I, Tóm tắt lí thuyết
1, Định nghĩa
▪ Thấu kính là một khối chất trong suốt được giới hạn bởi hai mặt cầu hoặc một mặt phẳng và một mặt cầu.
▪ Đường thẳng nối các tâm của hai mặt cầu gọi là trục chính. Điểm O là điểm mà trục chính cắt thấu kính, gọi là quang tâm thấu kính. Một tia sáng bất kì đi qua quang tâm thì truyền thẳng.
▪ Thấu kính có rìa mỏng được gọi là thấu kính hội tụ, rìa dày được gọi là thấu kính phân kì. Một tia sáng bất kì đi qua quang tâm thì truyền thẳng.
2, Những đặc điểm của thấu kính
▪ Chùm tia sáng tới song song với trục chính, cho ảnh là một điểm nằm trên trục chính gọi là tiêu điểm ảnh chínhhay tiêu điểm ảnh → tiêu điểm ảnh chính của thấu kính hội tụ là thật, còn thấu kính phân kì là ảo.
▪ Các tiêu điểm vật và tiêu điểm ảnh đối xứng với nhau qua quang tâm.
▪ Mặt phẳng vuông góc với trục chính tại tiêu điểm vật, gọi là tiêu diện vật. Mặt phẳng vuông góc với trục chính tại tiêu điểm ảnh, gọi là tiêu diện ảnh. Điểm cắt của một trục phụ bất kì với tiêu diện vật hoặc hay tiêu diện ảnh được gọi là tiêu điểm vật phụ hoặc tiêu điểm ảnh phụ.
▪ Chùm tia tới song song với một trục phụ thì các tia ló hoặc các đường kéo dài của tia ló đi qua tiêu điểm ảnh phụ của nó, tức là giao điểm của trục phụ song song với tia tới và tiêu diện ảnh.
Tia sáng song song với trục chính
Tia sáng bất kì
3, Dựng ảnh qua thấu kính
▪ Cách dựng ảnh của một điểm sáng không nằm trên trục chính:
• Chọn hai tia tới xuất phát từ điểm sáng (nên chọn hai tia sáng đặc biệt).
• Xác định hai tia ló tương ứng với hai tia tới.
• Giao điểm của hai tia ló hoặc giao điểm của đường kéo dài của hai tia là vị trí ảnh của điểm sáng.
▪ Cách dựng ảnh của một điểm sáng nằm trên trục chính
• Chọn hai tia tới xất phát từ điểm sáng: một đặc biệt (chọn tia đi quang quang tâm) và một tia sáng bất kì.
• Xác định hai tia ló tương ứng với hai tia tới.
• Giao điểm của hai tia ló hoặc giao điểm của đường kéo dài của hai tia là vị trí ảnh của điểm sáng.
4, Các công thức về thấu kính
▪ Tiêu cự - Độ tụ
- Tiêu cự là độ dài đại số, kí hiệu là f, có trị số tuyệt đối bằng khoảng cách từ tiêu điểm chính tới quang tâm thấu kính: \[\left| f \right|=OF=\text{OF }\!\!'\!\!\text{ }\]
Quy ước: f > 0 với thấu kính hội tụ, f < 0 với thấu kính phân kì.
- Khả năng hội tụ hay phân kì chùm tia sáng của thấu kính được đặc trưng bởi độ tụ D xác định bởi:
\[\text{D(dp)=}\frac{1}{f(m)}\]
▪ Công thức thấu kính
- Công thức về vị trí ảnh - vật: \[\frac{1}{f}=\frac{1}{d}+\frac{1}{d'}\]
d > 0 nếu vật thật
d < 0 nếu vật ảo (không xét!)
d’> 0 nếu ảnh thật
d’< 0 nếu ảnh ảo
- Công thức về hệ số phóng đại ảnh: \[k=\frac{\overline{A'B'}}{\overline{AB}}=-\frac{d'}{d};\left| k \right|=\frac{A'B'}{AB}\]
(k > 0: ảnh, vật cùng chiều; k < 0: ảnh, vật ngược chiều.)
(\[\left| k \right|>1\]: ảnh cao hơn vật, \[\left| k \right|<1\]: ảnh thấp hơn vật )
- Hệ quả:
|
\[d'=\frac{d.f}{d-f};d=\frac{d'.f}{d'-f};f=\frac{d.d'}{d+d'};k=\frac{f}{f-d}=\frac{f-d'}{f}\] |
Tổng kết
Với thấu kính hội tụ
Với thấu kính phân kì
II, Các ví dụ minh họa
|
Ví dụ 1: Vật AB đặt thẳng góc trục chính thấu kính hội tụ, cách thấu kính nhỏ hơn khoảng tiêu cự, qua thấu kính cho ảnh : A. ảo, nhỏ hơn vật. B. ảo, lớn hơn vật C.thật, nhỏ hơn vật D.thật, lớn hơn vật. |
Hướng dẫn
\[\frac{1}{d'}=\frac{1}{f}-\frac{1}{d}=\frac{d-f}{df}\]
Trong trường hợp d < f⇒ d ' < 0 , ảnh của vật là ảnh ảo, lớn hơn vật.
Chọn đáp án B
|
Ví dụ 2: Vật AB đặt thẳng góc trục chính thấu kính phân kì, qua thấu kính cho ảnh : A.cùng chiều, nhỏ hơn vật B.cùng chiều, lớn hơn vật. C.ngược chiều, nhỏ hơn vật D.ngược chiều, lớn hơn vật |
Hướng dẫn
Vật AB đặt thẳng góc trục chính thấu kính phân kì, qua thấu kính cho ảnh cùng chiều, nhỏ hơn vật.
Chọn đáp án A
|
Ví dụ 3: Vật AB đặt thẳng góc trục chính thấu kính phân kì tại tiêu điểm ảnh chính, qua thấu kính cho ảnh A’B’ ảo : A.bằng hai lần vật B. bằng vật. C. bằng nửa vật D.bằng ba lần vật. |
Hướng dẫn
Ta có: \[\frac{1}{d}+\frac{1}{d'}=\frac{1}{f}\]
Lại có AB đặt thẳng góc trục chính thấu kính phân kì tại tiêu điểm ảnh chính nên
\[d=-f'\Rightarrow \frac{1}{d'}=\frac{2}{f}\Rightarrow d'= & \frac{f}{2}<0\Rightarrow k=\frac{-d'}{d}=\frac{1}{2}\] do đó ảnh A ' B' ảo và bằng nửa vật.
Chọn đáp án C
|
Ví dụ 4: Vật AB đặt thẳng góc trục chính thấu kính hội tụ, cách thấu kính bằng hai lần tiêu cự, qua thấu kính cho ảnh A’B’ thật, cách thấu kính : A.bằng khoảng tiêu cự. B. nhỏ hơn khoảng tiêu cự. C.lớn hơn hai lần khoảng tiêu cự. D.bằng hai lần khoảng tiêu cự. |
Hướng dẫn
Ta có: \[\frac{1}{d}+\frac{1}{d'}=\frac{1}{f}\]
Lại có : \[d=2f\Rightarrow d'=2f\]
Chọn đáp án D
|
Ví dụ 5: Chọn câu trảlời đúng khi một vật thật ở cách một TKHT một khoảng bằng tiêu cự của nó thì: A. ảnh là ảnh ảo cùng chiều và lớn hơn vật. B. ảnh là ảnh thật ngược chiều và lớn hơn vật C. ảnh là ảnh thật ngược chiều và có kích thước bằng vật D. ảnh ở vô cùng |
Hướng dẫn
Ta có: \[\frac{1}{d}+\frac{1}{d'}=\frac{1}{f}\]
Khi \[d=f\Rightarrow \frac{1}{d'}=0\Rightarrow d'=\infty \]
Chọn đáp án D
|
Ví dụ 6: Vật AB đặt thẳng góc trục chính thấu kính hội tụ, cách thấu kính 20 cm. Thấu kính có tiêu cự 10 cm. Khoảng cách từ ảnh đến thấu kính là : A.20 cm B.10 cm. C.30 cm. D. 40 cm. |
Hướng dẫn
Ta có: \[\frac{1}{d}+\frac{1}{d'}=\frac{1}{f}\Leftrightarrow \frac{1}{10}=\frac{1}{20}+\frac{1}{d'}\Leftrightarrow d'=20cm\]
Chọn đáp án A
|
Ví dụ 7: Vật AB = 2 cm đặt thẳng góc với trục chính thấu kính hội tụcách thấu kính 40cm. tiêu cự thấu kính là 20cm. Qua thấu kính cho ảnh A’B’ là ảnh : A. ảo, cao 4 cm. B. ảo, cao 2 cm. C.thật cao 4 cm. D. thật, cao 2 cm. |
Hướng dẫn
Số phóng đại: \[k=-\frac{f}{d-f}=-\frac{20}{40-20}=-1\] \[\Rightarrow A'B'=AB=20cm\]
Vì k < 0 nên vật cho ảnh thật.
Chọn đáp án D
|
Ví dụ 8: Vật sáng AB đặt vuông góc với trục chính của thấu kính phân kì có tiêu cự f = –25 cm đặt cách thấu kính 25 cm. Ảnh A’B’ của AB qua thấu kính là: A. ảnh thật, trước thấu kính, cao gấp hai lần vật. B. ảnh ảo, trước thấu kính, cao bằng nửa lần vật. C. ảnh thật, sau thấu kính, cao gấp hai lần vật. D. ảnh thật, sau thấu kính, cao bằng nửa lần vật |
Hướng dẫn
Vì f = − 25cm ⇒ Đây là thấu kính phân kì
⇒ Ảnh của AB qua thấu kính cho ảnh ảo, cùng chiều với vật
Số phóng đại: \[k=-\frac{f}{d-f}=-\frac{25}{25-(-25)}=\frac{-1}{2}\Rightarrow A'B'=\frac{1}{2}AB\]
Chọn đáp án B
|
Ví dụ 9: Đặt vật AB = 2 cm trước thấu kính phân kỳcó tiêu cự f = –12 cm, cách thấu kính một khoảng d = 12 cm thì ta thu được A. ảnh thật A’B’, ngược chiều với vật, vô cùng lớn. B. ảnh ảo A’B’, cùng chiều với vật, vô cùng lớn. C. ảnh ảo A’B’, cùng chiều với vật, cao 1cm. D. ảnh thật A’B’, ngược chiều với vật, cao 4cm |
Hướng dẫn
Thấu kính phân kì luôn cho ảnh ảo, cùng chiều với vật
Số phóng đại: \[k=-\frac{f}{d-f}=-\frac{(-12)}{12-(-12)}=\frac{1}{2}\Rightarrow A'B'=\frac{1}{2}AB=1cm\]
Chọn đáp án C
|
Ví dụ 10: Vật AB trứơc TKHT tiêu cự f = 12 cm cho ảnh A’B’ lớn gấp 2 lần AB. Vị trí của vật AB là: A.6 cm B.18 cm C. 6 cm và 18 cm D. Đáp án khác. |
Hướng dẫn
Do ảnh A'B' cao gấp 2 lần vật nên:\[\left| k \right|=2\]
\[\Leftrightarrow \left| \frac{f}{d-f} \right|=2\Leftrightarrow \left| \frac{12}{d-12} \right|=2\Leftrightarrow \left[ \begin{align}
& d=18cm \\
& d=6cm \\
\end{align} \right.\]
Chọn đáp án C
III, Bài tập tự luyện
Câu 1: Nhận xét nào sau đây là đúng?
A.Với thấu kính hội tụ, vật thật luôn cho ảnh lớn hơn vật.
B.Với thấu kính phân kì, vật thật luôn cho ảnh lớn hơn vật.
C.Với thấu kính hội tụ, vật thật luôn cho ảnh thật.
D.Với thấu kính phân kì, vật thật luôn cho ảnh ảo.
Câu 2: Nhận xét nào sau đây về thấu kính phân kì là không đúng?
A.Với thấu kính phân kì, vật thật cho ảnh thật.
B. Với thấu kính phân kì, vật thật cho ảnh ảo.
C.Với thấu kính phân kì, có tiêu cự f âm.
D.Với thấu kính phân kì, có độ tụ D âm.
Câu 3 : Vật AB đặt thẳng góc trục chính thấu kính hội tụ, cách thấu kính bằng nửa khoảng tiêu cự, qua thấu kính cho ảnh :
A. ảo, bằng hai lần vật. B. ảo, bằng vật.
C. ảo, bằng nửa vật. D. ảo, bằng bốn lần vật.
Câu 4: Một vật ở ngoài tiêu cự của một thấu kính hội tụ bao giờ cũng có ảnh:
A.Ngược chiều với vật. B. ảo
C.Cùng kích thước với vật. D.Nhỏ hơn vật
Câu 5: Chọn câu trả lời sai: Đối với thấu kính phân kì :
A. Tia sáng qua quang tâm O sẽ truyền thẳng
B.Tia sáng tới song song với trục chính thì tia ló sẽ đi qua tiêu điểm chính F’
C. Tia sáng tới có phương kéo dài qua tiêu điểm vật chính F thì tia ló song song với trục chính.
D.Tia sáng tới qua tiêu điểm ảnh chính F’ thì tia ló không song song với trục chính.
Câu 6: Đặt vật trước thấu kính hội tụcó tiêu cự f = 12 cm, cách thấu kính một khoảng d = 8 cm thì ta thu được
A. ảnh ảo A’B’, cách thấu kính –24 cm.
B. ảnh ảo A’B’, cách thấu kính 20 cm.
C. ảnh ảo A’B’, cách thấu kính 24 cm.
D. ảnh ảo A’B’, cách thấu kính –20 cm
Câu 7: Vật AB ởtrước TKHT cho ảnh thật cách thấu kính 60 cm, tiêu cự của thấu kính là f = 30 cm. Vị trí đặt vật trước thấu kính là:
A. 60 cm B. 40 cm C.50 cm D. 80 cm
Câu 8: Vật sáng AB đặt trước TKHT có tiêu cự 18 cm cho ảnh ảo A’B’ cách AB 24 cm. Khoảng cách từ vật đến thấu kính là:
A.8 cm B. 15 cm C.16 cm D.12cm
Câu 9: Vật sáng AB đặt trên trục chính và vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ có tiêu cự 20 cm. Khi đặt vật sáng cách thấu kính 30 cm thì vị trí, tính chất, chiều và độ lớn của ảnh là:
A.cách thấu kính 60 cm, ảo, ngược chiều và gấp đôi vật.
B.cách thấu kính 60 cm, thật, cùng chiều và gấp đôi vật.
C.cách thấu kính 60 cm, thật, ngược chiều và gấp đôi vật.
D.cách thấu kính 60 cm, ảo, cùng chiều và gấp đôi vật.
Câu 10: Vật AB cao 2 cm đặt trước một thấu kính hội tụ có tiêu cự f = 12 cm và cách thấu kính 20 cm thì thu được
A. ảnh thật, cùng chiều với vật và cao 3 cm.
B. ảnh thật, ngược chiều với vật và cao 3 cm.
C. ảnh ảo, cùng chiều với vật và cao 3 cm.
D. ảnh thật, ngược chiều với vật và cao 2/3 cm.
Đáp án
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
D |
A |
A |
A |
C |
C |
A |
D |
C |
B |
