Giải vở BT vật lý 9 bài: Ảnh của một vật tạo bởi thấu kính hội tụ

A. HỌC THEO SGK

I. ĐẶC ĐIỂM CỦA ẢNH CỦA MỘT VẬT TẠO BỞI THẤU KÍNH HỘI TỤ

1.Thí nghiệm

a) Đặt vật ngoài khoảng tiêu cự

C1. Từ thí nghiệm ta thấy: Ảnh thật ngược chiều so với vật.

C2. Dịch vật vào gần thấu kính hơn ta không còn thu được ảnh thật ngược chiều với vật trên man nữa, mà ta sẽ quan sát thấy một ảnh ảo, cùng chiều với vật và lớn hơn vật.

b) Đặt vật vào trong khoảng tiêu cự

C3. 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.

2. Hãy ghi các nhận xét ở trên vào bảng 1

BẢNG 1

Chú ý:

- Một điểm sáng nằm ngay trên trục chính ở rất xa thấu kính cho ảnh tại tiêu điểm của thấu kính.

- Vật đặt vuông góc với trục chính của thấu kính cho ảnh cùng vuông góc với trục chính.

II. CÁCH DỰNG ẢNH

1. Dựng ảnh của điểm sáng S tạo bởi thấu kính hội tụ

Chú ý: Ảnh của một điểm sáng là một điểm sáng.

C4. Ảnh S’ của điếm sáng S được vẽ trên hình 43.1

+ Tia tới SI là tia đi song song với trục chính nên cho tia ló đi qua tiêu điểm F’

+ Tia tới SO là tia đi quang tâm O nên cho tia ló đi thẳng

Hai tia ló trên giao nhau tại S’, ta thu được ảnh thật S’ của S qua thấu kính.

2. Dựng ảnh của một vật sáng AB tạo bởi thấu kính hội tụ

C5. Dựng ảnh:

- Vật AB cách thấu kính một khoảng d = 36cm (hình 43.2a).

- Vật AB cách thấu kính một khoảng d = 8cm (hình 43.2b).

III. VẬN DỤNG

C6.

Ta đặt: OA = d; OA’ = d’; OF = OF’ = f

+) Vật AB cách thấu kính d = 36 cm, vật ngoài khoảng OF.

Trên hình 43.4a, xét hai cặp tam giác đồng dạng:

ΔABO và ΔA’B’O; ΔA’B’F’ và ΔOIF’.

Từ hệ thức đồng dạng được:

$\frac{AB}{A'B'}=\frac{AO}{A'O} (*); \frac{OI}{A'B'}=\frac{OF'}{F'A'}=\frac{OF'}{OA'-OF'}$

Vì AB = OI (tứ giác BIOA là hình chữ nhật)

$\frac{AO}{A'O}=\frac{OF'}{OA'-OF'}\Leftrightarrow \frac{d}{d'}=\frac{f}{d'-f}\Leftrightarrow d.d'-d.f=d'.f$ (1)

Chia cả hai vế của (1) cho tích d.d’.f ta được:

$\frac{d.d'-d.f}{d.d'.f}=\frac{d'.f}{d.d'.f}\Leftrightarrow \frac{1}{f}-\frac{1}{d'}=\frac{1}{d}\Leftrightarrow \frac{1}{f}=\frac{1}{d}+\frac{1}{d'}$

(đây được gọi là công thức thấu kính cho trường hợp ảnh thật)

Thay d = 36 cm, f = 12 cm ta tính được: OA’ = d’ = 18 cm

Thay vào (*) ta được:

$A'B'=AB.\frac{A'O}{AO}=h.\frac{d'}{d}=1.\frac{18}{36}=0,5cm$

+) Vật AB cách thấu kính d = 8 cm, vật nằm trong khoảng OF

Trên hình 43.4b, xét hai cặp tam giác đồng dạng:

ΔA’B’F’ và ΔOIF’; ΔOAB và ΔOA’B’.

Từ hệ thức đồng dạng ta có:

$\frac{OI}{A'B'}=\frac{OF'}{A'F'}=\frac{OF'}{A'O+OF'}; \frac{AB}{A'B'}=\frac{OA}{OA'}$ (**)

Vì AB = OI (tứ giác BIOA là hình chữ nhật)

$\Rightarrow \frac{AO}{A'O}=\frac{OF'}{A'O+OF'}\Leftrightarrow \frac{d}{d'}=\frac{f}{d'+f}\Leftrightarrow d.d'+d.f=d'.f$ (2)

Chia cả hai vế của (2) cho tích d.d’.f ta được:

$\frac{d.d'+d.f}{d.d'.f}=\frac{d'.f}{d.d'.f}\Leftrightarrow \frac{1}{f}+\frac{1}{d'}=\frac{1}{d}\Leftrightarrow \frac{1}{f}=\frac{1}{d}-\frac{1}{d'}$

(đây được gọi là công thức thấu kính cho trường hợp ảnh ảo)

Thay d = 8 cm, f = 12 cm ta tính được: OA’ = d’ = 24 cm

Thay vào (**) ta được:

$A'B'=AB.\frac{A'O}{AO}=h.\frac{d'}{d}=1.\frac{24}{8}=3cm$

C7.

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.