báo cáo kết quả nghiên cứu ứng dụng sáng kiến giải bài tập thấu kính và ứng dụng vào thực tiễn

Đường đi của tia sáng qua thấu kính Phương của tia tới Thấu kính hội tụ Thấu kính phân kì Qua quang tâm O Qua tiêu điểm vật Tia ló ra khỏi thấu kính có phương // trục chính... Ảnh của mộ

Tên sáng kiến: Giải bài tập thấu kính và ứng dụng vào thực tiễn

Tác giả sáng kiến: NGUYỄN THỊ ĐÀO

Mã sáng kiến: 09.54.02

BÁO CÁO KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG SÁNG KIẾN

1 Lời giới thiệu:

Phát hiện và bồi dưỡng học sinh giỏi được coi là một trong những nhiệm vụtrọng tâm của người giáo viên vật lí, nó là một quá trình hết sức công phu và gian khó,tuy nhiên cũng rất vinh dự Những thành công đạt được trong công tác này là niềmđộng viên khích lệ to lớn đối với thầy và trò, là thước đo trí tuệ và khẳng định chấtlượng của mỗi nhà trường Tuy nhiên, trong thời gian gần đây, số học sinh của trườngTHPP A nói riêng tham gia thi học sinh giỏi tỉnh môn vật lí ngày càng hạn chế, thêmvào đó kiến thức phần Thấu kính cũng bắt đầu xuất hiện nhiều trong đề thi THPTQG

và kết quả đạt được của học sinh trong nhà trường còn rất khiêm tốn Do vậy, tôi chọnchuyên đề “Giải bài tập thấu kính và ứng dụng vào thực tiễn”, thuộc nội dung kiếnthức trong chương trình vật lí lớp 11 thường có trong các đề thi THPTQG và học sinhgiỏi các cấp, để nhằm trao đổi với đồng nghiệp và tạo ra một tài liệu tham khảo giúpích cho các em học sinh trong quá trình ôn luyện trong thời gian sắp tới

2 Tên sáng kiến: Giải bài tập thấu kính và ứng dụng vào thực tiễn

3 Tác giả sáng kiến:

- Họ và tên: Nguyễn Thị Đào

- Địa chỉ tác giả sáng kiến: KĐT Hà Tiên - Liên Bảo - Vĩnh Yên - Vĩnh Phúc

- Số điện thoại: 0985.688.490

- E_mail:nguyenthidao.gvtranhungdao@vinhphuc.edu.vn

4 Chủ đầu tư tạo ra sáng kiến: Tác giả Nguyễn Thị Đào

5 Lĩnh vực áp dụng sáng kiến: Áp dụng cho học sinh ôn thi THPT QG và ôn

thi học sinh giỏi cấp THPT, hình thành vận dụng vào đời sống

6 Ngày sáng kiến được áp dụng lần đầu hoặc áp dụng thử

Thời gian áp dụng thử: Ngày 25/3/2019

7 Mô tả bản chất của sáng kiến:

7.1 Cơ sở lí luận của vấn đề nghiên cứu

Có thể nói, dạy học vật lí sẽ giúp phát triển tư duy cho học sinh từ nhiều hướng,đặc biệt là thông qua bài tập vật lí Vì bài tập vật lí có tác dụng củng cố, khắc sâu và

mở rộng kiến thức đã học, rèn luyện năng lực vận dụng một cách phong phú, sinhđộng, đồng thời giúp học sinh rèn luyện các kĩ năng cần thiết về vật lí và ứng dụng vàothực tiễn Trong giảng dạy vật lí, nếu người giáo viên biết lựa chọn, xây dựng hệ thốngbài tập vật lí và thiết kế được phương án dạy học tích cực, khơi dậy niềm đam mê thìhọc sinh không những vận dụng tốt kiến thức trong việc học tập, thi cử mà còn có thểvận dụng tốt vào thực tế đời sống

7.2 Thực trạng của nhà trường trong việc dạy học và ôn thi phần thấu kính

và các biện pháp cải tiến

Trong các kì thi chọn học sinh giỏi trong các năm gần đây, học sinh chưa làmtốt các bài tập về thấu kính Thêm vào đó, mặc dù nhà trường đã phổ biến và hết sứctạo điều kiện cho học sinh tham gia vào cuộc thi sáng tạo khoa học kĩ thuật của tỉnhnhưng số lượng học sinh tham gia còn ít, chất lượng chưa cao Do đó, tôi đã phân dạngchi tiết hơn các dạng bài tập về thấu kính và vận dụng sáng tạo vào dạy học trong việckhơi dậy niềm đam mê tìm hiểu ứng dụng của lĩnh vực vật lí vào thực tiễn đời sống

