Bài 45: Ảnh của một vật tạo bởi thấu kính phân kì - Vở BT Vật lí lớp 9
Bài 45: Ảnh của một vật tạo bởi thấu kính phân kì
A - ÔN TẬP
I – Đặc điểm của ảnh của một vật tạo bởi thấu kính phân kì
C1. Thí nghiệm:
- Trước thấu kính phân kì đặt vật ở một vị trí bất kì.
- Đặt màn hứng trước thấu kính. Đưa màn ra xa thấu kính một cách từ từ rồi quan sát trên màn xem có ảnh hay không.
- Làm tương tự sau khi thay đổi vị trí của vật, kết quả thu được vẫn là không có vị trí nào của vật để thu được ảnh trên màn quan sát.
C2.
- Cách quan sát được ảnh của một vật được tạo bởi thấu kính phân kì: đặt mắt trên đường truyền của chùm tia ló.
- Ảnh của một vật tạo bởi thấu kính phân kì có đặc điểm: ảnh ảo, cùng chiều và nhỏ hơn vật.
II - Cách dựng ảnh
C3. Khi AB vuông góc với trục chính, A nằm trên trục chính, để dựng ảnh của AB qua thấu kính phân kì ta làm như sau:
Dựng ảnh B’ của điểm B bằng 2 trong 3 tia sáng đã học:
- Tia ló của tia BI đi song song với trục chính là tia có đường kéo dài đi qua F
- Tia tới BO đi qua quang tâm O nên tia ló của nó đi thẳng
- Đường kéo dài của 2 tia ló trên giao nhau tại B’, ta thu được ảnh ảo B’ của B qua thấu kính.
- Hạ đường vuông góc với trục của thấu kính từ B', cắt trục chính tại điểm A’. A’ là ảnh của điểm A. A’B’ là ảnh ảo của AB tạo bởi thấu kính phân kỳ.
C4. Hình 45.1 dựng ảnh A’B’ của AB
III - Độ lớn của ảnh ảo tạo bởi thấu kính
C5. Hình 45.2a, ảnh của AB tạo bởi thấu kính hội tụ
HÌnh 45.2b, ảnh của AB tạo bởi thấu kính phân kì
IV - Vận dụng
C6. Ảnh ảo của thấu kính hội tụ và phân kì:
* Giống nhau: Đều có cùng chiều với vật.
* Khác nhau:
- Thấu kính hội tụ: ảnh lớn hơn và ở xa thấu kính hơn vật.
- Thấu kính phân kì: ảnh nhỏ hơn và ở gần thấu kính hơn vật.
Để nhận biết thấu kính hội tụ hay phân kì một cách nhanh chóng: Để thấu kính gần dòng chữ trên sách. Thấu kính hội tụ sẽ cho hình ảnh dòng chữ cùng chiều, to hơn so với khi nhìn trực tiếp. Ngược lại, thấu kính phân kì sẽ cho hình ảnh dòng chữ cùng chiều, nhỏ hơn so với nhìn trực tiếp.
C7.
Đặt: OA = d; OA’ = d’; OF = OF’ = f
* Với thấu kính là hội tụ:
Xét 2 cặp tam giác đồng dạng trên hình 45.3a:
Δ OAB và Δ OA’B’; Δ A’B’F’ và Δ OIF’
Từ hệ thức đồng dạng ta có:
Vì tứ giác BIOA là hình chữ nhật AB = OI
Chia cả hai vế của (2) cho tích d. d’. f ta có:
đây là công thức thấu kính cho trường hợp ảnh ảo
Thay d = 8 cm, f = 12 cm ta tính được: OA’ = d’ = 24 cm
Thay vào (*) ta có:
* Với thấu kính là phân kỳ.
Xét hai cặp tam giác đồng dạng trên hình 45.3b:
Δ OAB và Δ OA’B’; Δ A’B’F và Δ OIF
Từ hệ thức đồng dạng ta có:
Vì tứ giác BIOA là hình chữ nhật nên AB = OI
Chia cả hai vế của (2) cho tích d. d’. f ta có:
đây là công thức thấu kính phân kỳ
Thay d = 8 cm, f = 12 cm ta tính được: OA’ = d’ = 4,8 cm
Thay vào (**) ta có:
C8. Mắt của Đông bị cận thị nặng. Đây là thấu kính phân kì nên nếu Đông không đeo kính, ta nhìn thấy mắt bạn to hơn khi nhìn mắt bạn đang đeo kính. Khi ta nhìn mắt bạn qua thấu kính phân kì, ta đã nhìn thấy ảnh ảo của mắt, nhỏ hơn mắt khi không đeo kính.
B – LÀM BÀI TẬP
I - Bài tập sách bài tập
Câu 44-45.1 trang 126 Vở BT Vật Lí 9:
a. Trên hình 45.3, dựng ảnh S’ của điểm S tạo bởi thấu kính đã cho (hình 45.3).
- Tia ló của tia SI đi song song với trục chính là tia có đường kéo dài đi qua F
- Tia tới SO đi qua quang tâm O nên tia ló của nó đi thẳng
- Đường kéo dài của 2 tia ló trên giao nhau tại S’, ta thu được ảnh ảo S’ của S qua thấu kính.
b. S’ được tạo bởi giao điểm của đường kéo dài của chùm tia ló ra khỏi thấu kính và S’ không hứng được lên màn chắn, nên nó là ảnh ảo.
