cm, đặt một thấu kính