7.3 Nội dung sáng kiến

A LÝ THUYẾT

1.1 Thấu kính

1.1.1 Định nghĩa

- Thấu kính: là một môi trường trong

suốt, đồng chất được giới hạn bởi hai mặt cầu,

hoặc một mặt cầu và một mặt phẳng

- Thấu kính mỏng: Là thấu kính có bề

dày d << R1, R2

1.1.2 Phân loại thấu kính

* Thấu kính lồi (thấu kính rìa mỏng)

- Là thấu kính có phần rìa mỏng hơn phần giữa

- Thấu kính rìa mỏng đặt trong không khí được gọi

là thấu kính hội tụ Vì chùm tia tới song song khi đi qua

thấu kính này sẽ cho chùm tia ló hội tụ

* Thấu kính lõm (thấu kính rìa dày)

- Là thấu kính có phần rìa dày hơn phần giữa

- Thấu kính rìa dày đặt trong không khí được gọi

là thấu kính phân kì Vì chùm tia tới song song khi đi qua

thấu kính này sẽ cho chùm tia ló phân kì

1.1.3 Các khái niệm cơ bản

- Mỗi thấu kính có hai tiêu điểm chính: F (tiêu điểm vật chính) và F’ (tiêu điểmảnh chính) đối xứng nhau qua quang tâm Sự phân chia 2 loại tiêu điểm chính có tínhtương đối tùy thuộc vào chiều tia tới.

e) Tiêu diện:

- Tiêu diện vật: Là mặt phẳng vuông góc với trục chính tại tiêu điểm chính vật F

- Tiêu diện ảnh: Là mặt phẳng vuông góc với trục chính tại tiêu điểm chính ảnh F’

f) Tiêu điểm phụ: Có hai loại:

- Tiêu điểm vật phụ: là giao của trục phụ với tiêu diện vật

- Tiêu điểm ảnh phụ: là giao của trục phụ với tiêu diện ảnh

- Từng cặp tiêu điểm phụ đối xứng nhau qua quang tâm O

g) Tiêu cự (f):

Là khoảng cách từ tiêu điểm chính tới quang tâm

h) Khái niệm về vật - ảnh:

* Điểm vật: là giao của các tia sáng tới Có hai loại:

- Điểm vật thật: là giao của các tia sáng tới có thật

- Điểm vật ảo: là giao của các tia sáng tới do kéo dài gặp nhau

* Điểm ảnh: là giao của các tia ló Có hai loại:

- Điểm ảnh thật : là giao của các tia ló có thật

- Điểm ảnh ảo: là giao của các tia ló do kéo dài gặp nhau

Ảnh thật F’

O F

S

F’

O F S

Ảnh ảo

Vật ảo Vật thật

F’

O F

S F’

O F

S

1.1.4 Giải thích vì sao thấu kính hội tụ làm hội tụ chùm sáng ló và thấu kính phân kì làm phân kì chùm sáng ló ?

- Như chúng ta biết: lăng kính là dụng cụ quang học mà tia sáng khi qua lăngkính sau hai lần khúc xạ thì bị lệch về phía đáy lăng kính

- Thấu kính hội tụ có thể coi là tập hợp nhiều lăng kính có mặt đáy quay về phíatrục chính

- Thấu kính phân kì có thể coi là tập hợp nhiều lăng kính có cạnh quay về phíatrục chính của thấu kính

1.2 Đường đi của tia sáng qua thấu kính

Phương của tia tới Thấu kính hội tụ Thấu kính phân kì

Qua quang tâm O

Qua tiêu điểm vật

Tia ló ra khỏi thấu kính có phương // trục chính

O

F /

1.3 Ảnh của một vật qua thấu kính

Đặc điểm vật Thấu kính hội tụ Thấu kính phân kì

- Vật ở vô cực: ảnh thật, tại tiêu diện.

+ d>2f: ảnh thật ngược chiều, nhỏ hơn vật.

+ d=2f: ảnh thật, ngược chiều và bằng vật.

