XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP PHẦN QUANG HÌNH HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TỰ HỌC CHO HỌC SINH LÀO - Full 10 điểm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUẢNG NAM KHOA: LÝ – HÓA – SINH -----  ----- SITHPHAKONE OUANLAMPHANH XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP PHẦN QUANG HÌNH HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TỰ HỌC CHO HỌC SINH LÀO KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Qu ả ng Nam, tháng 4 n ă m 2015 L Ờ I C ẢM ƠN Khóa lu ậ n này c ủa tôi đượ c th ự c hi ện dướ i s ự hướ ng d ẫ n c ủ a th ầ y giáo Th s Nguy ễn Duy Linh Trướ c h ết cho tôi đượ c bày t ỏ lòng bi ết ơn sâu sắ c nh ất đế n v ớ i th ầ y - người đã tậ n tình d ạ y bão, dìu d ắt, hướ ng d ẫn, giúp đỡ tôi trong quá trình h ọ c t ậ p và hoàn thành khóa lu ậ n này Tôi xin chân thành c ảm ơn Ban giám hiệu trường Đạ i h ọ c Qu ả ng Nam, các Th ầ y Cô giáo trong khoa Lý - Hóa - Sinh đã giúp đỡ và t ạo điề u ki ệ n thu ậ n l ợ i cho tôi và các b ạ n sinh viên khác trong quá trình h ọ c t ập cũng như thự c hi ệ n khóa lu ậ n này Cu ố i cùng tôi xin g ử i l ờ i c ảm ơn đến các thành viên trong gia đình, ngườ i thân đã luôn động viên, đưa ra nhữ ng l ờ i khuyên trong lúc tôi g ặp khó khăn và c ảm ơn các bạ n cùng l ớp Đạ i h ọ c V ật lí K12 đã có những đóng góp trong quá trình th ự c hi ện đề tài Qu ảng Nam, tháng 04 năm 2016 Tác gi ả khóa lu ậ n sithphakone OUANLAMPHANH L ỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứ u c ủ a tôi Các bài t ập tôi đã tự gi ả i và tham kh ả o nêu trong khóa lu ậ n này là trung th ực, được các đồ ng tác gi ả cho phép s ử d ụng và chưa công bố trong b ấ t kì m ộ t công trình nào khác Qu ảng Nam, tháng 04 năm 2016 Tác gi ả khóa lu ậ n sithphakone OUANLAMPHANH DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1: S ự ph ả n x ạ ánh sáng 5 Hình 2: S ự t ạ o ảnh qua gương phẳ ng 6 Hình 3: Sự phản xạ toàn phần 9 Hinh 4: Khúc xạ ánh sáng 10 Hình 5: Lăng kính 11 Hình 6: B ả n m ặ t song song 12 Hình 7: M ặ t c ầ u khúc x ạ 13 Hình 8: M ặ t c ầ u khúc x ạ 13 Hình 9: Th ấ u kính h ộ i t ụ 15 Hình 10: Th ấ u kính phân k ỳ 15 Hình 11: C ấ u t ạ o c ủ a m ắ t 16 Hình12: góc trông c ủ a m ắ t 17 Hình 13: M ắ t c ậ n th ị 18 Hình 14: Mắt viễn thị 18 Hình 15: Máy ảnh 19 Hình 16: Sự tạo ảnh của vật qua kính lúp 20 Hình 17 : Cấu tạo của kính hiển vi 22 Hình 18: Sự tạo ảnh của vật qua kính hiển vi 22 MỤC LỤC A M Ở ĐẦ U 1 1 M ụ c tiêu c ủ a đ ề tài 2 2 Đ ố i tƣ ợ ng nghiên c ứ u 2 3 Ph ạ m vi nghiên c ứ u 2 4 Phƣơng pháp nghiên c ứ u 2 5 Gi ả thuy ế t khoa h ọ c 2 6 Đóng góp của đề tài 2 7 C ấ u trúc c ủ a đ ề tài 2 B N Ộ I DUNG 3 CHƢƠNG 1 TÓM T Ắ T LÝ THUY Ế T 3 1 1 Ph ả n x ạ ánh sáng 3 1 1 1 Hi ện tƣợng và đị nh lu ậ t ph ả n x ạ ánh sáng 3 1 1 2 S ự ph ả n x ạ ánh sáng qua gƣơng phẳng và gƣơng cầ u 3 1 1 3 Hiện tƣợng phản xạ toàn phần 7 1 2 1 Định nghĩa và điịnh luật sự khúc xạ ánh sáng: 7 8 1 2 2 Chiết suất 8 1 2 3 S ự khúc x ạ ánh sáng qua m ộ t s ố d ụ ng c ụ quang h ọ c 9 1 2 3 2 Sự khúc xạ ánh sáng qua bản mặt song song 9 1 3 M ắ t và các d ụ ng c ụ quang h ọ c 14 1 3 1 M ắ t 14 1 3 2 Máy ả nh 17 1 3 3 Kính lúp 18 1 3 4 Kính hi ể n vi 19 1 3 5 Kính thiên văn 21 C HƢƠNG 2 PHÂN LOẠI VÀ PHƢƠNG PHÁP GIẢ I BÀI T Ậ P PH Ầ N QUANG HÌNH H Ọ C 23 2 1 Phân lo ại và phƣơng pháp giả i các d ạ ng bài t ậ p ph ả n x ạ ả nh sáng 23 2 1 1 Phƣơng pháp giả i 23 2 1 2 Nh ững điề u c ần lƣu ý khi giả i bài t ậ p v ề ph ả n x ạ 23 2 1 3 Các d ạ ng bài t ập thƣờ ng g ặ p 24 2 1 4 Các d ạ ng bài t ậ p v ề gƣơng phẳ ng 25 2 1 5 Các d ạ ng bài t ậ p v ề gƣơng cầ u: 29 2 2 Phân lo ại và phƣơng pháp giả i các d ạ ng bài t ậ p khúc x ạ ánh sáng và ph ả n x ạ toàn ph ầ n 35 2 2 1 Phƣơng pháp giả i 35 2 2 2 Các d ạng bài toán thƣờ ng g ặ p 36 2 2 3 Các d ạ ng bài t ậ p v ề s ự khúc x ạ 42 2 2 4 Các d ạ ng bài t ậ p v ề b ả n m ặ t song song 45 2 2 5 Các d ạ ng bài t ậ p v ề lăng kính 48 2 2 6 Các d ạ ng bài t ậ p v ề th ấ u kính 52 2 2 7 Các d ạ ng bài t ậ p v ề quang h ệ 60 2 2 8 Các d ạ ng bài t ậ p ph ả n x ạ toàn ph ầ n 61 2 3 Phân lo ại và phƣơng pháp giả i các d ạ ng bài t ậ p v ề m ắ t và các d ụ ng c ụ quang h ọ c 67 2 3 1 Các d ạ ng bài t ậ p v ề m ắ t 67 2 3 2 Các d ạ ng bài t ậ p v ề m ấ y ả nh 72 2 3 3 Các d ạ ng bài t ậ p v ề kính lúp 78 2 3 4 Các d ạ ng bài t ậ p v ề kính hi ể n vi 81 2 3 5 Các d ạ ng bài t ậ p v ề kính thiên văn 84 CHƢƠNG 3 BÀI TẬ P T Ự GI Ả I 87 3 1 Bài t ậ p t ự lu ậ n 87 3 2 Bài t ậ p tr ắ c nghi ệ m 90 C K Ế T LU Ậ N 96 D TÀI LI Ệ U THAM KH Ả O 97 1 A M Ở ĐẦ U Trong thời đại bùng nổ thông tin như ngày nay thì tri thức khoa học là vô tận Vì vậy, quá trình dạy học không còn chú trọng dạy tri thức nữa mà chuyển dần sang dạy cách học, rèn luyện cho người học năng lực tự học để họ có thể học tập suốt đời Trong quá trình h ọ c t ậ p b ộ môn nào đó nói chung và b ộ môn v ậ t lý nói riêng, m ụ c tiêu chính c ủ a ngư ờ i h ọ c là vi ệ c h ọ c t ậ p nh ữ ng ki ế n th ứ c v ề lý thuy ế t, hi ể u và v ậ n d ụ ng đư ợ c các lý thuy ế t chung vào nh ữ ng lĩnh v ự c c ụ th ể Đ ố i v ớ i b ộ môn v ậ t lý thì lĩnh v ự c đó là vi ệ c gi ả i bài t ậ p v ậ t lý Bài t ậ p v ậ t lý có vai trò đ ặ c bi ệ t quan tr ọ ng trong quá trình nh ậ n th ứ c và phát tri ể n năng l ự c tư duy c ủ a ngư ờ i h ọ c, giúp cho ngư ờ i h ọ c ôn t ậ p, đào sâu, m ở r ộ ng ki ế n th ứ c, rèn luy ệ n k ỹ năng, k ỹ x ả o, ứ ng d ụ ng v ậ t lý vào th ự c ti ể n, phát tri ể n tư duy sáng t ạ o Bài t ậ p v ậ t lý thì r ấ t phong phú và đa d ạ ng, mà m ộ t trong nh ữ ng k ỹ năng c ủ a ngư ờ i h ọ c v ậ t lý là ph ả i gi ả i đư ợ c bài t ậ p v ậ t lý Đ ể làm đư ợ c đi ề u đó đòi h ỏ i ngư ờ i h ọ c ph ả i n ắ m v ữ ng lý thuy ế t, bi ế t v ậ n d ụ ng lý thuy ế t vào t ừ ng lo ạ i bài t ậ p và ph ả i bi ế t phân lo ạ i t ừ ng d ạ ng bài t ậ p c ụ th ể , có như v ậ y thì vi ệ c áp d ụ ng lý thuy ế t vào vi ệ c gi ả i bài t ậ p v ậ t lý s ẽ đư ợ c d ễ dàng hơn Quang hình h ọ c nghiên c ứ u d ự a trên qui lu ật phương truyề n c ủ a ánh sáng và là m ộ t ngành v ớ i nhi ề u ứ ng d ụ ng trong th ự c ti ễ n Đây là họ c ph ầ n quan tr ọ ng c ủ a ngành v ậ t lý, nó là ti ền đề để h ọ c các môn h ọ c khác trong v ật lý Tuy đây là môn h ọ c quen thu ộc, không quá khó để ti ế p c ận nó nhưng để h ọ c t ốt cũng không ph ả i d ễ vì để v ậ n d ụ ng nh ữ ng lý thuy ế t chung vào m ộ t bài t ậ p c ụ th ể ta ph ả i bi ế t bài t ập đó thuộ c d ạ ng bài t ậ p nào, lo ạ i bài t ậ p gì và ph ả i v ậ n d ụ ng nh ữ ng ki ế n th ứ c lý thuy ết nào để gi ải đượ c và gi ải như thế nào để có k ế t qu ả t ố t nh ấ t V ớ i m ục đích giúp các bạ n sinh viên Lào có th ể định hướ ng t ốt hơn về bài t ập cũng như họ c t ố t h ọ c ph ầ n Quang hình h ọ c vì v ậ y tôi ch ọn đề tài " Xây d ự ng h ệ th ố ng bài t ậ p ph ầ n quang hình h ọc theo định hướ ng phát tri ển năng lự c t ự h ọ c cho h ọ c sinh Lào " 2 1 M ụ c tiêu c ủ a đ ề tài Phân d ạ ng và phương pháp giải các dạng bài tập phần