Câu 44-45.2 trang 127 Vở BT Vật Lí 9:
a. Vì S' và S cùng nằm một phía đối với trục chính của thấu kính, nên S' là ảnh ảo.
b. S’ nằm gần trục chính hơn vật S nên thấu kính đã cho là: thấu kính phân kì
c. Trên hình 45.4. xác định quang tâm O, tiêu điểm F và F':
+ Nối S và S' cắt trục chính của thấu kính tại O.
+ Tại O dựng đường thẳng vuông góc với trục chính của thấu kính.
+ Từ S dựng tia tới SI song song với trục chính của thấu kính. Nối I với S' cắt trục chính tại tiêu điểm F, lấy F’ đối xứng với F qua O ta được tiêu điểm thứ hai.
Câu 44-45.3 trang 127 Vở BT Vật Lí 9:
a. Vì chùm tia ló (1), (2) ra khỏi thấu kính là chùm phân kì nên thấu kính đem dùng là thấu kính phân kì.
b. Trên hình 45.5, xác đinh ảnh S’ của điểm sáng S
Câu 44-45.4 trang 127 Vở BT Vật Lí 9:
a. Trên hình 45.6, dựng ảnh của vật AB qua thấu kính
Dựng ảnh B’ của điểm B bẳng cách dùng 2 trong 3 tia sáng đã học:
- Tia ló của tia BI đi song song với trục chính là tia có đường kéo dài đi qua F
- Tia tới BO là đi qua quang tâm O nên tia ló của nó đi thẳng
- Đường kéo dài của 2 tia ló trên giao nhau tại B’, ta thu được ảnh ảo B’ của B qua thấu kính.
- Từ B’ hạ vuông góc với trục của thấu kính, cắt trục chính tại điểm A’. A’ là ảnh của điểm A. A’B’ là ảnh ảo của AB tạo bởi thấu kính phân kỳ. (Hình 45.6)
b. Tính h’ theo h và d’ theo f:
Nhìn theo hình vẽ, vì tia tới BI song song với trục chính và A ≡ F nên hình ABIO là hình chữ nhật có AI và BO là hai đường chéo cắt nhau tại trung điểm của mỗi đường. Vậy B’ là trung điểm của BO.
Mà A’B’ // AB nên A’B’ là đường trung bình của tam giác ABO
Câu 44-45.5 trang 127 Vở BT Vật Lí 9:
a - 2; b - 4; c -1; d - 3
II - Bài tập nâng cao
Câu 45a trang 127 Vở BT Vật Lí 9: Chọn câu đúng
Đặc điểm của ảnh của một vật đặt trước thấu kính phân kì là:
A. ảnh ảo lớn hơn và cùng chiều với vật
B. ảnh thật lớn hơn và cùng chiều với vật
C. ảnh ảo nhỏ hơn và cùng chiều với vật
D. ảnh thật nhỏ hơn và ngược chiều với vật
Đáp án: C
Câu 45b trang 128 Vở BT Vật Lí 9: Trên H 45.7 cho biết Δ là trục chính của một thấu kính. AB là vật sáng, A’B’ là ảnh của AB tạo bới thấu kính đó.
a. A’B’ là ảnh thật hay ảo? Tạisao?
b. Thấu kính đã cho là thấu kính hội tụ hay phân kỳ?
c. Xác định quang tâm O, tiêu điểm F và F’ của thấu kính đó bằng cách vẽ.
Đáp án:
a. A’B’ là ảnh ảo vì ảnh cùng chiều với và nhỏ hơn vật
b. Đây là thấu kính phân kì.
c) Cách xác định tâm O, F, F' của thấu kính:
+ Nối B và B' cắt trục chính của thấu kính tại O.
+ Tại O ta dựng đường thẳng vuông góc với trục chính của thấu kính.
+ Từ B dựng tia tới BI song song với trục chính của thấu kính. Nối I với B' cắt trục chính tại tiêu điểm F, lấy F’ đối xứng với F qua O ta được tiêu điểm thứ hai.
Bài 46: Thực hành: Đo tiêu cự của thấu kính hội tụ
1. Trả lời câu hỏi
a. Dựng ảnh của một vật được đặt cách thấu kính hội tụ một khoảng d = 2f.
b.
Theo hình vẽ ta được: BI = AO = 2f = 2OF'
=> OF' là đường trung bình của tam giác B'BI.
Từ đó suy ra OB' = OB
Lại có ∠ B'OA' = ∠ BOA (vì là 2 góc đối đỉnh)
AB vuông góc AO và A'B' vuông góc OA'
Vậy theo trường hợp có cạnh huyền và một góc nhọn bằng nhau ta có
Δ A'B'O = Δ ABO
Suy ra: A'B' = h’ = h = AB và OA' = OA = 2f (ĐPCM)
c. Ảnh thật A’B’ có kích thước bằng vật: AB = A'B' hay h = h'.
d. Trong trường hợp này, công thức tính tiêu cự của thấu kính là:
OA' = OA = 2f → d’ = d = 2f
=> f = (d + d')/4
e. Cách đo tiêu cự của thấu kính hội tụ theo phương pháp này.
- Đo chiều cao của vật và đánh dấu chiều cao này trên màn ảnh.
- Dịch chuyển màn ảnh và vật ra xa thấu kính những khoảng bằng nhau đến khi thu được ảnh rõ nét
- Kiểm tra xem có thỏa mãn các điều kiện d = d’ và h = h’ hay không.
- Công thức tính tiêu cự của thấu kính: f = (d + d')/4
2. Ghi kết quả vào bảng 1
Bảng 1:
b. Tiêu cự của thấu kính đo được có giá trị trung bình là: