Bài tập nâng cao phần Quang học

Bài tập Quang học Bài 1: Một điểm sáng S cách khoảng SH = 1m Tại trung điểm M SH người ta đặt bìa hình tròn vng góc với SH a) Tìm bán kính vùng tối bán kính bìa R = 10cm b) Thay điểm sáng S nguồn sáng hình cầu có bán kính r = 2cm Tìm bán kính vùng tối vùng nửa tối Bài 2: M’ (M) S’ M Cho gương phẳng (M), (M’) đặt song song có mặt phản xạ quay vào nhau, cách khoảng AB = d = 30cm Giữa gương có điểm sáng S nằm đường thẳng AB, cách (M) 10cm Một điểm S’ nằm đường thẳng qua S song song với gương, cách S 60cm a) Trình bày cách vẽ tia sáng phát xuất từ S đến S’ trường hợp:  Đến (M) I phản xạ đến S’  Phản xạ (M) J, (M’) K truyền đến S’ S A B b) Tính khoảng cách từ I, J, K đến AB Bài 3: Hai gương phẳng (M) (M’) có mặt phản xạ quay vào tạo với góc  (anpha) Chiếu tia sáng SI đến (M) phản xạ theo phương IJ đến (M’), phản xạ phương IR Tìm góc  (bêta) hợp hai tia SI JR trường hợp: a)  góc nhọn b)  góc tù c)  = 900 Bài 4: Hai gương phẳng (M) (M’) có mặt phản xạ quay vào tạo với góc  (anpha) Hai điểm A B nằm khoảng gương a) Hãy trình bày cách vẽ đường tia sáng từ A đến gương (M) I, phản xạ đến gương (M’) J truyền đến B hai trường hợp:   góc nhọn   góc tù b) Nêu điều kiện để phép vẽ thực Bài 5: Một người cao 1,7m đứng soi gương, gương treo sát tường, thẳng đứng gương có dạng hình chữ nhật Hỏi: a) Thành gương phải cách mặt đất nhiều để người soi gương nhìn thấy chân qua gương b) Thành gương phải cách mặt đất để người soi gương nhìn thấy đỉnh đầu qua gương Giáo viên Đặng Hữu Tuý – THCS Phú Dương – Phú Vang Bài tập Quang học Biết mắt cách đỉnh đầu 10cm Bài 6: Một người cao 1,7m đứng soi gương, gương treo sát tường, thẳng đứng gương có dạng hình chữ nhật Khi thành gương cách mặt đất từ 0,6m đến 0,8m người soi gương đồng thời nhìn thấy chân đỉnh đầu qua gương Tính: a) Chiều cao gương (khoảng cách từ mép đến mép gương) ? b) Khoảng cách từ mắt đến chân người ? Bài 7: Chiếu tia sáng vào gương phẳng Nếu cho gương quay góc  quanh trục nằm mặt gương vng góc với tia tới (trục qua O vng góc với trang giấy) tia phản xạ O quay góc bao nhiêu, theo chiều ? Bài 8: A Cho gương phẳng tạo thành tam giác cạnh a Tại trung điểm O BC có lỗ nhỏ Chiếu tia sáng qua O, đến gương AB, phản xạ đến gương AC, phản xạ truyền qua O a) Đường tia sáng hình ? b) Tính độ dài đường tia sáng ? B C O Bài 9: Hai em A B đứng trước gương phẳng MN Cho biết: MO = ON = 0,5m; NP = 1m; OA PB vuông góc với gương 1m a) Hãy xét xem hai em có thấy qua M O N P gương không ? b) Nếu hai chuyển động đến gương với vận tốc theo phương vuông góc với gương chúng có trơng thấy qua gương không ? c) Nếu hai em dần đến gương A B theo phương vng góc với gương hai em thấy qua gương ? C M Bài 10: Một AB thẳng đứng cao 1m, đặt cách tường OC khoảng 2m Một gương phẳng OM B đặt sát vào chân tường nghiêng góc  = 600 sàn nhà  a) Tính độ dốc ảnh sàn nhà nhìn thấy A O gương Giáo viên Đặng Hữu Tuý – THCS Phú Dương – Phú Vang Bài tập Quang học b) Xác định ảnh A’B’ AB qua gương Định độ dốc ảnh A’B’ sàn nhà Bài 11: Trong hình vẽ sau, xy trục thấu kính, S điểm sáng, S’ ảnh S Hãy xác định: a) Quang tâm, tiêu điểm phép vẽ Nêu cách vẽ b) Thấu kính loại gì, tính chất ảnh (thật hay ảo) S S S’ S x y S’ x y x y S’ Bài 12: Cho AB, A’B’ vật thật, ảnh thật qua thấu kính Trình bày cách xác định quang tâm, loại thấu kính, trục chính, tiêu điểm Bài 13: Biết xy trục thấu kính Cho đường tia sáng (1) qua thấu kính Hãy trình bày cách vẽ đường tiếp tia sáng (2) B A’ B’ A (1) O x y (2) Bài 14: Cho thấu kính hội tụ có quang tâm O, tiêu điểm F Một vật AB (A trục chính) vng góc với trục chính, cách thấu kính đoạn d Ảnh A’B’ AB cách thấu kính đoạn d’ Đặt OF = f (f gọi tiêu cự) Chứng minh ta ln ln có: f  d1  d1' A 'B ' AB  dd ' Bài 15: Một vật sáng AB cao 3cm đặt cách khoảng L = 160cm Trong khoảng vật sáng có thấu kính hội tụ, tiêu cự f = 30cm cho trục thấu kính vng góc với vật AB a) Định vị trí đặt thấu kính để ta có ảnh rõ nét vật b) Tính độ lớn ảnh ? Giáo viên Đặng Hữu Tuý – THCS Phú Dương – Phú Vang Bài tập Quang học Bài 16: Một chùm sáng song song hình trụ tròn đường kính D chiếu vng góc tới thấu kính hội tụ Trục chùm sáng trùng với trục thấu kính Phía sau thấu kính có chắn sáng đặt vng góc với trục chính, có vệt sáng tròn Di chuyển theo trục ta thấy có vị trí để có vệt sáng đường kính d = D/4 Hai vị trí cách khoảng L Tìm tiêu cự thấu kính? Bài 17: Một hộp đen có bề dày a = 12cm đựng thấu kính đặt đối diện (xem thấu kính đặt sát thành hộp) Chiếu tới chùm tia sáng song song có bề rộng d, chùm tia ló khỏi hộp chùm song song có bề rộng 2d Xác định loại tiêu cự thấu kính hộp ? 2d d a Bài 18: Một chùm sáng song song với trục thấu kính hội tụ tiêu cự 20cm Phía sau thấu kính đặt gương phẳng vng góc với trục có mặt phản xạ quay phía thấu kính cách thấu kính 15cm Trong khoảng thấu kính gương người ta quan sát thấy có điểm sáng rõ a) Giải thích tính khoảng cách từ điểm sáng tới thấu kính Vẽ đường truyền tia sáng (không vẽ tia sáng qua thấu kính lần thứ hai) b) Quay gương đến vị trí hợp với trục góc 45 Vẽ đường truyền tia sáng xác định vị trí điểm sáng quan sát lúc Bài 19: Một vật sáng AB cách khoảng L Khoảng vật có thấu kính hội tụ tiêu cự f (AB vng góc với trục thấu kính, A trục chính) a) Tìm điều kiện để có ảnh rõ nét b) Gọi k khoảng cách hai vị trí thấu kính cho ảnh rõ nét Lập biểu thức f theo L k Suy phương pháp đo tiêu cự thấu kính Bài 20: Hai thấu kính hội tụ (L1); (L2) có trục trùng nhau, khoảng cách hai quang tâm O1O2 = 90cm Tiêu điểm F’1 L1 trùng tiêu điểm F2 L2 Trước L1 có nguồn sáng song song bán kính R = 4cm, trục qua tâm nguồn Phía sau L có E Ta thấy có vệt sáng tròn bán kính 8cm Giáo viên Đặng Hữu Tuý – THCS Phú Dương – Phú Vang Bài tập Quang học a) Vẽ đường truyền tia sáng qua thấu kính đến E Vệt sáng có thay đổi không ta dịch chuyển nguồn dọc theo trục chính? b) Xác định tiêu cự hai thấu kính ? c) Nếu đổi vị trí nguồn sáng với Tìm bán kính vệt sáng lúc này? Bài 21: Một nguồn sáng song song chiếu tới thấu kính hội tụ Sau thấu kính người ta đặt gương phẳng vng góc trục có mặt phản xạ quay vào thấu kính tiêu điểm F’ Trước thấu kính phía trục đặt F’ E O a) Vẽ đường truyền tia sáng sau khỏi thấu kính đến gặp gương, phản xạ qua thấu E kính lần thứ hai b) Xác định đường kính vệt sáng E c) Vệt sáng thay đổi ta di chuyển nguồn sáng vuông góc với trục chính? Bài 22: Một vật sáng AB đặt vng góc với trục thấu kính hội tụ tiêu cự 40cm Ảnh AB qua thấu kính ảnh thật, hứng màn, ngược chiều cao gấp hai lần vật a) Xác định vị trí đặt vật ? b) Vẽ ảnh trường hợp ? Bài 23: Người ta dự tính mắc bóng đèn điện (loại đèn sợi đốt) góc trần nhà hình vng cạnh 4m; quạt trần tâm trần nhà Quạt trần có sải cánh 0,8m (khoảng cách từ trục quay đến đầu cánh) Biết từ sàn đến trần 3,2m Hãy tính tốn để treo quạt thấp để quạt quay sàn nhà khơng có điểm sáng loang lống (Tính khoảng cách từ trần đến cánh) ? Bài 24: A D Ở sát trần, góc trái D phòng có lỗ nhỏ nên ánh nắng lọt vào thành chùm sáng hẹp Nhờ gương phẳng MN cao 85cm treo thẳng đứng sát tường AB Người ta nhận thấy mặt trời lên cao dần xuất chấm sáng góc phòng C Chấm sáng dịch dần đến điểm E, trung điểm BC, đột ngột biến Hãy xác định độ cao trần B C E nhà Bài 25: Ba gương phẳng có mặt phản xạ hướng vào tạo thành tam giác cân ABC Trên gương AC có lỗ nhỏ S Chiếu chùm tia sáng hẹp vng góc với AC, qua lỗ S vào bên trong, phản xạ gương, cuối Giáo viên Đặng Hữu Tuý – THCS Phú Dương – Phú Vang A S C B Bài tập Quang học qua lỗ S trùng với tia tới ban đầu Hãy tính góc A, B, C hợp gương ? Bài 26: a) Hai gương phẳng G1 G2 đặt vng góc với nhau, mặt phản xạ quay vào Một vật sáng A đặt khoảng hai gương Hỏi thu ảnh A qua hai gương? b) Tổng quát, góc hợp hai gương  (3600/) = m (với m số nguyên), số ảnh thu bao nhiêu? Bài 27: O a) Hãy tính góc mở  nhỏ chụp đèn AOB (xem gương phẳng) cho tia sáng phát xuất  từ đèn S (nằm trung điểm AB) phản xạ lần bên chụp đèn S A B b) Nếu đèn S treo cách mặt đất đoạn L, SO = h Xác định kích thước vùng sáng mặt đất Bài 28: S Cho điểm sáng S cố định nằm khoảng hai G2 gương phẳng G1, G2 Gương G1 quay quanh điểm I cố G1 I   J định; gương G2 quay quanh điểm J cố định Biết góc SIJ =  góc SJI =  Gọi ảnh S qua G1 S1; qua G2 S2 Tính góc  hợp gương cho  khoảng cách S1S2 là: a) Nhỏ b) Lớn Bài 29: Một buồng hình chữ nhật có I2 B tiết diện thẳng đứng ABCD, AB = A 5m, AD = 4,5m Trên tường AD có lỗ nhỏ O1 cách sàn O2 khoảng h, tường BC có lỗ O1 nhỏ O2 cách sàn 3m Trên sàn có gương phẳng G1 đặt nằm ngang, tâm I1 gương cách chân tường D C M I1 D 1m Trên trần có gương phẳng G2 treo nghiêng cách thích hợp để ánh sáng mặt trời chiếu qua lỗ O 1, sau phản xạ G G2, ló khỏi O2 tạo mặt đất vệt sáng M, cách tường BC 4m Tính h? 30 Cho hai gương phẳng đặt cho mặt phản xạ chúng hợp với góc 1200 Một điểm sáng S đặt mặt phẳng phân giác góc hợp mặt phản xạ Giáo viên Đặng Hữu Tuý – THCS Phú Dương – Phú Vang Bài tập Quang học hai gương, trước hai gương, cách giao tuyến hai gương 10cm Hãy xác định số ảnh S qua hệ hai gương, vẽ ảnh tính khoảng cách ảnh 31 Đặt vật thật AB trục vng góc với trục thấu kính hội tụ có tiêu cự f Vật cách thấu kính khoảng d Dùng chắn đặt phía sau thấu kính ta hứng ảnh vật, ảnh cao lần vật cách vật 90cm a) Tìm tiêu cự f thấu kính b) Vật AB đặt cách thấu kính khoảng d = 40cm Phía sau thấu kính đặt gương phẳng vng góc với trục chính, mặt phản xạ hướng phía thấu kính cách thấu kính khoảng x Tìm x để ảnh cuối vật trùng khít với 32 Thấu kính hội tụ có tiêu điểm F F’ Đặt vật phẳng nhỏ AB vng góc với trục thấu kính cho điểm A nằm trục cách quang tâm thấu kính khoảng OA= a, qua thấu kính cho ảnh AB cao gấp ba lần AB a) Dùng cách vẽ đường tia sáng qua thấu kính, xác định vị trí đặt vật AB để thỏa mãn điều kiện tốn, từ dựng vật dựng ảnh tương ứng với b) Bằng phép tính hình học, tính khoảng cách a; cho biết tiêu cự thấu kính f = 12cm Giáo viên Đặng Hữu Tuý – THCS Phú Dương – Phú Vang .. .Bài tập Quang học Biết mắt cách đỉnh đầu 10cm Bài 6: Một người cao 1,7m đứng soi gương, gương treo sát tường, thẳng đứng gương... Dương – Phú Vang Bài tập Quang học b) Xác định ảnh A’B’ AB qua gương Định độ dốc ảnh A’B’ sàn nhà Bài 11: Trong hình vẽ sau, xy trục thấu kính, S điểm sáng, S’ ảnh S Hãy xác định: a) Quang tâm, tiêu... ảnh rõ nét vật b) Tính độ lớn ảnh ? Giáo viên Đặng Hữu Tuý – THCS Phú Dương – Phú Vang Bài tập Quang học Bài 16: Một chùm sáng song song hình trụ tròn đường kính D chiếu vng góc tới thấu kính