quang hình học một cách dể hiểu, cơ bản, từ thấp đến cao, nhằm giúp học sinh có kỹ năng giải quyết tốt các bài tập 2 Đ ố i tƣ ợ ng nghiên c ứ u - S ự ph ả n x ạ và khúc x ạ ánh sáng, m ắ t và các d ụ ng c ụ quang h ọ c - Phân lo ạ i và phương pháp gi ả i các bài t ậ p v ậ t ly ph ầ n " quang hình h ọ c" 3 Ph ạ m vi nghiên c ứ u Ph ầ n " Quang hình h ọ c" 4 Phƣơng pháp nghiên c ứ u - Phương pháp nghiên c ứ u ly thuy ế t: đ ọ c tài li ệ u, giáo trình, tìm ki ể m và t ổ ng h ợ p tài li ệ u, gi ả i bài t ậ p - Phương pháp phân d ạ ng bài t ậ p 5 Gi ả thuy ế t khoa h ọ c N ế u đ ề tài thành công thì s ẽ tr ở thành tài li ệ u b ổ ích cho h ọ c sinh trong vi ệ c nghiên c ứ u và gi ả i bài t ậ p liên quan đ ế n quang hình h ọ c 6 Đóng góp của đề tài Đề tài có thể hỗ trợ cho việc học tập và giảng dạy môn vật lý lớp 11, làm tài liệu tham khảo cho học sinh Qua quá trình nghiên cứu đề tài giúp cho bản thân tôi nâng cao nhận thức về phân loại và giải các bài tập phần Nhiệt học 7 C ấ u trúc c ủ a đ ề tài Ngoài phần Mở đầu và Kết luận, đề tài có ba chương: Chương I Tóm tắt lý thuyết phần quang hình học Chương II Phân loại và phương pháp giải bài tập phần quang hình Chương III Bài tập tự giải 3 B N Ộ I DUNG CHƢƠNG 1 TÓM T Ắ T LÝ THUY Ế T 1 1 Ph ả n x ạ ánh sáng 1 1 1 Hi ện tƣợ ng và đị nh lu ậ t ph ả n x ạ ánh sáng Khi cho m ộ t chùm tia sáng t ớ i g ặ p m ặ t phân cách gi ữa hai môi trườ ng trong su ốt đồ ng tính (ch ẳ ng h ạ n gi ữa không khí nước và nước), thì ngườ i ta th ấ y có hi ện tượ ng chùm sáng b ị đổi hướ ng, tr ở l ại môi trường cũ gọ i là hi ện tượ ng ph ả n x ạ ánh sáng Tia ph ả n x ạ n ằ m trong m ặ t ph ẳ ng t ớ i (m ặ t ph ẳ ng ch ứ a tia t ớ i và pháp tuy ế n v ớ i m ặ t ph ả n x ạ v ẽ t ừ điể m t ớ i) và góc ph ả n x ạ b ằ ng góc t ớ i: i ‟ = -i Đường đi củ a tia sáng: Hình 1: S ự ph ả n x ạ ánh sáng 1 1 2 S ự ph ả n x ạ ánh sáng qua gƣơng phẳng và gƣơng cầ u 1 1 2 1 Gƣơng phẳ ng a Đị nh nghĩa Gương phẳ ng là m ộ t m ặ t ph ẳ ng nh ẵ n có kh ả năng phả n x ạ g ần như hoàn toàn ánh sáng chi ế u t ớ i i i '''' S N R I 4 * S ự t ạ o ảnh qua gương phẳ ng: Hình 2: S ự t ạ o ảnh qua gương phẳ ng b Tính ch ấ t c ủ a ảnh qua gương: + Ả nh và v ậ t luôn trái b ả n ch ấ t (v ậ t th ậ t cho ả nh ả o, v ậ t ả o cho ả nh th ậ t) + Ả nh và v ật đố i x ứng nhau qua gương + Ả nh và v ật luôn có độ l ớ n b ằng nhau nhưng không chồ ng khít lên nhau c Thị trường của gương phẳng: G ọi s, s‟ là vị trí c ủ a v ậ t và ảnh; k là độ phóng đạ i c ủ a ả nh; L là kho ả ng cách t ừ v ật đế n ả nh, ta có: s + s‟ = 0 k = = 1 L = = 2s Dấu “ - “ thể hiện sự trái bản chất của ảnh đối với vật 1 1 2 2 Gƣơng cầu a Định nghĩa: Gương cầu là một phần của gương mặt cầu phản xạ ánh sáng, có 2 loại gương cầu: gương cầu lõm và gương cầu lồi Gương cầu lồi ( gương mắt cá hay gương phân kỳ ) là gương có bề mặt là một phần của hình cầu và bề mặt cong phản xạ hướng về phía nguồn sáng S P ‟ S P 5 c Công th ức gương cầ u: f = Độ phóng đạ i: Vật - ảnh cùng c hi ề u: k > 0 V ậ t- ảnh ngượ c chi ề u: k< 0 =>A‟B‟= | k| AB = '''' d AB d  Kho ả ng cách t ừ v ật đế n ảnh: L =|d‟ – d| (gương cầ u lõm: f = ; gương cầ u l ồ i: : f = - ) C O + O θ + Tr ụ c ph ụ 6 d Tính chất ảnh: Vị trí, tính chất của vật Gương cầ u lõm(f > 0) Gương cầu lồi(f < 0) v ật thật d = ∞: ảnh thật, ngược chiều, tại tiêu điểm ảnh d > 2f: ảnh thật, ngược chiều, nhỏ hơn vật d = 2f: ảnh thật, ngược chiều lớn hơn vật f < d < 2f:ảnh thật, ngược chiều, lớn hơn vật d = f ảnh ở ∞ d |2f|: ảnh ảo, ngược chiều, nhỏ hơn vật |d| = |2f|: ảnh ảo, ngược chiều, lớn hơn vậ t |f| < |d| < |2f|: ảnh ảo, ngược chiều, lớn hơn vật d= f ảnh ở ∞ |d| < |f| ảnh thật, cùng chiều, lớn hơn vật 7 1 1 3 Hiện tƣợng phản xạ toàn phần 1 1 3 1 Định nghĩa S ự ph ả n x ạ toàn ph ầ n là hi ện tượ ng toàn b ộ tia t ớ i b ị ph ả n x ạ tr ở l ạ i môi trườ ng cũ khi gặ p m ặ t phân cách gi ữa hai môi trườ ng trong su ố t 1 1 3 2 Điề u ki ện để x ả y ra hi ện tƣợ ng ph ả n x ạ toàn ph ầ n - Môi trườ ng t ớ i ph ả i chi ết quang hơn môi trườ ng khúc x ạ (n 1 > n 2 ) - Góc t ớ i ph ả i l ớn hơn góc giớ i h ạ n ph ả n x ạ toàn ph ầ n: i i gh , v ớ i: sini ig = n 12 (n 2 < n 1 ) Đường đi củ a tia sáng: Hình 3: Sự phản xạ toàn phần 1 1 3 3 Phân bi ệ t ph ả n x ạ toàn ph ầ n và ph ả n x ạ thông thƣ ờ ng Gi ố ng nhau: - Cũng là hi ệ n tư ợ ng ph ả n x ạ , (tia sáng b ị h ắ t l ạ i môi trư ờ ng cũ) - Cũng tuân theo đ ị nh lu ậ t ph ả n x ạ ánh sáng Khác nhau: Hi ệ n tư ợ ng ph ả n x ạ thông thư ờ ng x ả y ra khi tia sáng g ặ p m ộ t m ặ t phân cách c ủ a hai môi trư ờ ng và không c ầ n thêm đi ề u ki ệ n gì 1 2 K húc xạ ánh sáng: 1 2 1 Định nghĩa và điịnh luật sự khúc xạ ánh sáng: Khi cho m ộ t chùm tia sáng t ớ i g ặ p m ặ t phân cách gi ữa hai môi trườ ng trong su ốt đồ ng tính (ch ẳ ng h ạ n gi ữa không khí nước và nước), thì ngườ i ta th ấ y có hi ện tượ ng chùm sáng b ị gãy khúc hay chùm tia sáng đổi phương khi truyền từ i i g S R I n n 8 môi trường trong suốt này sang môi trường trong suốt khác gọi là hiện tượng khúc xạ ánh sáng Hinh 4 : Khúc xạ ánh sáng Tia phản xạ nằm trong mặt phẳng tới và ở bên kia pháp tuyến so với tia tới, tỉ số giữa sin góc tới (sin i) và sin góc khúc xạ (sin r) luôn là một đại lượng không đổi với hai môi trường đã cho trước: = n 21 1 2 2 Chiết suất 1 2 2 1 Chi ế t su ấ t t ỉ đố i N ế u g ọ i v 1 và v 2 và v ậ n t ố c truy ền sáng trong môi trường 1 và môi trườ ng 2, thì th ự c nghi ệ m ch ứ ng t ỏ r ằ ng chi ế t su ấ t t ỉ đố i n 21 b ằ ng: n 12 = = 1 2 2 2 Chi ế t su ấ t tuy ệt đố i: Chi ế t su ấ t tuy ệt đố i c ủ a m ột môi trường (thườ ng vi ế t g ọ n là chi ế t su ấ t) là chi ế t su ấ t t ỉ đố i c ủa môi trường đó đố i v ớ i chân không và kí hi ệ u b ằ ng ch ữ n n = c: t ốc độ ánh sáng trong không khí; v: t ốc độ ánh sáng trong môi trường đang xét; n: Chi ế t su ấ t c ủa môi trường đó Hệ qu ả : n không khí và chân không b ằ ng 1 và là nh ỏ nh ấ t n c ủa các môi trường khác đề u l ớn hơn 1 S N I T i r 9 1 2 3 S ự khúc x ạ ánh sáng qua m ộ t s ố d ụ ng c ụ quang h ọ c 1 2 3 1 Sự khúc xạ ánh sáng qua lăng kính a Định nghĩa: Lăng kính là một khối chất trong suốt, đồng tính, hình lăng trụ đứng có thiết diện là hình tam giác, góc giữa các mặt phẳng của lăng kính là góc chiết quang của lăng kính Hình 5: Lăng kính b Đặc điểm đường đi của tia sáng qua lăng kính G ọ i n là chi ế t su ấ t t ỉ đố i c ủa lăng kính với môi trườ ng ch ứ a nó langkinh moitruong n n n  = Chi ề u l ệ ch c ủ a tia sáng: n > 1: L ệ ch v ề đáy lăng kính, trườ ng h ợp này thườ ng di ễ n ra n < 1: L ệ ch v ề đỉnh lăng kính, trườ ng h ợ p này ít g ặ p 1 2 3 2 Sự khúc xạ ánh sáng qua bản mặt song song a Định nghĩa Bản mặt song song là một môi trường trong suốt, đồng tính, giới hạn bởi hai mặt song song đặt trong một (hoặc hai) môi trường có chiết suất khác nhau b Đặc điểm ảnh qua bản mặt song song Sự tạo ảnh qua bản mặt song song tuân theo định luật khúc xạ ánh sáng Ảnh và vật luôn bằng nhau và có bản chất khác nhau: vật thật - ảnh ảo, vật ảo - ảnh i

