Tóm tắt bài 6 trang 157 Vật Lý 11
|
Page 2
Page 3
Page 4
Page 5
Page 6
Page 7
Bài 1 trang 189 sgk vật lý 11 Thấu kính là gì ? Kể các loại thấu kính. Hướng dẫn giải: Thấu kính là một khối chất trong suốt (thủy tinh, nhựa ...) giới hạn bởi hai mặt cong hoặc bởi một mặt cong và một mặt phẳng (Hình 29.1). Ta chỉ xét thấu kính mỏng cầu (một trong hai mặt có thể là mặt phẳng). Theo hình dạng và tính chất, thấu kính gồm hai loại:
Bài 2 trang 189 sgk vật lý 11 Nêu tính chất quang tâm, tiêu điểm ảnh, tiêu điểm vật. Minh họa bằng đường truyền của tia sáng cho mỗi trường hợp. Hướng dẫn giải: 1. Quang tâm. Tiêu điểm. Tiêu diện. a) Quang tâm Thấu kính mỏng có bề dày chính giữa rất nhỏ so với bán kính mặt cầu. Đối với thấu kính mỏng, thực nghiệm và lý thuyết cho thấy có một điểm O của thấu kính mà mà mọi tia sáng tới điểm O đều truyền thẳng qua thấu kính. Có thể coi O là điểm chính giữa thấu kính. O gọi là quang tâm của thấu kính (Hình 29.1)  - Đường thẳng đi qua quang tâm O và vuông góc với mặt thấu kính là trục chính của thấu kính. - Mọi đường thẳng khác đi qua quang tâm O là trục phụ. Mọi tia tới quang tâm của thấu kính đều truyền thẳng. b) Tiêu điểm. Tiêu diện - Chiếu đến thấu kính hội tụ một chùm tia tới song song. Chùm tia ló cắt nhau (hội tụ) tại một điểm trên trục tương ứng với chùm tia tới. Điểm này là tiêu điểm ảnh của thấu kính. Trên mỗi trục có một tiêu điểm ảnh: + Tiêu điểm ảnh chính được ký hiệu F' (Hình 29.2). + Tiêu điểm ảnh phụ được ký hiệu F'n. Các tiêu điểm ảnh của thấu kính hội tụ đều hứng được trên màn. Đó là tiêu điểm ảnh thật. - Trên mỗi trục của thấu kính hội tụ còn có một điểm mà chùm tia tới xuất phát từ đó sẽ cho chùm tia ló song song. Đó là tiêu điểm vật của thấu kính. + Tiêu điểm vật chính được kí hiệu là F. + Tiêu điểm vật phụ được ký hiệu Fn (n = 1, 2, 3, ...) (Hình 29.3) Tiêu điểm ảnh và tiêu điểm vật trên một trục đối xứng với nhau ở hai bên quang tâm. Vị trí của chúng phụ thuộc chiều truyền ánh sáng. - Tập hợp tất cả các tiêu điểm tạo thành tiêu diện. Mỗi thấu kính có hai tiêu diện: tiêu diện ảnh và tiêu diện vật. Có thể coi tiêu diện là mặt phẳng vuông góc với trục chính và qua tiêu điểm chính (Hình 29.4) Bài 3 trang 189 sgk vật lý 11 Tiêu cự, độ tụ của thấu kính là gì ? Đơn vị của tiêu cự và độ tụ ? Hướng dẫn giải: Tiêu cự. Độ tụ. Tiêu cự của thấu kính được định nghĩa như sau: f = OF' Ta quy ước f > 0 đối với thấu kính hội tụ, ứng với tiêu điểm ảnh F' thật (sau thấu kính). Thấu kính có khả năng hội tụ chùm tia sáng càng mạnh khi chùm tia sáng càng nhỏ. Do đó người ta định nghĩa độ tụ của thấu kính như sau: D =1/f Trong đó: f tính bằng mét (m); D