BÀI 6. SỰ TẠO ẢNH QUA THẤU KÍNH. KÍNH LÚP
Trang bìa
Trang bìa
Ảnh
Hình vẽ
BÀI 6. SỰ TẠO ẢNH QUA THẤU KÍNH. KÍNH LÚP
Mở đầu
Câu hỏi
Quan sát bông hoa qua thấu kính hội tụ, ta thấy bông hoa lớn hơn so với khi nhìn trực tiếp (hình 6.1). Vì sao lại như vậy?
Ảnh
Vì kính lúp có tác dụng phóng đại ảnh của vật khi nhìn qua kính lúp.
1. Ảnh của một vật tạo bởi thấu kính
1.1.Định nghĩa
Vật tạo bởi thấu kính là hình ảnh của một đối tượng được hình thành do sự khúc xạ ánh sáng qua thấu kính. Thấu kính thay đổi đường đi của tia sáng, làm cho các tia hội tụ hoặc phân kỳ, tạo ra ảnh của vật. Tùy thuộc vào loại thấu kính (hội tụ hoặc phân kỳ) và vị trí của vật so với thấu kính, ảnh có thể: 1.Ảnh thật: Được tạo bởi sự hội tụ thực sự của các tia sáng, có thể hứng trên màn và thường ngược chiều với vật. 2.Ảnh ảo: Là ảnh được tạo bởi sự kéo dài của các tia sáng (phía kéo dài gặp nhau), không hứng được trên màn và cùng chiều với vật.
Ảnh
1.2.Câu hỏi 1
Lấy ví dụ về các trường hợp nhìn được ảnh của vật qua thấu kính trong thực tế.
- Người bị cận thị đeo thấu kính phân kì có thể nhìn vật ở xa. - Người bị mắt lão, mắt viễn thị đeo thấu kính hội tụ để nhìn được những vật ở gần.
1.3.Luyện tập 1
Vẽ ảnh của điểm sáng S và vật sáng AB vào vở trong một số trường hợp sau:
Ảnh
Trong mỗi trường hợp, chỉ ra đâu là ảnh thật, đâu là ảnh ảo. Nhận xét về chiều và độ lớn của ảnh so với vật.
Ảnh
Ở trường hợp này, cho S’ là ảnh ảo, cùng chiều vật, lớn hơn vật.
Ảnh
Ở trường hợp này, ảnh thật, ngược chiều vật, lớn bằng vật.
Ảnh
Ảnh
Ở trường hợp này, ảnh ảo, cùng chiều vật, nhỏ hơn vật.
1.4.Luyện tập 2
Từ kết quả xác định ảnh trong mỗi trường hợp trên, nêu điều kiện về vị trí đặt vật trước thấu kính để có ảnh thật hoặc ảnh ảo.
Ảnh
1.5.Các yếu tố quan trọng ảnh hưởng
Các yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến ảnh tạo bởi thấu kính: 1.Loại thấu kính (hội tụ hoặc phân kỳ). 2.Vị trí của vật so với tiêu điểm và quang tâm. 3.Khoảng cách tiêu cự của thấu kính.
1.6.Câu hỏi 2
Tìm hiểu và vẽ ảnh của vật sáng AB không vuông góc với trục chính của thấu kính ở hình 6.4.
Ảnh
Ảnh
Ảnh
- Bước 1: Ta cần dựng đường thẳng vuông góc đi qua tiêu điểm chính F, đó là đường tiêu diện chứa các tiêu điểm trên trục phụ. - Bước 2: Vẽ tia sáng BI tới thấu kính cắt thấu kính tại điểm I.
1.7.Thực hành thí nghiệm 1
Chuẩn bị Nguồn điện và dây nối, nguồn sáng, thấu kính hội tụ, thấu kính phân kì, vật sáng (khe chữ F), màn chắn. Tiến hành thí nghiệm và thảo luận Thí nghiệm 1. Thấu kính hội tụ a. Khoảng cách từ vật đến thấu kính lớn hơn tiêu cự - Lắp đặt dụng cụ như hình 6.5.
Ảnh
- Dịch chuyển thấu kính sao cho khoảng cách từ khe chữ F đến thấu kính lớn hơn tiêu cự được ghi trên thấu kính. - Dịch chuyển màn chắn để tìm vị trí cho ảnh rõ nét trên đó (có thể quan sát rõ các chi tiết nhỏ trên ảnh).
Ảnh
- Bỏ màn chắn, đặt mắt ở vị trí thích hợp, đón chùm sáng ló. - Mô tả tính chất ảnh quan sát được khi dùng màn chắn và khi quan sát trực tiếp bằng mắt. b. Khoảng cách vật đến thấu kính nhỏ hơn tiêu cự - Dịch chuyển thấu kính sao cho khoảng cách từ khe chữ F đến thấu kính nhỏ hơn tiêu cự của thấu kính. - Dịch chuyển màn chắn để tìm vị trí cho ảnh rõ nét trên đó. - Bỏ màn chắn, đặt mắt ở vị trí thích hợp, đón chùm sáng ló. - Mô tả tính chất ảnh quan sát được khi dùng màn chắn và khi quan sát trực tiếp bằng mắt.
Ảnh
Thí nghiệm 1: Thấu kính hội tụ Dịch chuyển thấu kính sao cho khoảng cách từ khe chữ F đến thấu kính lớn hơn tiêu cự thấu kính, ta quan sát thu được ảnh thật, ngược chiều vật: f < d < 2f thì ảnh lớn hơn vật. d = 2f thì ảnh bằng vật. d > 2f thì ảnh nhỏ hơn vật
1.8.Thực hành thí nghiệm 2
Thí nghiệm 2. Thấu kính phân kì Tiến hành thí nghiệm và thảo luận - Thay thấu kính hội tụ ở hình 6.5 bằng thấu kính phân kì.
Ảnh
- Dịch chuyển thấu kính phân kì tới một số vị trí khác nhau. Ứng với mỗi vị trí đó, dịch chuyển màn chắn để tìm vị trí cho ảnh rõ nét trên đó. Sau đó, bỏ màn chắn, đặt mắt phía sau ở vị trí thích hợp, đón chùm sáng ló. - Mô tả tính chất ảnh quan sát được khi dùng màn chắn và khi quan sát trực tiếp được bằng mắt.
Ảnh
Thí nghiệm 2: Thấu kính phân kì Dịch chuyển thấu kính tới một số vị trí khác nhau. Tại các vị trí khác nhau đó ta đều không thu được ảnh trên màn chắn.
1.9.Kết quả
So sánh tính chất ảnh trong các trường hợp trên với kết quả ở bảng 6.1.
Ảnh
- Kết quả thu được ở 2 thí nghiệm khớp với kết quả ở bảng 6.1.
1.10.Câu hỏi 3
Khi dịch chuyển màn chắn trong thí nghiệm trên, trường hợp nào không tìm được vị trí cho ảnh rõ nét trên màn chắn?
- Đối với thấu kính hội tụ khi dịch chuyển thấu kính sao cho khoảng cách từ khe chữ F đến thấu kính nhỏ hơn tiêu cự được ghi trên thấu kính thì ta không thu được ảnh trên màn chắn vì khi đó ảnh của vật là ảnh ảo. - Đối với thấu kính phân kì khi dịch chuyển thấu kính tại mọi vị trí khác nhau ta đều không thu được ảnh trên màn chắn vì thấu kính phân kì luôn cho ảnh ảo của vật.
2. Vị trí và kích thước của ảnh qua thấu kính hội tụ
2.1.Xác định
Để xác định vị trí và kích thước của ảnh qua thấu kính hội tụ, ta cần xét dựa trên các yếu tố như vị trí của vật so với thấu kính và tiêu điểm của thấu kính.
2.2.Công thức xác định
Công thức thấu kính hội tụ: Công thức xác định vị trí ảnh:
LATEX(1/f) = LATEX(1/d) + LATEX(1/(d`
Độ phóng đại của ảnh:
k = LATEX(h/(h`)) = - LATEX(d/(d`))
2.3.Câu hỏi 4
Ở hình 6.3, chỉ ra các cặp tam giác đồng dạng. Viết các tỉ số đồng dạng của mỗi cặp tam giác đó.
Ảnh
Ảnh
Ảnh
- Các cặp tam giác đồng dạng: + ΔOAB~ΔOA'B' (tam vuông có góc nhọn bằng nhau) Tỉ số đồng dạng:
LATEX(
LATEX((OA`)/(OA)) = LATEX((A`B)/(AB)) =LATEX((OB`)/(OB))
+ ΔFA'B'~ΔFOI (tam vuông có góc nhọn bằng nhau) Tỉ số đồng dạng:
LATEX((FA`)/(FO)) = LATEX((A`B`)/(OI)) =LATEX((FB`)/(FI))
2.5.Luyện tập 3
Một thấu kính hội tụ tiêu cự f = 10 cm. Đặt vật ở đâu để thu được ảnh cao bằng vật? Nhận xét tính chất ảnh.
