1 Thấu kính Vật, thấu kính một cố đinh, một chuyển động thì ảnh chuyển động Nếu vật cố định, thấu kính chuyển động thì chọn vật làm mốc, vị trí của thấu kính là d, vị trí ảnh so với vật là khoảng cách ảnh vật L = d +d’. Nếu vật chuyển động, thấu kính cố định thì chọn thấu kính làm mốc, vị trí của vật là –d và của ảnh là d’, khoảng cách ảnh vật là L = d’ – (-d) = d + d’. Bài 1. Một thấu kính hội tụ có tiêu cự f = 10cm. Một điểm sáng A trên trục chính cách thấu kính một khoảng d = 15cm. a/ Xác định vị trí đặt màn để thu được ảnh rõ nét. b/ Thấu kính cố định, cho A dịch chuyển ra xa thấu kính. Xác định chiều dịch chuyển như thế nào để vẫn thu được ảnh rõ nét? c/ Vật cố định, dịch chuyển thấu kính ra xa vật. Hỏi màn dịch chuyển như thế nào để vẫn thu ảnh rõ nét trên màn? Bài 2. Một điểm sáng A trên trục chính của thấu kính hội tụ có tiêu cự f = 20cm cách thấu kính 30cm. a/ Xác định vị trí tính chất ảnh A’. b/ Thấu kính lúc đầu chuyển động ra xa vật với vận tốc không đổi 5cm/s. Viết biểu thức đường đi, vận tốc, gia tốc của ảnh theo thời gian. c/ Tính đường đi, vận tốc, gia tốc của ảnh ở thời điểm t = 1s, t = 2s kể từ lúc thấu kính bắt đầu chuyển động. Bài 3. một điểm sáng A trên trục chính cách thấu kính 8cm, biết tiêu cự của thấu kính là 40cm. a/ Xác định vị trí ảnh. b/ Thấu kính cố định, điểm sáng A bắt đầu chuyển động thẳng đều với vận tốc 5cm/s ra xa thấu kính. Viết phương trình quãng đường, vận tốc, gia tốc của ảnh. c/ Tính quãng đường, vận tốc, gia tốc của ảnh vào lúc t = 4s từ khi vật bắt đầu chuyển động. Bài 4. Điểm sáng A trên trục chính thấu kính cách thấu kính 30cm cho ảnh thật. Thấu kính bắt đầu chuyển động ra xa vật với vận tốc không đổi v = 5cm/s. a/ Tính tiêu cự của thấu kính? Biết rằng sau khi đi được 2s thì ảnh đổi chiều chuyển động. b/ Chứng minh rằng khi đó khoảng cách ảnh vật là nhỏ nhất. Bài tập xác định loại thấu kính và tiêu cự của thấu kính dựa vào tính chất ảnh. Chú ý: Thấu kính hội tụ: vật thật, ảnh thật nằm khác phía của thấu kính. Vật thật ảnh ảo nằm cùng phía so với thấu kính, khoảng cách từ ảnh ảo đến thấu kính lớn hơn khoảng cách từ vật 2 thật đến thấu kính ( d’ d ) và lớn hơn ảnh thật. Khi di chuyển vật thật trong khoảng mà vật thật cho ảnh ảo thì quãng đường vật thật đi được luôn nhỏ hơn quãng đường ảnh ảo đi ( d d’) Thấu kính phân kì luôn cho ảnh ảo nằm cùng phía với vật thật so với thấu kính. Ảnh ảo luôn nhỏ hơn vật thật và khoảng cách từ ảnh ảo đến thấu kính luôn nhỏ hơn khoảng cách từ vật thật tới thấu kính. Khi di chuyển vật thật thì ảnh ảo di chuyển quãng đường luôn nhỏ hơn quãng đường vật thật đi ( d d’). Chỉ có vật thật cho ảnh thật thì mới có thể đổi chỗ cho nhau ( theo nguyên lý thuận nghịch chiều truyền ánh sáng). Bài 1. Một thấu kính có trục chính xy. Cho ba điểm A, B, C trên trục như hình vẽ. AB = 20cm, AC = 40cm. Đặt điểm sáng A cho ảnh B, đặt điểm sáng B cho ảnh C. Hỏi đó là thấu kính gì và tính tiêu cự của thấu kính? Bài 2. Cho xy là trục chính của thấu kính. A, B, C lần lượt là 3 điểm nằm trên trục chính, cho AB = 2cm. AC = 6cm. Đặt điểm sáng ở A cho ảnh hiện