GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ 11 CƠ BẢN – CHƯƠNG 1 GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ 11 CƠ BẢN – CHƯƠNG 1 Phần 1: QUANG HỌC Chương 1: CÁC ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN CỦA QUANG HỌC Bài 1: ĐỊNH LUẬT TRUYỀN THẲNG – ĐỊNH LUẬT PHẢN XẠ ÁNH SÁNG A. TÓM TẮT LÝ THUYẾT 1. Định luật truyền thẳng của ánh sáng Trong một môi trường trong suốt và đồng tính, ánh sáng truyền đi theo đường thẳng. 2. Tia sáng – Chùm sáng Tia sáng là một chùm tia sáng rất mảnh. Trong quang học tia sáng được biểu diễn là một tia sáng là một đoạn thẳng, phía trên có một mũi tên chỉ chiều truyền của ánh sáng. Trong thực tế không có một tia sáng độc lập. Chùm sáng (hay chùm tia sáng) là một tập hợp của vô số các tia sáng. Các loại chùm sáng: □ Chùm sáng song song: □ Chùm sáng hội tụ: □ Chùm sáng phân kỳ: 3. Bóng tối – Bóng nửa tối a) Bóng tối Cho ánh sáng từ một nguồn sáng điểm S chiếu đến vật M chắn sáng. Đằng sau vật M đặt một màn ảnh E. Ánh sáng từ nguồn S, khi đến M thì bị M cản lại, tạo thành một vùng tối trên màn E, được gọi là bóng tối. Vùng không gian (a) giữa vật M và màn E gọi là vùng bóng tối. GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ 11 CƠ BẢN – CHƯƠNG 1 b) Bóng nửa tối Ta chiếu sáng vật M bằng hai nguồn sáng điểm S 1 , S 2 . Trên màn E ta thấy các vùng có độ sáng tối khác nhau. Vùng (1) chỉ nhận được ánh sáng đến từ S 1 và vùng (2) chỉ nhận được ánh sáng đến từ S 2 , là những bóng mờ gọi là bóng nửa tối. Vùng (3) không nhận được ánh sáng của cả hai nguồn điểm, là bóng tối. Vùng không gian (b) và (c) giữa vật M và màn ảnh E được gọi là vùng bóng nửa tối, vùng (a) được gọi là vùng bóng tối. 4. Định luật phản xạ ánh sáng a) Hiện tượng phản xạ ánh sáng Hiện tượng phản xạ ánh sáng là hiện tượng ánh sáng chiếu tới một mặt nhẵn bóng, chùm sáng này sẽ bị hắt trở lại theo một phương xác định. b) Định luật phản xạ ánh sáng - Tia phản xạ nằm trong mặt phẳng tới. - Góc phản xạ bằng góc tới: i’ = i Vật và ảnh đối xứng nhau qua gương phẳng. 5. Gương phẳng Một phần mặt phẳng phản xạ rất tốt gọi là gương phẳng. Ví dụ: mặt kim loại nhẵn bóng, mặt gương phẳng thủy tinh, mặt hồ nước yên tĩnh, … Kí hiệu: GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ 11 CƠ BẢN – CHƯƠNG 1 Ảnh cho bởi gương phẳng: □ Vật thật cho ảnh ảo. Ảnh ảo là ảnh không hứng được trên màn mà chỉ có thể quan sát trực tiếp bằng mắt. (Hình 1) □ Vật ảo cho ảnh thật. Ảnh thật là ảnh hứng được trên màn hay ghi được trên phim ảnh. (Hình 2) (Hình 1) (Hình 2) 6. Tính chất thật, ảo của vật và ảnh - Tập hợp của các điểm vật thật gọi là vật thật. - Tập hợp của các điểm ảnh ảo gọi là ảnh ảo. B. BÀI TẬP B.1. Câu hỏi 1. Nguồn sáng là gì? Hãy kể một vài nguồn sáng mà bạn biết. Nguồn sáng là vật tự