Khúc xạ ánh sáng

MỞ ĐẦU

Trong thời đại bùng nổ thông tin như ngày nay thì tri thức khoa học là vô tận

Vì vậy, quá trình dạy học không còn chú trọng dạy tri thức nữa mà chuyển dần sang dạy cách học, rèn luyện cho người học năng lực tự học để họ có thể học tập suốt đời

Trong quá trình học tập bộ môn nào đó nói chung và bộ môn vật lý nói riêng, mục tiêu chính của người học là việc học tập những kiến thức về lý thuyết, hiểu và vận dụng được các lý thuyết chung vào những lĩnh vực cụ thể Đối với bộ môn vật lý thì lĩnh vực đó là việc giải bài tập vật lý Bài tập vật lý có vai trò đặc biệt quan trọng trong quá trình nhận thức và phát triển năng lực tư duy của người học, giúp cho người học ôn tập, đào sâu, mở rộng kiến thức, rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo, ứng dụng vật lý vào thực tiển, phát triển tư duy sáng tạo Bài tập vật lý thì rất phong phú và đa dạng, mà một trong những kỹ năng của người học vật lý là phải giải được bài tập vật lý Để làm được điều đó đòi hỏi người học phải nắm vững lý thuyết, biết vận dụng lý thuyết vào từng loại bài tập và phải biết phân loại từng dạng bài tập cụ thể, có như vậy thì việc áp dụng lý thuyết vào việc giải bài tập vật lý sẽ được dễ dàng hơn

Quang hình học nghiên cứu dựa trên qui luật phương truyền của ánh sáng và là một ngành với nhiều ứng dụng trong thực tiễn Đây là học phần quan trọng của ngành vật lý, nó là tiền đề để học các môn học khác trong vật lý Tuy đây là môn học quen thuộc, không quá khó để tiếp cận nó nhưng để học tốt cũng không phải dễ vì để vận dụng những lý thuyết chung vào một bài tập cụ thể ta phải biết bài tập đó thuộc dạng bài tập nào, loại bài tập gì và phải vận dụng những kiến thức lý thuyết nào để giải được và giải như thế nào để có kết quả tốt nhất Với mục đích giúp các bạn sinh viên Lào có thể định hướng tốt hơn về bài tập cũng như học tốt học phần Quang hình học vì vậy tôi chọn đề tài " Xây dựng hệ thống bài tập phần quang hình học theo định hướng phát triển năng lực tự học cho học sinh Lào "

1 Mục tiêu của đề tài

Phân dạng và phương pháp giải các dạng bài tập phần quang hình học một cách dể hiểu, cơ bản, từ thấp đến cao, nhằm giúp học sinh có kỹ năng giải quyết tốt các bài tập

- Sự phản xạ và khúc xạ ánh sáng, mắt và các dụng cụ quang học

- Phân loại và phương pháp giải các bài tập vật ly phần " quang hình học"

- Phương pháp nghiên cứu ly thuyết: đọc tài liệu, giáo trình, tìm kiểm và tổng hợp tài liệu, giải bài tập

- Phương pháp phân dạng bài tập

Nếu đề tài thành công thì sẽ trở thành tài liệu bổ ích cho học sinh trong việc nghiên cứu và giải bài tập liên quan đến quang hình học

6 Đóng góp của đề tài Đề tài có thể hỗ trợ cho việc học tập và giảng dạy môn vật lý lớp 11, làm tài liệu tham khảo cho học sinh

Qua quá trình nghiên cứu đề tài giúp cho bản thân tôi nâng cao nhận thức về phân loại và giải các bài tập phần Nhiệt học

7 Cấu trúc của đề tài

Ngoài phần Mở đầu và Kết luận, đề tài có ba chương:

Chương I Tóm tắt lý thuyết phần quang hình học

Chương II Phân loại và phương pháp giải bài tập phần quang hình

Chương III Bài tập tự giải

NỘI DUNG

1.1.1 Hiện tƣợng và định luật phản xạ ánh sáng

Khi cho một chùm tia sáng tới gặp mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt đồng tính (chẳng hạn giữa không khí nước và nước), thì người ta thấy có hiện tượng chùm sáng bị đổi hướng, trở lại môi trường cũ gọi là hiện tượng phản xạ ánh sáng

Tia phản xạ nằm trong mặt phẳng tới (mặt phẳng chứa tia tới và pháp tuyến với mặt phản xạ vẽ từ điểm tới) và góc phản xạ bằng góc tới: i ‟ = -i Đường đi của tia sáng:

Hình 1: Sự phản xạ ánh sáng

1.1.2 Sự phản xạ ánh sáng qua gương phẳng và gương cầu

Gương phẳng là một mặt phẳng nhẵn có khả năng phản xạ gần như hoàn toàn ánh sáng chiếu tới i i '

PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP PHẦN

Phân loại và phương pháp giải các dạng bài tập phản xạ ảnh sáng

Các bài toán trong phần này được phân loại theo từng chủ đề cụ thể như:

- Sự phản xạ qua gương phẳng

- Sự phản xạ qua gương cầu (gương cầu lõm; gương cầu lồi )

Các bài toán ở các dạng này để giải thì cần phải dựa vào các định luật truyền thẳng ánh sáng, định luật phản xạ ánh sáng… Các bước giải được tiến hành theo trình tự như sau:

Bước 1: Vẽ sơ đồ tạo ảnh

Bước 2: Vẽ đường đi của các tia sáng qua các môi trường trên cơ sở định luật truyền thẳng ánh sáng và định luật phản xạ ánh sáng, xác định ảnh của vật

Bước 3: Sử dụng các công thức và các tính chất của ảnh để tìm các đại lượng theo yêu cầu của bài toán

Bước 4: Biện luận kết quả

Trong quá trình tính toán ngoài việc sử dụng các tính chất hình học hoặc lượng giác trong tam giác (tam giác vuông, tam giác đồng dạng…) còn có thể áp dụng các định lí viết cho tam giác như định lí Pitago hoặc các định lí hàm số sin cos và cosin…

2.1.2 Những điều cần lưu ý khi giải bài tập về phản xạ

Môi trường phải trong suốt và đồng tính về mặt quang học: Đường truyền ánh sáng được biểu diễn bằng tia sáng (đường thẳng có hướng) và góc tới và góc phản xạ

Khi vận dụng các định luật truyền thẳng ánh sáng, định luật phản xạ ánh sáng để tính toán góc, đoạn thẳng cấn kết hợp với tính chất đồng dạng của tam giác, các công thức hình học, lượng giác…

2.1.3 Các dạng bài tập thường gặp

2.1.3.1 Bài tập về gương phẳng Đối với gương phẳng ta luôn có:

Vật và ảnh đối xứng nhau qua gương

Khi hai gương phẳng có mặt phản xạ hợp với nhau một góc , thì trong mặt phẳng vuông góc với giao tuyến của hai gương, nếu để cho tia tới lần lượt phản xạ qua gương 1 và 2 thì tia ló có góc hợp với tia tới là = 2 ( < 90˚)

Khi gương quay một góc quanh một trục vuông góc với mặt phẳng tới thì tia phản xạ sẽ quay một góc bằng 2 theo chiều quay của gương

Thị trường của một gương phẳng là vùng không gian giới hạn bởi hình nón cụt có đáy là gương

Hai gương phẳng hợp với nhau một góc thì số ảnh được tạo bởi hệ phụ thuộc vào giá trị k: với k =

+ k ngyên lẻ số ảnh n = k: nếu điểm sáng nằm ngoài mặt phân giác của hai gương ( 1 2 ), và n = k – 1 nếu điểm sáng nằm trên mặt phân giác của hai gương ( 1 = 2 )

+ k không nguyên khi n là số nhỏ nhất 1 + n > 180˚ và m là số lớn nhất 2+ m > 180˚ số ảnh là: N = n + m

2.1.3.2 Bài tập về gương cầu

Các bài toán về gương cầu chủ yếu là xác định các đại lượng như vị trí vật, ảnh, tiêu cự của gương, đọ phóng đại…Khi giải toán cần nắm vững sự tạo ảnh qua gương và áp dụng các công thức về gương để lập hệ phương trình thích hợp, từ đó tìm các đại lượng Trong một số trường hợp cần áp dụng tính chất đồng dạng của tam giác để suy ra kích thước vệt sáng, hoặc vị trí của vật, vị trí của gương…Đối với các gương cầu ta luôn có:

- Tiêu cự : | f | = ( f > 0 gương cầu lõm., f < 0 gương cầu lồi )

+d > 0 :vật thật và d < 0: vật ảo

+d‟ > 0: ảnh thật và d‟< 0: ảnh ảo

+k > 0 ảnh và vật cùng chiều, trái bản chất

+k < 0: ảnh và vật nược chiều (cùng bản chất)

Phương pháp vẽ ảnh: Sử dụng bốn tia đặc biệt và tia bất kỳ, tia qua vật A và ảnh A‟ của nó sẽ cắc trục chính tại C Nếu A‟‟ là ảnh đối xướng của A‟ qua trục chính, đường thẳng AA‟‟ cắt trục chính tại O

Với các bài toán về quang hệ ghép gương phẳng – gương cầu; gương cầu – gương cầu khi giải cần chú ý:

Sử dụng nguyên tắc tạo ảnh liên tiếp qua hệ: ảnh của gương trước là vật của gương sau Với mỗi lần tạo ảnh, sử dụng các công thức của gương phẳng, gương cầu và hệ thức giữa vị trí của ảnh qua gương và vật của gương sau: d2 = l – d‟1 (l là khoảng cách giữa hai gương ta xét).

2.1.4 Các dạng bài tập về gương phẳng

2.1.4.1 Dạng 1 Vẽ đường đi của tia sáng qua gương phẳng, ảnh của vật qua gương phẳng, hệ gương phẳng: a Phương pháp giải

- Dựa vào định luật phản xạ ánh sáng

+ Tia phản xạ nằm trong mặt phẳng chứa tia tới và pháp tuyến tại điểm tới + Góc phản xạ bằng góc tới

- Dựa vào tính chất ảnh của vật qua gương phẳng:

+ Tia phản xạ có đường kéo dài đi qua ảnh của điểm sáng phát ra tia tới b Bài tập mẫu

Bài 1: Cho 2 gương phẳng M và N có hợp với nhau một góc  và có mặt phản xạ hướng vào nhau A, B là hai điểm nằm trong khoảng 2 gương Hãy trình bày cách vẽ đường đi của tia sáng từ A phản xạ lần lượt trên 2 gương M, N rồi truyền đến B trong các trường hợp sau: a)  là góc nhọn,  là góc tù b) Nêu điều kiện để phép vẽ thực hiện được

Bài giải: a) Gọi A‟ là ảnh của A qua M, B‟ là ảnh của B qua N

Tia phản xạ từ I qua (M) phải có đường kéo dài đi qua A‟ Để tia phản xạ qua (N) ở J đi qua điểm B thì tia tới tại J phải có đường kéo dài đi qua B‟ Từ đó trong cả hai trường hợp của  ta có cách vẽ sau:

- Dựng ảnh A‟ của A qua (M) (A‟ đối xứng A qua (M)

- Dựng ảnh B‟ của B qua (N) (B‟ đối xứng B qua (N)

- Nối A‟B‟ cắt (M) và (N) lần lượt tại I và J

- Tia A IJB là tia cần vẽ b) Đối với hai điểm A, B cho trước

Bài toán chỉ vẽ được khi A‟B‟ cắt cả hai gương (M) và (N) Đối với bài toán dạng này ta còn có cách vẽ khác là:

- Tia AIJB là tia cần vẽ

2.1.4.2 Dạng 2 Xác định số ảnh, vị trí ảnh của một vật qua gương phẳng: a Phương pháp giải

Dựa vào tính chất ảnh của một vật qua gương phẳng: “ảnh của một vật qua gương phẳng bằng vật và cách vật một khoảng bằng từ vật đến gương” (ảnh và vật đối xứng nhau qua gương phẳng) b Bài tập mẫu

Bài 1:Hai gương phẳng M và N đặt hợp với nhau một góc < 180 0 , mặt phản xạ quay vào nhau Một điểm sáng A nằm giữa hai gương và qua hệ hai gương cho n ảnh Chứng minh rằng nếu 360 2 ( )

Sơ đồ tạo ảnh qua hệ:

Từ bài toán ta có thể biễu diễn một số trường hợp đơn giản Theo hình vẽ ta có:

Theo điều kiện bài toán thì 360 0 / = 2k

Tức là ảnh A2k-1 và ảnh A2k trùng nhau

Trong hai ảnh này một ảnh sau gương (M) và một ảnh sau gương (N) nên không tiếp tục cho ảnh nữa

Vậy số ảnh của A cho bởi hai gương là: n = 2k – 1 ảnh

2.1.4.3 Dạng 3 Xác định thị trường của gương: a Phương pháp

“ Ta nhìn thấy ảnh của vật khi tia sáng truyền vào mắt ta có đường kéo dài đi qua ảnh của vật ”

- Vẽ tia tới từ vật tới mép của gương Từ đó vẽ các tia phản xạ sau đó ta sẽ xác định được vùng mà đặt mắt có thể nhìn thấy được ảnh của vật b Bài tập mẫu

Bài 1: Bằng cách vẽ hãy tìm vùng không gian mà mắt đặt trong đó sẽ nhìn thấy ảnh của toàn bộ vật sáng AB qua gương G

Dựng ảnh A‟B‟ của AB qua gương Từ A‟ và B‟ vẽ các tia qua hai mép gương Mắt chỉ có thể nhìn thấy cả A‟B‟ nếu được đặt trong vùng gạch chéo

Bài 1: Hai gương phẳng hình chữ nhật giống nhau được ghép chung theo một cạnh tạo thành góc  như hình vẽ (OM1 = OM2) Trong khoảng giữa hai gương gần O có một điểm sáng S Biết rằng tia sáng từ S đặt vuông góc vào G1 sau khi phản xạ ở G1 thì đập vào G2, sau khi phản xạ ở G2 thì đập vào G1 và phản xạ trên

G1 một lần nữa Tia phản xạ cuối cùng vuông góc với M1M2 Tính 

- Vẽ tia phản xạ SI1 vuông góc với (G1)

- Tia phản xạ là I1SI2 đập vào (G2)

- Vẽ tia phản xạ cuối cùng I3K

Dễ thấy góc I1I2N1 =  ( góc có cạnh tương ứng vuông góc) => góc I1I2I3 = 2 Theo định luật phản xạ ánh sáng ta có: ̂ = ̂ = 90 0 - 2 => ̂ = 2