ở B, đặt điểm sáng ở B cho ảnh hiện ở C hỏi đó là thấu kính gì? Đặt ở đâu và có tiêu cự bao nhiêu? Bài 3. Cho 3 điểm A, B, C trên trục chính của một thấu kính có AB = 18cm, BC = 4,5cm. Nếu đặt vật sáng ở A thì thu ảnh ở B, nếu vật sáng đặt ở B thì thu ảnh ở C hỏi đó là thấu kính gì, tính tiêu cự? Bài 4. Một chùm sáng hội tụ hình nón chiếu qua một lỗ tròn đường kính 5cm trên màn ảnh E1, trên màn E2 đặt phía sau song song và cách E1 20cm ta hứng được một vệt sáng hình tròn đường kính 4cm. Nếu nắp khít vào lỗ tròn một thấu kính trên màn E2 thu được một chấm sáng rõ nét. a/ Cho biết đó là thấu kính loại gì. b/ Tính tiêu cự. Bài tập hệ Thấu kính – thấu kính, thấu kính – gương. Bài 1. Cho hệ gồm 2 thấu kính mỏng O1, O2 có trục chính trùng nhau, cách nhau một khoảng m = 48cm. O1 là thấu kính hội tụ có f1 = 24cm, O2 là thấu kính phân kì có f2 = -12cm. Đặt vật sáng AB vuông góc với trục chính trước thấu kính O1. a/ Xác định vị trí vật để hệ cho ảnh thật cao gấp 2 lần vật. x y A B C x y C B A x y C A B 3 b/ Xác định khoảng cách 2 thấu kính để độ phóng đại ảnh qua 2 hệ không phụ thuộc vị trí vật. Tính độ phóng đại đó. Chứng minh rằng với hệ nói trên nếu vật sáng AB ở vô cực thì ảnh cho bởi hệ cũng ở vô cực. Hãy vẽ một chùm tia sáng song song bất kì đi qua hệ. Bài 2. Hai thấu kính O1, O2 có trục chính trùng nhau, cách nhau 5cm. Thấu kính O2 là thấu kính hội tụ có D2 = +10 điop. Một vật sáng AB vuông góc với trục chính, đặt trước O1. Trên màn M sau thấu kính O2 một khoảng 90cm người ta hứng được ảnh A2B2 lớn gấp 5 lần vật và ngược chiều vật. hãy xác định vị trí vật và tiêu cự f1. Bài 3. Một thấu kính hội tụ O1 cho trên màn ảnh M đặt sau nó 40cm ảnh thật của vật AB. Giữ nguyên vật và thấu kính O1, đặt trong khoảng thấu kính O1 và màn M một thấu kính O2. Khi đó màn phải xô dịch cách O1 là 60cm thì mới thu ảnh rõ nét ở trên màn. ảnh này lớn gấp 3 lần kính thước ảnh trước đây. Xác định loại và tiêu cự của thấu kính 2. Bài 4. Một thấu kính hội tụ L đặt đồng trục một gương cầu lõm có f2 = 52cm. Một điểm sáng S trên trục chính cách gương một đoạn 160cm. Khi dịch chuyển thấu kính trong khoảng điểm sáng S và gương thấy có 3 vị trí thấu kính đều cho chùm ló cuối cùng trở về S. Xác định tiêu cự của thấu kính và 3 vị trí nói trên. Bài 5. Một thấu kính phân kì có f1 = -30cm đặt đồng trục chính với gương cầu lõm, gương đặt đúng tiêu điểm của thấu kính. Đặt vật ở bất kì vị trí nào trước thấu kính thì ảnh cuối cùng cũng là ảnh thật. Xác định định tiêu cự của gương. Xác định vị trí vật để hệ cho ảnh bằng vật. Bài 6. Một thấu kính hội tụ có tiêu cự f = 30cm đặt trước gương cầu lõm bán kính R = 30cm một đoạn L, trục chính trùng nhau. Vật sáng AB đặt trước và cách thấu kính một đoạn d1 = 60cm. Tính L để. a/ Hệ cho ảnh đối xứng với vật qua quang tâm thấu kính. b/ Hệ cho ảnh trùng khít với vật. Mắt và máy ảnh, kính hiển vi, ống nhòm, kính thiên văn. 1/ Cận thị: mắt cận thị là mắt khi không điều tiết có tiêu điểm chính nằm trước võng mạc: fmax < OV. Điểm cực viễn của mắt cách mắt một đoạn không lớn, điểm cực cận khá gần mắt. Sửa tật cận thị là làm cho mắt cận nhìn được các vật ở xa vô cực mà không phải điều tiết. kính cận là một thấu kính phân kì có tiêu cự được tính theo công thức fk = - OCv. 2/ Viễn thị: là mắt khi không điều tiết có tiêu điểm chính nằm sau võng mạc fmax > OV. Điểm cực cận khá xa mắt. Có thể nhìn được các vật ở xa vô cùng nhưng phải điều tiết. Sửa tật viễn thị là làm cho mắt viễn thị có thể nhìn được vật ở xa vô cực mà không phải điều tiết 4 nhưng thực tế cách sửa này không thực hiện được. Để đơn giản người ta cho mắt viễn thị đeo kính để nhìn các vật ở gần như mắt bình thường do đó dùng thấu kính hội tụ. 3/ Mắt lão: là do khi người già đi, cơ của mắt co giãn kém nên khả năng điều tiết của mắt kém đi. Mắt vẫn nhìn thấy vật ở xa vô cùng mà không phải điều tiết nhưng không thể nhìn được vật ở gần như mắt bình thường. Sửa tật này như sửa tật viễn thị của mắt. 4/ Máy ảnh cũng có cơ chế như mắt của con người. Sự khác nhau giữa mắt người và máy ảnh là khoảng cách từ thủy tinh thể đến võng mạc là không đổi trong khi đó khoảng cách từ thấu kính đến phim ảnh là thay đổi được và tiêu cự của thuỷ tinh thể là thay đổi được trong khi đó tiêu cự của thấu kính của máy ảnh là không thay đổi được. Cả hai cùng có cơ chế là hứng ảnh ở một khoảng cách tuỳ ý ( d có thể thay đổi) của vật qua thấu kính ( thuỷ tinh thể của mắt, thấu kính của máy ảnh ) lên màn ảnh ( võng mạc của mắt, phim ảnh của máy ảnh ). Do d có thể ở các khoảng cách khác nhau do vậy để hứng được ảnh trên màn thì phải có sự thay đổi của d’ hay f ( với mắt d’ cố định, f thay đổi còn máy ảnh thì d’ thay đổi còn f không thay đổi). Bài 1: Một người nhìn rõ vật ở xa nhất cách mắt 50cm và gần nhất cách mắt 15cm. Người ấy mắc tật gì? Tính độ tụ của kính đeo sát mắt để sửa tật của mắt. Khi đeo kính ấy thì người nhìn rõ vật trong khoảng nào trước mắt? Bài 2: Một người cận thị có thể nhìn rõ vật ở cách mắt gần nhất 15cm và xa nhất là 35cm. Người ấy quan sát một vật nhỏ qua kính lúp có tiêu cự f = 5cm. Mắt đặt cách kính 10cm. a/ Hỏi phải đặt vật trong khoảng nào trước kính? b/ Tính độ bội giác của ảnh trong trường hợp người ấy ngắm trừng ở cực cận và cực viễn. c/ Biết năng suất phân ly của người ấy là 1’. Tính khoảng cách ngắn nhất giữa hai điểm trên vật mà người ấy còn phân biệt được, biết 1’ = 1/3500 rad. Bài 3: Một người cận thị có điểm cực viễn cách mắt 20cm, điểm cực cận cách mắt 5cm. a/ Tính độ tụ của kính đeo sát mắt để nhìn rõ vật ở vô cực mà không phải điều tiết. Khi đeo kính đó thì đọc được dòng chữ cách mắt gần nhất là bao nhiêu? b/ Người này cần đọc một thông báo cách mắt 40cm mà trong tay lúc đó chỉ có thấu kính phân kì tiêu cự f = - 15cm. Hỏi để đọc thông báo trên mà không cần điều tiết thì phải đeo kính cách mắt bao nhiêu? Bài 4: Một người đứng tuổi có thể nhìn rõ các vật ở xa nhưng để có thể nhìn rõ vật cách mắt gần nhất 27cm thì phải đeo kính có độ tụ D = 2,5 điốp, kính cách mắt 2cm. a/ Nếu đưa kính vào sát mắt thì người ấy nhìn rõ những vật nằm trong khoảng nào trước mắt? 5 b/ Kính vẫn được đeo cách mắt 2cm. Tính độ bội giác của ảnh khi người ấy nhìn vật ở gần mắt nhất và một vật đặt ở xa mắt nhất. Bài 5: Một mắt bị cận thị khi về già chỉ trông rõ vật đặt cách mắt trong khoảng từ 40cm – 80cm. a/ Để nhìn rõ vật ở xa cần đeo kính số mấy? Khi đó cận điểm cách mắt bao nhiêu? b/ Để đọc sách đặt cách mắt 25cm thì cần đeo kính số mấy? Khi đó viễn điểm cách mắt bao nhiêu? Bài 6: Một mắt cận thị có OCc = 15cm, OCv = 51cm. a/ Để sửa tật cận thị phải đeo kính gì? Tiêu cự bao nhiêu nếu: - Kính đeo sát mắt. - Cách mắt 1cm. - Xác định cận điểm khi đeo các kính trên. b/ Để đọc sách cách mắt 21cm mà mắt không điều tiết thì đeo kính tiêu cự bao nhiêu biết kính cách mắt 1cm. c/ Để đọc sách trên chỉ có kính hội tụ với f = 28,8cm thì phải đặt kính cách mắt bao nhiêu? Bài 7: Một mắt có khoảng nhìn rõ ngắn nhất D = 50cm. a/ Định tiêu cự của kính cần đeo để có thể nhìn rõ nhất như mắt bình thường có D = 20cm với điều kiện. - Kính đeo sát mắt. - Kính cách mắt 1cm. b/ Nếu chỉ có kính với f = 28,8cm thì để đọc sách cách mắt 20cm cần phải đặt kính cách mắt bao nhiêu? Bài 8: Vật kính của một máy ảnh là một thấu kính hội tụ có tiêu cự f1 = 10,5m. Do cấu tạo của máy ảnh, nó chụp được các vật từ 1,5m . a/ Dùng máy ảnh này để chụp một vật cách máy 4,5m cao 24cm thì phim phải đặt ở đâu? Tính chiều cao của ảnh. b/ Người ta chụp ảnh một người đi xe đạp ngang qua với vận tốc v = 36km/h vuông góc với trục của máy ảnh lúc xe đạp cách máy 20m. Hỏi thời gian mở cửa sập nằm trong giới hạn nào để độ nhoè của ảnh không quá 0,1mm? c/ Người ta lắp thêm một thấu kính phân kì có f2 = - 4cm đằng sau thấu kính hội tụ để chụp ảnh một nhà máy cách máy 20 km. Hỏi phim phải đặt cách thấu kính phân kì bao nhiêu biết khoảng cách giữa hai kính là 7cm? 6 Bài 9: Vật kính của một máy ảnh coi như một thấu kính hội tụ có f1 = 7cm, khoảng cách từ vật kính đến phim có thể thay đổi trong khoảng từ 7cm 7,5cm. a/ Dùng máy ảnh này có thể chụp được các vật nằm trong khoảng nào trước máy? b/ Hướng máy để chụp ảnh một cột điện ở rất xa. Góc trông cột điện từ chỗ đứng chụp là 30. Tính chiều cao của ảnh trên phim. c/ Để có một ảnh lớn hơn người ta lắp thêm một thấu kính phân kì O2 sau O1 có f2 = - 6cm và nối dài ống kính để đưa các kính ra xa phim. Xác định khoảng cách giữa thấu kính phân kì và phim sao cho ảnh cuối cùng của cột điện lớn gấp 3 lần ảnh trước. Bài 10: Vật kính của một máy ảnh bao gồm một thấu kính hội tụ có tiêu cự f1 = 7cm và một thấu kính phân kì có f2 = - 10cm. Hai kính đặt cách nhau 2cm. Máy được hướng để chụp ảnh một vật rất xa. a/ Tính khoảng cách từ thấu kính phân kì đến phim. b/ Biết góc trông vật từ chỗ người đứng chụp là 30. Tính chiều cao của ảnh trên phim. c/ Nếu thay vật kính trên bằng một thấu kính hội tụ và muốn thu ảnh có cùng kích thước như trên thì thấu kính phải có tiêu cự là bao nhiêu? Và phim phải đặt cách thấu kính một khoảng là bao nhiêu? Bài 11: Vật kính của một máy ảnh có dạng phẳng lồi với bán kính cong mặt lồi R = 6cm, làm băng thuỷ tinh có chiết suất n = 1,6. a/ Tính độ tụ của vật kính. b/ Dùng máy ảnh để chụp một người chạy ngang qua với vận tốc 18km/h theo phương vuông góc với trục chính của vật kính cách máy ảnh 500cm. Hỏi thời gian ống kính mở tối đa là bao nhiêu? Biết rằng để ảnh không bị nhoè thì một điểm của ảnh không dịch quá 0,2mm khi vật chuyển động. Bài 12: Vật kính của kính hiển vi có f1 = 1cm, thị kính có tiêu cự f2 = 4cm, có = 16cm. Một người quan sát mắt không có tật có khoảng nhìn rõ ngắn nhất 20cm. a/ Hỏi phải đặt vật trong khoảng nào trước vật kính? b/ Tính độ bội giác của ảnh trong trường hợp người quan sát ngắm trừng ở vô cực và ở cực cận. c/ Cho năng suất phân ly của mắt là 2 phút. Tính khoảng cách ngắn nhất giữa hai điểm trên vật để mắt còn có thể phân biệt được. d/ Một người cận thị quan sát vật nhỏ qua kính hiển vi trong trạng thái không điều tiết. Xác định vị trí vật, độ bội giác của ảnh. Cho OCc = 5cm, OCv = 40cm. 7 Bài 13: Vật kính của kính hiển vi có tiêu cự f1 = 0,6cm, thị kính có tiêu cự f2 cách vật kính 14,2cm. Mắt nhìn vật AB cao 0,1 mm qua kính hiển vi trong trạng thái ngắm trừng ở vô cực dưới góc trông 0,125 rad. a/ Tính f2, xác đinh vị trí vật. b/ Để thu ảnh thật ở trên màn đặt cách thị kính 11,6cm phải dịch chuyển vật một khoảng bao nhiêu theo chiều nào? Cho khoảng cách thấy rõ ngắn nhất của mắt người quan sát là 25cm. Bài 14: Vật kính của một kính thiên văn là một thấu kính hội tụ có tiêu cự ngắn. a/ Một người mắt không có tật dùng kính thiên văn quan sát mặt trăng trong trạng thái không điều tiết. Khi đó khoảng cách giữa vật kính và thị kính là 90cm và ảnh có độ bội giác 17 lần. Tính tiêu cự của vật kính và thị kính. b/ Góc trông mặt trăng từ trái đất là 30’. Tính đường kính mặt trăng cho bởi vật kính và góc trông ảnh mặt trăng qua thị kính. c/ Một người cận thị có điểm cực viễn cách mắt 50cm không đeo kính quan sát mặt trăng trong trạng thái không điều tiết. Người ấy phải dịch chuyển thị kính một đoạn bao nhiêu và theo chiều nào? Tính độ bội giác của ảnh lúc đó. Bài 15: Một ống nhỏ được cấu tạo theo nguyên tắc kính thiên văn đã được điều chỉnh để nhìn rõ vật ở xa theo cách ngắm trừng ở vô cực cho mắt bình thường khỏi mỏi. Hỏi nếu nếu quay ngược ống nhòm ( thị kính quay về phía vật cần ngắm). a/ Mắt bình thường nhìn vào ống nhòm có thể trông rõ vật ở xa được nữa không ( nếu vật đủ lớn)? Tại sao? b/ Mắt sẽ cảm thấy vật lớn hơn hay nhỏ hơn so với nhìn vật bằng mắt thường? Tại sao? Bài 16: Vật kính của một kính thiên văn là một thấu kính hội tụ có tiêu cự dài, thị kính là một thấu kính hội tụ có tiêu cự ngắn. a/ Một người mắt không có tật dùng một kính thiên văn này để quan sát mặt trăng. Người ấy điều chỉnh kính để khi quan sát mắt không phải điều tiết. Khi đó khoảng cách giữa vật kính và thị kính là 90cm và ảnh có độ bội giác là 17. Xác định tiêu cự của vật kính và thị kính. b/ Góc trông mặt trăng từ trái đất là 30’. Tính đường kính của ảnh mặt trăng cho bởi vật kính và góc trông ảnh của mặt trăng qua thị kính. c/ Một người cận thị có OCv = 50cm không đeo kính quan sát ảnh mặt trăng qua kính thiên văn nói trên. Người ấy phải dịch chuyển thị kính như thế nào để khi quan sát mặt trăng không phải điều tiết. Tính G trong trường hợp này.
Tài liệu đính kèm: