Bài 54: Ảnh của một vật tạo bởi thấu kính

Hãy quan sát một số thấu kính và chỉ ra điểm giống nhau, khác nhau giữa chúng.

B. Hoạt động hình thành kiến thức

I. Khái niệm thấu kính hội tụ, thấu kính phân kì

2. Dựa vào kết quả thí nghiệm, hoàn thành kết luận

Trong không khí, khi chiếu chùm ánh sáng song song tới thấu kính thì chùm ló ra ở thấu kính lồi là chùm $.......$ và ở thấu kính lõm là chùm $.........$

II. Trục, quang tâm, tiêu điểm, tiêu cự và độ tụ của thấu kính

Điền các thông tin của thấu kính vào hình 54.3

III. Đường đi của tia sáng qua thấu kính

1. Dựa vào kiến thức thu thập được từ việc đọc thông tin trong khung trên, vẽ tiếp đường đi của tia sáng qua thấu kính ở các trường hợp trong hình 54.4

3. Hoàn thiện kết luận bằng cách điền từ thích hợp vào đoạn văn dưới đây

a) Đối với TKHT :

• Tia tới song song với trục chính thì tia ló $.............$
• Tia tới đi qua tiêu điểm vật chính thì tia ló $.............$
• Tia tới qua quang tâm thì tia ló $.............$

b) Đối với TKPK :

• Tia tới song song với trục chính thì đường kéo dài của tia ló $.............$
• Tia tới có đường kéo dài đi qua tiêu điểm vật chính thì tia ló $.............$
• Tia tới qua quang tâm thì tia ló $.............$

IV. Sự tạo ảnh của một vật bởi thấu kính

1. Thí nghiệm

Bố trí thí nghiệm: sách giáo khoa (SGK) trang 131

Bảng: Kết quả thí nghiệm nghiên cứu sự tạo ảnh của vật qua TKHT

Bảng: Kết quả thí nghiệm nghiên cứu sự tạo ảnh của vật qua TKPK

2. Trả lời câu hỏi

a) Ta nhìn thấy một vật khi có ánh sáng từ vật truyền vào mắt ta. Ta nhìn thấy ảnh của một vật qua thấu kính vì

A. Ánh sáng từ vật truyền tới mắt ta

B. Ánh sáng từ ảnh truyền tới mắt ta

C. Ánh sáng từ vật chiếu tới thấu kính

D. Ánh sáng từ vật chiếu tới thấu kính rồi khúc xạ và truyền tới mắt ta

b) Ảnh của điểm sáng S tạo bởi thấu kính là giao điểm của

A. chùm phản xạ từ thấu kính

B. chùm tia ló ra từ thấu kính

C. chùm tia ló ra từ thấu kính hoặc đường kéo dài về phía trước thấu kính của chùm ló.

D. Chùm tia sáng tới thấu kính.

c) Nêu các vẽ ảnh của một điểm sáng S đặt trước gương

d) Đề xuất cách vẽ ảnh của một điểm sáng S đặt trước thấu kính.

e) Vẽ ảnh của S trong các trường hợp sau

3. Vẽ ảnh và nhận xét về đặc điểm ảnh của vật AB

Đối với thấu kính mỏng, để ảnh đồng dạng với vật (ảnh rõ nét) thì vật phải có dạng phẳng, nhỏ, đặt vuông góc với trục chính và được biểu diễn tượng trưng bởi một mũi tên AB liền nét cho vật thật và đứt nét cho vật ảo. Do đó, trong trường hợp này, ảnh A'B' của vật cũng vuông góc với trục chính. Mũi tên A'B' liền nét cho ảnh thật và đứt nét cho ảnh ảo. Điểm sáng nằm trên trục chính của thấu kính thì điểm ảnh cũng nằm trên trục chính.

Vẽ ảnh của một vật AB trong các trường hợp sau:

4. Đối chiếu kết quả thu được từ thí nghiệm và phép vẽ ảnh, hoàn thiện kết luận về đặc điểm ảnh của vật tạo bởi thấu kính, ghi vào bảng 54.3

V. Một số ứng dụng của thấu kính

Nêu các ứng dụng của từng loại thấu kính, ghi vào bàng 54.4

C. Hoạt động luyện tập

1: Ghép mỗi nội dung ở cột bên trái với nội dung tương ứng ở cột bên phải

2. Chọn câu đúng

A. Ảnh của vật qua thấu kính luôn có độ lớn khác vật

B. Thấu kính hội tụ luôn tạo ra chùm tia ló hội tụ

C. Thấu kính phân kì luôn tạo ra ảnh ảo nhỏ hơn vật thật

D. Ảnh thật của vật thật qua thấu kính cùng chiều với vật

3. Tìm loại thấu kính được dùng ở các trường hợp sau và nêu rõ tại sao dùng loại thấu kính đó (hình 54.8)

4. Tìm loại thấu kính được dùng ở các trường hợp sau và nêu rõ tại sao dùng loại thấu kính đó. Hãy trình bày cách để xác định quang tâm O, các tiêu điểm F và F' của thấu kính (hình 54.9)

5. Đặt vật sáng AB có độ cao h, vuông góc với trục chính của TKHT có tiêu cự f, điểm A nằm trên trục chính, cách thấu kính một khoảng d. Ảnh A'B' của vật AB có độ cao h' và hứng được trên màn cách thấu khính khoảng d'

a) Chứng minh rằng độ phóng đại ảnh $k = \frac{A'B'}{AB} = \frac{h'}{h} = \frac{d'}{d}$.

b) Chứng minh rằng mối liên hệ giữa tiêu cự của thấu kính, khoảng cách từ vật đến thấu kính, và khoảng cách từ ảnh đến thấu kính tuân theo biểu thức: $\frac{1}{f} = \frac{1}{d} + \frac{1}{d'}$

6. Đặt vật sáng AB cao 2cm, vuông góc với trục chính của TKHT có tiêu cự 10cm, Điểm B nằm trên trục chính, cách thấu kính 15cm.

a) Vẽ ảnh A'B' của AB theo tỉ lệ xích tùy chọn.

b) Tính khoảng cách từ ảnh đến thấu kính và chiều cao của ảnh A'B'

c) Nếu dịch chuyển vật AB ra xa thấu kính thêm 10 cm thì chiều cao của ảnh A'B' thay đổi như thế nào? Ảnh A'B' có hứng được trên màn không?

d) Nếu dịch chuyển vật AB lại gần thấu kính thêm 10 cm thì chiều cao của ảnh thay đổi như thế nào? Ảnh A'B' có hứng được trên màn không?

7. Đặt vật sáng AB có độ cao h, vuông góc với trục chính của TKPK có tiêu cự f, điểm A nằm trên trục chính, cách thấu kính một khoảng d. Ảnh A'B' của vật AB có độ cao h' và cách thấu kính khoảng d'

a) Chứng minh rằng độ phóng đại ảnh $k = \frac{A'B'}{AB} = \frac{h'}{h} = \frac{d'}{d}$.

b) Chứng minh rằng mối liên hệ giữa tiêu cự của thấu kính, khoảng cách từ vật đến thấu kính, và khoảng cách từ ảnh đến thấu kính tuân theo biểu thức: $-\frac{1}{f} = \frac{1}{d} - \frac{1}{d'}$

8. Đặt vật sáng AB cao 2cm, vuông góc với trục chính của TKPK có tiêu cự 10cm. Điểm B nằm trên trục chính, cách thấu kính 15cm.

a) Vẽ ảnh A'B' của AB theo tỉ lệ xích tùy chọn.

b) Tính khoảng cách từ ảnh đến thấu kính và chiều cao của ảnh A'B'

c) Nếu dịch chuyển vật AB ra xa thấu kính thêm 10 cm thì chiều cao của ảnh A'B' thay đổi như thế nào? Ảnh A'B' có hứng được trên màn không?

9. Đặt vật sáng AB cao 3 cm vuông góc với trục chính của thấu kính và A nằm trên trục chính. Ảnh A'B' của AB qua thấu kính ngược chiều với AB và có chiều dài bằng 1/2 lần vật.

a) Thấu kính sử dụng là loại thấu kính nào? Tại sao?

b) Ảnh A'B' hiện cách thấu kính 12 cm. Tính tiêu cự của thấu kính?

c) Dịch chuyển vật AB theo phương vuông góc với trục chính, lại gần thấu kính thì ảnh thật AB của thấu kính dịch chuyển như thế nào? Độ cao của ảnh thay đổi như thế nào?

10. Đặt vật sáng AB cao 3 cm vuông góc với trục chính của thấu kính và A nằm trên trục chính. Ảnh A'B' của AB qua thấu kính cùng chiều với AB và có chiều dài bằng 1/2 lần vật.

a) Thấu kính sử dụng là loại thấu kính nào? Tại sao?

b) Ảnh A'B' hiện cách thấu kính 12 cm. Tính tiêu cự của thấu kính?

c) Dịch chuyển vật AB theo phương vuông góc với trục chính, lại gần thấu kính thì ảnh thật AB của thấu kính dịch chuyển như thế nào? Độ cao của ảnh thay đổi như thế nào?

D. Hoạt động vận dụng

1. Có các thấu kính mà không thể xác định được bề dày của phần giữa và phần rìa của nó. Làm thế nào để biết được mỗi thấu kính đó là thấu kính hội tụ hay thấu kính phân kì?

2. Tìm hiểu xem kính của người già đeo khi đọc sách, kính của một số bạn trong lớp đeo là loại thấu kính nào?

3. Tìm hiểu xem thấu kính được sử dụng ở lỗ nhìn (M) trên cánh cửa ra vào nhà là thấu kính hội tụ hay phân kì?

4. Một hôm trời nắng, bạn Nam đã dùng một thấu kính hứng các tia nắng lên tờ giấy đặt ở sân nhà, ít phút sau tờ giấy bốc cháy.
Bạn Nam đã dùng loại thấu kính nào?

Tại sao Nam chọn loại thấu kính đó?

5. Đặt một ngọn nến trước thấu kính hội tụ, đặt một tấm bìa phía sau thấu kính để hứng được ảnh của ngọn nến rõ nét. Nếu dùng một miếng giấy che kín nửa thấu kính thì tại vị trí đặt tấm bìa kích thước ảnh ngọn nến có thay đổi không? Tại sao?

E.Hoạt động tìm tòi mở rộng

1. Sử dụng quy ước dấu: vật thật d > 0, vật ảo d < 0, ảnh thật d' > 0, ảnh ảo d' < 0. TKHT có tiêu cự f > 0, TKPK có tiêu cự f < 0.

a) Chứng minh biểu thức: $\frac{1}{f} = \frac{1}{d} + \frac{1}{d'}$ (*) áp dụng được cho cả hai loại thấu kính.

b) Từ biểu thức (*) tìm biểu thức tính d và biểu thức tính d'

2. Các bọt khí trong môi trường nước, trong lòng các chất trong như thủy tinh, ... là thấu kính lồi nhưng không phải thấu kính hội tụ mà là thấu kính phân kì. Áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng để giải thích điểu này.

3. Đọc thông tin trong sách Hướng dẫn học, quan sát hình 55.2 để tìm hiểu hoạt động của mắt.

Dự đoán xem, ở các cự li quan sát vật khác nhau như vậy bộ phận nào của mắt phải làm việc để mắt vẫn nhìn thấy các vật?

C. Hoạt động luyện tập

1. Một người cao 1,6 m được chụp ảnh và đứng cách vật kính của máy ảnh là 3 m. Phim đặt cách vật kính 6 cm. Hỏi ảnh người ấy trên phim cao bao nhiêu cm?

B. Hoạt động hình thành kiến thức

I. Tác dụng nhiệt của ánh sáng

Tiến hành thí nghiệm và ghi kết quả thí nghiệm vào bảng

Độ tăng nhiệt độ của ống màu tối so với độ tăng nhiệt độ của ống màu sáng là

[ ] lớn hơn.                  [ ] nhỏ hơn.                    [ ] bằng nhau.

Với cùng một điều kiện chiếu sáng như nhau thì khả năng hấp thụ năng lượng ánh sáng của vật có màu tối là

[ ] lớn hơn vật màu sáng.            [ ] nhỏ hơn vật màu sáng.               [ ] bằng vật màu sáng.