2.1.5 Các dạng bài tập về gương cầu:

2.1.5.1 Dạng 1 Xác định vị trí, tính chất của ảnh tạo bởi gương cầu:

Phân loại và phương pháp giải các dạng bài tập khúc xạ ánh sáng và phản xạ toàn phần

Các bài toán trong phần này được phân loại theo từng chủ đề cụ thể: Sự khúc xạ ánh sáng, lưỡng chất phẳng ( bản mặt song song ), sự khúc xạ của các dụng cụ quang học và sự phản xạ toàn phần để giải quyết tốt các bài toán này ta ta phải dựa trên cơ sở định luật khúc xạ ánh sáng và tính chất các môi trường ánh sáng khúc xạ Các bước thực hiện để giải các thể tóm tắt như sau:

- Vẽ sơ đồ tạo ảnh

- Vẽ đường đi của các tia sáng qua các môi trường trên cơ sở định luật khuc xạ ánh áng

- Xác định ảnh của vật

- Sử dụng các công thức và tính chất của ảnh để tìm các đại lượng theo yêu cầu của bài toán

Ngoài ra, cần dựa vào các định lí về tam giác hoặc các hàm số về sin và cosin và các tính chất hình học hoặc lượng giác của tam giác…để xác định các đại lượng theo yêu cầu của bài ra

2.2.2 Các dạng bài toán thường gặp

2.2.2.1 Bài tập về sự khúc xạ ánh sáng

Các bài toán về hiện tượng khúc xạ phần lớn chỉ đơn thuần áp dụng các công thức về chiết suất, mối liên hệ giữa chiết suất với vận tốc ánh sáng để xác định các đại lượng như góc tới, góc khúc xạ, chiết suất…khi giải cần lưu ý:

- Trường hợp chiết suất của các môi trường có giá trị xác định khi vận dụng định luật khúc xạ ánh sáng cần chú ý:

Trường hợp chiết suất của môi trường biến thiên khi vận dụng định luật khúc xạ ánh sáng cần:

+ Chia môi trường thành nhiều lớp vô cùng mỏng theo chiều biến thiên của chiết suất

+ Áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng như một định luật bảo toàn tích “chiết suất và sin góc tương ứng” njsinij = const

Khi ánh sáng đi từ môi trường chiết quang hơn qua môi trường kém chiết quang hơn ta nên tính góc tới giới hạn trước

+Nếu i < igh thì có tia khúc xạ

+Nếu i = igh thì tia khúc xạ nằm trên mặt phẳng phân cách hai môi trường => r > 90˚

+nếu i > igh thì có hiện tượng phản xạ không toàn phần

Khi ánh sáng đi từ môi trường chiết quang kếm qua môi trường chiết quang hơn, ta luôn có tia khúc xạ nhưng góc khúc xạ nhỏ hơn một giá trị giới hạn: sinigh = (n1 < n2 )

2.2.2.2 Bài tập về sự khúc xạ ánh sáng qua bản mặt song song

Khi tính toán các đại lượng liên quang đến bản mặt song song cần chú ý: Các công thức về bản mặt song song:

- Khoảng cách vật - ảnh: SS‟ = d (1- )

- Độ dời ảnh của tia sáng:

(n là chiết suất tỉ đối của chất làm bản với môi trường đặt bản) Đặt điểm ảnh của vật qua bản mặt song song:

- Ảnh –vật luôn khác bản chất

- Ảnh có độ lớn bằng vật

- Ảnh dời theo chiều truyền sáng so với vật đoạn SS‟ (n>1)

Trường hợp bản đạt tiếp giáp với hai môi trường trong suốt khác nhau ta có thể coi hệ tương đương với một trong hai trường hợp sau:

- Hệ gồm hai lưỡng chất phẳng ghép liên tiếp với nhau

- Hệ gồm bản song song ghép với lưỡng chất phẳng: giữa một lớp tiếp xúc có một lớp môi trường rất mỏng có chiết suất như môi trường còn lại

Với các quang hệ ghép: lưỡng chất phẳng – gương; bản mặt song song – gương cần chú ý nguyên tắc tạo ảnh liên tiếp qua hệ: ảnh của quang hệ trước là vật đối với quang hệ sau:

- Hệ lưỡng chất phẳng – gương:

- Hệ bản mặt song song – gương

+ Vật đặt giữa gương (G) và bản mặt song song (BMSS) có hai trường hợp:

+ Vật đặt ở ngoài bản mặt song song:

Với mỗi lần tạo ảnh ta dùng công thức của quang hệ tương ứng (lưỡng chất phẳng, bản mặt song song, gương phẳng, gương cầu ) Chú ý xác định đúng vị trí của vật so với quang cụ tiếp theo: dùng công thức đối với gương, kết hợp với hình vẽ đối với lưỡng chất phẳng và bản mặt song song

2.2.2.3 Bài tập về sự khúc xạ ánh sáng qua lăng kính Áp dụng các công thức về lăng kính để xác định các đại lượng như góc tới i, góc chiết quang A, góc lệch D hoặc chiết suất n của lăng kính Vì vậy, cần nắm chính xác các công thức này Một số lưu ý khi giải toán:

Nếu lăng kính đặt trong không khí (n1 =1)

Khi góc tới i và góc chiết quang A nhỏ: i = nr ; i‟ =nr' ; A = r + r‟; D = ( n-1) A

Góc lệch cực tiểu Dmin khi có góc lệch cực tiểu, tia tới và tia ló đối xứng nhau qua mặt phẳng phân giác của góc A: i= i‟= imin => r = r‟ = ; Dmin = 2imin – A sin min sin

          Điều kiện để có tia ló: A ≤ 2igh với sinigh= và i ≥ i0 với sin i0 = nsin(a- igh)

Với hệ gồm lăng kính ghép với gương phẳng hay với lăng kính khác cần chú ý: Trường hợp lăng kính ghép với gương phẳng, cần chú ý:

+ Ghép cách quãng hay ghép sát ( ghép sát lăng kính với gương phẳng, mặt bên của lăng kính được mạ bạc)

+ Nguyên tắc tạo ảnh liên tiếp qua hệ, kết hợp các công thức về lăng kính và định luật phản xạ ánh sáng trên gương phẳng

Trường hợp lăng kính ghép sát lăng kính, chú ý:

+ Mặt tiếp giáp là mặt phân cách hai môi trường lăng kính

+ Vận dụng các công thức về lăng kính

2.2.2.4 Bài tập về sự khúc xạ ánh sáng qua thấu kính

Các bài toán về thấu kính rất đa dạng, tuy nhiên có thể quy các bài toán này thành các dạng dựa vào yêu cầu và nội dung của đề ra Mỗi dạng bài thường có cách giải cụ thể riêng

Với các bài toán dùng hình vẽ để vẽ ảnh, xác định loại thấu kính, các đặt điểm của thấu kính cần chú ý:

Vẽ ảnh: Dùng hai trong ba tia đặc biệt đã biết, lưu ý rằng trong nhiều trường hợp phải dùng đến tia bất kỳ

Xác định loại thấu kính:

+ Dựa vào quan hệ giữa tia tới và tia ló: tia ló đi gần trục chính hơn tia tới: thấu kính hội tụ; tia ló xa trục chính hơn tia tới: thấu kính phân kì

+ Dựa vào quan hệ giữa vật và ảnh: vật thật cho ảnh thật: thấu kính hội tụ; vật thật cho ảnh ảo lớn hơn vật: thấu kính hội tụ; vật thật cho ảnh ảo nhỏ hơn vật : thấu kính phân kì

Xác định các đặc điểm của thấu kính:

+ Điểm vật, điểm ảnh và quang tâm O luôn thẳng hàng

+ Tia tới (qua vật) song song với trục chính, tia ló có phương (qua ảnh) và qua tiêu điểm chính F‟ (ảnh)

+ Tia tới có phương qua ảnh và qua tiêu điểm chính F (vật), tia ló có phương song song với trục chính

+ Tiêu điểm chính F (vật) và tiêu điểm chính F‟(ảnh) đối xứng nhau qua quang tâm O

Công thức tổng quát cho từng dạng cụ thể như sau:

Tính tiêu cự và độ tụ của thấu kính:

Khi sử dụng công thức tính độ tụ cần chú ý: f, R được tính bằng mét (m); D được tính bằng điôp(dp); n là chiết suất tỉ đối của chất làm thấu kính đối với môi trường đạt thấu kính, nếu thấu kính đặt trong không khí thì n là chiết suất của chất làm thấu kính

Tìm vị trí ảnh, tính chất của vật, ảnh: dd ' '

Với các quy ước dấu đã biết:

Khi một vật được giữ cố định, dời thấu kính, để xác định chiều và độ dời của ảnh ta cần tính khoảng cách L giữa vật -ảnh

Khi hai vật đặt hai bên thấu kính thì hai vật sẽ cho hai ảnh qua thấu kính Với mỗi ảnh ta dùng các công thức thấu kính để xác định các đặc điểm của ảnh (vị trí, tính chất, độ lớn, độ phóng đại )

Khi vật đặt giữa hai thấu kính, vật sẽ cho hai ảnh qua hai thấu kính Với mỗi ảnh ta dùng các công thức thấu kính để xác định các đặc điểm của ảnh…