phát ra ánh sáng. Một số nguồn sáng: Mặt Trời, đèn pin, nến, đèn neon, … 2. Trong các trường hợp nào thì ánh sáng không đi theo đường thẳng ? Tia sáng truyền trong môi trường không đồng tính. Ví dụ: không khí có khối lượng riêng thay đổi theo từng vùng. Tia sáng đi từ môi trường đồng tính này sang môi trường đồng tính khác. 3. Ảnh ảo và ảnh thật khác nhau ở những điểm nào ? Ảnh ảo là ảnh không hứng được trên màn mà chỉ có thể quan sát trực tiếp bằng mắt. Ảnh thật là ảnh hứng được trên màn hay ghi được trên phim ảnh. B.2. Bài tập 1. Quan sát hình vẽ. Hỏi các điểm S, S’ là điểm vật hay điểm ảnh ? Cho biết tính chất vật và ảnh này (thật hay ảo). Hướng dẫn Trường hợp 1: Nếu ánh sáng có chiểu truyền từ trái sang phải. Khi đó ta có: GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ 11 CƠ BẢN – CHƯƠNG 1 Trường hợp 2: Nếu ánh sáng có chiều truyền từ phải sang trái. Khi này ta có hình vẽ: Trong hình trên thì S là vật thật, S’ là ảnh ảo. 2. Hai gương phẳng M 1 , M 2 đặt vuông góc với nhau. Một điểm sáng S ở khoảng hai mặt gương. Hỏi hệ gương này tạo thành mấy ảnh ? Vẽ đường đi của một chùm tia sáng xuất phát từ S lần lượt đến hai gương. Hướng dẫn Điểm sáng S trước hai gương phẳng M 1 và M 2 lần lượt cho hai ảnh là S 1 và S 2 . Vì ảnh S 1 nằm trước gương M 2 nên tạo ảnh S 1 ’ ở sau M 2 và ảnh S 2 nằm trước gương M 1 nên tạo ảnh S 2 ’ ở sau gương M 1 . Vẽ hình ta thấy hai ảnh S 1 ’ và S 2 ’ trùng nhau. Vậy qua hệ hai gương phẳng đặt vuông góc với nhau điểm sáng S cho ta 3 ảnh. Cách vẽ: + Vẽ ảnh S 1 của S qua M 1 . + Vẽ tia phản xạ IJ bất kỳ có đường kéo dài qua ảnh S 1 . + Vẽ ảnh S 1 ’ của S 1 qua M 2 . + Vẽ tia phản xạ JR có đường kéo dài qua ảnh S 1 ’. Tia SIJR là tia cần vẽ. 3. Một người đứng trước một gương phẳng hình chữ nhật thẳng đứng. Mép dưới của gương cách mặt đất 1 m. Mắt người này cách mặt đất 1,6 m. a) Người này có thể nhìn thấy ảnh của chân mình trên mặt đất không ? Tại sao ? b) Muốn nhìn thấy ảnh của chân trên mặt đất, phải di chuyển gương thế nào ? Một khoảng bao nhiêu ? Hướng dẫn a) Trong đó M là mắt của người đó. Từ hình vẽ ta thấy đường nhìn từ ảnh ảo M’ đến mép dưới J của gương không đến chân. GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ 11 CƠ BẢN – CHƯƠNG 1 Vậy ta suy ra người đó không thể thấy chân mình trên đất vì chân nằm ngoài thị trường gương. b) Theo hình vẽ ta thấy để người đó có thể nhìn thấy chân trên đất, thì mép dưới J của gương ít nhất phải ở I. Ta có : ' ' 0,8 ( ) 20 ( ) 2 2 B M BM HI cm IJ cm= = = ⇒ = Vậy muốn nhìn thấy ảnh của chân trong gương thì phải hạ gương để mép dưới của gương thấp hơn I, nên phải dịch chuyển gương một đoạn lớn hơn 20 cm. GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ 11 CƠ BẢN – CHƯƠNG 1 Bài 2 : GƯƠNG CẦU A. TÓM TẮT LÝ THUYẾT 