Vật lý 9: Ảnh của một vật tạo bởii thấu kính hội tụ

A. Tóm tắt lý thuyết

1. Đặc điểm ảnh của một vật tạo bởi thấu kính hội tụ

• Vật đặt ngoài khoảng tiêu cự cho ảnh thật, ngược chiều với vật. Khi vật đặt rất xa thấu kính thì ảnh thật có vị trí cách thấu kính một khoảng bằng tiêu cự.
• Vật đặt trong khoảng tiêu cự cho ảnh ảo, lớn hơn vật và cùng chiều với vật và cùng chiều với vật
• Vật đặt vuông góc với trục chính của thấu kính cho ảnh cũng vuông góc với trục chính của vật.

2. Cách dựng ảnh

2.1. Cách dựng ảnh của một đểm sáng S qua thấu kính hội tụ

• Từ S ta dựng hai tia (trong ba tia đặc biệt) đến thấu kính, sau đó vẽ hai tia ló ra khỏi thấu kính.
• Nếu hai tia ló cắt nhau thì giao điểm cắt nhau đó chính là ảnh thật S’ của S, nếu đường kéo dài của hai tia ló cắt nhau thì giao điểm cắt nhau đó là chính là ảnh ảo S’ của S qua thấu kính.

2.2. Cách dựng ảnh vật sáng AB tạo bởi thấu kính hội tụ

Muốn dựng ảnh A’B’ của AB qua thấu kính (AB vuông góc với thấu kính, A nằm trên trục chính), ta 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 ta có ảnh A’ của A.

Bài tập minh họa

Bài 1 Đặt một điểm sáng S trước một thấu kính hội tụ và nằm trong khoảng tiêu cực (hình 42-43.1). Dựng ảnh S’ của điểm S qua thấu kính đã cho. S’ là ảnh thật hay ảnh ảo?

Hướng dẫn giải:

S’ là ảnh ảo (hình 43.4)

Bài 2 Hình 42-43.2 cho biết Δ là trục chính của một thấu kính, S là điểm sáng, S’ là ảnh của S tạo bởi thấu kính đó. a. S’ là ảnh thật hay ảnh ảo ? b. Vì sao em biết thấu kính đã cho là thấu kính hội tụ ? Bằng cách vẽ , hãy xác định quang tâm O, hai tiêu điểm F, F’ của thấu kính đã cho.

Hướng dẫn giải:

a. S’ là ảnh thật.

b. Thấu kính đã cho là thấu kính hội tụ vì điểm sáng S qua thấu kính cho ảnh thật. Xác định quang tâm O, hai tiêu điểm F và F’ bằng cách vẽ (hình 43.5)

• Nối S với S’ cắt trục chính của thấu kính tại O.
• Dựng đường thẳng vuông góc với trục chính tại O. Đó là vị trí đặt thấu kính.
• Từ S dựng tia tới SI song song với trục chính của thấu kính. Nối I với S’ cắt trục chính tại tiêu điểm F’. Lấy OF = OF’.

B. Bài tập trong sách giáo khoa

Bài C1 (trang 116 SGK Vật Lý 9): Đặt vật ở xa thấu kính và màn ở sát thấu kính. Từ từ dịch chuyển màn ra xa thấu kính cho đến khi xuất hiện ảnh rõ nét của vật ở trên màn, do là ảnh thật. Ảnh thật cùng chiều hay ngược chiều so với vật?

Hướng dẫn giải:

Ảnh thật ngược chiều so với vật.

Bài C2 (trang 116 SGK Vật Lý 9): Dịch chuyển vật vào gần thấu kính hơn. Tiến hành thí nghiệm như trên, có thu được ảnh của vật trên màn nữa không? Ảnh thật hay ảo? Ảnh cùng chiều hay ngược chiều so với vật?

Hướng dẫn giải:

Vẫn thu được ảnh của vật ở trên màn. Ảnh thật. Ngược chiều với vật.

Bài C3 (trang 116 SGK Vật Lý 9): Hãy chứng tỏ rằng không hứng được ảnh của vật ở trên màn. Hãy quan sát ảnh của vật qua thấu kính và cho biết đó là ảnh thật hay ảo, cùng chiều hay ngược chiều, lớn hơn hay nhỏ hơn vật.

Hướng dẫn giải:

Đặt vật trong khoảng tiêu cự, màn ở sát thấu kính. Từ từ dịch chuyến màn ra xa thấu kính, không hứng được ảnh ở trên màn. Đặt mắt trên đường truyền của chùm tia ló, ta quan sát thấy ảnh cùng chiều, lớn hơn vật. Đó là ảnh ảo và không hứng được trên màn.

Bài C4 (trang 117 SGK Vật Lý 9): Hãy dựng ảnh S' của điếm sáng S trên hình 43.3 SGK.

Hướng dẫn giải:

 

Bài C5 (trang 117 SGK Vật Lý 9): Vật sáng AB được đặt vuông góc với trục chính của thấu kính hội tụ có tiêu cự f = 12cm. Điểm A nằm trên trục chính. Hãy dựng ảnh A'B' của AB và nhận xét đặc điểm của ảnh A'B' trong hai trường hợp:

Vật AB cách thấu kính một khoảng d = 36cm (hình 43.4a SGK).

- Vật AB cách thấu kính một khoảng d = 8cm (hình 43.4b SGK).

Hướng dẫn giải:

Dựng ảnh của vật sáng AB qua thấu kính hội tụ. Dùng hai trong ba tia sáng đã học để dựng ảnh B' của điểm B.

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 của AB tạo bởi thấu kính hội tụ.

- Ảnh thật ngược chiều với vật khi vật được đặt ngoài khoảng tiêu cự.

- Ảnh ảo cùng chiều với vật và lớn hơn vật khi vật được đặt trong khoảng tiêu cự.

Bài C6 (trang 118 SGK Vật Lý 9): Vận dụng kiến thức hình học, hãy tính khoảng cách từ ảnh đến thấu kính và chiều cao của ảnh trong hai trường hợp ở C5. Cho biết vật AB có chiều cao h = lcm.

Hướng dẫn giải:

Bài C7 (trang 118 SGK Vật Lý 9): Trả lời câu hỏi nêu ra ở phần đầu bài.

Hướng dẫn giải:

Dịch chuyển thấu kính hội tụ ra xa trang sách, ảnh của dòng chữ quan sát qua thấu kính cùng chiều và to hơn dòng chữ quan sát trực tiếp. Đó là ảnh ảo của dòng chữ tạo bởi thấu kính hội tụ khi dòng chữ nằm trong khoảng tiêu cự của thấu kính.

Đến một vị trí nào đó, ảnh của dòng chữ ngược chiều với vật. Đó là ảnh thật của dòng chữ tạo bởi thấu kính hội tụ, khi dòng chữ nằm ngoài khoảng tiêu cự của thấu kính, và ảnh thật đó nằm ở trước mắt.

C. Một số bài tập trắc nghiệm

Câu 1: Chỉ ra câu sai. Đặt một cây nến trước một thấu kính hội tụ.

A. Ta có thu được ảnh của cây nến trên màn ảnh.

B. Ảnh của cây nến trên màn ảnh có thể lớn hoặc nhỏ hơn cây nến.

C. Ảnh của cây nến trên màn ảnh có thể là ảnh thật hoặc ảnh ảo.

D. Ảnh ảo của cây nến luôn luôn lớn hơn cây nến.

Câu 2: Đặt một vật sáng AB cao 4cm trước thấu kính phân kỳ. Ta thu được ảnh A'B' cao 2cm, cách thấu kính 10cm. Vật AB cách thấu kính bao nhiêu?

A. 10cm

B. 20cm

C. 0,8cm

D. 0,5cm

Câu 3: Đặt một vật sáng AB cao 4cm cách thấu kính phân kỳ khoang 40cm. Ta thu được ảnh A'B' cách thấu kính 10cm tìm chiều cao của ảnh A'B'?

A. 11cm

B. 1cm

C. 16cm

D. 2cm

Câu 4: Vật đặt trong khoảng tiêu cự cho có đặc điểm gì?

A. Cho ảnh ảo, lớn hơn vật và ngược chiều với vật.

B. Cho ảnh ảo, nhỏ hơn vật và cùng chiều với vật.

C. Cho ảnh thật, lớn hơn vật và cùng chiều với vật.

D. Cho ảnh ảo, lớn hơn vật và cùng chiều với vật.

Câu 5: Khi vật đặt rất xa thấu kính thì ảnh thật có vị trí cách thấu kính một khoảng bằng:

A. 2F

B. F

C. 3F

D. 4F

Bài viết gợi ý: