Đang tải... (xem toàn văn)
các dạng bài tập Quang hình học,Quang hình học trong các đối tượng ánh sáng quang học nghiên cứu dựa trên luật pháp tuyên truyền của ánh sáng và hình ảnh là một ngành quan trọng của thực tiễn. Đối với môn Quang hình học là môn học mở đầu của ngành vật lý, nó là tiền đề để học các môn học khác trong vật lý vì vậy việc nắm vững phần kiến thức này đặc biệt là nắm vững các phương pháp, tiến hành giải quyết thành thạo rất quan trọng và đặc biệt cần thiết với người giáo viên. Với mục đích giúp các bạn sinh viên có thể định hướng tốt hơn về bài tập Quang học để có thể áp dụng lý thuyết chung vào việc giải từng bài tập cụ thể và thu được kết quả tốt. Vì vậy tôi chọn đề tài: “Phân loại và phương pháp giải các dạng bài tập Quang hình học phần phản xạ và khúc xạ ánh sáng.”
MỞ ĐẦU: Lý do chọn đề tài: Trong quá trình học tập bộ môn vật lý, mục tiêu chính của người học bộ môn này là việc học tập những kiến thức về lý thuyết, hiểu và vận dụng được các lý thuyết chung của Vật lý vào các lĩnh vực trong đời sống Để có thể áp dụng một cách dễ dàng không chỉ yêu cầu người học cần có kiến thức mà còn phải tính toán cụ thể các số liệu cần thiết nên việc giải các bài tập Vật Lí là rất cần thiết Trong quá trình học tập giải bài tập là một khâu không thể thiếu Tuy nhiên đứng trước mỗi bài tập điều khó khăn nhất đối với người học là lựa chọn cách nào phù hợp để đi tới kết quả đúng và dựa trên cơ sở nào để chọn phương pháp Bài tập Vật lý thì rất phong phú và đa dạng, mà một trong những kỷ năng của người học Vật lý là phải giải được bài tập vật lý Để làm được điều đó đòi hỏi người học phải nắm vững lý thuyết, biết vận dụng lý thuyết vào từng loại bài tập và phải biết phân loại từng dạng bài tập cụ thể, có như vậy thì việc áp dụng lý thuyết vào việc giải bài tập Vật lý sẽ được dễ dàng hơn Quang hình học trong các đối tượng ánh sáng quang học nghiên cứu dựa trên luật pháp tuyên truyền của ánh sáng và hình ảnh là một ngành quan trọng của thực tiễn Đối với môn Quang hình học là môn học mở đầu của ngành vật lý, nó là tiền đề để học các môn học khác trong vật lý vì vậy việc nắm vững phần kiến thức này đặc biệt là nắm vững các phương pháp, tiến hành giải quyết thành thạo rất quan trọng và đặc biệt cần thiết với người giáo viên Với mục đích giúp các bạn sinh viên có thể định hướng tốt hơn về bài tập Quang học để có thể áp dụng lý thuyết chung vào việc giải từng bài tập cụ thể và thu được kết quả tốt Vì vậy tôi chọn đề tài: “Phân loại và phương pháp giải các dạng bài tập Quang hình học phần phản xạ và khúc xạ ánh sáng.” NỘI DUNG: A TÓM TẮT LÝ THUYẾT: I Phản xạ ánh sáng: 1.1 Sự phản xạ ánh sáng: 1.1.1 Hiện tượng phản xạ: Khi cho một chùm tia sáng tới gặp mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt đồng tính (chẳng hạn giữa không khí nước và nước), thì người ta thấy có hiện tượng chùm sáng bị đổi hướng, trở lại môi trường cũ gọi là hiện tượng phản xạ ánh sáng 1.1.2 Định luật phản xạ ánh sáng: Tia phản xạ nằm trong mặt phẳng tới (mặt phẳng chứa tia tới và pháp tuyến với mặt phản xạ vẽ từ điểm tới) và góc phản xạ bằng góc tới: i’ = -i Người ta qui ước: góc được tính từ pháp tuyền và xem là dương nếu ta quay pháp tuyến đến gặp tia sáng theo chiều ngược kim đồng hồ, ngược là là âm Đường đi của tia sáng: N S i R i' I Hình 1: Sự phản xạ ánh sáng Góc hợp bởi tia tới SI và pháp tuyến IN với mặt phản xạ gọi là góc tới i, góc hợp bởi tia phản xạ IR và pháp tuyến IN gọi là góc phản xạ i’ 1.2 Sự phản xạ ánh sáng qua gương phẳng và gương cầu: 1.2.1 Gương phẳng: a Định nghĩa: Gương phẳng là một mặt phẳng nhẵn có khả năng phản xạ gần như hoàn toàn ánh sáng chiếu tới a Sự tạo ảnh qua gương phẳng: P S Hình 2: Sự tạo ảnh qua gương phẳng S ’ P’ Trên hình vẽ (hình 2) Luôn tạo ảnh ảo qua gương Xét một nguồn sáng điểm s, phát ra một chùm sáng phân kỳ chiếu tới mặt phản xạ của một gương phẳng Dựa vào định luật phản xạ ánh sáng ta chứng minh được chùm phản xạ cũng là một chùm phân kỳ Đặt mắt sao cho chùm phản xạ từ gương lọt vào mắt ngắm ta thấy chùm sáng này dường như phát ra từ một điểm s’ trong gương Về mặt hình học thì điểm s’ là điểm đồng quy của tất cả các đường kéo dài của chùm tia phản xạ , s’ gọi là ảnh của s qua gương Ánh s’ này có đặc điểm là không thể hứng được trên màng hứng E nào đó, người ta gọi loại ảnh có tính chất đó là ảnh ảo Nếu vật tạo ảnh là vật sáng có kích thước thì ảnh của vật chính là tập hợp tất cả những điểm ảnh của các điểm trên vật qua gương b Tính chất của ảnh qua gương: + Ảnh và vật luôn trái bản chất (vật thật cho ảnh ảo, vật ảo cho ảnh thật) + Ảnh và vật đối xứng nhau qua gương + Ảnh và vật luôn có độ lớn bằng nhau nhưng không chồng khít lên nhau c Công thức gương phẳng: + S θ P S’ θ P’ θ θ Hình 3: Công thức gương phẳng d Thị trường của gương phẳng: Gọi s, s’ là vị trí của vật và ảnh; k là độ phóng đại của ảnh; L là khoảng cách từ vật đến ảnh, ta có: s + s’ = 0 k= L= =1 = 2s Dấu “ - “ thể hiện sự trái bản chất của ảnh đối với vật f Thị trường của gương: Xét một điểm P trước gương, chùm tia tới phát ra từ P chiếu tới gương cho chùm phản xạ là chùm phân kỳ có dạng hình nón cụt Ta thấy nếu đặt mắt ở bất kỳ vị trí nào trog vùng nón của chùm phản xạ từ gương ta luôn thấy ảnh của P trong gương g Sự dịch chuyển của vật và ảnh: Nếu một vật dịch lại gần hay ra xa gương một đoạn L thì ảnh cũng dịch lại gần hay ra xa gương một đoạn L Khi vật dịch chuyển lại gần hay ra xa gương một đoạn L thì khoảng cách giữa chúng sẽ giảm hoặc tăng một lượng 2L 1.2.2 Gương cầu: a Định nghĩa: Gương cầu là một phần của gương mặt cầu phản xạ ánh sáng, có 2 loại gương cầu : gương cầu lõm và gương cầu lồi Gương cầu lồi ( gương mắt cá hay gương phân kỳ ) là gương có bề mặt là một phần của hình cầu và bề mặt cong phản xạ hướng về phía nguồn sáng Gương cầu lồi phản xạ phân kỳ ánh áng tới do đó nó không được sử dụng để hội tụ ánh sáng Gương cầu lõm hay gương hội tụ là gương có bef mặt là một phần hình cấu và có mặt lõm phản xạ hướng về phía nguồn sáng Gương cầu lõm được sử dụng để hội tụ ánh sáng C + Trục phụ θ + O O C Hình 4: a;b b Đặc điểm của gương cầu: + Đặc điểm chung của gương cầu: Các gương cầu thường có dạng chỏm cầu Gọi đỉnh O của chỏm cầu là đỉnh gương Tâm C và bán kính R của hình cầu gọi là tâm và bán kính congcuar gương Đừng thẳng nối đỉnh O và tâm C gọi là trục chính của gương Đường thẳng bất kì qua tâm C, mà không qua đỉnh O gọi là trục phụ của gương Các mật phẳng đi qua trục chính gọi là tiết diện chính của gương Góc θ giữa trục chính và trục phụ qua mép gương gọi là góc mở của gương (xem hình 4,a) + Các đặc điểm của gương cầu lồi và gương cầu lõm: Gương cầu lồi ( gương mắt cá hay gương phân kỳ ) là gương có bề mặt là một phần của hình cầu và bề mặt cong phản xạ hướng về phía nguồn sáng Gương cầu lồi phản xạ phân kỳ ánh áng tới do đó nó không được sử dụng để hội tụ ánh sáng Gương cầu lõm hay gương hội tụ là gương có bề mặt là một phần hình cấu và có mặt lõm phản xạ hướng về phía nguồn sáng Gương cầu lõm được sử dụng để hội tụ ánh sáng c Công thức gương cầu: Quy ước về dấu vật - ảnh + d > 0 vật