Trường THPT Hùng Vương Tài Liệu ôn HSG QUANG HỌC I. HƯ thèng kiÕn thøc trong ch¬ng 1. §Þnh lt khóc x¹ ¸nh s¸ng: - Tia khóc x¹ n»m trong mỈt ph¼ng tíi. - Tia tíi vµ tia khóc x¹ n»m ë hai bªn ®êng ph¸p tun t¹i ®iĨm tíi. - TØ sè gi÷a sin gãc tíi vµ sin gãc khóc x¹ lµ h»ng sè: n ssin isin = (H»ng sè n ®ỵc gäi lµ chiÕt st tû ®èi cđa m«i trêng khóc x¹ ®èi víi m«i trêng tíi). 2. ChiÕt st cđa mét m«i trêng - ChiÕt st tØ ®èi cđa m«i trêng 2 ®èi víi m«i trêng 1 b»ng tØ sè gi÷a c¸c tèc ®é trun ¸nh s¸ng v 1 vµ v 2 trong m«i trêng 1 vµ m«i trêng 2 2 1 1 2 21 v v n n nn === n 1 vµ n 2 lµ c¸c chiÕt st rut ®èi cđa m«i trêng 1 vµ m«i trêng 2. - C«ng thøc khóc x¹: sini = nsinr ↔ n 1 sini = n 2 sinr. 3. HiƯn tỵng ph¶n x¹ toµn phÇn: HiƯn tỵng ph¶n x¹ toµn phÇn chØ x¶y ra trong trêng hỵp m«i trêng tíi chiÕt quang h¬n m«i trêng khóc x¹ (n 1 > n 2 ) vµ gãc tíi lín h¬n mét gi¸ trÞ i gh : i > i gh víi sini gh = n 2 /n 1 1. L¨ng kÝnh - C¸c c«ng thøc cđa l¨ng kÝnh: −+= += = = A'iiD 'rrA 'rsinn'isin rsinnisin - §iỊu kiƯn ®Ĩ cã tia lã: τ−= ≥ ≤ )Asin(nisin ii i2A 0 0 gh - Khi tia s¸ng cã gãc lƯch cùc tiĨu: r’ = r = A/2; i’ = i = (D m + A)/2 2. ThÊu kÝnh - §é tơ cđa thÊu kÝnh: ) R 1 R 1 )(1n( f 1 D 21 +−== - C«ng thøc thÊu kÝnh: 'd 1 d 1 f 1 += - Sè phãng ®¹i: d 'd k −= 3. M¾t - Hai bé phËn quan träng nhÊt cđa m¾t lµ thÊu kÝnh m¾t vµ vâng m¹c. - §iỊu kiƯn ®Ĩ m¾t nh×n râ vËt lµ vËt n»m trong giíi h¹n thÊy râ cđa m¾t vµ m¾t nh×n vËt díi gãc tr«ng α ≥ α min (n¨ng st ph©n li) 4. KÝnh lóp - Sè béi gi¸c: l'd § kG 0 + = α α = + Khi ng¾m chõng ë ®iĨm cùc cËn: G c = k c + Khi ng¾m chõng ë v« cùc: G ∞ = §/f (kh«ng phơ thc vµo vÞ trÝ ®Ỉt m¾t) 5. KÝnh hiĨn vi - Sè béi gi¸c khi ng¾m chõng ë v« cùc: 1 Trường THPT Hùng Vương Tài Liệu ôn HSG G ∞ = k 1 .G 2∞ (víi k 1 lµ sè phãng ®¹i cđa ¶nh A 1 B 1 qua vËt kÝnh, G 2∞ lµ sè béi gi¸c cđa thÞ kÝnh 21 ff § G δ = ∞ (víi δ lµ ®é dµi quang häc cđa kÝnh hiĨn vi) 6. KÝnh thiªn v¨n - KÝnh thiªn v¨n khóc x¹ gåm vËt kÝnh lµ thÊu kÝnh héi tơ cã tiªu cù lín vµ thÞ kÝnh lµ thÊu kÝnh héi tơ cã tiªu cù nhá. - KÝnh thiªn v¨n ph¶n x¹ gåm g¬ng lâm cã tiªu cù lín vµ thÞ kÝnh lµ thÊu kÝnh héi tơ cã tiªu cù nhá. - Ng¾m chõng lµ quan s¸t vµ ®iỊu chØnh kho¶ng c¸ch qi÷a vËt kÝnh vµ thÞ kÝnh sao cho ¶nh cđa vËt n»m trong kho¶ng thÊy râ cđa m¾t. - Sè béi gi¸c khi ng¾m chøng ë v« cùc: 2 1 f f G = ∞ BÀI TẬP PHẦN QUANG Bài tập về phản xạ và khúc xạ: Bài số 1:một tia sáng đi từ không khí gặp môi trường có triết suất 3 và với góc tới i. Xác đònh i để tia khúc xạ vuông góc với tia phản xạ. Bài số 2: Một khối thuỷ tinh hình bán trụ có triết suất n= 2 . Một tia sáng SI đến gặp mặt AB tại gần sát điểm A với góc tới i=45 0 . Hãy vẽ đườmg truyền tiếp theo của tia sáng. Bài số 3: Cho 1 tấm thuỷ tinh mỏng hình chữ nhật ABCD (hình vẽ). Mặt đáy AD tiếp xúc với chất lỏng có n 2 = 2 . Chiếu tia đơn sắc SI nằm trong mặt phẳng ABCD tới mặtAB sao cho tia tới nằm phía trên pháp tuyến ở điểm tới và tia khúc xạ IK gặp mặt đáy AD ởđiểm K 1/ Giả sử chiết suất của thuỷ tinh là n 1 =1,5. Tính giá trò lớn nhất của góc tới iđể cóphản xa ïtoàn phần tạiK 2/ Chiết suất của thuỷ tinh phải có giá trò như thế nào để với mọi góc tới i (0 ≤ i ≤ 90 o ) tia khúc xạ IK vẫn bò phản xạ toàn phần trên mặt đáy AD. Bài tập gương phẳng. Bài số 1: Cho 2 gương phẳng M 1 , M 2 đặt vuông góc với nhau, giữa 2 gương cho 2 điểm A vàB. Hãy dựng 1 tia sáng từA lần lượt đến gặp gương M 1 , M 2 rồi cho tia phản xạ đi quaB. Bài số 2: Cho 2 gương phẳng M 1 , M 2 hợp với nhau 1 góc α <90 0 . Một điểm sáng S nằm giữa 2 gương. 1/ Hãy dựng 1 tia sáng từ S lần lượt đến gặp gương M 1 , M 2 rồi cho tia phản xạ cuối cùng đi qua S. 2/ Tính góc lệch tạo bởi tia tới và tia phản xạ cuối cùng. Bài số 3: Cho 2 GP đặt vuông góc với nhau. S là 1 điểm sáng nằm trong khoảng giữa 2 gương. Xác đònh số ảnh của S cho bởi hệ 2 gương. Bài số 5: Chiếu 1 tia tới SI tới gương phẳng M với góc tới i= 0 30 . Cho gương quay 1góc 0 20 α = quanh 1 trục nằm trên mặt gương và thẳng góc với mặt phẳng tới. a/ Tìm góc sau khi quay gương. b/ Tìm góc quay của tia phản xạ. Bài tập về gương cầu: Bài số 1: Cho một gương cầu lồi bán kính R=40cm vật sáng AB đặt trước gương cách gương 30cm vuông góc với trục chính. 1/ Xác đònh vò trí , tính chất và độ phóng đại của ảnh A'B'. Vẽ ảnh. 2/ Xác đònh vò trí của vật để ảnh cách gương 10cm. 2 A B C D 0 n 1 n 2 n K J i r 'i Trường THPT Hùng Vương Tài Liệu ôn HSG 3/ Xác đònh vò trí của vật để ảnh A'B' cao bằng 1 3 AB và khi đó ảnh cách gương bao nhiêu. 4/ Xác đònh vò trí của vật để ảnh cao gấp 2 lần vật. Bài số 1.1: Cho gương cầu, tiêu cự f=10(cm), vật sáng AB=2(cm) đặt thẳng góc với trục chính cho ảnhA'B'=4(cm). Tìm vò trí của vật và ảnh. Bài số 2: Cho gương cầu lõm bán kính 24(cm). Một điểm sáng A nằm trên trục chính của gương và cho ảnh A' cách A 18(cm). Xác đònh vò trí, tính chất của vật và ảnh Bài số 3: AB là vật ảo đối với gương cầu, vuông góc với trục chính của gương , khi đó ảnh A'B' của AB là ảnh thật lớn gấp 3 lần vật AB. Ảnh này cách vật 40(cm). Xác đònh vò trí của vật và ảnh- Từ đó tính tiêu cự của gương? Bài số 4: Một điểm sáng S đặt trước gương lõm bán kính 40(cm) cho ảnh thật S'. Di chuyển S 1 khoảng 10(cm) theo phương song song trục chính lại gần gương người ta thấy ảnh S' di chuyển 1 khoảng 20(cm). 1/ Hãy xác đònh vò trí của vật vả ảnh lúc đầu và sau khi di chuyển 2/ Cho S dòch chuyển lại gần gương theo 1 đường thẳng bất kỳ. Hỏi ảnh S' sẽ dòch chuyển như thế nào? 3/ Giữ S cố đònh, cho gương dòch chuyển ra xa S sao cho trục chính luôn không đổi. Hỏi ảnh S' sẽ dòch chuyển như thế nào? Bài số 5: Một vật AB đặt trước 1 gương cầu lồi cho ảnh A' 1 B' 1 , nếu cho AB dòch lại gần gương 5cm thì ảnh dòch chuyển 1cm và ảnh này cao bằng 5/4 lần A' 1 B' 1 . Xác đònh vò trí của vật và ảnh trước khi dòch chuyển và tính tiêu cự của gương. Bài số 5*: Một vật AB đặt trước 1 gương cầu lồi cho ảnh A' 1 B' 1 , nếu cho AB dòch ra xa gương 5cm thì ảnh dòch chuyển 1cm và ảnh này cao bằng 4/5 lần A' 1 B' 1 . Xác đònh vò trí của vật và ảnh trước khi dòch chuyển và tính tiêu cự của gương. Bài số 6: Một gương lõm đặt cách màn E 3(m). Cách trục chính vuông góc với màn có 1 nguồn sáng điểm S dòch chuyển từ đỉnh gương dọc theo trục chính về phía tâm gương, khi đó người ta thấy có 2 vò trí của S cho vết sáng trên màn có bán kính bằng bán kính của rìa gương cầu, 2 vò trí này cách nhau 5(cm). 1/ Xác đònh tiêu cự của gương cầu. 2/ Biết S dòch chuyển với vận tốc 5cm/s về phía màn. Viết phương trình vận tốc, gia tốc trong chuyển động của ảnh của S. 3/ Xác đònh vò trí của S để vết sáng trên màn thu về thành 1 điểm. 4/ Xác đònh vò trí của S để vết sáng trên màn có bán kính R gấp 3 lần bán kính của rìa gương. Bài tập 6.1: Cho gương cầu lõm có tiêu cự f, vật sáng AB đặt vuông góc với trục chính cho ảnh rõ nét A 1 B 1 trên màn E đặt cách vật 1 khoảng l=30(cm). Chuyển gương đến vò trí mới cách vò trí cũ 90(cm) thì thấy trên màn E lại xuất hiện ảnh rõ nét A 2 B 2 của AB. a/ Vò trí mới của gương ở cùng bên vò trí cũ so với màn E hay khác bên. b/ Xác đònh vò trí của vật và ảnh ứng với vò trí lúc đầu và tiêu cự của gương. c/ Độ phóng đại K 1 và K 2 của 2 ảnh A 1 B 1 vàA 2 B 2 liên hệ với nhau như thế nào? d/ Cho A 1 B 1 =4(cm). Tính AB vàøA 2 B 2 . Bài số 7: Đặt 1 vật sáng nhỏ thẳng góc với trục chính của gương cầu cách gương 15(cm). Người ta thấy 1 ảnh ảo lớn gấp 2 lần vật. Hỏi: Gương đó thuộc loại gương nào? Hãy xác đònh bán kính của gương [Bằng phương pháp tính toán( đại số) và bằng phương pháp hình học(Vẽ ảnh). Bài số 8: MN là trục chính của gương cầu, A' là ảnh của điểm sáng A cho bởi gương. 3 M N A 'A Trường THPT Hùng Vương Tài Liệu ôn HSG a/ Gương này là gương gì? b/ Bằng phương pháp vẽ xác đònh tâm C, đỉnh 0 và tiêu điểm chính F của gương. Bài số 9: AB là vật thật, A'B' là ảnh ảo của vật AB cho bởi gương cầu có trục chính MN (hình vẽ). a/ Gương cầu gì? Xác đònh tâm C, tiêu điểm F bằng P 2 vẽ. b/ Cho AB=8(cm), A'B'=4(cm), BB'=5(cm). Tính R. Bài số 10: MN là trục chính của gương cầu, S là 1 điểm sáng đặt trước gương, S' là ảnh của S tạo bởi gương. Hãy cho biết gương đó thuộc loại gương nào? Và bằng phng pháp vẽ xác đònh vò trí của đỉnh gương, tâm gương và tiêu điểm của gương. Bài số 11: 1/ AB là vật thật, A'B' là ảnh của AB cho bởi gương cầu, Không song song với AB(Hình vẽ). Xác đònh: Trục chính, tâm gương, tiêu điểm chính bằng phương pháp vẽ. 2/ MN làtrục chính của gương cầu, 0 là đỉnh của gương , S là điểm sánh thực, S' là ảnh của S (hình vẽ), 0S<0S'. Cho biết loại gương và tìm vò trí của S bằng phương pháp vẽ. Bài số 12: S là một điểm sáng nằm trên trục chính của gương cầu lõm cho ảnh S'(hình vẽ).Gọi x là khoảng cách từ S đến F; x' là khoảng cách từ S' đến F. CMR: x.x'=f 2 , với f là tiêu cự gương cầu. Bài số 13: MN là trục chính gương cầu, A là điểm sáng, A' là ảnh, 0 là đỉnh gương. Bằng phép vẽ xác đònh tâm gương cầu. Bài số 14: MN là trục chính gương cầu lõm, S là điểm sáng, S' là ảnh của S, F là tiêu điểm chính. Bằng phép vẽ xác đònh Đỉnh O của gương cầu. Bài số 13: Một con cá ở trong 1 chậu nước có mắt cách mặt nước 40(cm). Một quan sát viên đặt mắt ở trên đường thẳng đứng qua con cá và cách mặt nước 60(cm). a- Tính khoảng cách khi người quan sát con cá( từ mắt quan sát viên đến mắt con cá). b- Tìm khoảng cách khi con cá nhìn mắt quan sát viên (từ con cá đến ảnh của mắt quan sát viên). Cho chiết suất tuyệt đối của nước :n 1 =4/3. Bài số 14: Một cái hồ sâu 1,2(m). Một người nhìn 1 con cá đang đứng yên trong hồ . Mắt người và cá nằm theo phương gần như vuông góc với mặt nước và đều cách mặt nước 0,6(m). Cho n N =4/3. 1/ Người nhìn thấy cá cách mắt mình bao nhiêu? Thấy viên sỏi ở đáy hồ cách mặt nước bao nhiêu? 2/ Cá nhìn thấy mắt người ấy cách nó bao nhiêu? 3/ Đáy hồ có 1 cái gương phẳng, mặt phản xạ quay lên trên, hỏi người nhìn thấy mấy ảnh của con cá? Các ảnh này cách mắt bao nhiêu. 4/ Đáy hồ có 1 ngọn đèn sáng S, hỏi phải dùng 1 tấm ván mỏng có hình dạng, kích thước như thế nào đặt trên mặt nước để không có tia sáng nào ló ra khỏi mặt hồ. 4 M N A 'A B 'B N M S 'S M N S 'S A 'A 'B N M S 'S 0 'S S A 0 M N 'A 'S S F M N Trường THPT Hùng Vương Tài Liệu ôn HSG Bài số 15: Một cây thước thẳng AB dài 100cm có 100 độ chia được nhúng thẳng đứng trong nước trong đó vạch số 0 (0 trùng A) nằm ngoài nước và vạch 100 nằm trong nước. Một người đặt mắt ở phía trên thước thấy đồng thời 2 ảnh của thước: Ảnh của phần thước nằm ngoài không khí và ảnh của phần thước nằm trong nước. Cho N n =4/3. Bài số 16: 1/ Đáy của cốc thuỷ tinh là 1 bản có 2 mặt phẳng song song với nhau chiết suất 1,5. Đặt cốc trên trên 1 tờ giấy nằm ngang rồi nhìn qua đáy cốc theo phương thẳng đứng ta thấy hàng chữ trên giấy tựa như nằm trên thuỷ tinh, cách mặt trong của đáy 6(mm).Tính độ dày đáy cốc. 2/Đổ nước vào đầy cốc rồi nhìn qua lớp nước theo phương thẳng đứng thì thấy hàng chữ tựa như nằm trong nước cách mặt nước 10,2(cm). Chiết suất của nước 4 3 .Tính chiều cao của cốc. BÀI TẬP VỀ LĂNG KÍNH. Bài số 1: Tia sáng qua lăng kính thuỷ tinh có góc chiết quang A và chiết suất n. Một tia sáng SI đến gặp mặt bên thứ nhất với góc tới i= π /6 cho tia ló ra khỏi mặt bên thứ 2 với góc ló i'= π /3. Góc lệch của tia sáng khi đó là π /4. Hãy xác đònh A và n. Bài số 2: Một lăng kính có tiết diện thẳng là 1 tam giác cân tai A vói góc tới A=0,1(rad) (5,7 0 ), chiết suất lăng kính n=1,5. Chiếu 1 cùm sáng hẹp SI tới gặp cạnh A của lăng kính theo phương song somg với mặt đáy sao cho 1 phần không qua lăng kính khi đó trên màn E đặt song song và cách mặt phẳng phân giác A 100(cm), người ta thu được 2 vết sáng khác nhau. a/ Giải thích hiện tượng và tính khoảng cách 2vết sáng trên màn. b/ Cho lăng kính dao động quanh cạng A với biên độ góc nhỏ, hỏi 2 vết sáng trên màn sẽ dòch chuyển như thế nào. 2/ Một lăng kính có tiết diện thẳng là 1 tam giác đều ABC. Chiếu 1 chùm tia sáng đơn sắc tới gặp mặt bên AB theo phương song song với đáy BC, tia ló ra khỏi lăng kính có phương trùng với mặt bên AC . a/ Tính chiết suất của chất làm lăng kính. b/ Giả sử n= 2 . Hỏi phải chọn góc tới i bằng bao nhiêu để góc lệch cực tiểu? Tính góc lệch cực tiểu. Bài số 3 Cho một lăng kính có tiết diện thẳng là 1 tam giác đều ABC chiết suất n= 2 chiếu 1 chùm tia sáng đơn sắc SI vào mặt bên AB với góc tới i thì tia sáng ló ra khỏi mặt bên AC với góc ló i'. 1/ Biết i'=45 0 . Tính góc lệch D cùa tia sáng qua lăng kính. 2/Giữ nguyên tia tới cho lăng kính dao động quanh A, hỏi góc lệch D thay đổi thế nào. 3/ Để không có tia ló ra khỏi mặt AC thì góc tới i=? Bài số 3.1: Một Lăng kính có góc chiết quang A và chiết suất n= 2 . Một tia sáng SI đến gặp mặt bên thứ nhất của lăng kính cho tia ló ra khỏi mặt bên thứ 2 có góc cực tiểu bằng A/2. Tính góc A. Bài số 3.2: Một Lăng kính có góc chiết quang A và chiết suất n= 3 . Một tia sáng SI đến gặp mặt bên thứ nhất của lăng kính cho tia ló ra khỏi mặt bên thứ 2 có góc cực tiểu bằng A. Tính góc A. Bài số 3.3: Một khối thuỷ tinh có tiết diện thẳng là một tam giác cân ABC tại A. Một tia sáng SI đến gặp mặt AB theo phương vuông góc, sau khi lần lượt phản xạ toàn phần tại AC và AB cho tia ló ra khỏi đáy BC theo phương vuông góc. a- Tính góc A. 5 Trường THPT Hùng Vương Tài Liệu ôn HSG b- Tìm điều kiện về chiết suất n của khối thuỷ tinh để có tia sáng trên. Bài số 4: Một Lăng kính có tiết diện thẳng là 1 tam giác vuông cân(A=90 0 ) được đặt sao cho mặt huyền BC tiếp xúc với mặt nước ở trong 1 cái chậu (hình vẽ), Cho n N =4/3. 1/ Một tia SI tới mặt AB theo phương nằm ngang. Chiết suất của lăng kính và khoảng cách AI phải thoả mãn điều kiện gì để tia sáng phản xạ toàn phần ở mặt BC. 2/ Giả sử AI thoả mãn điều kiện vừa tìm được và cho biết chiết suất của lăng kính bằng 2 . Hãy vẽ đường đi của tia sáng qua lăng kính. BÀI TẬP VỀ THẤU KÍNH. Bài số 1: Một thấu kính có 2 mặt cong có bán kính mặt này lớn gấp đôi bán kính mặt kia có tiêu cự f=20(cm) làm bằng thuỷ tinh có chiết suất n=1,5. 1/ Xác đònh bán kính của 2 mặt thấu kính. 2/ Một vật sáng AB đặt cách thấu kính 10(cm). Xác đònh vò trí tính chất và độ phóng đại của ảnh. 3/ Xác đònh vò trí vật để ảnh cao gấp 2 lần vật. 4/ Xác đònh vò trí của vật và ảnh để ảnh là ảnh là ảnh thật cách vật 80(cm). Bài số 1.1: Một thấu kính có 2 mặt cong có bán kính mặt này lớn gấp đôi bán kính mặt kia có tiêu cự f=- 20(cm) làm bằng thuỷ tinh có chiết suất n=1,5. a- Xác đònh bán kính 2 mặt cong b- Nếu cho vật sáng dòch chuyển ra xa thấu kính 10(cm) thì ảnh dòch chuyển 2(cm). Xác đònh vò trí của vật và ảnh trước khi dòch chuyển. Bài số 2: Một vật phẳng nhỏ AB đặt trước thấu kính 0 cho ảnh rõ nét trên 1 màn ảnh E. Dòch chuyển vật 2(cm) lại gần thấu kính thì phải dòch chuyển màn E 1 khoảng 30(cm) mới lại thu được rõ nét của AB. Ảnh này lớn bằng 5/3 ảnh trước. 1/ Thấu kính 0 là thấu kính gì? Màn E dòch chuyển theo chiều nào? 2/ Tính tiêu cự của thấu kính và độ phóng đại ảnh trong 2 trường hợp. Bài số 3: Một vật sáng AB đặt thẳng góc với trục chính của 1 thấu kính hội tụ cho 1 ảnh thật nằm cách vật 1 khoảng nào đó. Nếu cho vật dòch lại gần thấu kính 1 khoảng 30(cm)thì ảnh của AB vẫn là ảnh thật nằm cách vật 1 khoảng như cũ và gấp 4 lần ảnh cũ. 1/ Xác đònh tiêu cự của tháu kính và vò trí ban đầu của vật AB. 2/ Để được ảnh cao bằng vật thì vật sáng AB phải cách thấu kính một khoảng bao nhiêu? Bài số 4: Một vật sáng phẳng AB đặt vuông góc với trục chính của thấu kính hội tụ tiêu cự 25(cm) cho ảnh thật lớn hơn vật và cách vật 122,5(cm). a- Xác đònh vò trí của vật, ảnh và độ phóng đại của ảnh. b- Thấu kính cố đònh, dòch chuyển vật AB ra xa thấu kính dọc theo trục chính. Hỏi ảnh dòch chuyển thế nào. c- Vật AB cố đònh, dòch chuyển thấu kính ra xa vật. Hỏi ảnh dòch chuyển về phía nào? Bài số 5: Một vật sáng AB đặt song song và cách màn E 1 khoảng L, đặt 1 thấu kính hội tụ có tiêu cự f giữa vật AB và màn E sao cho trục chính đi qua A và vuông góc với màn. Khi dòch chuyển thấu kính dọc theo trục chính giữa vật AB và màn người ta tìm được 2 vò trí của thấu kính cho ảnh rõ nét của AB trên màn. 1/ Xác đònh 2 vò trí đó của thấu kính. 2/ Gọi l là khoảng cách giữa 2 vò trí đó của thấu kính. Tính tiêu cự f theo Lvà l. Biện luận kết quả. 6 Trường THPT Hùng Vương Tài Liệu ôn HSG 3/ Gọi ' ' 1 1 A B và ' ' 2 2 A B là 2 ảnh của AB ứng với 2 vò trí của thấu kính. Chứng minh: ' ' 1 1 A B . ' ' 2 2 A B = AB 2 . 4/ Cho L=90(cm), l=30(cm). Tính tiêu cự f của thấu kính Bài số 6: Một điểm sáng S nằm trên trục chính của 1 thấu kính hội tụ cho ảnh thật S' 1/ CMR khoảng cách L từ S đến S' luôn ≥ 4f. 2/ Cho f=20cm, l=90cm và biết ảnh S' nằm xa thấu kính hơn so với S (S' là ảnh thật). a-Xác đònh vò trí của vật và ảnh. b- Giữ S cố đònh cho thấu kính dòch chuyển ra xa S từ vò trí ban đầu sao cho trục chính không đổi. Hỏi khi đó ảnh S' sẽ dòch chuyển như thế nào? c- Trong trường hợp S và S' như ở câu 2, ta đặt màn E vuông góc với trục chính và cách S 60cm nằm phía sau thấu kính. Di chuyển thấu kính giữa S và màn E sao cho trục chính không đổi. Xác đònh vò trí của thấu kính để vết sáng trên màn có bán kính cực tiểu. Bài số 7: Một màn chắn M có khoét 1 lỗ tròn đặt // và cách màn E 20cm. Một điểm sáng S nằm trước lỗ tròn ở trên trục lỗ và cách tâm lỗ 10cm. Khi đó trên màn E thu được 1 vết sáng tròn. Đặt 1 thấu kính 0 vừa khít vào lỗ tròn thì vết sáng trên màn có hình dạng và kích thước không đổi. 1/ Xác đònh loại và tiêu cự của thấu kính? Độ tụ của thấu kính. 2/ Giữ thấu kính 0 và màn E cố đònh, di chuyển S dọc theo trục chính, xác đònh vò trí của S để vết sáng trên màn có đường kính bằng đường kính của lỗ tròn. Bài số 8: Trên trục xy của 1 thấu kính hội tụ có 3 điểm A, B, C(hình vẽ). Một điểm sáng S khi đặt tại A qua TK cho ảnh ở B, nhưng khi đặt S tại B thì cho ảnh ở C. 1/ Hỏi thấu kính phải đặt trong khoảng nào? 2/ Cho AB=a=10cm; AC=b=5cm. Xác đònh vò trí và tiêu cự của thấu kính. Bài số 9: Một thấu kính làm bằng thuỷ tinh có chiết suất n=1,5. 1/ Độ tụ của thấu kính khi đặt trong không khí là 5(điốp). Hỏi phải đặt vật sáng ở đâu để thu được ảnh thật lớn gấp 2 lần vật. 2/ Khi đặt thấu kính trong 1 chất lỏng nó trở thành thấu kính phân kỳ có tiêu cự 1(m). Tính chiết suất của chất lỏng. TOÁN VẼ: Bài tâp1: Bài số2: Cho A'B' là ảnh của vật thật AB do thấu kính tạo ra ( AB không song song với A'B' như hình vẽ). 1/ Thấu kính gì? Tại sao? 2/ Bằng cách vẽ, xác đònh: -Quang tâm 0. -Quang trục chính và tiêu điểm F của thấu kính. Bài số 3: MN là trục chính của TKHT, A là điểm sáng, A' là ảnh, F là tiêu điểm vật.Bằng phương pháp vẽ xác đònh quang tâm 0 của thấu kính Bài tập về hệ quang cụ ghép. Bài số 1:Cho 2 thấu kính 0 1 và 0 2 có f 1 =5(cm), f 2 =10(cm) đồng trục cách nhau 1 khoảng l=25(cm). Một vật sáng AB đặt trước thấu kính 0 1 một khoảng d 1 =10(cm) vuông góc với trục chính. 1/ Xác đònh vò trí, tính chất và độ phóng đại của ảnh cho bởi hệ- Vẽ ảnh. 2/ Xác đònh vò trí của vật để: + 2 2 A B là ảnh thật, ảnh ảo. 7 A 'A B 'B C A B x y 'A A N M F Trường THPT Hùng Vương Tài Liệu ôn HSG + 2 2 A B cùng chiều AB, ngược chiều AB. + 2 2 A B là ảnh thật ngược chiều AB. 3/ Với 2 thấu kính 0 1 và 0 2 như trên, l=25(cm), AB đặt trước 0 1 với d 1 =10(cm). Di chuyển thấu kính 0 2 dọc theo trục chính ra xa thấu kính 0 1 , kể từ vò trí cách thấu kính 0 1 25(cm). Hỏi khi đó ảnh 2 2 A B sẽ dòch chuyển như thế nào? 4/ Với d 1 =10(cm) cho thấu kính 0 2 dòch chuyển dọc theo trục chính, xác đònh l để: + 2 2 A B là ảnh thật, ảnh ảo. + 2 2 A B có độ phóng đại không phụ thuộc vào vò trí của vật AB (tức là d 1 ). * Khi đó 2 thấu kính hợp thành 2 thấu kính vô tiêu có tính chất sau: - Chùm tia tới song song cho chùm ló song song. - Khoảng cách giữa 2 thấu kính: l= f 1 + f 2 . - Độ phóng đại K =- 2 1 f f =const không phụ thuộc vào vò trí của vật trước thấu kính 0 1 . • Chứng minh chùm tới song song cho chùm ló song song. 5/ Cho 2 thấu kính 0 1 và 0 2 có ' 1 2 F F≡ chiếu chùm song song tới gặp 0 1 , vẽ đường truyền của chùm tia sáng qua hệ có thể xảy ra. Bài số 2:Cho thấu kính hội tụ 0 1 có f 1 =40(cm) và thấu kính phân kỳ 0 2 có f 2 =-20(cm) đặt đồng trục và cách nhau 1 khoảng l.Vật sáng AB đặt trước và vuông góc với trục chính cách 0 1 một khoảng d 1 , qua hệ 2 thấu kính cho ảnh 2 2 A B . 1/ Cho d 1 =60(cm), l=30(cm). Xác đònh vò trí, tính chất và độ phóng đại của ảnh 2 2 A B qua hệ. 2/ Giữ nguyên l=30(cm). Xác đònh vò trí của AB để ảnh 2 2 A B qua hệ là ảnh thật. 3/ Cho d 1 =60(cm). Tìm l để ảnh 2 2 A B là ảnh thật lớn hơn vật AB 10 lần. Bài số 3: Cho 2 TK 0 1 và 0 2 có f 1 =-20cm; f 2 =10cm đặt cách nhau 1 khoảng l=20cm có cùng trục chính. Một vật sáng AB đặt trước TK 0 1 một khoảng d 1 =20cm vuông góc với trục chính. 1/ Xác đònh vò trí , tính chất của ảnh tạo bởi hệ. Vẽ ảnh. 2/ Xác đònh vò trí của vật để ảnh của hệ là ảnh thật cách thấu kính 0 1 40cm. Bài số 4: Cho hệ TK đồng trục 0 1 , 0 2 biết 0 1 đặt trước 0 2 ; f 2 =9cm. Vật sáng AB đặt trước TK 0 1 và cách TK này 12cm. Màn M đặt sau TK 0 2 và cách TK 0 1 một khoảng a=42cm. Di chuyển TK 0 2 trong khoảng giữa thấu kính 0 1 và màn ta thấy TK 0 2 có thể ở 2 vò trí để trên màn thu được ảnh rõ nét của vật AB, 2 vò trí này cách nhau 1 khoảng l=24cm. 1/ Tính tiêu cự của TK 0 1 . 2/ Độ phóng đại ứng với vò trí TK. Bài số 4.1: Cho 2 thấu kính hội tụ mỏng 0 1 và 0 2 có cùng tiêu cự f 1 = f 2 =30(cm) ghép sát nhau, đồng trục, nhưng 1 cái lớn gấp đôi cái kia. Một vật thật AB nhỏ đặt trước thấu kính 0 1 một khoảng d. 1/ Chứng minh rằng qua hệ có 2 ảnh của AB. 2/ Xác đònh d để 2 ảnh đều là ảnh thật, 2 ảnh đều là ảnh ảo. 3/ Xác đònh d để 2 ảnh của vật có cùnh độ lớn và tính độ phóng đại của chúng. Bài tập 5: Cho 2 thấu kính hội tụ mỏng 0 1 và 0 2 có cùng tiêu cự f 1 = f 2 =30(cm) ghép sát nhau, đồng trục, nhưng 1 cái lớn gấp đôi cái kia. Một vật thật AB nhỏ đặt trước thấu kính 0 1 một khoảng d. 8 Trường THPT Hùng Vương Tài Liệu ôn HSG a- Đặt vật sáng AB trước hệ và cách quang tâm 40(cm) thì thu được 2 ảnh của AB. Xác đònh vò trí 2 ảnh đó. b- Xác đònh d để 2 ảnh đều là ảnh thật, 2 ảnh đều là ảnh ảo. c/ Xác đònh d để 2 ảnh của vật có cùng độ lớn và tính độ phóng đại của chúng. Bài tập 5.1: Cho một thấu kính 2 mặt lõm R 1 = R 2 =20(cm) làm bằng thuỷ tinh có chiết suất n=1,5. Thấu kính được đặt sao cho trục chính thẳng đứng. Một vật sáng AB đặt vuông góc với trục chính và cách thấu kính 1 khoảng là d. 1/ Biết rằng ảnh của AB qua thấu kính cách AB 1 khoảng 10(cm). Hãy xác đònh d. 2/ Giữ AB và thấu kính cố đònh, đổ 1 chất lỏng chiết suất n' vào mặt lõm R 1 và mặt lõm R 2 được tráng bạc, ta thấy ảnh của AB nằm cách thấu kính 1 khoảng 4,5(cm). Tìm chiết suất n' của chất lỏng, biện luận kết quả. Bài số 6: Một hệ gồm 1 thấu kính hội tụ f 1 =10(cm), đặt đồng trục và cách gương cầu lõm tiêu cự f 2 =20(cm). Mặt phản xạ của gương hướng về phía thấu kính. Khoảng cách giữa gương và thấu kính l=50(cm). Một vật sáng AB =2(cm) đặt vuông góc với trục chính trước thấu kính 1 khoảng d 1 = 5(cm) và khác bên với gương lõm. Xác đònh ảnh cho bởi hệ, vẽ ảnh. Bài số 7: Một thấu kính hội tụ có tiêu cự f=10(cm) và 1 gương phẳng đặt vuông góc với trục chính của thấu kính và cách thấu kính 20(cm). Một vật AB đặt giữa thấu kính và gương cách thấu kính 15(cm) và vuông góc với trục chính. 1/ Xác đònh vò trí, tính chất và độ phóng đại của các ảnh của AB cho bởi hệ. 2/ Xác đònh vò trí của vật để 2 ảnh trên đều ngược chiều với vật và ảnh nọ lớn gấp 3 lần ảnh kia. Bài số 8: 1/ CMR hệ thấu kính mỏng và gương cầu ghép sát nhau cùng trục chính sẽ tương đương với 1 gương cầu có tiêu cự được xác đònh bởi: 1 2 1 TK G f f f = + với f TK , f G là tiêu cự của thấu kính và gương. 2/ CMR hệ thấu kính và gương phẳng ghép sát nhau sẽ tương đương với 1 gương cầu có tiêu cự được xác đònh bởi: f = f TK /2. 3/ CMR hệ 2thấu kính ghép sát nhau sẽ tương đương với 1 thấu kính có tiêu cự được xác đònh bởi: 1 2 1 1 1 f f f = + . 9 . 2 1 f f G = ∞ BÀI TẬP PHẦN QUANG Bài tập về phản xạ và khúc xạ: Bài số 1:một tia sáng đi từ không khí gặp môi trường có triết suất 3 và với góc tới i. Xác đònh i để tia khúc xạ vuông góc với tia. vật thật AB do thấu kính tạo ra ( AB không song song với A'B' như hình vẽ). 1/ Thấu kính gì? Tại sao? 2/ Bằng cách vẽ, xác đònh: -Quang tâm 0. -Quang trục chính và tiêu điểm F của thấu. gặp mặt AB theo phương vuông góc, sau khi lần lượt phản xạ toàn phần tại AC và AB cho tia ló ra khỏi đáy BC theo phương vuông góc. a- Tính góc A. 5 Trường THPT Hùng Vương Tài Liệu ôn HSG b- Tìm điều