tính bằng điôp (dp). Bài 4 trang 189 sgk vật lý 11 Chọn phát biểu đúng với vật đặt trước thấu kính. A. Thấu kính hội tụ luôn tạo chùm tia ló hội tụ. B. Thấu kính phân kì luôn tạo chùm tia ló phân kì. C. Ảnh của vật tạo bởi thấu kính không thể bằng vật. D. Cả ba phát biểu A, B, C đếu sai. Hướng dẫn giải: Chọn B. Thấu kính phân kỳ luôn tạo chùm tia ló phân kỳ. Bài 5 trang 189 sgk vật lý 11 Một vật sáng đặt trước một thấu kính, trên trục chính. Ảnh của vật tạo bởi thấu kính bằng ba lần vật. Dời vật lại gần thấu kính một đoạn. Ảnh của vật ở vị trí mới vẫn bằng ba lần vật. Có thể kết luận gì về loại thấu kính ? A. Thấu kính hội tụ. B Thấu kính phân kỳ. C. Hai loại thấu kính đều phù hợp. D. Không thể kết luận được, vì giả thiết hai ảnh bằng nhau là vô lý. Hướng dẫn giải: Chọn A. Thấu kính là hội tụ. Vì hai lần tạo ảnh phải là một thật và một ảo vì thế chỉ có thể là thấu kính hội tụ. Bài 6 trang 189 sgk vật lý 11 Tiếp câu 5 Cho biết đoạn dời vật là 12cm. Tiêu cự của thấu kính là bao nhiêu ? A. -8 cm B. 18 cm C. -20 cm D. Một giá trị khác A, B, C. Hướng dẫn giải: Chọn B + Ở vị trí thứ nhất (ảnh thật, ngược chiều) ta có: k = - \(\frac{d'}{d}\) = -3 => d' = 3d. Áp dụng công thức vị trí ta được f = 3d/4. (1) + Ở vị trí thứ hai (ảnh ảo, cùng chiều) ta có: k = - \(\frac{d''}{d -12}\) - 3 => d'' = 3d - 36. Áp dụng công thức vị trí ta được f = 3(d -12)/2 (2) + Từ (1) và (2) ta suy ra d = 24; d' = 72, thế lại vào công thức vị trí ta có f = 18 cm. Giaibaitap.me Page 8
Page 9
Bài 1 trang 195 sgk vật lý 11 Một học sinh bố trí thí nghiệm theo sơ đố (Hình 30.5) Thấu kính phân kỳ L1 có tiêu cự f1 = - 10 cm. Khoảng cách từ ảnh S'1 tạo bởi L1 đến màn có giá trị nào ?. A. 60 cm. B. 80 cm. C. Một giá trị khác A, B. D. Không xác định được, vì không có vật nên L1 không tạo được ảnh. Hướng dẫn giải: đáp án D Bài 2 trang 195 sgk vật lý 11 Tiếp theo các giả thiết cho ở bài tập 1. Đặt giữa L1 và H một thấu kính hội tụ L2. Khi xê dịch L2, học sinh này nhận thấy chỉ có một vị trí duy nhất của L2 tạo được điểm sáng tại H. Tiêu cự của L2 là bao nhiêu ? A. 10 cm. B. 15 cm. C. 20 cm. D. Một giá trị khác A, B, C. Hướng dẫn giải: Đáp án: Chọn C. 20cm Bài 3 trang 195 sgk vật lý 11 Hai thấu kính, một hội tụ (f1 = 20 cm), một phân kỳ (f2 = -10 cm), có cùng trục chính. Khoảng cách hai quang tâm là l = 30 cm. Vật AB vuông góc với trục chính được đặt bên trái L1 và cách L1 một đoạn d1. a) Cho d1 = 20 cm, hãy xác định vị trí và tính số phóng đại ảnh cuối cùng cho bởi hệ hai thấu kính. Vẽ ảnh. b) Tính d1 để ảnh sau cùng là ảnh ảo và bằng hai lần vật. Hướng dẫn giải: Sơ đồ tạo ảnh: \(AB\buildrel {{L_1}} \over \longrightarrow {A_1}{B_1}\buildrel {{L_2}} \over \longrightarrow {A_2}{B_2}\) a) Ta có: \({d_1}' = {{{d_1}{f_1}} \over {{d_1} - {f_1}}} = {{20.20} \over {20 - 20}} = \infty\) \({d_2} = 1 - {d_1}' = 30 - \infty = - \infty \) \({1 \over {{f_2}}} = {1 \over {{d_2}}} + {1 \over {{d_2}'}} = {1 \over \infty } + {1 \over {{d_2}'}} = {1 \over {{d_2}'}}\) \(\Rightarrow {d_2}' = {f_2} = - 10cm\) \(k = {{{d_1}'{d_2}'} \over {{d_1}{d_2}}} = {{{d_2}'} \over {{d_1}}}.{{{d_1}'} \over {l - {d_1}'}} = {{{d_2}'} \over {{d_1}}}.{1 \over {{l \over {{d_1}'}} - 1}} = 0,5\) b) Ta có: \({d_1}' = {{{d_1}{f_1}} \over {{d_1} - {f_1}}} = {{20{d_1}} \over {{d_1} - 20}}\) \({d_2} = 1 - {d_1}' = 30 - {{20{{\rm{d}}_1}} \over {{d_1} - 20}} = {{10{{\rm{d}}_1} - 600} \over {{d_1} - 20}}\) \({d_2}' = {{{d_2}{f_2}} \over {{d_2} - {f_2}}} = {{{{10{d_1} - 600} \over {{d_1} - 20}}.( - 10)} \over {{{10{d_1} - 600} \over {{d_1} - 20}} + 10}} = {{600 - 10{{\rm{d}}_1}} \over {2{{\rm{d}}_1} - 80}} < 0\) \(k = {{{d_1}'{d_2}'} \over {{d_1}{d_2}}}.{{{{20{{\rm{d}}_1}} \over {{d_1} - 20}}.{{600 - 10{{\rm{d}}_1}} \over {2{{\rm{d}}_1} - 90}}} \over {{d_1}.{{10{{\rm{d}}_1} - 600} \over {{d_1} - 20}}}} = {{10} \over {45 - {d_1}}} = \pm 2\) Giải ra ta có d1 = 35cm Bài 4 trang 195 sgk vật lý 11 Một hệ thấu kính gồm hai thấu kính L1 và L2 đồng trục có tiêu điểm ảnh chính của L1 trùng với tiêu điểm vật chính của L2. Chiếu một chùm tia sáng song song với L1 theo phương bất kì. a) Chứng minh chùm tia ló ra khỏi L2 cũng là chùm tia song song. b) Vẽ đường đi của chùm tia sáng ứng với các trường hợp: L1 và L2 đều là thấu kính hội tụ. L1 là thấu kính hội tụ; L2 là thấu kính phân kỳ. L1 là thấu kính phân kỳ; L2 là thấu kính hội tụ. Trả lời: a) Sơ đồ tạo ảnh qua hệ thấu kính: Trong đó: Hệ gồm hai thấu kính L1 và L2 đồng trục có tiêu điểm ảnh chính của (L1) trùng với tiêu điểm vật chính của L2 => a=O1 O2=f1+f2 Chùm tia sáng tới song song: > d1=∞=>d1'=f1 => d2=a-d1'=f2=> d2'=∞ => chùm tia ló ra khỏi (L2) cũng là chùm tia song song. b) Vẽ đường đi của chùm tia sáng ứng với các trường hợp: (L1 )và (L2 ) đều là thấu kính hội tụ: hình 30.1 L1 là thấu kính hội tụ; L2 là thấu kính phân kì: Hình 30.2 L1 là thấu kính phân kì; L2 là thấu kính hội tụ: Hình 30.3 Bài 5 trang 195 sgk vật lý 11 Một thấu kính mỏng phẳng - lõi L1 có tiêu cự f1 = 60 cm được ghép sát đồng trục với một thấu kính mỏng phẳng - lồi khác L2 có tiêu cự f2 = 30 cm. Mặt phẳng của hai thấu kính sát nhau. Thấu kính L1 có đường kính rìa gấp đôi đường kính rìa của thấu kính L2. Một điểm sáng S nằm trên trục chính của hệ, trước L1. a) Chứng tỏ có hai ảnh của S được tạo bởi hệ. b) Tìm điều kiện về vị trí của S để hai ảnh đều thật và hai ảnh đều ảo. Hướng dẫn làm bài: a) Khi chùm tia sáng từ S tới các điểm tới từ miền vành ngoài của thấu kính L2 trở ra thì chỉ đi qua thấu kính L1 và chùm tia ló sẽ tạo ảnh S1 Còn chùm tia sáng từ S tới các điểm tới trong trong khoảng từ tâm thấu kính tới miền vành của thấu kính L2 thì đi qua cả hai thấu kính L1 và L2 và chùm tia ló sẽ tạo ảnh S2. Sơ đồ tạo ảnh: Trong đó: \({1 \over {{d_1}}} + {1 \over {{d_1}'}} = {1 \over {{f_2}}}\) f2 = 30cm Trong đó: \({1 \over {{d_2}}} + {1 \over {{d_2}'}} = {1 \over {{f_{12}}}}\) D12 = D1 +D2 \( \Rightarrow {1 \over {{f_{12}}}} = {1 \over {{f_1}}} + {1 \over {{f_2}}} \Rightarrow {f_{12}} = 20cm\) Vì f2 ≠ f12 ⇒ d1’ ≠ d2’ ⇒ Hai hình ảnh S1 và S2 không trùng nhau b) Vì f2 > f12 nên: * Điều kiện để hai ảnh S1, S2 đều thật là: d1 và d2 > fmax=f2=30cm * Điều kiện để hai ảnh S1, S2 đều ảo là∶d1 và d2 < fmin=f12=20cm Giaibaitap.me Page 10
Bài 1 trang 203 sgk vật lý 11 Trình bày cấu tạo của mắt về phương diện quang học. Hướng dẫn giải: a) Giác mạc (màng giác): Lớp màng cứng trong suốt có tác dụng bảo vệ cho các phần tử phía trong và làm khúc xạ các tia sáng truyền vào mắt. b) Thủy dịch: chất lỏng trong suốt có chiết suất xấp xỉ bằng chiết xuất của nước. c) Lòng đen: Màn chắn, ở giữa có lỗ trống để điều chỉnh chùm sáng đi vào trong mắt. Lỗ trống này gọi là con ngươi. Con ngươi có đường kính thay đổi tự động tùy theo cường độ ánh sáng. d) Thể thủy tinh: khối chất đặc trong suốt, có hình dạng thấu kính hội tụ hai mặt lồi. e) Dịch thủy tinh: chất lỏng, lấp đầy nhãn cầu phía sau thể thủy tinh. f) Màng lưới (võng mạc): lớp mỏng tại đó tập trung đầu các sợi thần kinh thị giác. Ở màng lưới có một chỗ rất nhỏ màu vàng là nơi cảm nhận ánh sáng nhạy nhất được gọi là điểm vàng V. - Khi mắt nhìn một vật, ảnh thật của vật được tạo ra ở màng lưới. Năng lượng ánh sáng thu nhận ở đây được chuyển thành tín hiệu thần kinh và truyền tới não, gây ra cảm nhận hình ảnh. Do đó mắt nhình thấy vật. - Ở màng lưới có một vị trí tại đó, các sợi thần kinh đi vào nhãn cầu. Tại vị trí này, màng lưới không nhạy cảm với ánh sáng. Đó là điểm mù. Bài 2 trang 203 sgk vật lý 11 Trình bày các hoạt động và các đặc điểm sau của mắt: - Điều tiết; Giaibaitap.me - Điểm cực cận; - Điểm cực viễn; - Khoảng nhìn rõ. Hướng dẫn giải: 1. Sự điều tiết Điều tiết là hoạt động của mắt làm thay đổi tiêu cự của mắt để cho ảnh của các vật ở cách mắt những khoảng khác nhau vẫn được tạo ra ở màng lưới. Việc này được thực hiện nhờ các cơ vòng của mắt. Khi bóp lại, các cơ này làm thể thủy tinh phồng lên, giảm bán kính cong, do đó tiêu cự của mắt giảm.
2. Điểm cực viễn. Điểm cực cận.Khoảng nhìn rõ
Bài 3 trang 203 sgk vật lý 11 Nêu đặc điểm và cách khắc phục đối với: - Mắt cận; - Mắt viễn; - Mắt lão. Có phải người lớn tuổi bị viễn thị không? Giải thích. Hướng dẫn giải: 1. Mắt cận và cách khắc phục a) Mắt cận có độ tụ lớn hơn bình thường. Một chùm tia sáng song song truyền đến mắt cận sẽ cho chùm tia ló hội tụ tại một điểm ở trước màng lưới (Hình 31.2) fmax < OV
b) Tật cận thị thường được khắc phục bằng cách đeo kính phân kỳ để làm giảm bớt độ tụ của mắt (Hình 31.3). Nếu coi như kính đeo sát mắt thì tiêu cự của kính được xác định bởi: f = -OCv 2. Mắt viễn và cách khắc phục a) Mắt viễn có độ tụ nhỏ hơn bình thường. Một chùm tia sáng song song truyền đến mắt viễn sẽ cho chùm tia ló hội tụ tại một điểm sau màng lưới (Hình 31.4) fmax < OV
b) Người viễn thị thường được khắc phục bằng cách đeo kính hội tụ để tăng thêm độ tụ của mắt. Tiêu cự của thấu kính phải có giá trị thích hợp để ảnh ảo của điểm gần nhất mà người viễn thị muốn quan sát được tạo ra tại điểm cực cận của mắt. 3. Mắt lão và cách khắc phục a) Với hầu hết mọi người, kể từ tuổi trung niên, khả năng điều tiết giảm vì cơ mắt yếu đi và thể thủy tinh trở nên cứng hơn. Hậu quả là điểm cực cận Cc dời xa mắt. Đó là tật lão thị (mắt lão). Không nên coi mắt lão là mắt viễn. Mắt không tật, mắt cận hay mắt viễn khi lớn tuổi đều có thêm tật lão thị. b) Để khắc phục tật lão thị, phải đeo kính hội tụ tương tự như người viễn thị. Đặc biệt, người có mắt cận khi lớn tuổi thường phải:
Người ta thường thực hiện loại "kính hai tròng" có phần trên phân kỳ và phần dưới hội tụ. Bài 4 trang 203 sgk vật lý 11 Năng suất phân li của mắt là gì ? Hướng dẫn giải: Năng suất phân li của mắt là góc trông nhỏ nhất αmin khi nhìn đoạn A,B mà mắt còn có thể phân biệt dược hai điểm A, B. Năng suất phân li thay đổi tuy theo từng người nhưng giá trị trung bình là: € = 1' = 310-4 rad. Bài 5 trang 203 sgk vật lý 11 Trình bày lưu ảnh của mắt và các ứng dụng. Hướng dẫn giải: Năm 1892, Platô (Plateau) - nhà vật lý người Bỉ phát hiện ra là cảm nhận do tác động của ánh sáng lên các tế bào màng lưới tiếp tục tồn tại khoảng 0,1 giây đồng hồ sau khi chùm sáng tắt. Trong thời gian 0,1 giây này ta vẫn còn "thấy" vật, mặc dù ảnh vủa vật không còn được tạo ra ở màng lưới nữa. Đó là hiện tượng lưu ảnh của mắt. Hiện tượng này được ứng dụng trong điện ảnh. Khi chiếu phim, cứ sau 0,033 s hay 0,04 s ta lại chiếu một cảnh. Do hiện tượng lưu ảnh trên màng lưới, nên người xem có cảm giác quá trình diễn ra là liên tục. Page 11
Page 12
Page 13
Page 14
Page 15
Page 16
Bài 1 trang 223 sgk vật lý 11 Viết công thức thấu kính và nói rõ quy ước về dấu của các đại lượng có trong công thức này. Hướng dẫn giải: Công thức về thấu kính: $${1 \over f} = {1 \over d} + {1 \over {d'}}$$ f > 0: thấu kính hội tụ f < 0: thấu kính phân kì d > 0: vật thật ; d < 0 vật ảo d’ > 0: ảnh thật; d’ < 0: ảnh ảo $$k = {{ - d'} \over d}$$ d’ > 0 và d > 0 : vật thật, ảnh thật ⇒ k < 0 : vật và ảnh ngược chiều d’ < 0 và d > 0 : vật thật, ảnh ảo ⇒ k > 0: vật và ảnh cùng chiều Bài 2 trang 223 sgk vật lý 11 Trình bày phương pháp đo tiêu cự của thấu kính phân kì L đã được thực hiện trong thí nghiệm này. Vẽ ảnh thật của một vật thật AB đặt vuông góc với trục chính của một hệ hai thấu kính đồng trục L, L0. Cho biết thấu kính phân kì L đặt gần vật AB hơn so với thấu kính hội tụ L0 và ảnh cuối cùng tạo bởi hệ thấu kính này là ảnh thật. Hướng dẫn giải: - Điều chỉnh khoảng cách vật, thấu kính, màn chắn phù hợp để thu được ảnh thật từ một màn chắn. - Đo các khoảng cách d, d' và ghi chép các số liệu. Bài 3 trang 223 sgk vật lý 11 Có thể xác định tiêu cự của thấu kính hội tụ L0 khi tiến hành thí nghiệm này được không ? Nếu biết, em hãy nói rõ nội dung này thuộc phần nào của bài thí nghiệm. Hướng dẫn giải: Có thể xác định tiêu cự của thấu kính hội tụ L0 trong mục V.2, Bài 35 SGK Vật Lý 11. Sau khi thu được ảnh thật A'B' lớn hơn vật AB hiện rõ trên màn ảnh M, ta phải đo các khoảng cách d0 từ vật AB và khoảng cách d'0 từ ảnh thật A'B' đến thấu kính hội tụ L0 để tính tiêu cự f0 của thấu kính này theo công thức (35.1). Bài 4 trang 223 sgk vật lý 11 Hãy nói rõ cách xác định đúng vị trí ảnh rõ nét của một vật hiện trên màn ảnh đặt ở phía sau của một thấu kính hoặc của một hệ thấu kính. Hướng dẫn giải: Có thể xác định đúng vị trí ảnh rõ nét của một vật trên màn ảnh M đặt ở phía sau một thấu kính hoặc hệ thấu kính bằng cách vừa quan sát mép các đường viền của ảnh, vừa phối hợp dịch chuyển về cả hai phía đối với một trong ba đối tượng: hoặc vật, hoặc màn ảnh, hoặc các thấu kính, sao cho mép các đường viền ảnh thay đổi dần từ không rõ nét (bị nhòe) chuyển sang sắc nét, rồi lại không rõ nét. Sau vài lần so sánh mức độ sắc nét của mép các đường viền ảnh, ta có thể xác định được vị trí ảnh hiện rõ nét nhất trên màn ảnh M. Bài 5 trang 223 sgk vật lý 11 Hãy cho biết những nguyên nhân nào có thể gây nên sai số ngẫu nhiên của phép đo tiêu cự f thấu kính phân kì L trong thí nghiệm này. Hướng dẫn giải: Nguyên nhân chủ yếu gây nên sai số ngẫu nhiên của phép đo tiêu cự thấu kính phân kỳ trong thí nghiệm này có thể do: - Không xác định được đúng vị trí ảnh hiện rõ nét nhất trên màn ảnh M; - Các quang trục của thấu kính phân kì L và thấu kính hội tụ L0 chưa trúng nhau; - Đèn Đ không đủ công suất để chiếu sáng hoặc dây tóc đèn chưa được điều chỉnh nằm ở tiêu diện của kính tụ quang (lắp ở đầu đèn Đ). Bài 6 trang 223 sgk vật lý 11 Có thể thực hiện phép đo tiêu cự f của thấu kính phân kì L bằng cách ghép nó đồng trục với một thấu kính hội tụ L0, nhưng vật thật được đặt gần thấu kính hội tụ hơn so với thấu kính phân kì được không ? Nếu biết, em hãy trình bày rõ các bước tiến hành thí nghiệm và vẽ hình minh họa sự tạo ảnh của vật. Hướng dẫn giải: Có thể thực hiện phép đo tiêu cự của thấu kính phân kỳ L bằng cách ghép nó đồng trục với một thấu kính hội tụ L0, nhưng vật thật AB được đặt gần thấu kính hội tụ L0 hơn so với thấu kính phân kỳ L (xem mục III.1b, nêu trên). Phương án này sẽ cho kết quả chính xác hơn. Nguyên nhân là do chùm sáng từ vật AB, sau khi truyền qua thấu kính hội tụ L0, được tụ lại gần trục chính hơn. Vì thế toàn bộ thông lượng ánh sáng phía sau thấu kính hội tụ L0 đều truyền qua thấu kính phân kỳ L, nên ảnh A2B2 hiện trên màn ảnh M sẽ rõ nét hơn rất nhiều và độ tương phản sáng tối cũng rõ rệt hơn. Giaibaitap.me |