- Ngoài các phương pháp nêu trên ta có thể tìm tiêu cự thấu kính bằng phương pháp Bessel:

Gọi L khoảng cách từ vật đến màn, l khoảng cách của hai vị trí đặt thấu kính đều cho ảnh rõ nét trên màn thì :

Nếu chỉ có một vị trí cho ảnh rõ nét thì

- Hệ thấu kính ghép sát: Dựa vào chiều truyền ánh sáng để viết sơ đồ tạo ảnh qua hệ theo nguyên tắc tạo ảnh liên tiếp

Phân loại và phương pháp giải các dạng bài tập về mắt và các dụng cụ

2.3.1 Các dạng bài tập về mắt

2.3.1.1 Dạng 1 Tìm kính thuốc cho mắt cận thị a Phương pháp Đặc điểm cấu tạo: Mắt cận thị là mắt không thể nhìn rõ các vật ở xa vô cực hữu hạn Vì vậy muốn mắt nhìn thấy rõ vật ở xa vô cực mà không phải điều tiết thì cho mắt đeo thấu kính có độ tụ thích hợp

Khi quan sát vật ở xa vô cực qua kính mà mắt không phải điều tiết thì:

=> Tiêu cự của thấu kính là:

Vậy thấu kính cần đeo là thấu kính phân kỳ

Vì điểm cực cận cũ Cc là ảnh ảo của điểm cực cận mới khi đeo kính nên điểm gần nhất mà mắt đeo kính nhìn thấy có vị trí được xác định bởi:

- Ngắm chừng ở điểm cực cận

- Ngắm chừng ở điểm cực viễn

- Giới hạn nhìn rõ của mắt khi dùng kính b Bài tập mẫu

Bài 1:Mắt của một người có điểm cực cận cách mắt 10 cm và điểm cực viễn cách mắt 40 cm a) Mắt của người này bị tật gì? Muốn nhìn rõ vật ở xa mà không cần điều tiết người đó phải đeo kính có độ tụ bao nhiêu? Cho biết kính cách mắt 2cm

𝑑 𝑣 𝑂𝐶 𝑣 b) Khi đeo kính trên người này có thể nhìn thấy điểm gần nhất cách mắt bao nhiêu?

Bài giải a) Mắt của học sinh này bị tật cận thị vì điểm cực viễn cách mắt một khoảng hữu hạn (không phải ở vô cực) và điểm cực cận rất gần mắt

Muốn nhìn rõ một vật ở rất xa mà không cần điều tiết học sinh này phải đeo kính phân kì Kính này sẽ cho vật một ảnh ảo tại điểm cực viễn

Ta có: ( ) Độ tụ của kính đeo là: D b) Gọi B là điểm gần nhất mà mắt đeo kính thấy được

Vậy khi đeo kính trên học sinh này có thể nhìn thấy điểm gần nhất cách mắt một khoảng là

2.3.1.2 Dạng 2 Tìm kính thuốc cho mắt viễn thị a Phương pháp Đặc điểm cấu tạo: Mắt viễn thị là mắt nhìn các vật ở gần kém hơn so với mắt bình thường ( là điển ảo) Vì vậy muốn nhìn được rõ các vật gần mà không phải điều tiết cho mắt đeo thấu kính có độ tụ thích hợp

Muốn quan sát vật ở gần như mắt tốt mà không phải điều tiết thì:

=> Tiêu cự của thấu kính:

( ) Vậy mắt cần đeo thấu kinh hội tụ

Vì điểm cực cận cũ là ảnh ảo của điểm cực cận mới khhi đeo kính nên điểm gần nhất mà mắt đeo kính nhìn thấy ở vị trí xác định bởi:

- Xác định giới hạn nhìn rõ tương tự như xét giới hạn nhìn rõ đối với mắt cận thị b Bài tập mẫu

Bài 1:Một kính hội tụ có độ tụ 10 dp, mắt quan sát viên đặt tại tiêu diện ảnh của kính Di chuyển một vật trước kính mắt thấy rõ vật khi vật xa kính từ 8 cm đến

21 cm a) Xác định điểm cực cận và điểm cực viễn của mắt Mắt bị tậtgì? b) Tính độ tụ của kính chữa để có thể nhìn gần nhất các vật xa mắt 25 cm, mắt điều tiết tối đa Nếu không điều tiết khi đeo kính trên thấy rõ vật ở đâu? Kính đeo sátmắt c) Muốn thấy rõ vật ở vô cực mà không phải điều tiết phải dùng kính có độ tụ bao nhiêu? Kính vẫn đeo sátmắt

Bài giải: a) Mắt chỉ thấy rõ từ điểm cực viễn đến điểm cực cận Vật xa 21 cm ứng với nhìn vật ở điểm cực viễn và 8 cm ứng với nhìn vật ở điểm cựccận

- Nhìn vật ở điểm cực viễn: A‟B‟ ở điểm cực viễn

=> Điểm cực viễn ở sau thấu kính 19 cm nên ở sau mắt: 19 – 10 = 9 cm (do mắt đặt tại tiêu diện ảnh của kính)

- Nhìn vật ở điểm cực cận: A‟B‟ ở điểm cực cận

Vậy điểm cực cận ở trước kính 40 cm nên trước mắt: 40 + 10 = 50 cm

Người này bị tật viễn thị vì có điểm cực viễn ảo ở sau mắt b) Khi AB xa mắt 25 cm nên xa kính 25 cm, khi đó mắt điều tiết tối đa nên ảnh ở điểm cực cận Ta có: Độ tụ của kính:

Nếu không điều tiết ảnh ở điểm cực viễn của mắt

Vậy mắt viễn thị đeo kính 2dp thấy được vật ảo sau mắt 10,9cm c) AB ở vô cực cho ảnh ở tiêu diện ảnh của kính Do không điều tiết nên ở điểm cựcviễn

Do đó tiêu cự của thấu kính là: f = - OCv = 9 cm Độ tụ của thấu kính:

Vậy kính có độ tụ 11 dp sẽ thấy rõ vật ở vô cực mà không phải điều tiết

2.3.1.3 Dạng 3 Tìm kính thuốc cho mắt người già a Phương pháp

Do tật lão thị là tật thông thường đối với mọi người già nên với những người hồi trẻ mắc tật cận thị phải đeo kính phân kì để nhìn xa, khi về già thì mắc thêm tật lão thị, tùy theo mức độ nặng nhẹ của tật lão thị họ có thể phải đeo kính hội tụ để nhìn gần Đối với những người này thuận tiện nhất là dùng “kính hai tròng” có tròng trên là kính phân kì, tròng dưới là kính hội tụ

Vì vậy để giải loại bài toán này ta áp dụng hai phương pháp giải trên, tùy từng trường hợp ta áp dụng phương pháp này hay phương pháp kia sao cho phù hợp với yêu cầu bài toán đưara b Bài tập mẫu

Bài 1: Một người khi về già phải đeo kính 2 tròng: Tròng trên có độ tụ và tròng dưới có độ tụ a) Hỏi mắt người này mắc tật gì? Giảithích? b) Tìm khoảng nhìn rõ của mắt người này khi bỏ kínhra c) Độ tụ của thủy tinh thể thay đổi một lượng bằng bao nhiêu khi chuyển từ nhìn xa nhất sang nhìn gần nhất? (coi kính đeo sátmắt)

Bài giải: a) Tròng trên được dùng khi nhìn các vật ở xa, tròng dưới dùng để nhìn những vật ởgần

- Tròng trên có độ tụ âm nên là kính phân kì, dùng để chữa mắt cận thị

BÀI TẬP TỰ GIẢI

Bài tập tự luận

Câu 1: Mắt người quan sát và cá nằm ở hai vị trí đối xứng nhau qua mặt thoáng và cách nhau 1,2m Nước có chiết n = 4/3 Người ấy thấy cá cách mắt mình bao xa Cá thấy người cách nó bao xa? ĐS: 1,05m; 1,4m Câu 2: Chiếu một tia sáng tới tâm của mặt trên của một khối lập phương (chiết suất n) với góc tới i1, mặt phẳng tới song song với mặt bên của khối lập phương Sau khi khúc xạ ở mặt trên ánh sáng phản xạ toàn phần ở mặt bên và ló ra ở đáy Tìm điều kiện mà góc tới i1 phải thoả mãn? ĐS:

Câu 3: Cho một khối thuỷ tinh hình bán cầu, chiết suất n = 1,5 Chiếu một chùm tia sáng song song vào mặt phẳng của bán cầu theo phương vuông góc với mặt đó Xác định vùng trên mặt cầu tại đó tia sáng ló ra? ĐS: Góc ở tâm chắn cung đó có giá trị 83 0 40‟ Câu 4: Một chậu đựng nước chiều cao của nước là h Ở giữa đáy chậu có một điểm sáng S Trên mặt nước một chiếc đĩa tròn bán kính R được đặt sao cho tâm

O của đĩa và S cùng nằm trên đường thẳng đứng Bán kính R thoả mãn những điều kện gì để các tia sáng từ S không ló ra khỏi mặt nước Đáp án:

Câu 5: Một lăng kính tam giác ABC có A = 45 0 Biết góc tới bằng góc ló (i = i') Góc lệch D = 15 0 a) Tính chiết suất của lăng kính? b) Thay đổi góc tới thì góc lệch có nhỏ hơn 15 0 không? ĐS: a n = 1,3 Câu 6: Một lăng kính thuỷ tinh có chiết suất n = 1,5 Tiết diện vuông góc là tam giác vuông cân ABC Tia sáng đơn sắc được chiếu tới mặt bên AB theo phương song song với BC Xác định đường đi của tia sáng qua lăng kính? ĐS: a phản xạ toàn phần trên BC ló khỏi mặt AC b phản xạ toàn phần trên AB ló BC

Câu 7: Một em học sinh nhìn rõ đọc tốt từ khoảng cách d1 = 1/4 m và cũng đọc tốt từ khoảng cách d2 =1 m Độ tụ thuỷ tinh thể của em đó thay đổi bao nhiêu điốp? ĐS: 3dp Câu 8: Một người cận thị khi đeo kính có độ tụ - 2,5dp thì nhìn rõ các vật từ 22cm đến vô cực Kính cách mắt 2cm Độ biến thiên độ tụ của mắt khi điều tiết không mang kính là bao nhiêu? ĐS:

Câu 9: Một mắt không có tật có khoảng cách từ thủy tinh thể đến võng mạc là 22mm Điểm cực cận cách mắt 25cm Tiêu cự của thủy tinh thể khi mắt không điều tiết là bao nhiêu? Đs: f "mm Câu 10 :Một người cận thị có điểm cực viễn cách mắt 51,5cm Để nhìn rõ vật ở vô cực không phải điều tiết, người này đeo kính cách mắt 1,5cm Độ tụ của kính là bao nhiêu? Đs: D= - 2 dp Câu 11: Một người cận thị có điểm cực cận cách mắt 11 cm và điểm cực viễn cách mắt 51 cm Kính đeo cách mắt 1 cm Để sửa tật này phải đeo kính gì? Độ tụ bao nhiêu? Đs: Kính phân kì D= -2dp

Bài 12: Một người quan sát có khoảng nhìn rõ ngắn nhất là 25cm quan sát một vật nhỏ qua một kính hiển vi Người ấy điều chỉnh kính để ngắm chừng ảnh ở điểm cực cận Vật kính có tiêu cự 7,25mm, thị kính có tiêu cự 20mm Độ dài quang học của kính là 16cm Hãy xác định vị trí của vật, độ phóng đại và độ bội giác của ảnh Mắt được đặt sát sau thị kính ĐS : d1 = 7,575mm ; K = GC 300

Bài 13: Vật kính của một kính hiển vi có tiêu cự 5,4mm, thị kính có tiêu cự 2cm Mắt người quan sát đặt sát sau thị kính và điều chỉnh kính để quan sát ảnh cuối cùng ở khoảng nhìn rõ ngắn nhất (25cm) Khi đó vật cách kính 5,6mm Hãy xác định độ bội giác, độ phóng đại của ảnh và khoảng cách giữa vật kính và thị kính ĐS : K = GC = 364,5 ;  = 169,72mm Bài 14: Một người mắt tốt, có khoảng nhìn rõ ngắn nhất là 25cm quan sát những hồng cầu qua một kính hiển vi trong trạng thái không điều tiết Trên vành vật kính có ghi “ x 100” ; trên vành thị kính có ghi “x 6” Đường kính của các hồng cầu gần bằng 7,5m Tính góc trông ảnh cuối cùng của hồng cầu qua thị kính

Mắt người quan sát đặt sát sau thị kính ĐS : = 0,018rad  1 0 02‟

Bài 15: Một kính thiên văn gồm hai thấu kính O1 và O2 đặt đồng trục Vật kính

O1 có tiêu cự f1 = 1,5cm, thị kính O2 có tiêu cự f2 = 1,5cm Một người mắt tốt điều chỉnh kính để quan sát Mặt trăng trong trạng thái mắt không điều tiết a) Tính độ dài của ống kính và số bội giác G

b) Biết năng suất phân li của mắt người này là  = 1‟ Tính kích thước nhỏ nhất của vật trên Mặt trăng mà người đó còn phân biệt được đầu cuối khi quan sát qua kính nói trên

Cho biết khoảng cách từ Trái đất đến Mặt trăng là d = 384000 km và lấy gần đúng 1‟ = 3.10 -4 rad ĐS : a)  = 151,5cm ; G = 100 ; b) ABmin G d

Bài 16: Lăng kính thủy tinh có tiết diện thẳng là 1 tam giác cân ABC,đỉnh A Một tia sáng đơn sắc chiếu vuông góc vào mặt bên (AB) sau 2 lần phản xạ toàn phần trên 2 mặt (AC) và (AB) thì ló ra khỏi đáy (BC) theo phương vuông góc với (BC) a)Tính góc chiết quang của lăng kính b) Tìm điều kiện mà chiết suất của lăng kính phải thỏa mãn ĐS : a 36 0 ; b n > 1,7 Bài 17: Một người mắt bị tật có điểm cực viễn cách mắt 50cm và điểm cực cận cách mắt 12,5cm a) Mắt người này bị tật gỡ?Tớnh độ tụ của TK phải đeo đeồ tật này ( kớnh đeo sỏt mắt ) b) Khi đeo kính khắc phục tật trên thì mắt nhìn được điểm gần nhất là bao nhiêu? ĐS: a D =-2dp b

Bài 18: Một người cận thị lớn tuổi có điểm cực viễn cách mắt 100cm và điểm cực cận cách mắt 50cm tính độ tụ của kính phải đeo để người này có thể (kính đeo sát mắt ): a Nhìn xa vô cùng không phải điều tiết b Đọc được trang sách khi đặt gần mắt nhất, cách mắt 25 cm ĐS: a D = -1dp b D = 2 dp Bài 19: Thấu kính hội tụ L1 có tiêu cự 60cm Thấu kính phân kỳ L2 có tiêu cự 40cm Hai thấu kính được ghép đồng trục a Một vật thẳng AB được đặt vuông góc với quang trục của hệ, cách L1 40cm Chùm sáng từ vật qua L1 rồi qua L2 Hai thấu kính cách nhau 40cm Tìm vị trí và số phóng đại của ảnh b Bây giờ đặt L2 cách L1 một khoảng a Hỏi a bằng bao nhiêu thì độ lớn của ảnh cuối cùng không thay đổi khi ta di chuyển vật lại gần hệ thấu kính ĐS: a k=0,6 b a cm Bài 20: Chiếu một chùm sáng (song song với trục chính của thấu kính )tới một thấu kính L Cho biết chùm tia ló hội tụ tại một điểm phía sau thấu kính a) L là thấu kính gì b) Điểm hội tụ của chùm sáng tới là một điểm ở sau thấu kính, cách L là 25cm Tìm tiêu cự và độ tụ của thấu kính c) Đặt vật AB bằng 2cm vuông góc với trục chính của thấu kính cách thấu kính L một đoạn 40 cm Xác định ảnh của AB Đs: b) f = 25 cm D = 4 đp, c) d ‟ = 200/3 cm ; k = - 5/3 ; A ‟ B ‟ = 10/3 cm

Bài tập trắc nghiệm

Câu 1: Một vật sáng AB đặt vuông góc với trục chính của thấu kính hội tụ Khi vật nằm trong khoảng từ tiêu điểm F đến điểm cách thấu kính một đoạn bằng 2f thì ảnh của vật cho bởi thấu kính là

A ảnh thật cùng chiều và nhỏ hơn AB B ảnh thật ngược chiều và lớn hơn AB

C ảnh thật ngược chiều và nhỏ hơn AB D ảnh ảo cùng chiều và lớn hơn AB

Câu 2: Một vật sáng AB đặt vuông góc với trục chính của thấu kính hội tụ Khi vật nằm trong khoảng từ tiêu điểm F đến quang tâm O của thấu kính thì ảnh của vật cho bởi thấu kính là

A ảnh ảo cùng chiều và nhỏ hơn AB B ảnh thật ngược chiều và lớn hơn AB

C ảnh thật ngược chiều và nhỏ hơn AB D ảnh ảo cùng chiều và lớn hơn AB Câu 3: Nội dung nào sau đây là sai ?

A Vật thật cho qua thấu kính phân kỳ một ảnh ảo cùng chiều và nhỏ hơn vật

B Vật thật đặt trong khoảng OF cho qua thấu kính hội tụ ảnh ảo cùng chiều và lớn hơn vật

C Vật thật cho qua thấu kính phân kỳ một ảnh thật ngược chiều và nhỏ hơn vật

D Vật và ảnh qua thấu kính luôn luôn di chuyển cùng chiều

Câu 4: Một lăng kính có góc chiết quang A = 60 0 và chiết suất n = 2 Góc lệch cực tiểu của tia sáng qua lăng kính là

Câu 5: Một vật đặt cách thấu kính hội tụ 12cm cho ảnh thật cao gấp 3 lần vật Tính tiêu cự của thấu kính

A f = 9cm B f = 18cm C f = 36cm D Một giá trị khác Câu 6: Một vật AB đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính và cách thấu kính 10cm cho qua thấu kính ảnh A‟B‟ cùng chiều và bằng AB/3 Thấu kính trên là thấu kính gì ? có tiêu cự là bao nhiêu ?

