Giải bμi toán về hệ thấu kính

D. Dòng Fu-cô là dòng điện xuất hiện trong khối vật dẫn khi nó chuyển động trong từ tr−ờng.

Giải bμi toán về hệ thấu kính

I – Mục tiêu 1. Về kiến thức

– Phân tích và trình bày đ−ợc quá trình tạo ảnh qua một hệ hai thấu kính. – Lập đ−ợc sơ đồ tạo ảnh trong tr−ờng hợp hệ hai thấu kính đồng trục ghép cách nhau và hệ hai thấu kính đồng trục ghép sát nhau.

– Viết đ−ợc công thức tính tiêu cự và độ tụ của hệ hai thấu kính mỏng đồng trục ghép sát nhau.

– Nêu đ−ợc mối quan hệ giữa vai trò của ảnh và vật trong hệ thấu kính và công thức của hệ số phóng đại ảnh sau cùng.

2. Về kĩ năng

– Biết vận dụng các công thức để giải các bài tập đơn giản về hệ hai thấu kính.

II – Chuẩn bị

Giáo viên

Các bài tập mẫu, điển hình.

Học sinh

– Ôn lại kiến thức về g−ơng, thấu kính.

III – Thiết kế hoạt động dạy học

Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên

Hoạt động 1: Thống nhất các b−ớc chung để giải bài toán hệ quang học

◊. Có nhiều loại bài toán quang học khác nhau và t−ơng ứng với các bài toán đó là các cách giải khác nhau,

Cá nhân nhận thức đ−ợc vấn đề cần nghiên cứu.

nh−ng nói chung, việc giải bài toán quang học gồm hai b−ớc:

– Phân tích quá trình tạo ảnh và biểu thị bằng một sơ đồ.

– áp dụng các công thức liên quan cho mỗi khâu của sơ đồ để giải bài toán.

Trong bài này, ta sẽ xét các ví dụ về hệ hai thấu kính. Vật đặt tr−ớc thấu kính thứ nhất cho ảnh, ảnh này lại đóng vai trò là vật đối với thấu kính thứ hai. Vậy, ảnh cuối cùng này có quan hệ với vật đầu tiên nh− thế nào? Có thể áp dụng công thức của thấu kính nh− thế nào trong tr−ờng hợp này? Bài học hôm nay sẽ giải đáp cho chúng ta các câu hỏi trên.

Hoạt động 2: Lập sơ đồ tạo ảnh cho hệ hai thấu kính

Cá nhân tiếp thu, ghi nhớ.

◊. Xét hệ hai thấu kính đồng trục ghép cách nhau: (GV sử dụng hình vẽ 30.1 phóng to).

Toàn bộ quá trình tạo ảnh đ−ợc tóm tắt bằng sơ đồ: ' ' ' ' 1 1 2 2 1 2 ' ' ; ; 1 1 2 2 L L d d d d AB⎯⎯⎯→A B ⎯⎯⎯⎯→A B

◊. Với hệ hai thấu kính ghép sát, ta cũng có sơ đồ tạo ảnh

O. Hãy thiết lập mối quan hệ giữa các đại l−ợng d d1, , ,2' f f1 2 ?

áp dụng công thức thấu kính: ' 1 1 1 1 1 1 d +d = f và ' 2 2 2 1 1 1 d +d = f Với d2 = −d1', ta có: ' ' 1 2 2 1 1 1 d d f − + = ' 1 2 1 2 1 1 1 1 d d f f ⇒ + = + C1. Vì O2≡O1 nên O A1 1' =O A2 2' hay d1' = d2

Nếu A B1 1' ' là ảnh thật đối với L1 thì nó là vật ảo đối với L2; ng−ợc lại nếu A B1 1' ' là ảnh ảo đối với L1 thì nó là vật thật đối với L2. Và khi đó ta có biểu thức: d2= −d1'. Sơ đồ tạo ảnh: ' ' 2 2 ' ; 1 2 L d d AB⎯⎯⎯→A B Công thức thấu kính: ' 1 2 1 1 1 d +d = f 1 2 1 1 1 f f f ⇒ = +

O. Hoàn thành yêu cầu C1.

◊. Với hệ hai thấu kính ghép sát, ta có thể coi nh− một thấu kính t−ơng đ−ơng có tiêu cự f.