+Vật nằm tại F: cho ảnh ở

vô cực.

+Vật nằm trong OF cho ảnh

ảo cùng chiều, lớn hơn vật

- Với mọi vị trí của vật, luôn cho ảnh ảo, cùng phía, cùng chiều, nhỏ hơn vật và nằm trong khoảng OF.

- Khi vật ở vô cực: ảnh ảo, rất nhỏ so với vật, nằm tại tiêu diện.

O

F A

B

B /

A /

F’ O

B’

Fp

S

có thể là thật (cùng chiều vớivật ) hoặc ảo (ngược chiều vớivật).

+d >2f: ảnh ảo, ngược chiềuvật, nhỏ hơn vật

+ d =2f : ảnh ảo, ngược chiều

và bằng vật

+ d <2f: ảnh ảo, ngược chiềuvật, lớn hơn vật

+ Vật tại F: ảnh ở vô cực.+ Vật trong OF: ảnh thật cùngchiều, lớn hơn vật

1.4 Công thức thấu kính

a) Tiêu cự - Độ tụ:

- Tiêu cự là trị số đại số f của khoảng cách từ quang tâm O đến các tiêu điểm chính với quy ước:

f > 0 với thấu kính hội tụ

f < 0 với thấu kính phân kì (|f| = OF = OF’)

- Khả năng hội tụ hay phân kì chùm tia sáng của thấu kính được đặc trưng bởi

độ tụ D xác định bởi

)11)(

1(

1

2

1 R R n

n f

d: khoảng cách từ vật đến thấu kính, d > 0 nếu vật thật , d < 0 nếu vật ảo

d’: khoảng cách từ ảnh đến thấu kính, d’ > 0 nếu ảnh thật , d' < 0 nếu ảnh ảo.

(k > 0: ảnh, vật cùng chiều; k < 0: ảnh, vật ngược chiều.)

( | k | > 1: ảnh cao hơn vật, | k | < 1: ảnh thấp hơn vật )

B CÁC DẠNG BÀI TẬP

Dạng 1: Bài toán vẽ đối với thấu kính

Cần nhớ:

Phải nắm vững đường đi của các tia sáng qua thấu kính hội tụ, phân kì, tính

chất của vật và ảnh rồi dùng phép vẽ (dựng hình) để xác định quang tâm O, tiêuđiểm F, F’; loại thấu kính…

* Mọi tia sáng tới đều có phương đi qua vật

- Tia tới đi qua quang tâm O thì truyền thẳng

* Mọi tia ló đều có phương đi qua ảnh

- Hướng truyền của tia ló gần trục chính hơn hướng truyền của tia tới thì làđường truyền của tia sáng qua thấu kính hội tụ

- Hướng truyền của tia ló xa trục chính hơn hướng truyền của tia tới thì làđường truyền của tia sáng qua thấu kính phân kì

* Quang tâm là giao của thấu kính với trục chính

- Quang tâm là giao của trục chính với đường thẳng nối vật và ảnh

* Tiêu điểm chính F là giao của đường thẳng nối giữa điểm tới của tia sáng song song với trục chính với ảnh và trục chính; tiêu điểm chính thứ hai ta lấy F’ đối

xứng với F qua thấu kính

* Vật thật cho ảnh cùng chiều, cùng phía với vật thì ảnh là ảnh ảo: Nếu ảnh ảokích thước lớn hơn vật thì ảnh tạo bởi thấu kính hội tụ; nếu ảnh ảo kích thước nhỏhơn vật thì ảnh tạo bởi thấu kính phân kì

- Ảnh và vật nằm khác phía so với trục chính thì có thể là ảnh thật của thấukính hội tụ (vật thật nằm ngoài OF) hoặc ảnh ảo của vật ảo cho bởi thấu kính phân kì

Ví dụ 1: (29.19 Tr80 – Sách bài tập Vật lí 11)

Trên hình vẽ: xy là trục chính của thấu

kính L, (1) là đường đi của một tia sáng truyền

qua thấu kính

Tia sáng (2) chỉ có phần tia tới Hãy vẽ tia

ló của tia sáng (2)?

Giải:

Phân tích đề bài: Đề bài yêu cầu dựng đường đi của tia (2) là một tia sáng bất

kì đến thấu kính  Cần phải biết thấu kính thuộc loại gì và xác định được vị trí tiêu điểm chính ảnh Để giải quyết vấn đề này thì dựa vào đường truyền của tia (1) qua

thấu kính Tia (1) cũng là 1 tia bất kì đến thấu kính nên tia ló của nó đi qua tiêu điểm phụ thuộc trục phụ // với tia tới

- Từ Fp1 kẻ đường vuông góc với trục chính

 cắt trục chính tại tiêu điểm chính ảnh F’

- Vẽ tia ló của (2): Kẻ trục phụ // (2) cắt tiêu

diện tại Fp2  Nối JFp2 được tia ló của (2)

Ví dụ 2:

Cho A’B’ là ảnh thật của vật thật AB qua thấu kính

Dùng phép vẽ hãy xác định quang tâm,

dựng thấu kính và trục chính, xác định tiêu điểm?

Giải:

Phân tích đề: Đề cho vật và ảnh  Dựa vào tính chất, đặc điểm

của vật và ảnh để xác định loại thấu kính, quang tâm, tiêu điểm chính

Cách dựng:

- A’B’ ngược chiều và lớn hơn AB  Đây là thấu kính hội tụ

- A’ là ảnh của A, B’ là ảnh của B  Giao điểm

của AA’ và BB’ là quang tâm O của thấu kính

- Nếu 1 tia sáng tới có phương AB thì tia

ló có phương A’B’ Giao của AB và A’B’ là

điểm tới I thuộc thấu kính

- Nối OI được phương của thấu kính

- Trục chính của thấu kính qua O và vuông

góc với OI

- Từ B vẽ tia tới // trục chính  tia ló đi qua

B’ và F’  xác định được F’ Lấy đối xứng F’ qua O được F

Ví dụ 3: (CS5/133 Tr8 Vật lí &Tuổi trẻ số 136)

Trên hình vẽ biểu diễn đường truyền của hai

tia sáng xuất phát từ một điểm sáng qua một thấu

A’ B

Phân tích đề: Đề cho tia tới và tia ló  Dựa vào phương của các tia này để xác

định trục thấu kính, vật, ảnh, quang tâm Sau đó dựa vào vị trí vật, ảnh để xác định loạithấu kính

Cách dựng:

- Giao của hai tia tới là vật thật S

- Giao của hai tia ló là ảnh thật S’

- Giao của hai điểm tới A, B là trục

của thấu kính

Vì vật thật S cho ảnh thật S’ nằm

khác bên nên thấu kính là thấu kính hội tụ

- Giao của AB với SS’ là quang tâm O của thấu kính

- Xác định F: Tia tới SA là tia bất kì nên tia ló AS’ sẽ đi qua tiêu điểm phụ Fpnằm trên tiêu diện  kẻ trục phụ //SA, cắt tiêu diện tại Fp  Từ Fp kẻ vuông góc vớitrục chính sẽ cắt trục chính tại tiêu điểm ảnh chính F’ Lấy đối xứng F’ qua O được F

BÀI TẬP CỦNG CỐ

Bài 1: Vẽ ảnh của điểm sáng S trong các trường hợp sau:

Bài 2: Trong các hình xy là trục chính O là quang tâm, A là vật, A’là ảnh Xácđịnh: tính chất ảnh, loại thấu kính, vị trí các tiêu điểm chính?

Bài 3: Cho AB là vật sáng, A’B’ là ảnh của AB Bằng phép vẽ đường đi tia

sáng, xác định quang tâm và tiêu điểm chính của thấu kính?

Dạng 2: Tính tiêu cự, độ tụ, bán kính, chiết suất của thấu kính bằng công thức độ tụ

A'

A

Cần nhớ : Công thức: 1 ( 1)( 1 1 )

2

1 R R n

n f

Ví dụ 1: Thủy tinh làm thấu kính có chiết suất n = 1,5

a) Tìm tiêu cự của các thấu kính khi đặt trong không khí Nếu:

11,0

1).(

15,1(1

11,0

1).(

15,1(1

a) Tính chiết suất n của thấu kính?

b) Cho D 1 =2,5 dp và biết rằng một mặt có bán kính cong gấp 4 lần bán kính cong của mặt kia Tính bán kính cong của hai mặt này?

Giải:

a Trong không khí nmt=1: ( 1).( 1 1 )

2 1 1

R R n

D = − + (1)

Trong chất lỏng n’mt= 1,68 : (1,68 1).( 1 1 )

2 1 2

R R

n

Chia vế (1) cho (2): 1 5

68,1

 n= 1,5

b Biết D1=2,5(dp), thay n=1,5 vào (1) ta được: 2,5 (1,5 1).( 1 1 )

Ví dụ 3: (Ví dụ 3 Tr231 – Kiến thức VL cơ bản nâng cao – Vũ Thanh Khiết)

Đặt một vật nhỏ AB vuông góc với trục chính của một thấu kính phẳng - lồibằng thủy tinh, chiết suất n1=1,5 ta thu được một ảnh thật, nằm cách thấu kính 5cm.Khi nhúng cả vật và thấu kính vào trong nước có chiết suất n2=4/3 ta vẫn thu được mộtảnh thật, nhưng cách vị trí ảnh cũ 25 cm ra xa thấu kính Khoảng cách giữa vật và thấukính giữ không đổi Tính:

- Bán kính mặt lồi của thấu kính và tiêu cự của nó khi đặt trong không khí vàkhi nhúng trong nước

1)

1(

1

1 1

−

R

n f

1)

13/4(

Áp dụng hệ thức liên hệ d, d’,f ta có:

5

11)1('

11

1

1 1 1

2 2

11)

3/4

A Thấu kính phân kì có tiêu cự f = - 0,2cm

B Thấu kính phân kì có tiêu cự là f = - 20cm

C Thấu kính hội tụ, có tiêu cự f = 20cm

D Thấu kính hội tụ, có tiêu cự f = 0,2 cm

Bài 2: Vật sáng AB vuông góc với trục chính của TK sẽ có ảnh cùng chiều lớn

bằng ½ lần AB và cách AB 10cm Độ tụ của thấu kính là:

A -2dp B -5dp C 5dp D 2dp

Bài 3: Thấu kính có độ tụ D = 2 dp, đó là :

A Thấu kính phân kì có tiêu cự f = - 0,2cm

B Thấu kính phân kì có tiêu cự là f = - 20cm

C Thấu kính hội tụ, có tiêu cự f = 50cm

D Thấu kính hội tụ, có tiêu cự f = 0,2 cm

Bài 4: Một thấu kính phân kì có tiêu cự f = -10cm Độ tụ của thấu kính là

Bài 5: Vật sáng AB đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ có độ

tụ D = + 5 (dp) và cách thấu kính một khoảng 30 (cm) Ảnh A’B’ của AB qua thấu kính là:

A Ảnh thật, cách thấu kính một đoạn 60 (cm)

B Ảnh ảo, cách thấu kính một đoạn 60 (cm)

C Ảnh thật, cách thấu kính một đoạn 20 (cm)

D Ảnh ảo, cách thấu kính một đoạn 20 (cm)

Bài 6: Khi ghép sát một thấu kính hội tụ có tiêu cự 30 cm đồng trục với một

thấu kính phân kì có tiêu cự 10 cm ta có được thấu kính tương đương với tiêu cự là

d f d

=

− ,

/ /

d d f

d d

= +

- Khi thay số chú ý dấu của d, d’, f, K trong các công thức trên.

Ví dụ 1: Một vật sáng AB vuông góc với trục chính của thấu kính có tiêu cự f cho

ảnh A’B’ cùng chiều AB cao gấp 2 lần AB và cách vật 5 cm Tính tiêu cự của thấu kính?

d d

d d

10 (cm)

Ví dụ 2: Một vật sáng AB đặt ở hai vị trí cách nhau 4 cm qua thấu kính đều cho

ảnh cao gấp 5 lần vật Tính tiêu cự của thấu kính?

Giải

- Hai vị trí của vật cho ảnh có cùng kích thước  Đây là thấu kính hội tụ với 1

TH cho ảnh thật (vật ngoài OF) và 1 TH cho ảnh ảo (vật trong OF)  d1>d2

+ TH1 cho ảnh thật, ảnh ngược chiều với vật nên : K= ' 5

11'

111

d d d d

Từ (1), (2) được: 4d1 = 6d2 Kết hợp với (3) được: d1= 12 cm Thay vào (4)được: f=10cm

Ví dụ 3: Đặt một vật trên trục chính của một thấu kính và vuông góc trục chính

lần lượt tại hai điểm A, B Biết rằng độ phóng đại dài của vật khi đặt tại A là K1, ở B

là K2 Nếu C là trung điểm của AB thì khi đặt vật tại C sẽ cho ảnh có độ phóng đại dàibằng bao nhiêu?

2

B A

C

d d



f

f dB dA K

B

(2

3

−+

112

K K

2 1

2 1 3

2

K K

K K K

+

=

BÀI TẬP CỦNG CỐ

Câu 1: Đặt vật AB = 2cm trước thấu kính phân kỳ có tiêu cự f = - 12cm,

cách thấu kính một khoảng d=12cm thì ta thu được

A Ảnh thật A’B’, ngược chiều với vật, vô cùng lớn

B Ảnh ảo A’B’, cùng chiều với vật, vô cùng lớn

C Ảnh ảo A’B’, cùng chiều với vật, cao 1cm

D Ảnh thật A’B’, ngược chiều với vật, cao 4cm

Câu 2: Vật sáng AB đặt trước TKPK có tiêu cự 60cm cho ảnh A’B’ cách

AB 30cm Vị trí của vật và ảnh là:

A d =75cm; d’= - 45cm B d = - 30cm; d’= 60cm

C d =50cm; d’= - 20cm D d =60cm; d’= - 30cm

Câu 3: Vật sáng AB đặt trên trục chính và vuông góc với trục chính của một

thấu kính hội tụ có tiêu cự 20cm Để ảnh của vật cùng chiều với vật, cách thấu kính 30cm thì vị trí của vật là:

Dạng 4: Cho thông tin về vật và ảnh (màn quan sát), xác định vị trí đặt thấu kính.

Cần nhớ :

* Đối với thấu kính hội tụ:

- Vật thật đặt tại A qua thấu kính cho ảnh thật tại B thì A và B ở hai bên thấu

kính Ngược lại khi vật thật đặt tại B thì qua thấu kính trên phải cho ảnh thật tại A (tínhchất thuận nghịch của ánh sáng)

- Vật thật đặt tại A qua thấu kính cho ảnh ảo tại B thì A và B ở cùng phía đối vớithấu kính và OB>OA (do ảnh ảo này cao hơn vật, ở xa thấu kính hơn vật)

* Đối với thấu kính phân kì:

- Vật thật đặt tại A qua thấu kính phân kì cho ảnh tại B thì ảnh đó phải là ảnh ảonhỏ hơn vật, cùng phía với vật so với thấu kính và có chiều cao nhỏ hơn vật nên:OB<OA

Chú ý: Khi hai điểm sáng đặt tại A hoặc B qua thấu kính hội tụ cho ảnh trùng

nhau thì: - Hai ảnh này phải khác bản chất: 1 thật, 1 ảo

- A và B phải ở hai bên thấu kính

- Ta có: d’2=-d’1

Ví dụ 1:

Cho 3 điểm A, B, C theo thứ tự

nằm trên trục chính của thấu kính Cho

AB=36cm, AC=45cm Khi đặt vật sáng

tại A thì thu được ảnh thật tại C Khi đặt

vật sáng tại B thì thu được ảnh

ảo cũng ở C Tìm loại thấu kính và tiêu

cự của thấu kính?

Giải:

* Theo đề bài: AB=36cm; AC=45cm

- Khi đặt vật sáng tại A thì thu được ảnh

thật tại C  Thấu kính đặt giữa A và C

và là thấu kính hội tụ

- Khi đặt vật sáng tại B thì thu

được ảnh ảo cũng ở C

 Thấu kính đặt ngoài BC

 Thấu kính đặt trong khoảng A và B

- Gọi x=d1 là khoảng cách từ A đến thấu kính  d’1=AC-x =45-x

- Khoảng cách từ B đến O là d2  d2=AB-x=36-x ; d’2=-d’1=x-45

- Áp dụng hệ thức: 1f =d1 +d1'⇒1x+451−x =361−x+ x−145  x=30cm

 f=

)3045(30

)3045.(

30'

'

1 1

1 1

−+

−

=+d d

d d

=10 cm

Ví dụ 2: Muốn xác định tiêu cự f của một thấu kính hội tụ người ta đặt một vật

sáng AB cách màn 1 khoảng D, rồi dịch chuyển thấu kính bên trong khoảng vật vàmàn để có 2 vị trí của thấu kính đều cho ảnh rõ nét ở trên màn

a) Chứng minh rằng: Thí nghiệm chỉ thực hiện được nếu D>4.f

b) Cho khoảng cách giữa 2 vị trí của thấu kính là a Chứng minh rằng: có thể tính tiêu cự của thấu kính bằng công thức: f=