A Thấu kính phân kỳ, tiêu cự f = -5cm

B.Thấu kính hội tụ , tiêu cự f = 5cm

C Thấu kính phân kỳ, tiêu cự f = -2,5cm

D.Thấu kính hội tụ , tiêu cự f = 2,5cm

Câu 7: Một vật AB đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ có tiêu cự 12,5cm , cho ảnh rõ nét trên màn đặt vuông góc với trục chính và cách vật một khoảng L L nhỏ nhất bằng bao nhiêu để có ảnh rõ nét trên màn ?

Câu 8: Một ngọn đèn nhỏ S đặt ở đáy một bể nước (n = 4/3), độ cao mực nước h

= 60 (cm) Bán kính r bé nhất của tấm gỗ tròn nổi trên mặt nước sao cho không một tia sáng nào từ S lọt ra ngoài không khí là:

A r = 49 (cm) B r = 53 (cm) C r = 55 (cm) D.r = 51 (cm) Câu 9: Chiếu một chùm tia sáng song song trong không khí tới mặt nước ( n 4/3) với góc tới là 45 0 Góc hợp bởi tia khúc xạ và tia tới là:

A D = 70 0 32‟ B D = 45 0 C D = 25 0 32‟ D.D = 12 0 58‟ Câu 10: Một chậu nước chứa một lớp nước dày 24 (cm), chiết suất của nước là n

= 4/3 Mắt đặt trong không khí, nhìn gần như vuông góc với mặt nước sẽ thấy đáy chậu dường như cách mặt nước một đoạn bằng

Câu 11: Một cái chậu đặt trên một mặt phẳng nằm ngang, chứa một lớp nước dày

20 (cm), chiết suất n = 4/3 Đáy chậu là một gương phẳng Mắt M cách mặt nước 30(cm), nhìn thẳng góc xuống đáy chậu Khoảng cách từ ảnh của mắt tới mặt nước là:

A 30 (cm) B 45 (cm) C 60 (cm) D 70 (cm) Câu 12: Phát biểu nào sau đây về đặc điểm cấu tạo của mắt là đúng:

A Độ cong của thuỷ tinh thể không thể thay đổi

B Khoảng cách từ quang tâm thuỷ tinh thể đến võng mạc luôn thay đổi

C Độ cong của thuỷ tinh thể và khoảng cách từ quang tâm đến võng mạc đều có thể thay đổi

D Độ cong của thuỷ tinh thể có thể thay đổi nhưng khoảng cách từ quang tâm đến võng mạc thì không

Câu 13: Mắt không có tật là mắt:

A Khi không điều tiết, có tiêu điểm nằm trên võng mạc

B Khi điều tiết, có tiêu điểm nằm trên võng mạc

C Khi không điều tiết, có tiêu điểm nằm trước võng mạc

D Khi điều tiết, có tiêu điểm nằm trước võng mạc

Câu 14: Mắt điều tiết mạnh nhất khi quan sát vật đặt ở:

A Điểm cực viễn B Điểm cực cận

C Trong giới hạn nhìn rõ của mắt D Cách mắt 25cm

Câu 15: Để mắt lão có thể nhìn rõ được vật ở gần như mắt thường, người ta phải đeo loại kính sao cho khi vật ở cách mắt 25cm thì :

A ảnh cuối cùng của vật qua thấu kính mắt sẽ hiện rõ trên màng lưới

B ảnh được tạo bởi kính đeo nằm trên màng lưới

C ảnh được tạo bởi kính đeo không nằm tại điểm cực viễn của mắt

D ảnh được tạo bởi kính đeo nằm trong khoảng từ vô cực đến điểm cực cận của mắt

Câu 16: Để mắt có thể nhìn rõ vật ở các khoảng cách khác nhau thì :

A thấu kính mắt phải dịch chuyển ra xa hay lại gần màng lưới sao cho ảnh của vật luôn nằm trên màng lưới

B thấu kính mắt phải thay đổi tiêu cự nhờ cơ vòng để cho ảnh của vật luôn nằm trên màng lưới

C thấu kính mắt đồng thời vừa chuyển dịch ra xa hay lại gần màng lưới và vừa phải thay đổi tiêu cự nhờ cơ vòng để cho ảnh của vật luôn nằm trên màng lưới

D màng lưới phải dịch lại gần hay ra xa thấu kính mắt sao cho ảnh của vật luôn nằm trên màng lưới

Câu 17: Khoảng cách từ thuỷ tinh thể đến võng mạc của mắt bằng 14 mm Tiêu cự của thuỷ tinh thể biến thiên trong khoảng từ 12,28 mm đến 13,8 mm Mắt này có:

A Tật viễn thị, điểm cực viễn cách mắt 12,28 cm

B Tật viễn thị, điểm cực viễn nằm sau mắt, cách thuỷ tinh thể 12,28 cm

C Tật cận thị, điểm cực viễn cách mắt 96,6 cm

D Tật cận thị, điểm cực viễn cách mắt 1 m

Câu 18: Theo định nghĩa, mắt viễn thị là mắt :

A Chỉ có khả năng nhìn xa

B Có điểm cực cận ở xa hơn mắt bình thường

C Nhìn rõ các vật ở xa vô cùng như mắt bình thường, nhưng không nhìn rõ các vật ở gần

D ở trạng thái nghỉ, tiêu điểm nằm sau võng mạc

Câu 19: Năng suất phân li của mắt là :

A.Độ dài của vật nhỏ nhất mà mắt quan sát được

B.Góc trông của vật nhỏ nhất mà mắt quan sát được

C Khoảng cách góc nhỏ nhất giữa hai điểm mà mắt còn phân biệt được

D Số đo thị lực của mắt

Câu 20: Khi mắt nhìn vật ở vị trí điểm cực cận thì :

A Khoảng cách từ thuỷ tinh thể tới võng mạc là ngắn nhất

B Thuỷ tinh thể có độ tụ lớn nhất

C Thuỷ tinh thể có độ tụ nhỏ nhất

Câu 21: Một mắt không có tật có khoảng cách từ thủy tinh thể đến võng mạc là 22mm Điểm cực cận cách mắt 25cm Tiêu cự của thủy tinh thể khi mắt điều tiết mạnh nhất là

A f = 20,22mm B f = 21mm C f = 22mm D f = 20,22mm Câu 22: Một mắt không có tật có khoảng cách từ thủy tinh thể đến võng mạc là 22mm Điểm cực cận cách mắt 25cm Tiêu cự của thủy tinh thể khi mắt không điều tiết là

Câu 23: Một người cận thị có khoảng nhìn rõ ngắn nhất là 15cm và giới hạn nhìn rõ là 35cm Tính độ tụ của kính phải đeo

Câu 24: Một người nhìn rõ vật cách mắt từ 10cm đến 2m Để sửa tật người này cận đeo sát mắt kính có độ tụ

Câu 25: Một mắt viễn thị có điểm cực cận cách mắt 100cm Để đọc được trang sách cách mắt 20cm, mắt phải đeo kính gì và có độ tụ bao nhiêu (coi kính đeo sát mắt)

A Kính phân kì D = - 4dp B Kính phân kì D = -2dp

C Kính hộitụ D = 4dp D Kính hội tụ D = 2 dp

Câu 26: Một người viễn thị nhìn rõ vật bắt đầu từ khoảng cách d1 = 1

3 (m) khi không dùng kính và khi dùng kính nhìn rõ vật từ khoảnh cách d2 = 1

4 (m) Độ tụ của kính người đó là:

Câu 27: Một người lúc về già chỉ nhìn rõ các vật nằm cách mắt trong khoảng từ

30 cm đến 40 cm Để có thể nhìn rõ vật ở vô cực mà không điều tiết thì phải đeo kính có độ tụ bằng bao nhiêu:

A 3,33 dp B 2,5 dp C -2,5 dp D -3, 33 dp Câu 28: Một cụ già khi đọc sách cáh mắt 25 cm phải đeo kính số 2 , thì khoảng cách ngắn nhất của cụ là :

Câu 29: Độ phóng đại của vật kính, kính hiển vi với độ dài quang học  = 12cm bắng K1 = 30 Nếu tiêu cự của thị kính f2 = 2cm và khoảng nhìn rõ ngắn nhất Đ 30cm thì số bội giác của kính hiển vi đó bằng bao nhiêu?

Câu 30: Một kính hiển vi gồm vật kính L1 có tiêu cự f1 = 0,5 cm và thị kính L2 có tiêu cự f2 = 2 cm; khoảng cách giữa thị kính và vật kính O O 1 2 = 12,5 cm Số bội giác của kính khi ngắm chừng ở vô cực bằng bao nhiêu?

KẾT LUẬN

Khóa luận tốt nghiệp với đề tài:" Xây dựng hệ thống bài tập phần quang hình học theo định hướng phát triển năng lực tự học cho học sinh Lào" hoàn thành và đã đạt được nội dung và yêu cầu đề ra:

1 Hệ thống lại những kiến thức cơ bản về phần quang hình học

2 Đưa ra phương pháp giải một số dạng bài tập thường gặp về phần quang hình học

3 Áp dụng phương pháp giải trên để giải một số bài tập cụ thể

Do thời gian có hạn, kinh nghiệm của bản thân còn chưa nhiều nên trong quá trình nghiên cứu đề tài, phân dạng bài tập, lựachọn bài tập, đưa ra phương pháp giải không tránh khỏi những thiếu sót Vì vậy tôi rất mong nhận được sự chỉ bảo và đóng góp ý kiến của các thầy cô và các bạn đọc để đề tài được hoàn thiện hơn.