Chuyên đề vật lý 9: Hiện tượng khúc xạ ánh sáng - Thấu kính hội tụ - Ảnh của vật tạo bởi thấu kính hội tụ

Tech12 xin gửi tới các bạn Chuyên đề vật lý 9: Hiện tượng khúc xạ ánh sáng - Thấu kính hội tụ - Ảnh của vật tạo bởi thấu kính hội tụ. Bài học cung cấp cho các bạn tổng quan kiến thức, phương pháp giải và các bài tập liên quan. Hi vọng nội dung bài học sẽ giúp các bạn hoàn thiện và nâng cao kiến thức để hoàn thành mục tiêu của mình.

A. TỔNG QUAN KIẾN THỨC VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP

I. Tóm tắt kiến thức

1. Hiện tượng khúc xạ ánh sáng

  • Hiện tượng tia sáng truyền từ môi trường trong suốt này sang môi trường trong suốt khác bị gãy khúc tại mặt phân cách giữa hai môi trường được gọi là hiện tượng khúc xạ ánh sáng.

Chuyên đề vật lý 9: Hiện tượng khúc xạ ánh sáng - Thấu kính hội tụ

  • Trên hình vẽ, quy ước gọi:

- SI là tia tới; IK là tia khúc xạ; I là điểm tới.

- NN’ vuông góc với mặt phân cách là pháp tuyến tại điểm tới.

- Góc SIN là góc tới, kí hiệu là i; Góc KIN' là góc khúc xạ, kí hiệu là r.

- Mặt phẳng chứa tia tới SI và pháp tuyến NN’ là mặt phẳng tới.

  • Tính chất

- Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng và nằm bên kia pháp tuyến IN so với tia tới.

- Trường hợp tia sáng truyền từ không khí vào các môi trường trong suốt rắn, lỏng (như thủy tinh, nước):

                                                                     r < i

- Trường hợp tia sáng truyền từ các môi trường trong suốt rắn, lỏng (như thủy tinh, nước) vào không khí:

                                                                     r > i

- Khi góc tới i = 0 thì góc khúc xạ r = 0

- Khi góc tới i tăng thì góc khúc xạ r cũng tăng và ngược lại.

  • Lưu ý: 

- Khi chiếu tia sáng truyền từ một môi trường trong suốt (rắn hoặc lỏng) sang môi trường không khí với góc tới i > 48030’ thì xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần (tia sáng không đi ra khỏi môi trường chất lỏng hoặc rắn trong suốt, nó không bị khúc xạ mà phản xạ toàn bộ ở mặt phân cách giữa nước và không khí).

2. Thấu kính hội tụ

  • Đặc điểm 

- Thấu kính hội tụ được làm bằng vật liệu trong suốt, được giới hạn bởi hai mặt cầu (một trong hai mặt có thể là mặt phẳng). Phần rìa ngoài mỏng hơn phần chính giữa.

- Kí hiệu thấu kính hội tụ được biểu diễn như hình vẽ:

         Chuyên đề vật lý 9: Hiện tượng khúc xạ ánh sáng - Thấu kính hội tụ - Ảnh của vật tạo bởi thấu kính hội tụ

- Mỗi thấu kính đều có trục chính, quang tâm, tiêu điểm, tiêu cự.

- Trên hình vẽ ta quy ước gọi: (Δ) là trục chính; O là quang tâm; F và F’ lần lượt là tiêu điểm vật và tiêu điểm ảnh; Khoảng cách OF = OF’ = f gọi là tiêu cự của thấu kính.

  • Đường truyền của một số tia sáng qua thấu kính hội tụ

- Một chùm tia tới song song với trục chính của thấu kính hội tụ cho chùm tia ló hội tụ tại tiêu điểm của thấu kính.

- Đường truyền của một số tia sáng đặc biệt:

(1) Tia tới song song với trục chính cho tia ló đi qua tiêu điểm ảnh F’.

(2) Tia tới qua tiêu điểm vật F cho tia ló song song với trục chính.

(3) Tia tới qua quang tâm cho tia ló tiếp tục truyền thẳng.

            Chuyên đề vật lý 9: Hiện tượng khúc xạ ánh sáng - Thấu kính hội tụ - Ảnh của vật tạo bởi thấu kính hội tụ

3. Ảnh của vật tạo bởi thấu kính hội tụ

  • Tính chất của ảnh

- Khi vật đặt rất xa (coi như vô cực) cho ảnh thật tại tiêu điểm ảnh F' (cách thấu kính một khoẳng bằng tiêu cự)

- Vật đặt ngoài khoảng tiêu cự cho ảnh thật ngược chiều với vật. 

- Vật đặt trong khoảng tiêu cự cho ảnh ảo lớn hơn vật và cùng chiều với vật.

  • Cách vẽ ảnh của vật AB vuông góc với trục chính tại A

- Dùng hai trong ba tia đặc biệt để vẽ ảnh B' của B.

- Từ B' hạ vuông góc xuống trục chính cắt tại A'

=> A'B' là ảnh của AB

II. Phương pháp giải

1. Cách xác định vị trí của ảnh khi biết vị trí của vật và tiêu cự hay xác định vị trí của vật khi biết vị trí của ảnh và tiêu cự hay xác định tiêu cự khi biết vị trí của ảnh và vị trí của vật.

  • Cách 1: Vẽ ảnh của một vật theo phương pháp nêu trên. Sử dụng tính chất của tam giác đồng dạng để suy ra đại lượng cần xác định.
  • Cách 2: Áp dụng công thức $\frac{1}{f}=\frac{1}{d}+\frac{1}{d'}$ để xác định.

Trong đó: vật là vật thật.

f là tiêu cự của thấu kính (là khoảng cách từ tiêu điểm đến quang tâm).

d là khoảng cách từ vị trí của vật đến thấu kính.

d’ là khoảng cách từ vị trí của ảnh đến thấu kính (khi ảnh thật thì d’ > 0, khi ảnh ảo thì d’ < 0).

2. Xác định độ cao của vật hay của ảnh

  • Cách 1: Áp dụng tính chất của tam giác đồng dạng.
  • Cách 2: Áp dụng công thức $h'=\frac{d'}{d}.h$

Trong đó: h và h’ là độ cao của vật và của ảnh (khi ảnh thật thì h’ > 0, khi ảnh ảo thì h’ < 0).

B. Bài tập và hướng dẫn giải

Bài 1: Một li đựng đầy nước hình trụ cao 20cm có đường kính 20cm như hình vẽ:

                                   

Một người đặt mắt gần miệng li nhìn theo phương AM thì vừa vặn thấy tâm O của đáy li.

a, Vẽ đường đi của tia sáng phát ra từ ) và truyền tới mắt người quan sát.

b, Tính góc hợp bởi phương của tia tới và phương của tia khúc xạ.

Bài 2: Khi chiếu một tia sáng tới từ không khí vào một bản thủy tinh dưới một góc tới i = 450. Ta thấy tỉ số giữa sin góc tới với sin góc khúc xạ bằng $\sqrt{2}$. Tính:

a, Góc khúc xạ r. Vẽ hình.

b, Góc tạo bởi phương của tia tới với phương của tia khúc xạ.

Bài 3: Một vật AB cao 1cm đặt trước một thấu kính hội tụ, ta thu được một ảnh cao 4cm như hình vẽ. Biết khoảng cách từ vật đến ảnh bằng 20cm.

a, Xác định tính chất của ảnh.

b, Tính khoảng cách từ vật và từ ảnh đến thấu kính.

Bài 4: Cho thấu kính có tiêu cự 20 cm, vật AB đặt cách thấu kính 60 cm và có chiều cao h = 2 cm.

a, Vẽ ảnh của vật qua thấu kính.

b) Vận dụng kiến thức hình học hãy tính khoảng cách từ ảnh đến thấu kính.

Bài 5: Một vật sáng AB dạng đoạn thẳng được đặt tại một vị trí trước một thấu kính hội tụ, sao cho AB vuông góc với trục chính của thấu kính và A nằm trên trục chính. Qua thấu kính ta thu được một ảnh thật lớn gấp 2 lần vật. Sau đó, giữ nguyên vị trí vật AB và dịch chuyển thấu kính dọc theo trục chính, theo chiều ra xa vật một đoạn 10cm, thì thấy ảnh của nó cũng dịch chuyển đi một đoạn 10cm so với vị trí ảnh ban đầu. Tính tiêu cự f của thấu kính.

Bài 6: Một vật sáng AB có dạng một đoạn thẳng vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ tại A và cách thấu kính 20 cm. Tiêu cự của thấu kính bằng 15 cm.

a, Dùng các tia sáng đặc biệt qua thấu kính vẽ ảnh A’B’ của AB theo đúng tỉ lệ.

b, Dựa vào phép đo và kiến thức hình học tính xem ảnh cao gấp bao nhiêu lần vật.

Bài 7: AB là một vật sáng đặt trước thấu kính hội tụ. A’B’ là ảnh của AB qua thấu kính có chiều ngược với AB và nhỏ hơn AB. Cho AB cao 6cm; AA’ = 100cm, thấu kính có tiêu cự 16cm. Tính chiều cao của ảnh.

Từ khóa tìm kiếm: chuyên đề vật lý 9, các dạng bài tập vật lý 9, vật lý 9 dạng bài tập hiện tượng khúc xạ ánh sáng, Thấu kính hội tụ, Ảnh của vật tạo bởi thấu kính hội tụ

Bình luận

Giải bài tập những môn khác

Đang cập nhật dữ liệu...