Bài 30: Giải bài toán về hệ thấu kính - Giải BT Vật Lí 11
Bài 30: Giải bài toán về hệ thấu kính
Bài 1 (trang 195 SGK Vật Lý 11): Một học sinh bố trí thí nghiệm theo sơ đồ hình 30.5. Thấu kính phân kỳ L1 có tiêu cự là f1 = -10cm Khoảng cách từ ảnh S’1tạo bởi L1 đến màn có giá trị nào?
Bài 3 (trang 195 SGK Vật Lý 11): Cho hai thấu kính, một là thấu kính hội tụ có f1=20cm, một thấu kính phân kỳ có f2=-10cm, cùng trục chính. Khoảng cách hai quang tâm là l=30cm. Vật AB vuông góc với trục chính được đặt bên trái (L1)và cách (L1) một đoạn d1.
a) Cho d1 = 20cm. Xác định vị trí và tính số phóng đại ảnh cuối cùng cho bởi hệ hai thấu kính. Vẽ ảnh.
b) Thấu kính d1 để ảnh sau cùng là ảnh ảo và bằng hai lần vật.
Bài giải:Sơ đồ tạo ảnh của hệ hai thấu kính đồng trục:
Ta có: d1 = 20cm; f1 = 20cm; l = 30cm
d2 = l - d'1 = -∞ ⇒ d'2 = f2 = -10cm
Từ hình vẽ ta thấy:
Vì A1B1 ở vô cực nên chùm tia sáng từ AB tới qua tâm O1 sẽ qua A1B1 và là chùm tia song song. Tương tự, chùm tia sáng từ A1B1 tới qua tâm O2 sẽ qua A’2B’2 cũng là chùm tia song song.
⇒ Tam giác ABO1 đồng dạng với tam giác A’2B’2O2 suy ra:
b) Ảnh A’2B’2 là ảnh ảo và bằng hai lần vật. Ta có:
Ta có:
Giải phương trình ta được: d1 = 35cm (thỏa mãn) hoặc d1 = 45 cm (không thỏa mãn)
Kết luận:
a) d’2 = -10cm; k = 1/2;
b) d1 = 35cm
Bài 4 (trang 195): Một hệ bao gồm hai thấu kính (L1)và (L2) đồng trục có tiêu điểm ảnh chính của (L1) trùng với tiểu điểm chính của (L2). Chiếu một chùm tia sáng song song tới (L1) theo bất kì.
a) Chứng minh chùm tia ló ra khỏi (L2) cũng là chùm tia ló song song.
b) Vẽ đường đi của chùm tia sáng ứng với các trường hợp:
- (L1) và (L2) đều là thấu kính hội tụ.
- (L1) là thấu kính hội tụ; (L2) là thấu kính phân kì.
- (L1) là thấu kính phân kì; (L2) là thấu kính hội tụ.
Bài giải:a) Sơ đồ tạo ảnh của hệ hai thấu kính đồng trục:
Trong đó:
Hệ gồm hai thấu kính L1 và L2 đồng trục có tiêu điểm ảnh chính của (L1) trùng với tiêu điểm vật chính của L2
⇒ l = O1O2 = f1 + f2
Chùm tia sáng tới song song: d1 = ∞
⇒ d'1 = f1
⇒ d2 = l - d'1 = f2
⇒ d'2 = ∞
⇒ chùm tia ló ra khỏi (L2) cũng là chùm tia song song.
b) Vẽ đường đi của chùm tia sáng ứng với các trường hợp:
+ (L1) và (L2) đều là thấu kính hội tụ:
+ L1 là thấu kính hội tụ; L2 là thấu kính phân kì:
+ L1 là thấu kính phân kì; L2 là thấu kính hội tụ:
Bài 5 (trang 195): Một thấu kính mỏng phẳng – lồi L1 có tiêu cự f1 = 60 cm được ghép sát đồng trục với một thâu kính mỏng phẳng – lồi khác L2 có tiêu cự f2 = 30 cm. Mặt phẳng có hai thấu kính sát nhau.
Thấu kính (L1) có đường kình rìa gấp đôi đường kính rìa của thấu kính (L2). Một điểm sáng S nằm trên trục chính của hệ, trước (L1)
a) Chứng minh rằng có hai ảnh của S được tạo bởi hệ.
b) Tìm điều kiện về vị trí của S để hai ảnh đều thật và hai ảnh đều ảo.
Bài giải:a)
+ Khi chùm tia sáng từ S tới các điểm tới từ miền vành ngoài của thấu kính L2 trở ra thì chỉ đi qua thấu kính L1 và chùm tia ló sẽ tạo ảnh S1.
+ Còn chùm tia sáng từ S tới các điểm tới trong trong khoảng từ tâm thấu kính tới miền vành của thấu kính L2 thì đi qua cả hai thấu kính L1 và L2 và chùm tia ló sẽ tạo ảnh S’2. Như vậy sẽ có hai đồng thời được tạo thành như hình vẽ:.
Sơ đồ tạo ảnh qua thấu kính L1:
Sơ đồ tạo ảnh của hệ hai thấu kính đồng trục:
Trong đó:
Trong đó:
Vì f1 ≠ f12 ⇒ d'1 ≠ d'2 ⇒ Hai hình ảnh S’1 và S’2 không trùng nhau.
b) Vì f1 > f12 nên:
• Điều kiện để hai ảnh S’1 và S’2 đều thật là: d1 > f1 = 60cm
• Điều kiện để hai ảnh S’1 và S’2 đều ảo: d1 > f12 = 20cm.
Bài trước: Bài 29: Thấu kính mỏng - Giải BT Vật Lí 11 Bài tiếp: Bài 31: Mắt - Giải BT Vật Lí 11