O. Lập sơ đồ tạo ảnh t−ơng ứng? Và viết công thức thấu kính cho thấu kính t−ơng đ−ơng đang xét? (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

O. Viết biểu thức về mối quan hệ giữa f1, f2, f?

◊. Ta có công thức tính độ tụ của hệ thấu kính ghép sát: D = D1 + D2 Nh− vậy, độ tụ của hệ hai thấu kính mỏng đồng trục ghép sát nhau bằng tổng đại số các độ tụ của từng thấu

kính ghép thành hệ.

Hoạt động 3: Xây dựng mối quan hệ giữa vai trò của ảnh và vật của

' '1 1 1 1

A B . Số phóng đại ảnh sau cùng.

◊. Yêu cầu của các bài toán quang học rất đa dạng, song nhìn chung cần có những yêu cầu sau:

Cá nhân tiếp thu, ghi nhớ và hoàn thành yêu cầu của GV.

C2. Sơ đồ tạo ảnh: ' ' ' ' 1 1 2 2 1 2 ' ' ; ; 1 1 2 2 L L d d d d AB⎯⎯⎯→A B ⎯⎯⎯⎯→A B

– Xác định các đặc điểm của ảnh sau cùng.

– Xác định các đặc điểm cấu tạo của hệ.

Nếu gọi l là khoảng cách giữa hai thấu kính thì trong mọi tr−ờng hợp ta luôn có:

' '

2 1 2 1

d = −l d hay d +d =l.

O. Hoàn thành yêu cầu C2.

Gợi ý: – Lập sơ đồ tạo ảnh. – Vị trí của ảnh A B1 1' ' đ−ợc xác định bởi d1'. Vị trí của vật A B1 1' ' đ−ợc xác định bởi d2. – Vẽ hình trong các tr−ờng hợp. – Xét các tr−ờng hợp:

TH 1: A B1 1' ' là ảnh ảo với thấu kính thứ nhất nh−ng lại là vật thật với thấu kính thứ hai;

TH 2: A B1 1' ' là ảnh thật với thấu kính thứ nhất nh−ng lại là vật ảo với thấu kính thứ hai. – Chú ý rằng: trong hệ thức ' 1 B A l L1 L2 O1 O2 ' 2 B ' 2 A ' 1 A B A L1 L2 O1 O2 ' 2 B ' 2 A B ' 2 d d1

'2 1 2 1 d = −l d thì d2,d1' là những trị số đại số, l là các trị số số học. – TH 1: d1' <0 ;d2 >0 ' ' 2 1 1 d l d l d ⇒ = + = − – TH 2: d1' >0 ;d2 <0 ( ' ) ' 2 1 1 d d l l d ⇒ = − − = − Khi l =0 thì ta có: d2= −d1'. – Số phóng đại ảnh sau cùng: ' ' ' ' ' ' 2 2 2 2 1 1 2 1 ' ' 1 1 A B A B A B k k k AB A B AB = = =

– Quy −ớc về dấu nh− sau:

Thật → trị số d−ơng ảo → trị số âm

◊. Hệ thức trên luôn nghiệm đúng (ngay cả khi ánh sáng đảo chiều truyền do phản xạ).

O. Xây dựng công thức số phóng đại ảnh sau cùng?

◊. Công thức vừa xây dựng đ−ợc áp dụng cho tất cả các tr−ờng hợp tạo ảnh.

Hoạt động 4: Vận dụng vào các bài tập cụ thể

Ngoài các l−u ý nh− trong SGK, GV có thể l−u ý thêm cho HS nh− sau:

− Độ phóng đại có thể âm hoặc

d−ơng. Khi đề bài cho ảnh lớn hơn vật n lần thì có nghĩa là phải lấy |k| = n.

− Mỗi lần ánh sáng bị khúc xạ hay (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

phản xạ là có một quá trình tạo ảnh.

− Không dùng các nhận xét về độ

phóng đại với đơn thấu kính để áp dụng cho hệ thấu kính.

− Độ tụ của hệ gồm hai thấu kính

mỏng ghép sát nhau đ−ợc tính theo biểu thức :

Giải : Sơđồ tạo ảnh : 1 ' ' 1 1 2 2 O O 2 1 1 2 2 d ; d d ; d AB⎯⎯⎯→A B ⎯⎯⎯⎯→A B

Với quá trình tạo ảnh thứ nhất :

'1 1 1 1 1 1

1 1 1

d + d = f

Với quá trình tạo ảnh thứ hai :

'2 2 2 2 2 2

1 1 1

d + d = f

Mối liên hệ hai thấu kính :

d' 1 + d2 = 0 ⇒ ' 1 2 1 2 1 1 1 1 d + d = f + f

Thấu kính này t−ơng đ−ơng với hệ có tiêu cự f thoả mãn : ' 1 2 1 1 1 d + d = ⋅f => 1 2 1 1 1 f = f + f hay D = D1 + D2. D = D1 + D2.

GV có thể cho HS tham khảo các bài tập ví dụ hoặc làm bài tập trong SGK, hoặc làm các bài tập do GV s−u tầm (Trong mỗi bài, cần cho HS thấy rõ các b−ớc giải bài tập quang học). Có thể cho HS làm các bài tập sau: Ví dụ : Chứng minh rằng, độ tụ của hệ hai thấu kính ghép sát bằng tổng độ tụ của hai thấu kính.

H−ớng dẫn:

– Lập sơ đồ tạo ảnh.

– Viết công thức thấu kính cho từng quá trình tạo ảnh.

– Xét mối liên hệ gi−a hai thấu kính, biết rằng: d1' + d2 = 0.

Giải : Sơđồ tạo ảnh : ' ' ' ' 1 1 2 2 1 2 ' ' ; ; 1 1 2 2 L L d d d d AB⎯⎯⎯→A B ⎯⎯⎯⎯→A B d1 = 40cm ' 1 1 1 1 1 d .f 40.20 d = = 40cm d f 40 20 ⇒ = − − d1' + d2 = O1O2 = 30cm ⇒ d2 = −10cm. ' 2 10.( 15) = 30cm > 0 10 ( 15) − − = − − − − 2 2 2 2 d .f d = d f ⇒Ảnh thật. Giải : Sơ đồ tạo ảnh : ' ' ' ' 1 1 2 2 1 2 ' ' ; ; 1 1 2 2 L L d d d d AB⎯⎯⎯→A B ⎯⎯⎯⎯→A B Đó A2B2 là ảnh thật thì d2' > 0 2 2 2 2 d f > 0 d f ⇔ − ⇒ 0 > d2 > f2 = −12cm.. Theo biểu thức liên hệ :

Ví dụ 2 : Hai thấu kính f1= 20cm và

f2 = −15cm đồng trục chính, cách

nhau 30cm. Tr−ớc kính thứ nhất và cách nó 40cm đặt vật AB vuông góc với trục chính. Tìm vị trí, tính chất, độ phóng đại của ảnh qua hệ.

H−ớng dẫn :

– Lập sơ đồ tạo ảnh.

– Tính giá trị d2' và nhận xét về tính chất ảnh.

– Tính độ phóng đại. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

Ví dụ 3 : Hai thấu kính có tiêu cự lần l−ợt là : f1= 24cm, f2 = −12cm cách

nhau 48cm. Vật AB tr−ớc kính thứ nhất. Phải đặt AB ở đâu để ảnh qua hệ là thật.

H−ớng dẫn :

– Với loại bài nh− thế này, chúng ta tiến hành biện luận ng−ợc, bắt đầu từ

d2'.

d1' + d2 = 48cm ⇒ 60cm > d1' > 48cm. ⇔ − 1 1 1 1 d .f 60 > > 48 d f ⇒ 48cm > d1 > 40cm.

Vậy, đặt vật trong khoảng (40cm ; 48cm) tr−ớc thấu kính thứ nhất thì ảnh của hệ sẽ là ảnh thật.

– Nêu điều kiện để A2B2là ảnh thật. – Mối liên hệ giữa d1' và d2?

Hoạt động 5: Tổng kết bài học

Cá nhân nhận nhiệm vụ học tập.

GV tổng kếtlại vấn đề chính của bài. Nhấn mạnh về ph−ơng pháp chung để giải một bài toán quang học. Nhận xét, đánh giá giờ học. Yêu cầu về nhà với HS: – Làm bài tập trong SGK.

– Ôn lại các công thức về thấu kính và sự tạo ảnh của hệ quang học. – Ôn lại cấu tạo và nguyên lí hoạt động của máy ảnh (ch−ơng trình Vật lí 9).

– Ôn lại cấu tạo của mắt, các tật của mắt và cách khắc phục (đã đ−ợc học trong ch−ơng trình Sinh học 8 và Vật lí 9).

Bμi 31 mắt

I – Mục tiêu 1. Về kiến thức

– Trình bày đ−ợc cấu tạo quang học của mắt, bao gồm các bộ phận: giác mạc, thuỷ dịch, lòn đen (con ng−ơi), thể thuỷ tinh, dịch thuỷ tinh, màng l−ới (võng mạc). Nêu rõ các đặc điểm và chức năng của các bộ phận đó.

– Chỉ ra vị trí của điểm vàng, điểm mù.

– Nêu đ−ợc sự t−ơng đồng giữa mắt và máy ảnh: thấu kính có vai trò nh− vật kính, màng l−ới có vai trò nh− phim.

– Trình bày đ−ợc khái niệm về sự điều tiết và các khái niệm: điểm cực viễn, điểm cực cận và khoảng nhìn rõ của mắt.

– Trình bày đ−ợc khái niệm về năng suất phân li của mắt, sự l−u ảnh trên võng mạc và nêu đ−ợc ứng dụng của hiện t−ợng l−u ảnh trên võng mạc. – Nêu đ−ợc các tật của mắt và cách khắc phục các tật đó.

– Xây dựng ý thức bảo vệ mắt, giữ vệ sinh cho mắt đối với học sinh.

2. Về kĩ năng

– Biết vận dụng các cách khắc phục các tật của mắt trong các tr−ờng hợp cụ thể.

II – Chuẩn bị

Giáo viên

– Sử dụng mô hình cấu tạo của mắt để minh hoạ (nếu không có điều kiện thì dùng hình vẽ 31.2 phóng to).

– Hình vẽ phóng to mô tả các tật của mắt (hình 31.5, 31.6, 31.7 SGK).

– Nếu có điều kiện thì GV có thể chuẩn bị phần mềm mô tả sự điều tiết của mắt, các thí dụ (tranh, ảnh, vật dụng nh− các loại kính, …) mô tả các tật của mắt và các cách khắc phục.

Học sinh

– Ôn lại các công thức về thấu kính và sự tạo ảnh của hệ quang học. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

– Ôn lại cấu tạo và nguyên lí hoạt động của máy ảnh (trong ch−ơng trình vật lí 9).

– Ôn lại cấu tạo của mắt, các tật của mắt và cách khắc phục (đã đ−ợc học trong ch−ơng trình Sinh học 8 và Vật lí 9).

III – Thiết kế hoạt động dạy học

Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên

Hoạt động 1: Ôn lại kiến thức cũ, phát hiện vấn đề mới

Cá nhân trả lời:

– Mắt có nhiều bộ phận, trong đó hai bộ phận quan trọng nhất là thể thuỷ tinh và màng l−ới. – Khi có ánh sáng tác dụng lên màng l−ới thì sẽ xuất hiện ″dòng thần kinh″ đ−a thông tin về ảnh lên não.

