Tổng hợp lý thuyết và bài tập về quang hình học

MỤC LỤC

KHÚC XẠ ÁNH SÁNG

BÀI TẬP

Mắt ở trong không khí sẽ thấy đáy chậu cách mặt trên mặt của lớp dầu là bao nhiêu. Một khối thuỷ tinh chiết suất n =1,5, thiết diện thẳng la một tam giác vuông cân tại B.

THẤU KÍNH

TểM TẮT KIẾN THỨC CƠ BẢN

20.Một vật sáng AB hình mũi tân đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ và cách thấu kính 36cm (A nằm trên trục chính) ta thu được ảnh A1B1 cảu AB trên màn đặt vuông góc với trục chính. Tịnh tiến AB vầ phía thấu kính 6cm theo phương vuôn góc với trục chính thì phải dịch chuyển màn như thế nào để thu được ảnh A2B2? Cho biết A2B2=1,6A1`B1. Tính tiêu cự của thấu kính và độ phóng đại của các ảnh A1B1 và A2B2. 21.Một vật phẳng nhỏ AB, đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính phân kỳ và cách thấu kính khoảng d1 cho một ảnh A1B1. Xác định tiêu cự của thấu kính, vẽ hình. 22.Một vật phẳng nhỏ AB đặt trước thấu kớnh O cho một ảnh rừ nột trờn màn. Dịch vật lại gần thấu kớnh 2cm thỡ phải dịch màn một khoảng 30cm mới lại thu được ảnh rừ nột, ảnh này lớn bằng 5/3 ảnh trước. a) Thấu kính là thấu kính gì? màn dịch theo chiều nào. b) Tính tiêu cự của thấu kính và độ phóng đại trong mỗi trường hợp. 23.Đặt một vật phẳng nhỏ AB vuông góc với trục chính của một thấu kính phẳng lồi bằng thuỷ tinh, chiết suất n1=1,5, ta thu được một ảnh thật nằm cách thấu kính 5cm. Khi nhúng cả vật và thấu kính trong nước chiết suất n2=4/3, ta vẫn thu được ảnh thật, nhưng cách vị trí ảnh cũ 25cm ra xa thấu kính. Khoảng cách giữa vật và thấu kính giữ không đổi. Tính bán kính mặt cầu của thấu kính và tiêu cự của nó khi đặt trong không khí và khi nhúng trong nước. Tính khoảng cách từ vật đến thấu kính. 24.Một thấu kính hội tụ cho ảnh thật Sơ của điểm sang S đặt trên trục chính. Tính tiêu cự của thấu kính. 25.Vât thật đặt trên trục chính và vuông góc với trục chính của một thấu kính ảnh ban đầu của vật tạo bởi thấu kính là ảnh ảo bằng 1/2 vật Dời vật 100cm dọc theo trục chính. ảnh của vật vẫn là ảnh ảo nhỏ hơn vật 3 lần. Xác định chiều dời của vật, vị trí ban đầu của vật. Tính tiêu cự. Điểm sáng A trên trục chính có ảnh A’. Định vị trí vật và ảnh lúc đầu. Vật AB trên trục chính, vuông góc với trục chính, có ảnh A’B’. Dịch chuyển AB lại gần thấu kính thêm 15cm thì ảnh dịch chuyển 1,5cm Định vị trí vật và ảnh lúc đầu. 28.Vật đặt trước thấu kính, trên trục chính và vuông góc với trục chính. ảnh thật lớn bằng 3 lần vật. Dời vật xa thấu kính thêm 3cm thì ảnh vẫn thật và dời đi 18cm. Tính tiêu cự của thấu kính. 29.Vật AB đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ có ảnh thật A1B1 cao 2cm. Hãy xác định:. a) Tiêu cự của thấu kính. b) Vị trí ba đầu của vật. Bằng phép vẽ hãy bổ sung phần tia ló của tia sang (2). Bằng phép vẽ hãy xác định:. b) Các tiêu điểm chính. Xác định tiêu cự của thấu kính. 39.Vật sáng AB đặt song song và cách màn ảnh một đoạn L. Thấu kính có thể đặt ở hai vị trớ trong khoảng vật và màn để trờn màn cú ảnh thật rừ nột. Hai vị trớ này cỏch nhau một đoạn l. tính tiêu cự của thấu kính. 40.Một vật sáng AB qua thấu kính cho ảnh trên màn cao gấp 3 lần vật. Tính tiêu cự của thấu kính. Tính tiêu cự của thấu kính. Thấu kính đặt ở hai vị trí trong khoảng vật và màn đều thu được ảnh rừ nột. Tớnh tiờu cự của thấu kính. Trong khoảng vật và màn có haivị trí của thấu kính để thu được ảnh rừ nột. Tớnh tiờu cự của thấu kớnh, biết ảnh này cao gấp 16 lần ảnh kia. 44.Hai nguồn sáng cao bằng nhau và cách nhau một đoạn L =72cm. Một TKHT đặt trong khoảng hai nguồn ở vị trí thích hợp sâo cho ảnh của nguồn này nằm ở vị trí của nguồn kia. Biết ảnh này cao gấp 25 lần ảnh kia. Tính tiêu cự của thấu kính. 45.Hai vật sáng AB và CD cách nhau L =36cm, nằm về hai phía của một thấu kính, vuông góc với trục chính của thấu kính. Thấu kính cho hai ảnh AB’ và C’D’ có vị trí trùng nhau, ảnh này cao gấp 5 lần ảnh kia. Tính tiêu cự của thấu kính. 46.Vật sáng AB và màn hứng ảnh cố định. Thấu kính đặt trong khoảng cách vật và màn. Hai vị trí thấu kính cách nhau một đoạn l. Tính tiêu cự của thấu kính. 47.Điểm sáng A trên trục chính của một thấu kính hội tụ cho ảnh thật A’. Tính tiêu cự của thấu kính. 48.Vật sáng AB qua thấu kính cho ảnh thật với độ phóng đại k1. Dịch vật ra xa thấu kính một đoạn a thì ảnh có độ phóng đại k2, tính tiêu cự của thấu kính. 49.Vật sáng AB qua thấu kính cho ảnh thật với độ phóng đại k1. Dịch vật ra xa thấu kính một đoạn a thì ảnh dịch đi một đoạn b, tính tiêu cự của thấu kính. 50.Vật sáng AB qua thấu kính cho ảnh AơBơ. Dịch vật lại gần thấu kính một đoạn a. =6cm thì ảnh dịch đi một đoạn b =60cm và không thay đổi tính chất. Tính tiêu cự của thấu kính. ảnh của hai vật đặt hai bên thấu kính, ảnh của một vật đặt giữa hai thấu kính. Thấu kính hội tụ có tiêu cự f = 9cm được đặt trong khoảng S1S2 và có trục chính trùng với S1S2. Xác định vị trí của thấu kính để ảnh của hai điểm sáng cho bởi thấu kính trùng nhau. 52.Có hai thấu kính được đặt đồng trục. Vật AB được đặt trên trục chính và vuông góc với trục chính trong khoảng giữa hai thấu kính. Xác định vị trí của vật để:. a) Hai ảnh có vị trí trùng nhau. 53.Cho hệ quang học sau đây. B Xác định ảnh của AB. Vật AB đặt trên trục chính, vuông góc với trục chính trong khoảng O 1O2 và cách O 1 đoạn x. a) hai ảnh tạo bởi hai thấu kính cùng chiều b) Hai ảnh có cùng độ lớn. ở khoảng giữa hai quang tâm, có điểm sáng A. ảnh A tạo bởi hai thấu kính đều là ảnh thật, cách nhau khoảng A1A2=126cm. Xác định vị trí của A. Hai điểm sáng S1, S2 đặt trên trục chính của thấu kính ở hai bên thấu kính, sao cho các khoảng cách d1, d2 từ chúng đến thấu kính thoã mãn d1=4d2. Xác định các khoảng d1 và d2 trong hai trường hợp sau:. a) ảnh của hai điểm sáng trùng nhau. b) ảnh của hai điểm sáng cách nhau 84cm và cùng một bên thấu kính Dạng 10.