1. Gương cầu * Một chỏm cầu phản xạ ánh sáng tốt được gọi là gương cầu. + O : đỉnh gương. + R : bán kính mặt cầu. + C : tâm gương. + R : bán kính mở (bán kính khẩu độ). + Đường thẳng OC qua tâm và đỉnh gương : trục chính của gương. + Đường thẳng ( ∆ ) bất kỳ đi qua tâm gương : trục phụ của gương. * Gương cầu có hai loại : + Gương cầu lõm có mặt phản xạ là mặt lõm. Gương cầu lõm. Ký hiệu gương cầu lõm. + Gương cầu lồi có mặt phản xạ là mặt lồi. Gương cầu lồi. Ký hiệu gương cầu lồi. 2. Tiêu điểm – tiêu cự - tiêu diện a) Tiêu điểm Tiêu điểm là điểm mà khi ta chiếu các chùm tia tới song song với trục chính gương cầu, các tia phản xạ (hoặc đường kéo dài của chúng) cắt nhau với trục chính gương cầu tại một điểm. Điểm này gọi là tiêu điểm chính. Ký hiệu : F b) Tiêu cự Tiêu cự là một độ dài đại số, có chiều dài bằng khoảng cachr từ đỉnh gương đến tiêu điểm F : f OF= . c) Tiêu diện Tiêu diện (hay mặt phẳng tiêu) là mặt phẳng vuông góc với trục chính tại tiêu điểm F. Giao điểm giữa trục phụ với tiêu diện gọi là tiêu điểm phụ. 3. Đường đi của tia sáng GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ 11 CƠ BẢN – CHƯƠNG 1 Các tia đặc biệt qua gương cầu : + Tia tới (1) song song với trục chính cho tia phản xạ (hay đường kéo dài của tia phản xạ) qua tiêu điểm F. + Tia tới (2) (hay đường kéo dài của tia tới) qua tiêu điểm F cho tia phản xạ song song với trục chính. + Tia tới (3) (hay đường kéo dài của tia tới) qua tâm C cho tia phản xạ có phương trùng với phương của tia tới. + Tia tới (4) đến đỉnh O cho tia phản xạ đối xứng với tia tới qua trục chính. 4. Công thức gương cầu 1 1 1 'd d f + = Trong đó : 2 R f = Quy ước dấu : + Vật thật d > 0 ; vật ảo < 0 + Ảnh thật d > 0 ; ảnh ảo d’ <0 + Gương cầu lõm f > 0 ; gương cầu lồi f < 0 5. Cách vẽ ảnh – Độ phóng đại của ảnh Độ phóng đại ảnh : ' ' 'A B d k d AB = = − * Lưu ý : + Nếu k > 0 : vật và ảnh cùng chiều + Nếu k < 0 : vật và ảnh ngược chiều 6. Điều kiện tương điểm Để có ảnh cho bởi gương cầu rõ nét thì phải thỏa những điều kiện sau : a) Góc mở ϕ của gương phải rất nhỏ. b) Gới tới của các tia sáng trên mặt gương phải rất nhỏ. 7. Tính chất của ảnh cho bởi gương cầu Cả hai loại gương cầu có cùng một số tính chất sau : 1) Khi vật tiến lại gần hay đi ra xa gương cầu, ảnh luôn di chuyển ngược chiều với vật. 2) Vật và ảnh có tính chất giống nhau (cùng thật hay cùng ảo) thì ngược chiều nhau. 3) Vật và ảnh có tính chất khác nhau (vật thật, ảnh ảo hay ngược lại) thì cùng chiều. GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ 11 CƠ BẢN – CHƯƠNG 1 Ta có bảng tóm tắt vị trí tương ứng của vật và ảnh cho hai loại gương : 8. Ứng dụng của gương cầu Gương cầu được dùng để tạo bếp Mặt Trời (hay lò Mặt Trời), vật kính của kính thiên văn, gương chiếu hậu. B. BÀI TẬP B.1. Câu