Cá nhân nhận thức đ−ợc vấn đề cần nghiên cứu.

Yêu cầu HS trả lời các câu hỏi: – Cấu tạo của mắt?

◊. Nh− chúng ta đã biết, mắt là bộ phận thu nhận ánh sáng giúp ng−ời nhìn thấy mọi vật xung quanh. Mắt là hệ quang học hết sức phức tạp và tinh vi. Trong bài này, chúng ta sẽ tìm hiểu kĩ hơn cấu tạo mắt ng−ời về ph−ơng diện quang học, tìm hiểu xem mắt có thể có những tật gì và cách khắc phục các tật đó nh− thế nào.

Hoạt động 2: Tìm hiểu cấu tạo quang học của mắt

Cá nhân thu nhận thông tin.

GV giới thiệu cấu tạo quang học của mắt, sử dụng mô hình cấu tạo của mắt để minh hoạ. Cần nhấn mạnh các bộ phận : giác mạc, con ng−ơi, thể thuỷ tinh, màng l−ới.

Cá nhân tiếp thu, ghi nhớ.

Sau khi tìm hiểu cấu tạo quang học của mắt, HS hiểu đ−ợc: – Thể thuỷ tinh có hình dạng thấu kính hai mặt lồi (thấu kính hội tụ), đóng vai trò nh− vật kính của máy ảnh.

– Màng l−ới có tác dụng nh−

phim trong máy ảnh.

màu vàng là nơi cảm nhận ánh sáng nhạy nhất, đ−ợc gọi là điểm vàng V, đồng thời cũng có một điểm trên màng l−ới mà tại đó không nhạy cảm với ánh sáng, đó là điểm mù.

GV có thể làm sinh động bài giảng bằng thí nghiệm chứng tỏ sự tồn tại của điểm mù.

Bịt mắt trái và nhìn bằng mắt phải vào dấu nhân (ì) của hình vẽ bên. – Khi đặt cách mắt khoảng 25 cm thì ảnh của hình vuông rơi vào đúng điểm mù, mắt không nhìn thấy.

– Khi dịch thêm tờ giấy lại gần thì có một lúc hình vuông hiện ra trong khi hình tròn biến mất. Sau đó cả hai hình cùng hiện ra.

GV có thể vẽ một hình t−ơng tự với vị trí ng−ợc lại và cho HS tiến hành với mắt bên trái, kết quả t−ơng tự.

Hoạt động 3: Ngiên cứu về sự điều tiết của mắt

◊. Khi quan sát vật, muốn cho mắt có thể nhìn thấy vật khi màng l−ới hứng đ−ợc ảnh rõ nét của vật.

O. Khoảng cách từ mắt đến các vật

Thảo luận nhóm:

Để mắt nhìn rõ các vật với khoảng cách d khác nhau thì có thể:

– Thay đổi khoảng cách d' (tức là thay đổi khoảng cách OV) → điều này là không khả thi vì OV gần nh− là cố định đối với mắt mỗi ng−ời, khó thay đổi đ−ợc. – Thay đổi tiêu cự f của thể thuỷ tinh.

Từ công thức: 1 1 1 '

f = +d d (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

Vì d' không đổi nên f tỉ lệ thuận với d. Khi nhìn vật ở xa (d lớn) thì f cũng phải lớn và khi nhìn vật ở gần (d nhỏ) nên f cũng phải nhỏ.

khác nhau là khác nhau. Làm thế nào để có thể nhìn rõ đ−ợc các vật đó mà không phải dịch chuyển?

Gợi ý:

– Sự tạo ảnh qua thể thuỷ tinh giống nh− sự tạo ảnh của một thấu kính hội tụ.

– Khi nhìn rõ thì khoảng cách từ ảnh đến thể thuỷ tinh cũng chính là khoảng cách từ ảnh của vật đến thể thuỷ tinh (tức là khoảng cách d' = OV).

◊. Nh− chúng ta đã biết, để có thể quan sát đ−ợc rõ các vật thì mắt phải