Bài 29: Thấu kính mỏng

Bài 1 (trang 189 SGK Vật Lý 11): 

Thấu kính là gì? Kể các loại thấu kính .

Lời giải:

Thấu kính là khối đồng chất trong suốt, được giới hạn bởi hai mặt cầu hoặc một mặt cầu và một mặt phẳng.

Có hai loại là thấu kính phân kì và thấu kính hội tụ.

Bài 2 (trang 189 SGK Vật Lý 11): 

Nêu tính chất quang học của quang tâm, tiêu điểm ảnh, tiêu điểm vật. Minh họa bằng đường truyền tia sáng cho mỗi trường hợp.

Lời giải:

Tính chất quang học của quang tâm, tiêu điểm ảnh, tiêu điểm vật:

* Mọi tia sáng tới qua quang tâm O đều truyền thẳng qua thấu kính. Hình 29.4a.

* Mọi tia sáng tới song song với trục chính là tia ló sẽ qua tiêu điểm ảnh F’ ( đối với thấu kính hội tụ) hay có đường kéo dài qua tiêu điểm ảnh F’ ( đối với thấu kính phân kì). Hình 29.4a.

* Mọi tia sáng tới qua tiêu điểm vật F ( đối với thấu kính hội tụ) hay có đường kéo dài qua tiêu điểm vật F ( đối với thấu kính phân kì) thì tia ló sẽ song song với trục chính. Hình 29.4b.

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?

Lời giải:

– Tiêu cự f của thấu kính là đại lượng xác định khoảng cách từ quang tâm O đến tiêu điểm chính F của thấu kính.

Qui ước: f= OF

Thấu kính hội tụ : f > 0; Thấu kính phân kì : f < 0.

– Độ tụ D của thấu kính là đại lượng đặc trưng cho khả năng hội tụ chùm ti sáng càng mạnh. Độ tụ được tính bằng nghịch đảo của tiêu cự f.

Giải bài tập Vật Lý 11 | Giải Lý 11

Thấu kính hội tụ: D > 0; Tháu kính phân kì : D < 0.

– Đơn vị trong hệ SI:

f được tính bằng mét (m); D tính bằng đi ốp (dp).

Bài 4 (trang 189 SGK Vật Lý 11):

 Chọn phát biểu đúng với vật thật đặt trước thấu kính:

A. Thấu kính hội tụ luôn tạo thành chùm tia ló là hội tụ.

B. Thấu kính phân kì luôn tạo thành chùm tia ló là phân kì.

C. Ảnh của vật tạo bởi thấu kính không thể bằng vật.

D. Cả ba phát biểu A , B, C đều sai.

Lời giải:

* Trường hợp thấu kính hội tụ:

Nếu vật là tiêu điểm sáng S nằm trên trục chính trong khoảng tiêu điểm vật F của thấu kính và quang tâm O, tức là d < f thì:

Giải bài tập Vật Lý 11 | Giải Lý 11

– Tạo ảnh S’ là ảnh ảo nằm trước thấu kính => chùm tia ló chùm phân kì như hình 29.5a > câu A sai.

* Trường hợp thấu kính phân kì:

Nếu chùm tia tới là chùm hội tụ có điểm hội tụ S nằm sau thấu kính tức là d > 0 và S là vật ảnh ảo thì:

Giải bài tập Vật Lý 11 | Giải Lý 11

– Tạo ra ảnh S’ là ảnh thật sau thấu kính => chùm tia ló là chùm hội tụ như hình 29.5b => câu B sai.

* Nếu vật AB đặt trước thấu kính hội tụ và cách thấu kính một khoảng d = 2f thì:

Giải bài tập Vật Lý 11 | Giải Lý 11

– Tạo ảnh A’B’ là ảnh thật nằm sau thấu kính, cách thấu kính khoảng d’ = 2f và có kích thước A’B’=AB như hình 29.5c.

– Câu C sai.

– Cả ba phát biểu A, B, C đều sai.

Đáp án: D

 

Bài 5 (trang 189 SGK Vật Lý 11): 

Một vật sáng đặt trước 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 bằng ba lần vật. có thể kết luận gì về loại thấu kính?

A. Thấu kính là thấu kính hội tụ.

B. Thấu kính là thấu kính phân kì.

C. Hai loại thấu kính đều phù hợp.

D. Không thể kết luận vì giả thiết hai ảnh bằng nhau là vô lí

Lời giải:

Ảnh của vật tạo bởi thấu kính trong cả ahi trường hợp đều lớn hơn bằng ba lần vật.

Một trường hợp sẽ là ảnh thật và trường hợp còn lại sẽ là ảnh ảo

Một thấu kính mà có thể tạo được ảnh ảo lớn gấp ba lần vật thì đó là thấu kính hội tụ.

Đáp án: A

Bài 6 (trang 189 SGK Vật Lý 11): 

Tiếp câu 29.5.

Cho biết đoạn dời vật là 12 cm.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.

Lời giải:

Ta có vật AB và ảnh A1 B1 cùng thật, nên k1<0

Giải bài tập Vật Lý 11 | Giải Lý 11

Tương ứng với vị trí sau vật AB thật và ảnh A2 B2 ảo nên k2>0

Giải bài tập Vật Lý 11 | Giải Lý 11

Đáp án: B

Bài 10 (trang 190 SGK Vật Lý 11): 

Một thấu kính hội tụ có tiêu cự f=20cm. Vật sáng AB được đặt trước thấu kính và có ảnh A’B’.

Tìm vị trí của vật, cho biết khoảng cách vật-ảnh là:

a) 125cm

b) 45cm.

Lời giải:

Sơ đồ tạo ảnh:

Giải bài tập Vật Lý 11 | Giải Lý 11

a)L=125cm

*Trường hợp 1:

d’ + d=125cm      (2)

Giải bài tập Vật Lý 11 | Giải Lý 11

⇒ d1=17,54cm (nhận);d2=-142,5cm(loại)

*Trường hợp 2:

d’ + d = 125cm      (3)

Từ (1) và (3) ta có: d2-125d + 2500=0

d3=25cm(nhận);d4=100cm(nhận)

b)L=45cm

*Trường hợp 1

d’ + d=-45cm      (2)

Từ (1) và (2) ta có:

Giải bài tập Vật Lý 11 | Giải Lý 11

*Trường hợp 2

d’ + d=45cm      (3)

Từ (1) và (3) ta có: d2-45d + 900 = 0 ⇒ vô nghiệm.

Đáp án: a)17,54cm; 25cm; 100cm; b)15cm

Bài 11 (trang 190 SGK Vật Lý 11):

 Một thấu kính phân kì có độ tụ -5dp.

a) Tính tiêu cự của thấu kính.

b) Nếu vật đặt cách kính 30cm thì ảnh hiện ra ở đâu và có số phóng đại bao nhiêu?

Lời giải:

a) Tính tiêu cự của thấu kính:

Giải bài tập Vật Lý 11 | Giải Lý 11

b) d=30cm:

Giải bài tập Vật Lý 11 | Giải Lý 11

=>Ảnh ảo hiện ra trước thấu kính và cách thấu kính 12cm

Số phóng đại ảnh:

Giải bài tập Vật Lý 11 | Giải Lý 11

Đáp án: a) f=-20cm; b)d’=-12cm; k=0,4

Bài 12 (trang 190 SGK Vật Lý 11): 

Trong hình 29.8, xy là trục chính của thấu kính (L), A là vật điểm thật, A’ là ảnh của A tạo bởi thấu kính, O là quang tâm của thấu kính.

Với mỗi trường hợp hãy xác định

a) A’ là ảnh thật hay ảnh ảo

b) Loại thấu kính

c) Các tiêu điểm chính (bằng phép vẽ)

Lời giải:

Giải bài tập Vật Lý 11 | Giải Lý 11

Hình a: Vì A và A’ nằm cùng một phía so với trục chính nên chúng khác tính chất, nghĩa là A là vật thật thì A’ là ảnh ảo. Mặt khác A’ nằm xa trục chính hơn nên thấu kính là thấu kính hội tụ.

    + Nối AA’ cắt xy tại O thì O là quang tâm của thấu kính.

    + Dựng thấu kính tại O và vuông góc với trục chính xy.

    + Từ A vẽ tia AI // xy cắt thấu kính tại I. Nối IA’ kéo dài cắt xy tại F Khi đó F’ là tiêu điểm ảnh của thấu kính. Tiêu điểm vật F lấy đốĩ xứng với F’ qua quang tâm O.

Hình b: Vì A và A’ năm cùng một phía so với trục chính nên chúng khác tính chất, nghĩa là A là vật thật thì A’ là ảnh ảo. Mặt khác A’ nằm gần trục chính hơn nên thấu kính là thấu kính phân kì.

    + Nối AA’ cắt xy tại O thì O là quang tâm của thấu kính.

    + Dựng thấu kính tại O và vuông góc với trục chính xy.

    + Từ A vẽ tia AI // xy cắt thấu kính tại I. Nối IA’ kéo dài cắt xy tại F Khi đó F’ là tiêu điểm ảnh của thấu kính. Tiêu điểm vật F lấy đối xứng với F’ qua quang tâm O.