Ảnh
Vì ΔOAB~ΔOA'B' (tam vuông có góc nhọn bằng nhau)
Nên LATEX((FO)/(FA`) = (OI)/(A`B`)= (FO)/(A`O-FO) = (AB)/(A`B`) (OI = AB vì OIBA hình chữ nhật)
⇒LATEX((FO)/(OA`-OF))=1 ⇒OA`=2OF=2.10=20cm
Vậy cần đặt vật ở vị trí d = 20 cm thì cho ảnh cao bằng vật.
2.6.Luyện tập 4
Đặt một vật cao 8 mm trước thấu kính hội tụ. Ảnh hứng được trên màn cách thấu kính 12 cm, cao 3,2 cm, vuông góc trục chính. a. Xác định khoảng cách từ vật tới thấu kính. b. Tìm tiêu cự của thấu kính.
Ảnh
Ta có: OA’ = 12 cm, A’B’ = 3,2 cm, AB = 8 mm = 0,8 cm
Ảnh
a. Vì ΔOAB~ΔOAB'(tam vuông có góc nhọn bằng nhau). Suy ra
LATEX((OA`)/(OA)=(A`B`)/(AB)
Khoảng cách từ vật tới thấu kính là:
LATEX(
OA = LATEX((OA`.AB)/(A`B`))=(12.0,8)/(3,2)=3
b. Vì ΔFA'B'~ΔFOI (tam vuông có góc nhọn bằng nhau)
Tỉ số đồng dạng:
LATEX((FO)/(FA`))=LATEX((OI)/(A`B`))⇔LATEX((FO)/(A`O-FO))=LATEX((AB)/(A`B`))
(OI = AB vì OIBA hình chữ nhật)
⇒5FO=A'O=2,4cm
LATEX((FO)/(A`O-FO))=LATEX((AB)/(A`B`))=LATEX((0,8)/(3,2))=LATEX(1/4)
3.Thí nghiệm thực hành đo tiêu cự của thấu kính hội tụ
3.1.Câu hỏi 5
Dựa vào hình vẽ, em chứng tỏ trong trường hợp vật cách thấu kính d = 2f thì ảnh cách thấu kính d' = 2f và ảnh có độ cao bằng vật.
Ảnh
Ảnh
Ảnh
Ta có: BI = AO = 2f = 2OF, nên OF là đường trung bình của tam giác B'BI. Từ đó suy ra OB = OB' Xét hai tam giác vuông: ΔBAO và ΔB'A'O có:+ OB = OB' + góc BOA= góc B'OA' (đối đỉnh) Vậy ΔBAO=ΔB`A'O (cạnh huyền – góc nhọn) Suy ra, OA = OA’ = d’ = 2f (khoảng cách từ ảnh đến thấu kính và khoảng cách từ vật đến thấu kính bằng nhau). Suy ra A’B’ = AB (ảnh có độ cao bằng vật).
3.2.Thực hành
Thí nghiệm thực hành đo tiêu cự của thấu kính hội tụ
Báo cáo thực hành Ngày … tháng … năm Tên thí nghiệm: Thí nghiệm thực hành đo tiêu cự của thấu kính hội tụ. Tên học sinh/ nhóm học sinh: ……………….. 1. Mục đích thí nghiệm: Đo tiêu cự của thấu kính hội tụ. 2. Chuẩn bị thí nghiệm: Dụng cụ: Nguồn sáng, vật sáng (khe chữ F), thấu kính hội tụ, màn chắn, giá quang học. 3. Các bước tiến hành - Bố trí dụng cụ như hình 6.5, đặt màn chắn và vật sát thấu kính.
Ảnh
Ảnh
- Dịch màn chắn và vật ra xa thấu kính với d = d’ cho đến khi có ảnh rõ nét trên màn và chiều cao của ảnh bằng chiều cao của vật. - Đo, ghi khoảng cách giữa vật và ảnh theo bảng 6.2. - Lặp lại các bước thí nghiệm thêm 2 lần và ghi lại kết quả theo bảng 6.2.
Ảnh
Ảnh
Tính giá trị trung bình của khoảng cách giữa vật và ảnh AA’. Từ đó, tính tiêu cự của thấu kính và so sánh với giá trị tiêu cự được ghi trên thấu kính. Thảo luận khi làm thí nghiệm, cần chú ý điều gì để kết quả đo khoảng cách giữa vật và ảnh AA’ được chính xác? 4. Kết quả: Bảng 6.2. Kết quả thí nghiệm đo tiêu cự của thấu kính hội tụ
Ảnh
Ảnh
5. Nhận xét: - Tiêu cự của thấu kính bằng với giá trị tiêu cự được ghi trên thấu kính. - Để kết quả đo khoảng cách giữa vật và ảnh AA’ được chính xác: Xê dịch đồng thời vật và màn ảnh ra xa dần thấu kính, nhưng phải luôn luôn giữ sao cho d = d', cho đến khi thu được một ảnh rõ nét, cao bằng vật. 6. Kết luận: Khi vật ở vị trí cách thấu kính d = 2f ta thu được khoảng cách từ ảnh tới thấu kính d’ = 2f
4. Kính lúp
4.1. Kính lúp
Kính lúp là một loại thấu kính hội tụ có tiêu cự ngắn, được sử dụng để quan sát các vật nhỏ ở cự ly gần, giúp vật trông lớn hơn so với khi quan sát bằng mắt thường.
4.2.Câu hỏi 6
Nêu một số trường hợp dùng kính lúp.
Một số trường hợp dùng kính lúp: - Đọc sách chữ nhỏ. - Sửa chữa đồng hồ, máy tính, …. - Quan sát côn trùng nhỏ (kiến, bọ chó, …)
4.3.Vận dụng
Người già thường đeo kính là thấu kính hội tụ để đọc sách. Nếu thấu kính có tiêu cự f = 50 cm thì cần đặt sách cách thấu kính bao nhiêu để ảnh của các dòng chữ trên sách cách thấu kính 50 cm?
Ảnh
Theo đề bài ta có: OF = f = 50 cm, OA’ = 50 cm.
- Xét 2 tam giác: ΔABO và ΔA'B'O có: Góc O chung góc B'A'O= góc BAO=90 độ ⇒ΔABO~ΔA'B'O (tam giác vuông có 1 góc bằng nhau)
Ảnh
⇒ LATEX((AO)/(A`O))=LATEX((AB)/(A`B`)) (1)
- Xét 2 tam giác: ΔOIF' và ΔA'B'F' có Góc F’ chung gócB'A'F'=gócIOF'=90 độ ⇒ΔOIF'~ΔA'B'F' (tam giác vuông có 1 góc bằng nhau)
LATEX((IO)/(A`B`)=(AB)/(A`B`)=(OF`)/(A`F`)=(OF`)/(OF`+OA`)(2)
Từ (1) và (2) ⇒LATEX((OA)/(OA`))=LATEX((OF`)/(OF`+OA`)) Vật cần đặt sách cách thấu kính một khoảng để OA’ = 50 cm là
OA=LATEX((OA`.OF`)/(OA`+OF`))=25cm
4.4.Thực hành
Chuẩn bị Một số kính lúp, một vài mẫu vật nhỏ (sợi tóc, các vết nứt trên bề mặt vật …) Tiến hành thí nghiệm và thảo luận - Đặt vật cần quan sát lên mặt tờ giấy trắng. - Dịch chuyển kính lúp đến vị trí sao cho + Khoảng cách từ vật đến kính lúp nhỏ hơn tiêu cự. + Khoảng cách từ vật đến kính lúp bằng tiêu cự. - Trong mỗi trường hợp, đặt mắt ở vị trí thích hợp để nhìn rõ ảnh của vật. Mô tả tính chất ảnh quan sát được.
- Khoảng cách từ vật đến kính lúp nhỏ hơn tiêu cự:
Ảnh
Ảnh
Ảnh quan sát được là ảnh ảo, lớn hơn vật và cùng chiều với vật. - Khoảng cách từ vật đến kính lúp bằng tiêu cự:
Ảnh
Không thu được ảnh.
5.Dặn dò
Dặn dò
Ảnh
Dặn dò:
Các em nhớ đọc bài mới nhé
Cảm ơn
Ảnh