hỏi 1. Cho S là một điểm sáng ở trước một gương cầu lõm. Ảnh của S là ảnh thật S’ được hứng trên màn E vuông góc với trục chính của gương. Cho S tiến lại gần gương. Hỏi phải di chuyển màn E theo chiều nào để ảnh trên màn luôn luôn rõ nét ? Hướng dẫn Gọi d 1 , d 1 ’ lần lượt là tọa độ vật và ảnh ứng với vị trí thứ nhất của điểm S. Gọi d 2 , d 2 ’ lần lượt là tọa độ vật và ảnh ứng với vị trí thứ hai của điểm S. Khi ta dịch chuyển điểm S lại gần gương thì d 2 < d 1 , ta có : 2 1 2 1 ' ' 2 1 ' ' 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 : : 0; ' 0 d d f d f d suy ra d d d d Ta có d d > ⇒ − < − < ⇒ > ∆ < ∆ > Vậy để thu được ảnh rõ nét trên màn ta phải dịch chuyển màn ra xa gương. 2. Chọn câu đúng. Đối với gương cầu lõm : A. Ảnh luôn đối xứng với vật qua gương. B. Ảnh đối xứng với vật qua gương nếu d = 2f. C. Ảnh và vật cách đều gương nếu d = 2f. D. Các câu trên đều sai. Đáp án : C. 3. Chọn câu đúng. Đối với gương cầu lồi : A. Vật thật thì ảnh ảo, vật ảo thì ảnh thật. B. Vật thật luôn luôn cho ảnh ảo. C. Vật và ảnh cách đều nhau. D. Vật ảo luôn luôn cho ảnh thật. Đáp án : B. B.2. Bài tập 1. Cho một gương cầu lõm có bán kính R = 60 cm. Vật AB cao 2 cm, được đặt vuông góc với trục chính, ở trước gương, cách gương một khoảng : GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ 11 CƠ BẢN – CHƯƠNG 1 a) 20 cm. b) 60 cm. Hãy xác định vị trí, tính chất và độ lớn của ảnh trong mỗi trường hợp. Hướng dẫn a) Vật AB ở trước gương, cách gương 20 cm. Ta có : Tiêu cự của ngương : 60 30 ( ) 2 2 R f cm= = = 1 1 1 20.30 ' 60 ( ) ' 20 30 df d cm d d f d f + = ⇒ = = = − − − Độ phóng đại của ảnh : ' ( 60) 3 ' ' 6 ( ) 20 d k A B cm d − = − = − = ⇒ = Vậy ảnh là ảnh ảo, cùng chiều và lớn gấp 3 lần vật, ảnh A’B’ = 6 cm. b) Vật AB ở trước gương, cách gương 60 cm. 1 1 1 60.30 ' 60 ( ) ' 60 30 df d cm d d f d f + = ⇒ = = = − − Độ phóng đại của ảnh: ' 60 3 ' ' 6 ( ) 20 d k A B cm d = − = − = − ⇒ = Vậy ảnh là ảnh thật, ngược chiều và lớn gấp 3 lần vật, ảnh A’B’ = 6 cm. 2. Đặt một vật có độ cao h vuông góc với trục chính của một gương cầu lõm và cách gương một đoạn d. Cho biết ảnh A’B’ là ảnh thật, có độ lớn bằng một nửa độ lớn của vật. Bằng cách vẽ các tia sáng, xác định vị trí của ảnh A’B’. Hướng dẫn Ta vẽ theo các bước sau : + Vẽ gương cầu lõm và trục chính. + Vẽ vật AB có chiều cao h, vuông góc với trục chính của gương và cách gương một đoạn d. + Vẽ đường thẳng ( ∆ ) song song với trục chính (ở phía không chứa AB) và cách trục chính một đoạn h/2. ( ∆ ) chính là một tia phản xạ song song với trục chính. Điểm cắt I của ( ∆ ) với gương chính là điểm tới. Vì ảnh thật và vật thật nên ngược chiều nhau. + Nối B với I. Tia BI là tia tới ứng với tia phản xạ ( ∆ ). Điểm cắt F chính là tiêu điểm của gương. + Vẽ tia tới BJ song song với trục chính, vẽ tia phản xạ JF. Tia này cắt ( ∆ ) tại một điểm. Điểm đó chính là ảnh B’ của B. Từ B’ hạ đường vuông góc xuống trục chính, ta được ảnh A’B’ của AB. 3. Một gương cầu lồi có tiêu cự 20 cm. Vật thật AB cao 2 cm đặt vuông góc với trục chính, cách gương 10 cm. a) Xác định vị trí, tính chất, độ lớn của ảnh. b) Vẽ đường đi của tia sáng. Hướng dẫn [...]... và n2 : n 21 = n2 n1 Từ công thức trên ta có thể viết lại công thức của định luật khúc xạ : n1 sin i1 =n2 sin i2 GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ 11 CƠ BẢN – CHƯƠNG 1 Chiết suất tuyệt đối của một số chất : Môi trường vật chất Thủy tinh thường Pha lê Kim cương Nước Rượu etylic Benzen Sunfua cacbon Không khí Khí cacbonic Khí hidro n 1, 52 1, 6 – 1, 8 2,42 1, 33 1, 3 1, 5 1, 63 1, 000293 1, 00045 1, 00 014 3 Nguyên lý thuận nghịch...GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ 11 CƠ BẢN – CHƯƠNG 1 a) Ta có : d = 10 cm ; f = -20 cm d'= df 10 .(−20) 20 = =− ≈ −6, 7 (cm) d − f 10 − (−20) 3 Vậy ảnh là ảnh ảo cách gương 6,7 cm 20 ) Độ phóng đại của ảnh : k = − d = − 3 = 2 d1 10 3 ' 1 (− Ảnh cùng chiều vật và bằng 2/3 vật b) 4 Cho gương cầu lõm M có tiêu cự 40 cm Vật AB đặt cách gương 45 cm, vuông góc với trục... của bản JK = IH tan r = KH tan i; KH = IH tan r r ≈e tan i i (Vì bản song song chỉ cho ảnh rõ với các tia tới đến gần vuông góc với bản nên tan i ≈ sin i ≈ i; tan r ≈ sin r ≈ r ) GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ 11 CƠ BẢN – CHƯƠNG 1 r Suy ra SS’ = IH – KH = e (1 − ) i 1 Vì i ≈ nr nên ta có: SS ' = e (1 − ) n Thay số vào biểu thức trên ta tính được: SS’ = 2 cm Vậy ảnh S’ cách bản 18 cm b) Khi ta thay điểm sáng bằng vật. .. xa vô cực + Vật di chuyển 5 cm sau : AB từ tiêu diện đến vị trí cách gương 35 cm, khi đó : 1 1 1 df 35.40 = + ⇒d'= = = −280 (cm) f d d' d − f 35 − 40 Ảnh ảo từ vô cực sau gương chạy tới cách gương 280 cm (sau gương) GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ 11 CƠ BẢN – CHƯƠNG 1 Bài 3 : HIỆN TƯỢNG KHÚC XẠ ÁNH SÁNG A TÓM TẮT LÝ THUYẾT 1 Hiện tượng khúc xạ ánh sáng Khúc xạ là hiện tượng chùm tia sáng bị đổi phương đột ngột... ảnh là M 2 H’M2 = H’M1 = 60 cm Chùm tia phản xạ khi đi qua mặt thoáng của nước bị khúc xạ, ảnh cuối cùng là M3 Ta có : HM 3 n2 HM 2 80 = ⇒ HM 3 = = = 60 (cm) HM 2 n1 n 4/3 GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ 11 CƠ BẢN – CHƯƠNG 1 Bài 4 : HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN A TÓM TẮT LÝ THUYẾT 1 Hiện tượng phản xạ toàn phần Cho tia sáng đi từ môi trường chiết quang hơn đến môi trường chiết quang kém (n 2 > n1) Trong trường hợp... đường kéo dài qua S1 và M1 b) Tính góc tạo bởi tia tới G1 và tia phản xạ từ G2 trong câu hỏi trên (ĐS : 12 00) GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ 11 CƠ BẢN – CHƯƠNG 1 c) Có tất cả bao nhiêu ảnh của điểm S trong hai gương ? (ĐS : 5 ảnh) 9 Hình vẽ mô tả sơ đồ của một kính tiềm vọng Trong đó G 1 và G2 là hai gương phẳng nhỏ song song với nhau và có mặt phản xạ quay vào nhau Các tia sáng phát ra từ vật AB sau khi phản... 490 D i > 430 Đáp án : C B.2 Bài tập 1 Một khối thủy tinh P có chiết suất n = 1, 5 ; tiết diện thẳng là một tam giác cân ABC vuông góc tại B Chiếu vuông góc tới mặt AB một tia sáng song song SI a) Khối thủy tinh P ở trong không khí Tính góc D làm bởi tia ló và tia tới GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ 11 CƠ BẢN – CHƯƠNG 1 b) Tính lại góc D nếu khối P ở trong nước có chiết suất n’ = 1, 33 Hướng dẫn a) Vì tia SI chiếu... trên G1 và G2, mỗi gương một lần, sẽ đi vào mắt người quan sát đặt tại M Tia sáng IJ vuông góc với các tia AI và JM Vật AB vuông góc với tia AI a) Vẽ các ảnh A1B1 và A2B2 của vật AB trong hai gương b) Vẽ tia sáng phát ra từ B, phản xạ trên G1, rồi G2 và đi vào mắt HD : Ảnh A1B1 của AB qua G1 nằm đối xứng với AB qua G 1 Ảnh A2B2 của A1B1 qua G2 nằm đối xứng với A1B1 qua G2 Các tam giác AIA1 và A1JA2... 200 GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ 11 CƠ BẢN – CHƯƠNG 1 BÀI TẬP BỔ SUNG 1 Chiếu một tia tới SI vào một gương phẳng G Tia phản xạ là IR Giữ tia tới cố định Quay gương phẳng G một góc α ( α < 900 ) quanh một trục O, vuông góc với mặt phẳng tới Tia phản xạ mới là I’R’ Tính góc β tạo bởi IR và I’R’ (ĐS : β = 2α ) 2 Người ta gọi thị trường của một gương là khoảng không gian nằm trước gương trong đó chứa các vật mà... phần, không có tia ló ra khỏi mặt cầu 1 2 2 = Suy ra OK = R sin τ = R n 3 3 2 Vậy để không có tia sáng ló ra khỏi mặt cầu thì OI > R 3 Góc tới giới hạn : sin τ = 3 Một khối bán trụ trong suốt có chiết suất n = 1, 41 ≈ 2 Một chùm tia sáng hẹp trong một mặt phẳng của tiết diện vuông góc chiếu tới khối hình trụ như hình vẽ GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ 11 CƠ BẢN – CHƯƠNG 1 Xác định đường đi của tia sáng với các . GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ 11 CƠ BẢN – CHƯƠNG 1 GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ 11 CƠ BẢN – CHƯƠNG 1 Phần 1: QUANG HỌC Chương 1: CÁC ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN CỦA QUANG HỌC Bài 1: ĐỊNH LUẬT TRUYỀN THẲNG. : 1 1 2 2 sin sinn i n i = GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ 11 CƠ BẢN – CHƯƠNG 1 Chiết suất tuyệt đối của một số chất : Môi trường vật chất n Thủy tinh thường 1, 52 Pha lê 1, 6 – 1, 8 Kim cương 2,42 Nước 1, 33 Rượu. đó : 1 1 1 35.40 ' 280 ( ) ' 35 40 df d cm f d d d f = + ⇒ = = = − − − Ảnh ảo từ vô cực sau gương chạy tới cách gương 280 cm (sau gương). GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ 11 CƠ BẢN – CHƯƠNG 1 Bài