D

a D

4

2

2 −

a) Ta có: f=d d .(D D d d) d1.(D D d1)

1 1

1

−+

d1.( − 1)

(2)Mà: D=d1+a+d’2 = 2d1 +a ( vì d’2=d1)

 d1=

2

a

D− Thay vào (2) được: f=

D

a D

4

2

2 −

Chú ý:

- Kết quả bài tóan này được sử dụng trong phương pháp trắc quang để đo tiêu

cự của thấu kính hội tụ

- Ngoài ra thu được công thức:

2

1

a D

d = +

Ví dụ 3: Hai điểm sáng S1 và S2 nằm trên trục chính của thấu kính hội tụ tiêu cựf=4cm, cách nhau khoảng S1S2=9cm Tìm vị trí đặt thấu kính để các ảnh cho bởi thấukính trùng nhau

Giải:

Các ảnh của hai điểm sáng S1, S2 cho bởi thấu kính trùng nhau khi:

- S1 và S2 ở hai bên thấu kính: d1+d2=S1S2=9cm

- Hai ảnh S’1 và S’2 phải trái bản chất: d’1=-d’2

Vậy khi S1 cách thấu kính 6cm; S2 cách thấu kính 3 cm hoặc khi S1 cách thấukính 3cm ; S2 cách thấu kính 6 cm và ở hai bên thấu kính thì sẽ cho ảnh trùng nhau.

BÀI TẬP CỦNG CỐ

Bài 1: Cho một thấu kính │f│=40cm, có hai vật AB và CD cùng vuông góc

với trục chính ở hai bên của thấu kính và cách nhau 90cm Qua thấu kính ta thấyảnh của AB và CD nằm cùng một vị trí Xác định:

a) Tính chất của hai ảnh.

b) Khoảng cách từ AB và CD tới thấu kính

Đáp số: a) Có một ảnh ảo và một ảnh thật

b) d1 = 30cm; 60cm : d2 = 60cm; 30cm

Bài 2: ( Bài 18.10 – Tr197 - Giải toán VL 11 - Bùi Quang Hân)

Một thấu kính hội tụ (L) có tiêu cự f Một vật phẳng, nhỏ AB được đặt trêntrục chính, vuông góc với trục chính Di chuyển màn (M) sau thấu kính, song songvới thấu kính cho đến khi ảnh rõ nét của AB hiện trên màn Khoảng cách vật – màn

đo được 4,5f Tính độ phóng đại k của ảnh

d d

d d

B A

+ Nếu khoảng cách hai ảnh đó là b thì ta có: d’1-d’2=b

- Nếu đề bài cho độ phóng đại trước và sau khi dịch chuyển, ta có:

'+ Lập hệ thức liên hệ giữa độ dời vật và độ dời ảnh:

2 1 1

2

2 1

2 1

1 2

2

1 2

1

)).(

(

'''

K K f

d f d

f d

d

f d

f d f d

f d d d

d d d

* Vật cố định, dời thấu kính: Để biết ảnh dịch chuyển thế nào ta xét sự thay

đổi của khoảng cách giữa vật và ảnh L=d+d’ theo d

Ví dụ 1: (3.1 Tr 159 – Rèn luyện kĩ năng giải tóan VL – Mai Chánh Trí)

Thấu kính hội tụ có tiêu cự f=10 cm Điểm sáng A trên trục chính của thấu kính

có ảnh thật A’ Nếu dời A ra xa thấu kính thêm 5 cm thì ảnh dời 10 cm Xác định vị trícủa vật và ảnh trước khi dời vật?

d d

f = +  d1’=

10

10

1

1 1

d

f d

a) Tính tiêu cự thấu kính và độ cao của vật AB.

b) Vật AB, thấu kính và màn đang ở vị trí có ảnh cao 2mm Giữ vật và màn cố định, hỏi phải dịch chuyển thấu kính dọc theo trục chính về phía nào, một đoạn bằng

bao nhiêu để lại có ảnh rõ nét trên màn?

c) Khi dịch chuyển thấu kính thì ảnh của vật AB dịch chuyển như thế nào so với vật?

Giải: