A. Tóm tắt lý thuyết
1. Đặc điểm ảnh của một vật tạo bởi thấu kính phân kỳ
- Vật sáng đặt ở mọi vị trí trướ thấu kính phân kỳ luôn cho ảnh ảo, cùng chiều, nhỏ hơn vật và luôn nằm trong khoảng tiêu cự của thấu kính
- Vật đặt rất xa thấu kính, ảnh ảo của vật có vị trí cách thấu kính một khoảng bằng tiêu cự.
- 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 phân kỳ
- 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.
3. Độ lớn của ảnh ảo tạo bởi các thấu kính
- Ảnh ảo tạo bởi thấu kính hội tụ: Ảnh ảo, cùng chiều và lớn hơn vật
- Ảnh ảo tạo bởi thấu kính phân kì: Ảnh ảo, cùng chiều và nhỏ hơn vật
4. Bài tập minh họa
Bài 1. Trên hình 44-45.3 có vẽ trục chính Δ, quang tâm O, hai tiêu điểm F, F’ của một thấu kính, hai tia ló 1, 2 của hai tia tới xuất phát từ một điểm sáng S.
a. Thấu kính đã cho là thấu kính hội tụ hay phân kì?
b. Bằng cách vẽ hãy xác định ảnh S’ và điểm sáng S.
Hướng dẫn giải:
Hình 45.6
a. Thấu kính đã cho là thấu kính phân kì.
b. Bằng cách vẽ:
- Xác định ảnh S’ : kéo dài tia ló số 2, cắt đường kéo dài của tia ló 1 tại đâu thì đó là S’.
- Xác định điểm S: vì tia ló 1 kéo dài đi qua tiêu điểm F nên tia tới của nó phải là tia đi song song với trục chính của thấu kính. Tia này cắt tia đi qua quang tâm ở đâu thì đó là điểm sáng S.
Bài 2. Vật sáng AB có độ cao h được đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính phân kì tiêu cự f. Điểm A nằm trên trục chính và có vị trí tại tiêu điểm F [hình 44-45.4]. a. Dựng ảnh A’1B’1 của AB qua thấu kính đã cho.
b. Vận dụng kiến thức hình học hãy tính độ cao h’ của ảnh theo h và khỏang cách d’ từ ảnh đến thấu kính theo f.
Hướng dẫn giải:
Hình 45.7
- Dùng hai tia sáng đã học để dựng ảnh tạo bởi thấu kính phân kì.
- \[h'=\frac{h}{2};d'=\frac{d}{2}=\frac{f}{2}\]
B. Bài tập trong sách giáo khoa
Bài C1 [trang 122 SGK Vật Lý 9]: Hãy làm thí nghiệm để chứng tỏ rằng không thể hứng được ảnh của vật trên màn với mọi vị trí của vật.
Hướng dẫn giải:
Đặt vật ở một vị trí bất kì trước thấu kính phân kì. Đặt mà hứng ở trước thấu kính. Từ từ đưa màn ra xa thấu kính và quan sát xem có ảnh trên màn hay không. Thay đổi vị trí của vật và cũng làm tương tự, ta vẫn được kết quả như trên.
Bài C2 [trang 122 SGK Vật Lý 9]: Làm thế nào để quan sát được ảnh của vật tạo bởi thấu kính phân kì? Ảnh đó là ảnh thật hay ảnh ảo? Cùng chiều hay ngược chiều với vật?
Hướng dẫn giải:
Để quan sát được ảnh của vật tạo bởi thấu kính phân kì, ta phải đặt mắt trên đường truyền của chùm tia ló. Ảnh của một vật tạo bởi thấu kính phân kì là ảnh ảo, cùng chiều với vật
Bài C3 [trang 122 SGK Vật Lý 9]: Dựa vào kiến thức đã học ở bài trước, hãy nêu cách dựng ảnh của vật AB qua thấu kính phân kì, biết AB vuông góc với trục chính, A nằm trên trục chính.
Hướng dẫn giải:
Muốn dựng ảnh của một vật AB qua thấu kính phân kì khi AB vuông góc với trục chính, A nằm trên trục chính, ta làm như sau:
- Dựng ảnh B' của điểm B qua thấu kính, ảnh này là điềm đồng quy khi kéo dài chùm tia ló.
- Từ B hạ vuông góc với trục chính của thấu kính, cắt trục chính tại A'. A' là ảnh của điểm A.
- A'B' là ảnh của vật AB tạo bởi thấu kính phân kì.
+ Dựa vào tia đi song song với trục chính và tia đi qua quang tâm của thấu kính phân kì để dựng ảnh của vật AB [h.45.1].
+ Khi tịnh tiến AB luôn vuông góc với trục chính thì tại mọi vị trí, tia BI là không đổi, cho tia ló IK cũng không đổi. Do đó tia BO luôn cắt IK kéo dài tại B' nằm trên đoạn FI. Chính vì vậy A'B luôn ở trong khoảng tiêu cự.
Bài C4 [trang 122 SGK Vật Lý 9]: Trên hình 45.2 cho biết vật AB được đặt vuông góc với trục chính của thấu kính phân kì có tiêu cự f = 12cm. Điểm A nằm trên trục chính và cách quang tâm O một khoảng OA = 24cm.
Hãy dưng ảnh A'B' của vật AB tạo bởi thấu kính đã cho
+ Dựa vào hình vẽ, hãy lập luận để chứng tỏ rằng ảnh này luôn nằm trong khoảng tiêu cự của thấu kính.
Hướng dẫn giải:
+ Ảnh A'B' của vật AB tạo bởi thấu kính đã cho:
+ Ta dựa vào tia đi song song trục chính và tia đi qua quang tâm để dựng ảnh A'B' của AB. Khi tịnh tiến AB luôn vuông góc với trục chính thì tại mọi vị trí, tia BI luôn không đổi, cho tia ló IK cũng không đổi. Do đó tia BO luôn cắt tia IK kéo dài tại B' nằm trong đoạn FI. Chính vì vậy, ảnh A'B' luôn nằm trong khoảng tiêu cự của thấu kính.
Bài C6 [trang 123 SGK Vật Lý 9]: Từ bài toán trên, hãy cho biết ảnh ảo của một vật tạo bởi thấu kính hội tụ và thấu kính phân kì có đặc điểm gì giống nhau, khác nhau. Từ đó hãy nêu cách nhận biết nhanh chóng một thấu kính là hội tụ hay phân kì.
Hướng dẫn giải:
Giống nhau: Cùng chiều với vật.
- Khác nhau:
Đối với thấu kính hội tụ thì ảnh lớn hơn vật và ở xa thấu kính hơn vật.
Đốì với thâu kính phân kì thì ảnh nhỏ hơn vật và ở gần thấu kính hơn vật.
Cách nhận biết nhanh chóng một thấu kính hội tụ hay phân kì: Đưa thấu kính lại gần dòng chữ trên trang sách. Nếu nhìn qua thấu kính thấy hình ảnh dòng chữ cùng chiều, to hơn so với khi nhìn trực tiếp thì đó là thấu kính hội tụ. Ngược lại, nếu nhìn thấy hình ảnh dòng chữ cùng chiều, nhỏ hơn so với nhìn trực tiếp thì đó là thẩu kính phân kì.
Bài C7 [trang 123 SGK Vật Lý 9]: Vận dụng kiến thức hình học, tính khoảng cách từ ảnh đến thấu kính và chiều cao của ảnh trong hai trường hợp ở C5 khi vật có chiều cao h = 6mm.
Hướng dẫn giải:
- Xét 2 cặp tam giác đồng dạng trong hình 45.2: OB'F' và BB'I; OAB và OA'B'
Từ hệ thức đồng dạng, ta tính được h' = 3h = l,8cm; OA' = 24cm.
- Xét hai cặp tam giác đồng dạng trong hình 45.3: FB'O và IB'B; OA'B' và OAB.
Từ hệ thức đồng dạng, ta tính được: h' = 0,36cm; OA' = 4,8cm.
+ Ảnh của vật AB tạo bởi thấu kính phân kì nhỏ hơn vật [H.45.3].
Bài C8 [trang 123 SGK Vật Lý 9]: Hãy trả lời câu hỏi nêu ra ở phần mở bài.
Hướng dẫn giải:
Bạn Đông bị cận thị nặng. Nếu Đông bỏ kính ra, ta nhìn thây mắt bạn to hơn khi nhìn thấy mắt bạn đang đeo kính, vì kính của bạn là thấu kính phân kì. Khi ta nhìn mắt bạn qua thấu kính phân kì, ta đã nhìn thấy ảnh ảo của mắt, nhỏ hơn mắt khi không đeo kính.
C. Bài tập trắc nghiệm
Câu 1: Chiếu một chùm tia sáng song song vào một thấu kính phân kì, theo phương vuông góc với mặt của thấu kính.
A. Chùm tia khúc xạ ra khỏi thấu kính sẽ loe rộng dần ra.
B. Chùm tia khúc xạ ra khỏi thấu kính sẽ thu nhỏ dần lại.
C. Chùm tia khúc xạ ra khỏi thấu kính có chỗ bị thắt lại.
D. Chùm tia khúc xạ ra khỏi thấu kính có chỗ trở thành chum tia song song.
Câu 2: Đặt ngón tay trước một thấu kính, rồi đặt mắt sau thấu kính ta thấy một ảnh lớn hơn chính ngón tay đó. Ảnh đó là ảnh thật hay ảnh ảo?. Thấu kính là hội tụ hay phân kì? A. Ảnh đó là ảnh thật, thấu kính đó là thấu kính hội tụ.
B. Ảnh đó là ảnh ảo, thấu kính đó là thấu kính hội tụ.
C. Ảnh đó là ảnh thật, thấu kính đó là thấu kính phân kì.
D. Ảnh đó là ảnh ảo, thấu kính đó là thấu kính phân kì.
Câu 3: Di chuyển một ngọn nến dọc theo trục chính của một thấu kính phân kì, rồi tìm ảnh của nó, ta sẽ thấy gì?
A. Có lúc ta thu được ảnh thật, có lúc ta thu được ảnh thật.
B. Nếu đặt ngọn nến ngoài khoảng tiêu cự của thấu kính ta sẽ thu được ảnh thật.
C. Ta chỉ thu được ảnh ảo, nếu đặt ngọn nến trong khoảng tiêu cự của thấu kính.
D. Ta luôn luôn thu được ảnh ảo dù đặt ngọn nến ở bất kì vị trí nào.
Câu 4: Ảnh của một ngọn nến qua một thấu kính phân kì:
A. Có thể là ảnh thật, có thể là ảnh ảo.
B. Chỉ có thể là ảnh ảo, nhỏ hơn ngọn nến.
C. Chỉ có thể là ảnh ảo, lớn hơn ngọn nến.
D. Chỉ có thể là ảnh ảo, có thể lớn hoặc nhỏ hơn ngọn nến.
Câu 5: Chọn câu đúng. Chiếu một chùm tia sáng song song vào một thấu kính phân kì theo phương vuông góc với mặt của thấu kính thì chum tia khúc xạ ra khỏi thấu kính sẽ:
A. Loe rộng dần ra.
B. Thu nhỏ lại dần.
C. Bị thắt lại.
D. Trở thành chum tia song song.