QUANG HỆ

Tìm vị trí của thấu kính giữa vật và gương để ảnh cuối cùng của vật tạo bởi hệ thấu kính và gương có vị trí trùng với vật 36.Một thấu kính mỏng có một mặt phẳng và một mặt cong. 39.Một thấu kính phẳng -lồi bằng thuỷ tinh có mặt phẳng được tráng bạc, một lớp bạc rất mỏng sao cho khi có một chùm tia sáng chiếu tới thì một phần chùm sáng phản xạ và một phần chùm sáng truyền qua.

HỆ THẤU KÍNH – GƯƠNG CẦU

(G) và (O)được giữ cố định. 39.Một thấu kính phẳng -lồi bằng thuỷ tinh có mặt phẳng được tráng bạc, một lớp bạc rất mỏng sao cho khi có một chùm tia sáng chiếu tới thì một phần chùm sáng phản xạ và một phần chùm sáng truyền qua. Đặt một vật phẳng nhỏ trước mặt phẳng của thấu kính vuông góc với trục chính, cách thấu kính 48cm. Ta thu được hai ảnh, một thật, một ảo, cùng kích thước và nằm trong cùng một mặt phẳng vuông góc với trục chính. Xác định tiêu cự của thấu kính. Một người nhìn ảnh của mình qua lớp bạc nói trên và điều chỉnh sao cho ảnh này cách mặt 32cm. Tính khoảng cách giữa mắt và thấu kính và độ phóng đại của ảnh trong trường hợp:. - Mặt phản xạ của thấu kính quay về phía người quan sát. - Mặt cầu của thấu kính quay về phía người quan sát. b) Sau thấu kớnh và cỏch thấu kớnh một đoạn l =40cm người ta bố trớ một gương cầu lừm (G) đồng trục với thấu kính có mặt phản xạ hướng về phía thấu kính. Một thấu kớnh phõn kỳ (L) tiờu cự 20cm được đặt trước một gương cầu lừm (G) bỏn kính R =40cm sao cho hai trục chính trùng nhau. Thấu kính cách gương một khoảng l. Người ta nhận thấy một tia sáng song song với trục chính sau khi qua thấu kính, phản xạ trên gương lại ló qua thấu kính song song với trục chính. Vật phẳng AB đặt trên trục chính và vuông góc với trục chính ở trước thấu kính. Chứng tỏ hệ luôn luôn tạo một ảnh ảo bằng vật. Tính khoảng cách từ gương tới ảnh của vật khi vật cách thấu kính 30cm. Một gương cầu lừm và một thấu kớnh hội tụ cựng tiờu cự f được đặt đồng trục, cỏch nhau một khoảng l =2f. Vật phẳng, nhỏ AB đặt trên trục chính, vuông góc với một trục chính ở khoảng giữa gương và thấu kính. a) Chứng tỏ rằng hệ trên luôn lyôn cho hai ảnh của vật trong đó có một ảnh thật ngược chiều với vật và bằng vật. b) Định vị trí vật để hai ảnh đều thật và cách nhau khoảng lơ cho trước.

HỆ VÔ TIÊU

Cho quang hệ như hình vẽ thấu kính hội tụ mỏng tiêu cự f và gương cầu lồi có góc mở nhỏ, tiêu cự fG=-20cm, được đặt đồng trục mặt phản xạ của gương quay về phía thấu kính và cách thấu kính một khoảng a =20cm. Một TKHT tiờu cự f =30cm đặt trước gương cầu lừm bỏn kớnh R =30cm cỏch gương một đoạn L, trục chính của chúng trùng nhau.

HỆ THẤU KÍNH GHÉP SÁT

Chứng minh rằng độ phóng đại của vật qua hệ AB không phụ thuộc vào vị trí đặt vật. Tìm khoảng cách giữa hai thấu kính để độ phóng đại của ảnh sau cùng không phụ thuộc vào vị trí của vật AB trước hệ.

MẮT – MÁY ẢNH

LÝ THUYẾT CƠ BẢN

- Đeo kớnh cận L1 để khoảng thấy rừ dài nhất ở vụ cực (cú thể nhỡn vật ở rất xa). - Đeo kớnh cận L2 để khoảng nhỡn rừ ngắn nhất là 25cm, bằng khoảng nhỡn rừ ngắn nhất của mắt bình thường. a) Hóy xỏc định số kớnh (đọ tụ) của L1 và L2 khoảng thấy rừn ngắn nhất khi đeo L1 và khoảng thấy rừ dài nhất khi đeo L2. b) Hỏi sửa tật cận thị theo cách nào có lợi hơn? vì sao? Giả sử đeo kính sát mắt. Xác định độ tụ và tiêu cự của kính cần đeo để một người có tật viễn thị có thể đọc được trang sỏch đặt cỏch mắt anh ta gần nhất là 25cm. Cho biết khoảng nhỡn thấy rừ ngắn nhất của mắt người đó là 50cm. Một người cận thị về già cú thể nhỡn rừ được những vật ở cỏch mắt 1m. Hỏi người đú cần đeo kính có tụ số bằng bao nhiêu để có thể:. Một người cận thị, cú khoảng nhỡn thấy rừ xa nhất là 8cm, đeo kớnh cỏch mắt 2cm. a) Muốn nhỡn rừ vất ở rất xa mà khụng cần điều tiết, kớnh đú phải cú tiờu cự và tụ số là bao nhiêu?. Hỏi khi đeo kính người đó nhìn thấy ảnh cột điện với góc trông bằng bao nhiêu. Một mắt khụng cú tật cú quang tõm nằm cỏch vừng mặc một khoảng bằng 1, 6m. Hóy xác định tiêu cự và độ tụ của mắt đó khi:. a) Mắt không điều tiết. b) Mắt điều tiết để nhỡn rừ một vật đặt cỏch mắt 20cm. Một mắt cận thị cú khoảng thấy rừ dài nhất là 12cm. Hãy tính khoảng cách từ quang tõm đến vừng mạc của mắt. Hãy xác định khoảng nhỡn rừ ngắn nhất của mắt. Hỏi mắt bị tật gỡ? Muốn chữa phải đeo kớnh loại gỡ cú tụ số bao nhiờu? Khi mang kớnh này, mắt cú thể nhỡn rừ vật ở trong khoảng nào?. Cho biết khi mang kớnh, mắt nhỡn rừ vật ở vụ cực mà khụng điều tiết và kớnh đeo sỏt mắt. Thủy tinh thể của một mắt viễn thị tương đương một thấu kính hội tụ L có quang tâm cỏch vừng mạc là 14cm. Để mắt thấy rừ vật ở vụ cực mà khụng phải điều tiết thỡ phải đeo kính L1 có tụ số D1=+4điốp và cách mắt 1cm. Xác định viễn điểm của mắt và tiêu cự của thủy tinh thể khi không điều tiết. Với kớnh L2, Khi mắt điều tiết tối đa thỡ nhỡn rừ được vật cỏch mắt 30cm. Cho biết kính đeo sát mắt. Hãy xác định:. a) Viễn điểm và cận điểm của mắt. b) Khi đeo kớnh L1, khoảng cỏch ngắn nhất từ vật tới mắt để nhỡn rừ là bao nhiờu c) Khi đeo kớnh L2, khoảng cỏch xa nhất từ mắt đến vật và nhỡn rừ là bao nhiờu. Tiêu điểm sau vừng mạc 1mm. Tớnh tiờu cự của kớnh cần đeo để thấy rừ vật ở xa vụ cực mà khụng phải điều tiết trong các trường hợp:. Kính sát mắt. Kính cách mắt 1cm. Để sửa tật cho mắt cận thị thì phải đeo kính gì? Độ tụ bao nhiêu a) Kính đeo sát mắt. b) Kính cách mắt 1cm. c) Xác định cận điểm khi đeo các kính trên. Để đọc sách cách mắt 21cm, mắt không điều tiết thì đeo kính tiêu cự bằng bao nhiêu?. Biết kính cách mắt 1cm. Để đọc sách trên mà chỉ có kính hội tụ có tiêu cự f =28,8cm thì kính phải đặt cách mắt bao nhiêu. Để nhỡn rừ cỏc vật ở xa cần đeo kớnh số mấy? khi đú cận điểm cỏch mắt bao nhiờu?. Để đọc sách đặt cách mắt 25cm cần đeo kính số mấy? khi đó viễn điểm cách mắt bao nhiêu?. Để đọc sách khỏi phải lấy kính cận ra thì phải dán thêm một tròng nữa. Hỏi kính dán thêm có độ tụ bao nhiêu?. a) Hỏi mắt bị tật gì. b) Muốn nhìn thấy vật ở xa mà không cần điều tiết người đó phải đeo kính với độ tụ bao nhiêu? Cho biết kính đặt sát mắt. c) Khi đeo kính người này nhìn thấy điểm gần nhất cách mắt bao nhiêu?. 15.Một người đứng tuổi cú khả năng nhỡn rừ những vật ở xa khi mắt khụng điều tiết, nhưng để nhỡn rừ những vật gần nhất cỏch mắt 27cm thỡ phải đeo kớnh +2điốp cỏch mắt 2cm. a) Xỏc định kghoảng nhỡn rừ ngắn nhất khi mắt khụng đeo kớnh. Nếu đưa kớnh đú vào sỏt mắt thì người ấy thấy được vật xa mắt nhất bao nhiêu?. b) Kính vẫn được mang cách mắt 2cm. Tính độ bội giác của ảnh khi người ấy nhìn một vật gần mắt nhất và xa mắt nhất. 16.Một người cận thị có điểm cực viễn cách mắt 45cm. 1) Xỏc định độ tụ của kớnh cần đeo để người này cú thể nhỡn rừ cỏc vật ở xa vụ cựng mà không cần điều tiết, kính cách mắt 5cm. 2) Khi đeo kính(kính vẫn cách mắt 5cm) người này có thể đọc sách cách mắt gần nhất 25cm. Hỏi khoảng cực cận của mắt người này khi không đeo kính là bao nhiêu. 3) Để đọc những dòng chữ nhỏ mà không cần điều tiết người này bỏ kính và đùng một kính lúp có tiêu cự f = 5cm đặt sát mắt. Khi đó trang sách đặt cách kính lúp bao nhiêu ? Độ bội giác của ảnh bằng bao nhiêu. 1) Hỏi người này phải đeo kớnh cú độ tụ bằng bao nhiờu để nhỡn rừ cỏc vật ở xa vụ cựng mà không phải điều tiết? Khi đó người đó nhìn được vật gần mắt nhất bao nhiêu. người đó đeo kính có độ tụ như thế nào thì sẽ không nhìn thấy bất kỳ vật nào trước mắt?. Coi kính đeo sát mắt. 2) Người này không đeo kính, cầm một gương phẳng đặt sát mắt rồi dịch gương lùi dần ra xa. Hỏi tiờu cự của thuỷ tinh thể thay đổi như thế nào trong khi mắt nhỡn thấy rừ ảnh? Độ lớn góc trong ảnh có thay đổi không? Nếu có thì tăng hay giãm. a) Hỏi khoảng cách từ điểm cực cận và cực viễn tới mắt người đó khi không đeo kính bằng bao nhiêu. b) Xác định độ biến thiên độ tụ của thuỷ tinh thể mắt người đó từ trạng thái không điều tiết tới trạng thái điều tiết tối đa. 19.Trờn hỡnh vẽ, MN là trục chớnh của một gương cầu lừm, C là tõm gương. S là điểm sáng thực và S’ là ảnh thật của S cho bởi gương. a) Tớnh tiờu cự của gương cầu lừm. b) Một người cúkhoảng nhỡn rừ cỏch mắt từ 12cm đến 48 cm đứng trước gương. Xỏc định khoảng cỏch từ mắt người đú tới gương để người đú cú thể nhỡn rừ ảnh của mỡnh qua gương. c) Xác định vị trí của mắt người để góc trông ảnh là lớn nhất. Tính số kính thích hợp mà người đơ phải đeo để sửa tật của mắt. Người này đeo kớnh cận số 1, kớnh đeo sỏt mắt. Hỏi người này nhỡn rừ những vật nằm trong khoảng nào trước mắt. Người này bỏ kính ra và quan sát một vật nhỏ qua kính lúp, trên vành kính có ghi x5, mắt đặt sát kính. Hỏi phải đặt vật trong khoảng nào trước kính lúp. Tìm độ bội giác của ảnh khi ngắm chừng ở điểm cực viễn. 21.Một người nhỡn rừ được những vật ở xa nhất cỏch mắt 50cm và những vật gần nhất cách mắt 15cm. Mắt người ấy bị tật gỡ? Tớnh độ tụ của kớnh mà người đú phải đeo để nhỡn rừ những vật ở vụ cực mà mắt khụng phải điều tiết. Khi đeo kớnh người đú nhỡn rừ được những vật nằm trong khoảng nào trước mắt. Người ấy khụng đeo kớnh và soi mặt mỡnh trong một gương cầu lừm cú bỏn kớnh 120cm. Hỏi phải đặt gương trong khoảng nào trước mắt để người ấy nhìn thấy ảnh cùng chiều qua gương. Khi đó góc trong ảnh lớn nhất ứng với vị trí nào của của gương. 22.Một người khi đeo kớnh sỏt mắt cú độ tụ -2điốp thỡ cú thể nhỡn rừ cỏc vật từ 20cm đến vô cùng trước mắt. Mắt này bị tật gỡ? Tỡm giới hạn nhỡn rừ trước mắt của người ấy. Bỏ kớnh ra để quan sỏt rừ khi vật di chuyển từ điểm cực cận đến điểm cực viễn thỡ độ tụ của mắt tăng hay giãm, hãy chứng minh? Xác định độ biến thiên độ tụ của mắt khi đó?. Đặt một gương cầu lừm cú tiờu cự 5cm, ở vị trớ cỏch mắt 50cm, hướng trục chớnh và mặt phản xạ về phía mắt. Dùng một thấu kính hội tụ di chuyển từ mắt đến gương sao cho quang trục chính của kính và gương trùng nhau, thì thấy có 3 vị trí của kính mà ảnh của mắt tạo bởi hệ trùng với mắt. Hãy xác định tiêu cự và ba vị trí đó của thấu kính?. 23.Thấu kính có tiêu cự f, vật là đoạn sáng AB đặt vuông góc với trục chính, cách thấu kính 15cm cho ảnh thật; dịch chuyển AB dọc theo trục chính về phía thấu kính một đoạn 10cm thì thu được ảnh ảo, ảnh này có độ lớn bằng ảnh trước. b) Một người cận thị có cực cận cách mắt 15cm, cực viễn cách mắt 45cm, sử dụng thấu kính trên như kính lúp;mắt đặt trên trục chính cách quang tâm thấu kính một đoạn 5cm. 30.Người ta cắt một bản thuỷ tinh cú hai mặt song song bằng hai mặt cầu lừm cú cựng bỏn kính R=100cm để tạo thành một thấu kính phân kỳ có tụ số -1điốp.

KÍNH LÚP

Phải đặt vật ở đâu để ảnh ở vô cực 14.Môt người đứng tuổi nhìn những vật ở xa thì không phải đeo kính nhưng khi đeo kính có tụ số 1dp thì đọc được trang sách đặt cách mắt 25cm. Để đọc được những dòng chữ nhỏ mà không phải điều tiết, người này bỏ kính ra và dùng một kính lúp có tiêu cự 5cm đặt sát mắt.

KÍNH HIỂN VI

Một người mắt tốt, cú khoảng nhỡn rừ ngắn nhất là 25cm, quan sỏt một vật nhỏ qua kính hiển vi có vật kính tiêu cự f1=0,54cm và thị kính tiêu cự 2cm. Một người quan sỏt dựng kớnh hiển vi đú để quan sỏt một vật nhỏ dài 2àm, và điều chỉnh kớnh để nhỡn rừ ảnh của vật mà mắt khụng phải điều tiết.

KÍNH THIÊN VĂN

Một người thứ hai cú giới hạn nhỡn rừ từ 20cm đến 1m quan sỏt tiếp theo người thứ nhất. Hỏi người này phải dịch chuyển vật bao nhiờu theo chiều nào để nhỡn rừ ảnh của vật mà không điều tiết?.