BÀI 45. ẢNH CỦA MỘT VẬT TẠO BỞI THẤU KÍNH PHÂN KÌ
I. LÍ THUYẾT TRỌNG TÂM
1. Đặc điểm ảnh của một vật tạo bởi thấu kính phân kì
- Vật sáng đặt ở mọi vị trí trước thấu kính phân kì luôn cho ảnh ảo, cùng chiều, nhỏ hơn vật và luôn nằm trong khoảng tiêu cự của thấu kính.
- Vật đặt rất xa thấu kính, ảnh ảo của vật có vị trí cách thấu kính một khoảng bằng tiêu cự.
- Phân biệt đặc điểm ảnh tạo bởi thấu kính hội tụ và thấu kính phân kì
Thấu kính | Tính chất ảnh qua thấu kính |
Thấu kính hội tụ | + d > f: ảnh thật, ngược chiều với vật. + d < f: ảnh ảo, cùng chiều với vật và lớn hơn vật. + d = ¥: ảnh thật nằm tại tiêu điểm ảnh F’. |
Thấu kính phân kì | + Vật đặt trước thấu kính phân kì cho ảnh ảo, cùng chiều, nhỏ hơn vật, luôn nằm trong khoảng tiêu cự. |
3. Dựng ảnh của điểm sáng S tạo bởi thấu kính phân kì
Từ S ta dựng hai tia (trong ba tia đặc biệt) đến thấu kính, sau đó vẽ hai tia ló ra khỏi thấu kính. Hai tia ló không cắt nhau thực sự mà có đường kéo dài của chúng cắt nhau, giao điểm cắt nhau đó chính là ảnh ảo S’ của S.
Chú ý: Khi dựng ảnh, ảnh ảo và đường kéo dài của tia sáng được vẽ bằng nét đứt.
4. Dựng ảnh của một vật sáng AB tạo bởi thấu kính phân kì
Muốn dựng ảnh A’B’ của AB qua thấu kính (AB vuông góc với thấu kính, A nằm trên trục chính), chỉ cần dựng ảnh B’ của B bằng hai trong ba tia sáng đặc biệt, sau đó từ B’ hạ vuông góc xuống trục chính.
II. PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP
Dạng 1: Vẽ ảnh của điểm sáng qua thấu kính phân kì
+ Để vẽ ảnh S’ của một điểm sáng S qua thấu kính phân kì, ta vẽ 2 tia đặc biệt xuất phát từ S đến thấu kính, giao của hai tia ló (hoặc phần kéo dài của tia ló) là ảnh S’ của S qua thấu kính.
- Tia tới đi qua quang tâm thì tia ló tiếp tục truyền thẳng theo phương của tia tới.
- Tia tới song song với trục chính cho tia ló kéo dài đi qua tiêu điểm.
- Tia sáng có phương đi qua tiêu điểm thì tia ló song song với trục chính.
Chú ý: Nếu điểm sáng S nằm trên trục chính của thấu kính thì ảnh S’ của nó cũng nằm trên trục chính của thấu kính.
Dạng 2: Vẽ ảnh của vật sáng qua thấu kính
Cách vẽ ảnh của vật AB đặt vuông góc với trục chính, A nằm trên trục chính:
Bước 1: Vẽ ảnh B’ của điểm B như cách vẽ ảnh của một điểm sáng S qua thấu kính.
Bước 2: Từ B’ hạ vuông góc với trục chính, cắt trục chính tại A’ chính là ảnh của A qua thấu kính.
Chú ý: Nếu vật AB không vuông góc với trục chính ta vẽ ảnh của hai điểm A, B rồi nối lại thành ảnh của đoạn AB.
III. GIẢI BÀI TẬP SÁCH GIÁO KHOA
Câu C1 (trang 122 SGK Vật Lí 9):
Hãy làm thí nghiệm để chứng tỏ rằng không thể hứng được ảnh của vật trên màn với mọi vị trí của vật.
Trả lời:
- Đặt vật ở một vị trí bất kì trước thấu kính phân kì.
- Đặt màn hứng ở trước thấu kính. Từ từ đưa màn ra xa thấu kính và quan sát xem có ảnh trên màn hay không.
- Thay đổi vị trí của vật và cũng làm tương tự, ta vẫn được kết quả là không có vị trí nào của vật để thu được ảnh trên màn quan sát.
Câu C2 (trang 122 SGK Vật Lí 9):
Làm thế nào để quan sát được ảnh của vật tạo bởi thấu kính phân kì? Ảnh đó là ảnh thật hay ảnh ảo? Cùng chiều hay ngược chiều với vật?
Trả lời:
- Muốn quan sát được ảnh của một vật tạo bởi thấu kính phân kì, ta đặt mắt trên đường truyền của chùm tia ló.
- Ảnh của một vật tạo bởi thấu kính phân kì là ảnh ảo, cùng chiều với vật và nhỏ hơn vật
Câu C3 (trang 122 SGK Vật Lí 9):
Dựa vào kiến thức đã học ở bài trước, hãy nêu cách dựng ảnh của vật AB qua thấu kính phân kì, biết AB vuông góc với trục chính, A nằm trên trục chính.
Trả lời:
Muốn dựng ảnh của một vật AB qua thấu kính phân kì khi AB vuông góc với trục chính, A nằm trên trục chính, ta làm như sau:
+ Dùng hai trong ba tia sáng đã học để dựng ảnh B’ của điểm B.
- Tia tới đi song song với trục chính nên cho tia ló có đường kéo dài đi qua F
- Tia tới tia đi quang tâm O nên cho tia ló đi thẳng
+ Hai tia ló trên có đường kéo dài giao nhau tại B’, ta thu được ảnh ảo B’ của B qua thấu kính.
+ Từ B’ hạ vuông góc với trục của thấu kính, cắt trục chính tại điểm A’. A’ là ảnh của điểm A. A’B’ là ảnh ảo của AB tạo bởi thấu kính phân kì.
Câu C4 (trang 122 SGK Vật Lí 9):
Trên hình 45.2 cho biết vật AB được đặt vuông góc với trục chính của thấu kính phân kì có tiêu cự f = 12cm. Điểm A nằm trên trục chính và cách quang tâm O một khoảng OA = 24cm.
+ Hãy dựng ảnh A’B’ của vật AB tạo bởi thấu kính đã cho
+ Dựa vào hình vẽ, hãy lập luận để chứng tỏ rằng ảnh này luôn nằm trong khoảng tiêu cự của thấu kính.
Trả lời:
Ø Muốn dựng ảnh của một vật AB qua thấu kính phân kì khi AB vuông góc với trục chính, A nằm trên trục chính, ta làm như sau:
+ Dùng hai trong ba tia sáng đã học để dựng ảnh B’ của điểm B.
- Tia BI đi song song với trục chính nên cho tia ló có đường kéo dài đi qua F
- Tia tới BO là tia đi quang tâm O nên cho tia ló đi thẳng
- Hai tia ló trên có đường kéo dài giao nhau tại B’, ta thu được ảnh ảo B’ của B qua thấu kính.
+ Từ B’ hạ vuông góc với trục của thấu kính, cắt trục chính tại điểm A’. A’ là ảnh của điểm A. A’B’ là ảnh ảo của AB tạo bởi thấu kính phân kì.
Ø Khi tịnh tiến AB luôn vuông góc với trục chính thì tại mọi vị trí, tia BI là không đổi, cho tia ló IK cũng không đổi. Do đó tia BO luôn cắt IK kéo dài tại B’ nằm trên đoạn FI. Chính vì vậy A’B’ luôn ở trong khoảng tiêu cự, cùng chiều và nhỏ hơn AB.
Câu C5 (trang 123 SGK Vật Lí 9):
Đặt vật AB trước một thấu kính có tiêu cự f = 12 cm. Vật AB cách thấu kính một khoảng d = 8 cm, A nằm trên trục chính. Hãy dựng ảnh A’B’ của AB. Dựa vào hình vẽ để nêu nhận xét về độ lớn của ảnh so với vật trong hai trường hợp:
– Thấu kính là hội tụ.
– Thấu kính là phân kì.
Trả lời:
Đặt vật AB trong khoảng tiêu cự.
+ Ảnh của vật AB tạo bởi thấu kính hội tụ lớn hơn vật.
+ Ảnh của vật AB tạo bởi thấu kính phân kì nhỏ hơn vật
Câu C6 (trang 123 SGK Vật Lí 9):
Từ bài toán trên, hãy cho biết ảnh ảo của một vật tạo bởi thấu kính hội tụ và thấu kính phân kì có đặc điểm gì giống nhau, khác nhau. Từ đó hãy nêu cách nhận biết nhanh chóng một thấu kính là hội tụ hay phân kì.
Trả lời:
So sánh ảnh ảo của một vật tạo bởi thấu kính hội tụ và thấu kính phân kì
Ảnh ảo | Thấu kính hội tụ | Thấu kính phân kì |
Giống nhau | Cùng chiều với vật. | |
Khác nhau | Ảnh ảo lớn hơn vật và ở xa thấu kính hơn vật. | Ảnh nhỏ hơn vật và ở gần thấu kính hơn vật. |
+ Cách nhận biết nhanh chóng một thấu kính hội tụ hay phân kì: Đưa thấu kính lại gần dòng chữ trên trang sách. Nếu nhìn qua thấu kính thấy hình ảnh dòng chữ cùng chiều, to hơn so với khi nhìn trực tiếp thì đó là thấu kính hội tụ. Ngược lại, nếu nhìn thấy hình ảnh dòng chữ cùng chiều, nhỏ hơn so với nhìn trực tiếp thì đó là thẩu kính phân kì.
Câu C7 (trang 123 SGK Vật Lí 9):
Vận dụng kiến thức hình học, tính khoảng cách từ ảnh đến thấu kính và chiều cao của ảnh trong hai trường hợp ở C5 khi vật có chiều cao h = 6 mm.
Trả lời:
Ta đặt: OA = d; OA’ = d’; OF = OF’ = f
– Thấu kính là hội tụ.
Xét hai tam giác đồng dạng: DOB’F’ và DBB’I, ta có:
\(\frac{BI}{O{F}'}=\frac{B{B}'}{O{B}'}=\frac{d}{f}=\frac{8}{12}=\frac{2}{3}\Rightarrow \frac{B{B}'}{O{B}'}=\frac{2}{3}\,\,(1)\)
Xét hai tam giác đồng dạng: DOA’B’ và DOAB, ta có:
\(\frac{OA}{O{A}'}=\frac{AB}{{A}'{B}'}=\frac{h}{{{h}'}}=\frac{OB}{O{B}'}\,\,(2)\)
Kết hợp (1) và (2) ta tính được h’ = 3h = 1,8 cm và d = 24 cm.
– Thấu kính là phân kì.
Xét hai tam giác đồng dạng: DFB’O và DIB’B, ta có:
\(\frac{BI}{OF}=\frac{B{B}'}{O{B}'}=\frac{d}{f}=\frac{8}{12}=\frac{2}{3}\Rightarrow \frac{B{B}'}{O{B}'}=\frac{2}{3}\,\,(1)\)
Xét hai tam giác đồng dạng: DOA’B’ và DOAB, ta có:
\(\frac{OA}{O{A}'}=\frac{AB}{{A}'{B}'}=\frac{h}{{{h}'}}=\frac{OB}{O{B}'}\,\,(2)\)
Kết hợp (1) và (2) ta tính được h’ = 0,36 cm và d = 4,8 cm.
Câu C8 (trang 123 SGK Vật Lí 9):
Hãy trả lời câu hỏi nêu ra ở phần mở bài.
“Bạn Đông bị cận thị nặng. Nếu Đông bỏ kính ra, ta nhìn thấy mắt bạn to hơn hay nhỏ hơn khi nhìn mắt bạn lúc đang đeo kính?”
Trả lời:
Bạn Đông bị cận thị nặng. Nếu Đông bỏ kính ra, ta nhìn thấy mắt bạn to hơn khi nhìn mắt bạn đang đeo kính, vì kính của bạn là thấu kính phân kì. Khi ta nhìn mắt bạn qua thấu kính phân kì, ta đã nhìn thấy ảnh ảo của mắt, nhỏ hơn mắt khi không đeo kính.
Trên đây là gợi ý giải bài tập Vật Lý 9 bài ảnh của một vật tạo bởi thấu kính phân kỳ do giáo viên Ican trực tiếp biên soạn theo chương trình mới nhất. Chúc các bạn học tập vui vẻ.