thật; d < 0 vật ảo + d’ > 0 ảnh thật; d’ < 0 ảnh ảo + Gương cầu lõm có R > 0; f > 0 + Gương cầu lồi có R < 0; f < 0 Công thức xác định f; d và d’ f= Độ phóng đại: Vật- ảnh cùng chiều: k > 0 Vật- ảnh ngược chiều: k< 0 d' AB =>A’B’= |k|.AB = − d Khoảng cách từ vật đến ảnh: L =|d’ – d| (gương cầu lõm: f = ; gương cầu lồi: : f = - ) d Tính chất ảnh: Vị trí, tính chất Gương cầu lõm(f > 0) Gương cầu lồi(f < 0) của vật d = ∞: ảnh thật, ngược chiều, tạiLuôn cho ảnh ảo, cùng chiều, Vật thật tiêu điểm ảnh nhỏ hơn vật d > 2f: ảnh thật, ngược chiều, nhỏ hơn vật f d = 2f: ảnh thật, ngược chiều lớn hơn vật f < d < 2f:ảnh thật, ngược chiều, lớn hơn vật d = f ảnh ở ∞ d |2f|: ảnh ảo, ngược chiều, nhỏ hơn vật |d| = |2f|: ảnh ảo, ngược chiều, lớn hơn vật |f| < |d| < |2f|: ảnh ảo, ngược chiều, lớn hơn vật d= f ảnh ở ∞ |d| < |f| ảnh thật, cùng chiều, lớn hơn vật Tiêu điểm, tiêu cự và tiêu diện: Khi đưa điểm sáng P ra xa vô cực (s = - ) nhưng vẫn nằm trong trục chính, chùm tia hẹp tới gương được xem như chùm tia song song với trục chính, thì chùm tia phản xạ sẽ hội tụ lại một điểm F trên trục chính, cách đỉnh O một đoạn: =f Điểm F gọi là tiêu điểm chính của gương cầu Đoạn F = gọi là tiêu cự của gương cầu Nếu qui ước chọn chiều dương là chiều chuyển truyền của ánh sáng tới Gốc đoạn thẳng được tính từ đỉnh gương, thì đối với gương cầu lõm f = gương cầu lồi f = , còn đối với Đối với gương cầu lõm, tiêu điểm chính F là tiêu điểm thật Đối với gương cầu lồi, tiêu điểm chính F là tiêu điểm ảo Từ tính thuận nghịch của chiều truyền tia sáng, ta rút ra nhận xét sau: Chùm tia sáng phát ra từ một điểm sáng đặt tại một tiêu điểm của gương cầu lõm, sau khi phản xạ sẽ trở thành một chùm song song tới trục chính của gương Nếu chùm tia tới song song với một trục phụ nào đó, thì thia phản xạ sẽ hội tụ tại một điểm trên trục phụ này, cách đỉnh O một đoạn , goị là tiêu điểm phụ Mỗi gương có một tiêu điểm chính và vô số tiêu điểm phụ Mặt chứa các tiêu điểm là tiêu diện của gương Khi điều kiện tương điểm được thỏa mãn, tiêu diện của gương cầu là một mẩu mặt phẳng đi qua tiêu điểm chính và vuông góc với mặt phẳng chính g Dựng ảnh qua gương cầu: Có thể xác định vị trí ảnh của một điểm ngoài trục chính bằng cách vẽ hai tia bất kì trong bốn tia sau: 1 Một tia tới song song với trục chính, sau khi phản xạ (hay đường kéo dài của nó) đi qua tiêu điểm 2 Một tia tới (hay đường kéo dài của nó) đi qua tiêu điểm chính, sau khi phản xạ đi song song với trục chính 3 Một tia tới (hay đường kéo dài của nó) đi qua tâm C sau khi phản xạ sẽ đi theo chiều ngược lại 4 Một tia tới đỉnh O, tia phản xạ đi theo phương đối xứng với tia tới qua trục chính h Thị trường và ứng dụng của gương: a) Thị trường của gương: Đặt mắt trước một gương phẳng hoặc gương cầu, ta chỉ nhìn thấy các vật nằm trong khảng không gian có gới hạn ở trước gương Khoảng không gian đó gọi là thị trường của gương Thị trường của gương phụ thuộc vào hình dạng, kích thước của gương và vị trí đặt mắt b) Ứng dụng của gương: Gương cầu có nhiều ứng dụng trong thực tế Các gương cầu lõm lớn được sử dụng trong các lò mặt trời để tập trung ánh sáng mặt trời vào tiêu điểm của gương Trong các đèn chiếu người ta sử dụng các gương cầu lõm để tập trung ánh sáng và kính quang tụ Trong y học, ngùi ta dùng gương cầu lõm để quan sát phía sau hàm răng Gương cầu lồi được dùng làm gương nhìn sau ở các xe ôtô vì với cùng một vị trí đạt mắt thì thị trường của nó sẽ lớn hơn nhiều so với thị trường của một gương phẳng có cùng kích thước II.Sự khúc xạ ánh sáng: 2.1 Sự khúc xạ ánh sáng: 2.1.1 Định nghĩa sự khúc xạ ánh sáng: Khi cho một chùm tia sáng tới gặp mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt đồng tính (chẳng hạn giữa không khí nước và nước), thì người ta thấy có hiện tượng chùm sáng bị gãy khúc hay chùm tia sáng đổi phương khi truyền từ môi trường trong suốt này sang môi trường trong suốt khác gọi là hiện tượng khúc xạ ánh sáng Đường đi của tia sáng: N S i II r T Hình 5: Sự khúc xạ ánh sáng Góc hợp bởi tia tới SI và pháp tuyến IN với mặt phản xạ gọi là góc tới i, góc hợp bởi tia khúc xạ TI và pháp tuyến IN gọi là góc khúc xạ r 2.1.2 Định luật khúc xạ ánh sáng: Tia phản xạ nằm trong mặt phẳng tới và ở bên kia pháp tuyến so với tia tới, tỉ số giữa sin góc tới (sin i) và sin góc khúc xạ (sin r) luôn là một đai lượng không đổi với hai môi trường đã cho trước: = n21 Đại lượng không đổi n21 là chiết suất tỉ đối của môi trường 2 đối với môi trường 1 = const ( khi góc nhỏ ( n1 (n21 >1) thì r < i, tia khúc xạ lạ gần pháp tuyến hơn: môi trường 2 chiết quang hơn môi trường 1 Nếu n2 < n1 (n21 < 1) thì r > i, tia khúc xạ lệch ra xa pháp tuyến hơn: môi trường 2 chiết quang kém môi trường 1 c n v n = ⇒ 1 = 2 (v là vận tốc ánh sáng trong môi trường, c là vận tốc ánh sáng v n2 v1 trong chân không) Quy ước chiết suất của chân không bằng 1 2.2 Chiết suất: 2.2.1 Chiết suất tỉ đối: Nếu gọi v1 và v2 và vận tốc truyền sáng trong môi trường 1 và môi trường 2, thì thực nghiệm chứng tỏ rằng chiết suất tỉ đối n21 bằng: n21 = n2 v1 = n1 v2 2.2.2 Chiết suất tuyệt đối: Tam giác cân DIJ cho: = 2 = 2.(r – i) ( liên hệ giữa góc ngoài và góc trong tam giác) Trong tam giác) Tam giác vuông OHI cho: sin n1 sini = n2sinr sinr = = sini = sini = = = == i = 300 r = 600 Vậy góc lệch của tia sáng là: = 2 = 2.(r – i) = 2.( 600 - 300) = 600 2.5.6 Dạng 6: Các điều kiện để tia sáng truyền qua ống dẫn: Chùm tia sáng song song chiếu vuông góc tới mặt phẳng tiết diện của một đoạn ống dẫn sáng trong suốt, chiết suốt n, đường kính của tiết diện tròn là l Định điều kiện về bán kính R của ống để chùm tia sáng vào không bị khúc xạ ra ngoài không khí qua thành bên của ống Bài giải: Chùm tia sáng đến thành bên của ống O giới hạn từ điểm M đến N Từ M đến N góc tới i giảm dần i= imin = iN R K N l M Ta có sinigh = 1/n Để không có tia sáng nào đến thành bên của ống bị khúc xạ ra ngoài thì: i igh Với Từ (2) và (3) ta có: Vậy để chùm tia sáng vào không bị khúc xạ ra ngoài không khí qua thành bên của ống thì 2.6 BÀI TẬP TỔNG HỢP: Bài 1: Một sợi cáp quang hình trụ làm bằng chất dẻo trong suốt Chiết suất của chất dẻo phải thỏa mãn điều kiện để mọi tia sáng đi xuyên góc vào qua đáy đều bị phản xạ toàn phần ở thành và chỉ ló ra ở đáy thứ hai? Hình vẽ: n r α i Đáp số: n > Bài 2: Phía dưới một sân khấu nổi trên mặt nước, người ta treo một ngọn đèn điện ở chính giữa đáy sân khấu và nằm ở độ sâu 10m như hình vẽ Hỏi sân khấu phải có kích thước nhỏ nhất bằng bao nhiêu để không có một tia sáng nào từ ngọn đèn có thể hắt lên khỏi mặt nước? Chiết suất của nước n=1,33 Lmin B A I α 0 α 0 h α 0 Bài 3: Một bản mặt song song bằng thủy tinh có bề dày e = 10cm, chiết suất n = 1,5 được đặt trong không khí Chiếu tới bản một tia sáng SI có góc tới là i = 45 0 Chứng tỏ rằng khi ló ra khỏi bản thủy tinh thì tia ló song song với tia tới đầu tiên Vẽ đường đi của tia sáng qua bản Tính khoảng cách giữa giá của tia ló và tia tới (độ dời tia) ĐS: Độ dời tia d ≈ 3,3cm Bài 4: Một thợ lặn dưới nước nhìn thấy Mặt Trời ở độ cao 60˚ so với đường chân trời Tính đọ cao thực của Mặt Trời, biết chiết suất của nước là n= 4/3 Đáp số: x=48˚ Bài 5: Một cây thước được cắm thẳng đứng vào bình nước đáy phẳng, ngang Phần thước nhô ra khỏi mặt nước cao 4cm Phía trên có một ngọn đèn Bóng của thước trên nước dài 4cm và ở đáy bình dài 8cm Biết chiết suất của nước là n= 1,33., tìm chiều sâu của nước Đáp số: x= 6,4cm Bài 6: Cắm một chiếc que theo trúc thẳng đứng xuyên qua tâm của một đĩa tròn bằng xốp có đường kính D= 60cm Thả cho đĩa xốp này nổi trên mặt một chất lỏng có chiết suất n = 5/3 rồi ấn dần dần chiếc que sao cho đầu bên dưới của nó xuống đến độ sâu mà mắt nhìn từ ohias trên mặt chất lỏng tới mép đĩa có thể thấy một chút đầu dưới của que Tính độ dài đoạn que ngập dưới chất lỏng vào lúc đó Đáp số: 40cm Bài 7: Một người nhìn một hòn sỏi nằm dưới đáy bể nước ( n=4/3) theo phương gần vuông góc với mặt nước yên tĩnh Các ảnh của 2d 1 ở cách xa nhau 15cm Tính độ cao của mỗi ảnh so với đáy bể β I d’ R d S’ S Đáp số: h1 = 5cm; h2 = 10cm Bài 8: Dùng một thấu kính tạo ra một chùm tia sáng hội tụ tại một điểm A nằm trên trục chính thẳng đứng cách thấu kính đó 20cm Đặt ở dưới thấu kính một chậu chứa chất lỏng trong suốt Khi khối chất lỏng chứa trong chậu có độ cao h=16cm thì thấy có một điểm sáng A’ rõ nét tại đáy chậu ở phía dưới thấu kính 26cm Tính chiết suất n của chất lỏng Đáp số: n= 1,6 Bài 9: Một chiếc cốc chứa nước (n1 =1,33) và GLY-XE-RIN ( n2 = 1,47) Gly-xerin nổi trên mặt nước tạo thành một lớp trong suốt có hai mặt phẳng song song Chiếu một cùm tia sáng hẹp song song từ không khí và mặt trên của lớp gly-xe-rin Xác định góc tới nhỏ nhất để luôn luôn có chùm sáng truyền từ gly-xe-rin qua nước Đáp số: với mọi góc tới Bài 10: Dùng một gương cầu lõm có bán kính cong R=2m hứng ánh nắng để tạo một điểm sáng S nằm tại trục chính của gương Đặt một bản mặt song song có độ dày e =70mm vuông góc với trục chính của gương ở cách xa đỉnh gương 60cm thì thu được một điểm sáng S’ trên màn ảnh E đặt vuông góc với trục chính ở cách đỉnh gương 102cm Xác định chiết suất n của chất làm bản mặt song song Đáp số: n=1,4 Bài 11: Chiếu một chùm tia sáng hẹp song song vào một điểm A nằm trên mặt của một khối thủy tinh hình hộp chữ nhật có bề dày e= 40mm và mặt đáy được mạ bạc Khi chùm tia nghiên 30˚ so với mặt trên của khối thủy tinh thì tại mặt tren của khối thủy tinh đó có một vết sáng nhỏ tâm là điểm D nằm cách điểm A một đoạn AB =56,6mm Xác định chiết suất n của thủy tinh Đáp số: n=1,5 Bài 12: Một lăng kính có tiết diện thẳng là một tam giác đều, chiết suất n= , đặt trong không khí ( chiết suất gần bằng 1) Chiếu một tia sáng đơn sắc nằm trong tiết diện thẳng đến một mặt bên của lăng kính và hướng từ phía đáy lên góc tới i=45˚ thì có góc lệch cực tiểu có giá trị D min=30˚ Chứng minh rằng khi tia tới song song với mặt đáy và tia khúc xạ gặp mặt đáy sẽ phản xạ toàn phần vói mọi giá trị n của lăng kính Đáp số: với mọi n Bài 13: Một lăng kính thủy tinh có góc chiết quang bằng A=45˚ và chiết suất n=1,6 Xác định gó tới lớn nhất đối với mặt bên của lăng kính để chùm tia sáng truyền trong lăng kính ẽ bị phản xạ toàn phần Đáp số: α1max = 10˚10’ Bài 14: Một tia sáng rọi vuông góc với mặt bên của một lăng kính thủy tinh Sau khi truyền trong lăng kính, tia sáng đó lại ló ra ngoài lăng kính Góc lệch giữa phương của tia tới và phương của tia ló D=30˚ Tính góc chiết quang của lăng kính Biết rằng chiết suất của nó là n=1,6? Đáp số: A=34˚20’ Bài 15: Một lăng kính thủy tinh có tiết diện ABC là một hình tam giác vuông cân, cạnh của nó bằng a=4cm Người ta đặt một vật MN có độ cao h=1cm nằm cách mặt bên AB của lăng kính một khoảng d=60cm Lăng kính phản xạ toàn phần sẽ có một ảnh M’N’ của vật Hãy xác định vị trí và độ lớn của ảnh đó Đáp số: Ảnh M’N’ nằm đói xúng với vật qua đáy BC của lăng kính, có độ lớn bằng vật và nằm cách cạnh AC của lăng kính một khoảng bằng 64cm Bài 16: Một nguồn điểm S đặt trên quang trục chính của một thấu kính hội tụ có tiêu cự là f và nằm cách quang tâm một thấu kính một khoảng lớn gấp đoi tiêu cự của thấu kính Hỏi phải đặt một gương phẳng ở phía sau thấu kính nằm cách nó một khoảng bằng bao nhiêu để cho các tia sáng phản xạ trên gương, sau khi khúc xạ qua thấu kính lần thứ hai sẽ trở thành một chùm song song Đáp số: a= 3/2 f Bài 17: Người ta đổ một lớp nước mỏng vào một gương cầu lõm có bán kính cong R=16cm, chiết suất của nước là n=4/3 Tính tiêu cự của hệ gương cầu lõm và thấu kính nước? Đáp số: f1=6cm Bài 18: Một thấu kính hội tụ có độ tụ D=5dp Người ta đặt một nguồn sáng điểm cách thấu kính đó một khoảng 30cm Hỏi ảnh của nguồn sáng sẽ dịch chuyển một khoảng bằng bao nhiêu, nếu giữa thấu kính và nguồn sáng có đặt thêm một bản thủy tinh dày 15cm? Chiết suất của thủy tinh là n=1,5 Đáp số: x’=40cm Bài 19: Một điểm sáng S nằm tại trục chính, cách quan tâm của thấu kính hội tụ có tiêu cự f=30cm một khoảng d=80cm Một bản mặt song song có chiết suất n=1,5 và bề dày e=6cm được đặt lần lượt ở phia trước rồi ở phía sau thấu kính Xác định tính chất ( thật- ảo) và vijtris các ảnh S1’ và S2’ của S tạo bởi hệ bản mặt song song – thấu kính trong hai trường hợp Đáp số: a) S’1 là ảnh thật ở phía sau thấu kính 48,75cm b) S’2 ảnh ảo ở cách thấu kính 50cm Bài 20: Một thấu kính hai mặt lồi có bán kính cong bằng 10cm được nhúng vào trong nước Hỏi tiêu cự của thấu kính trong nước sẽ bằng bao nhiêu? Chiết suất thủy tinh 1,6, chiết suất của nước 1,33 Đáp số: f=0,22cm Bài 21: Một thấu kính hội tụ có tiêu cự f=20cm Hỏi phải đặt một vật cách thấu kính đó một khoảng bằng bao nhiêu để cho ảnh có độ lớn bằng vật? Đáp số: d=10cm Bài 22: Một thấu kính hai mặt lồi có độ tụ bằng 2,5dp Hỏi phải đặt vật cách thấu kính đó bằng bao nhiêu để có thể nhận được ảnh rõ nét của nó nằm cách thấu kính một khoảng bằng 2m? Đáp số: d=0,5m trường hợp ảnh thật d= 0,33m trường hợp ảnh ảo Bài 23: Khoảng cách giữa một ngọn đèn điện và màn ảnh bằng 100cm Khi dặt một thấu kính hội tụ giữa bóng đèn và màn ảnh, ta có thể nhận được ảnh rõ nét của bóng đèn ở hai vị trí khác nhau của thấu kính nằm cách nhau 80cm Hãy xác định tiêu cự cuat hấu kính: Đáp số: =9cm Bài 24: Trong một ống kính ngắm, người ta đặt hai thấu kính hội tụ sao cho quang trục chính của chúng trùng nhau Khoảng cách giữa các thấu kính bằng 16cm Tiêu cự của thấu kính thứ nhất là 8cm và của thấu kính thứ 2 là 5cm Một vật cao 9cm đặt cách thấu kính thứ nhất 4cm Hỏi ảnh của vật sẽ nằm cách thấu kính thứ hai một khoảng bao nhiêu? Chiều cao của ảnh đó bằng bao nhiêu? Đáp số: d’2= 30cm; h2 = 11,25cm Bài 25: Hỏi phải đặt vật cách tháu kính hôi tụ một khoảng bao nhiêu để cho khoảng cách giữa vật và ảnh thật của nó cho bởi thấu kính có giá trị nhỏ nhât Đáp số: d=2f Bài 26: Một thấu kính mặt lồi có tiêu cự f=5cm Người ta dặt một nguồn sáng S nằm trên quang trục chính của thấu kính và cách thấu kính một khoảng d=6cm Khi thấu kính được cắt thành hai phần bằng nhau và đặt cách nhau một khoảng l=1cm và nằm đối xúng với nhau ở hai phía quang trục chính của thấu kính, hãy tìm khoảng cách giữa hai ảnh của nguồn S cho bởi hai nữa thấu kính Đáp số: S’S”= 6cm Bài 27: Một điểm sáng S đặt cách màn ảnh một khoảng L=95cm Hỏi phải đặt một thấu kính hội tụ có tieu cự f=16cm và đường kính d = 10cm nằm cách điểm S một khoảng bằng bao nhiêu để nhận được trên màn ảnh một vòng sáng có đường kính d’=2,5cm Đáp số: a) d=60cm và 19cm b) d=67,3cm và 23,7cm bài 28: Một vật đặt cách màn ảnh một khoảng L=90cm Giữa vật và màn ảnh người ta đặt một thấu kính có thể dịch chuyển dọc theo quang trục của nó Ở vị trí thứ nhất, ảnh nhận được lớn hơn vật Ở vị trí thứ hai, ảnh nhận được nhỏ hơn vật Tiêu cự của thấu kính nếu ảnh thứ nhất gấp 4 lần ảnh thứ hai Đáp số: f=2/9 (L) = 20cm Bài 29: Trên một màn ảnh cách thấu kính một khoảng bằng 4cm, ta nhận được một số ảnh rõ nét của vật Nếu dịch chuyển màn đi 20cm thì vật phải dịch chuyển một khoảng bằng bao nhiêu để ảnh của nó lại rõ nét, nếu độ tụ của thấu kính bằng 5 dp Đáp số: x=5,2cm Bài 30: Người ta đặt một vật cao 10cm ở trước một thấu kính phân kỳ và nhận được một ảnh cao 5cm Khoảng cách giữa vật vag ảnh của nó dọc theo quang trục chính bằng 4cm Hãy tính tiêu cự của thấu kính phân kỳ đó: Đáp số: f=-8cm 2.7 BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM: Câu 1: Sự khúc xạ ánh sáng là : A.Hiện tượng gãy khúc của tia sáng khi gặp mặt phân cách hai môi trường B.Hiện tượng đối phương của tia sáng tại mặt phân cách giữa hai môi truờng C.Là hiện tượng đổi phương đột ngột của tia sáng khi gặp mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt D.Là hiện tượng các tia sáng ngay khi xuyên qua mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt thì đột ngột đổi phương Câu 2: Một cột điện cao 5m dựng vuông góc với mặt đất tia sáng mặt trời chiếu xuống mặt đất với góc 450 so với phương ngang tìm chiều dài bóng của cột điện đó? A 6m B.5m C.3m D.5,2m Câu 3: Các tia nắng mặt trời chiếu xuống mặt đật một góc 30 0(so với mặt đất) Đặt một gương phẳng tại mặt đất để có các tia phản xạ thẳng đứng lên trên thì phải đặt gương nghiêng một góc so với mặt đất bằng bao nhiêu A 450 B 300 C 250 D.900 Câu4: Tại sao vào những ngày nắng nóng khi đi trên xa lộ (bằng ô tô hay xe máy ) nhìn về phía trước ta có cảm giác mặt đường bị ướt Hiện tượng trên xuất hiện là do A.Phản xạ toàn phần đã xảy ra trên lớp nhựa đường phủ trên xa lộ B.Phản xạ toàn phần xảy ra từ lớp không khí bị đốt nóng (do bức xạ nhiệt) nằm sát mặt đường C.Khúc xạ của ánh sáng mặt trời qua lớp không khí bị đốt nóng ở phía trên mặt đường D Khúc xạ của tia sáng qua mặt đường Câu 5 Sự khúc xạ ánh sáng là sự thay đổi đột ngột phương truyền của tia sáng: A Khi truyền từ không khí vào nước B Khi truyền từ chân không vào một môi trường trong suốt bất kì C Khi truyền từ một môi trường trong suốt này sang một mội trừơng trong suốt khác D Khi qua mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt khác nhau Câu 6: Đặt một vật sáng AB trước một gương thấu kính hội tụ một khoảng 12cm cho ảnh A' B ' cùng chiều cách thấu kính 36cm.tiêu cự của thấu kính là: A.24cm B.48cm C.18cm D.36cm Câu 7 Đặt một vật sáng AB trước một thấu kính một khoảng 24cm cho ảnh hứng được trên màn và nhỏ hơn vật 2lần.Tiêu cự của thấu kính là : A.- 24cm B.8cm C.48cm D.16cm Câu 8: Một lăng kính có góc chiết quang A rất nhỏ và có chiết suất n Chiếu một tía sánh nằm trong mặt phẳng tiết diện thẳng , vuông góc với một mặt bên của lăng kính Biểu thức tính góc lệch của so tia ló với tia tới A D = (n + 1) A C D = (2n -1)A B.D = (n-1) A D D = (2n +1)A Câu 9.Một thấu kính phân kì có tiêu cự 20cm Vật sáng AB qua gương cho ảnh A' B ' cách thấu kính 10cm.Khoảng cách từ vật đến ảnh là A -20cm B.20cm C.6,67cm D.- 6,67cm Câu 10: Một tia sáng truyến từ không khí vào một khối chất trong suốt dưới góc tới 600 thì tia khúc xạ trong khối chất trong suốt là 350 Chiết suất của chất trong suốt là : A n = 1,5 B.n = 1,414 C.n = 1,6 D.n = 1,4 Câu 11.Vật thật qua thấu kính hội tụ cho ảnh ngược chiều cao gấp 4 lần vật Biết ảnh cách vật 150cm.tiêu cự của thấu kính là : A.60cm B.120cm C.150cm D.90cm Câu 12:Vật sáng AB qua thấy kính hội tụ có tiêu cự 20cm cho ảnhh thật cách thấu kính 80cm Khoảng cách từ vật đến thấu kính là : A.d = 25cm B.d = 15cm C.d = 40cm D = 30cm Câu 13.Vật AB ở rất xa qua thấu kính hội tụ cho: A Ảnh ảo rất nhỏ tại tiêu diện ảnh của thấu kính B Ảnh thật rất nhỏ tại tiêu diện ảnh của thấu kính C Ảnh ảo rất nhỏ tại tiêu diện vật của thấu kính D Ảnh thật rất lớn tại tiêu diện vật của thấu kính Câu 14:Vật sáng AB cao 1cm qua thấu kính hội tụ cho ảnh A’B’ cao ¼ cm ảnh cách thấu kính 30cm.Tiêu cự của thấu kính là: A.f = 16cm B.f = 36cm C.f = 24cm D.f = 12cm Câu 15: Vật sáng AB nằm trên trục chính của một thấu kính cách thấu kính 60cm cho ảnh A’Btrên một màn ảnh.Di chuyển AB lại gần thấu kính 10cm thì phải di chuyển màn 80cm mới thu được ảnh.Tiêu cự của thấu kính là: A.f = 20cm B.f = 36cm C.f = 40cm D.f = 80cm Câu 16:Một vật sáng AB đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính cho ảnh rõ nét lớn gấp 3 lần vật cách vật 160cm Tiêu cự của thấu kính: A.f = 20cm B.f = 18cm C.f = 10cm D.f = 30cm Câu 17: Một vật sáng cách màn ảnh một khoảng L Đặt một thấu kính xen giữa vật và màn Di chuyển thấu kính thì thấy có hai vị trí của thấu kính cho ảnh rõ nét trên màn, hai vị trí này cách nhau một khoảng l.Tiêu cự của thấu kính được xác định bới công thức A f = L −l 2l L2 − l 2 B f = 2l C f = L2 − l 2 4l D f = L2 − l 2 4L Câu 18: Đặt một vật sáng AB trước một thấu kính phân kỳ có tiêu cự 32cm, cho ảnh A’B’ cách thấu kính 16cm Vị trí của vật so với thấu kính là : A.d = 16cm B.d = 32cm C.d = -16cm D.kết quả khác Câu19: Đặt một vật sáng AB cao 2cm trước một thấu kính phân kỳ có tiêu cự 12cm một khoảng 12cm thì thu được: A Ảnh thật, ngược chiều vô cùng lớn B Ảnh ảo, cùng chiều vô cùng lớn C Ảnh thật, ngược chiều cao 4cm D Ảnh ảo, cùng chiều cao 1cm Câu 20 :Vật sáng AB qua thấy kính phân kỳ cho ảnh nhỏ hơn vật 4 lần và cách thấu kính 12cm.Tiêu cự của thấu kính là A:f = -12cm B f = - 24cm C.f = -16 cm D.f = - 120cm Câu 21:Chọn câu trả lời sai: A.Thấu kính hội tụ có hai mặt lồi hoặc một mặt phẳng và một mặt lồi B.Thấu kính phân kỳ có hai mặt lõm hoặc một mặt phẳng và một mặt lõm C.Thấu kính hội tụ có một mặt lõm và một mặt lồi thì mặt lõm có bán kính lớn hơn mặt lồi D.Thấu kính phân kỳ có một mặt lõm và một mặt lồi thì mặt lõm có bán kính nhỏ hơn mặt lồi Câu 22: Đặt một vật sáng AB cao 2cm trước một thấu kính hôi tụ có tiêu cự 12cm một khoảng 20cm thì thu được: A.Ảnh thật, cùng chiều, cao 3cm B.Ảnh thật, ngược chiều, cao 3cm C.Ảnh ảo, cùng chiều, cao 3cm D.Ảnh thật, ngược chiều, cao 2/3cm Câu 23: Một vật ở ngoài khoảng tiêu cự của thấu kính hội tụ bao giờ cũng có ảnh: A.Ngược chiều với vật B.nhỏ hơn vật C.Cùng chiều với vật D ảo Câu 24: Vât sáng AB đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính cho ảnh rõ nét trên màn cách vật 1,6m và lớn gấp 3 lần vật.Tiêu cự của thấu kính là : A:f = 10cm B f = 18cm C.f = 30 cm D.f = 20cm Câu 25 :Một thấu kính làm bằng thuỷ tinh chiết suất n = 1,5 gồm một mặt lồi bán kính 10cm và một mặt lõm có bán kính 20cm.Một vật sáng AB đặt vuông góc với trục chính và cách thấu kính 80cm.Vị trí tính chất của ảnh là: A.Vật thật bằng và ngược chiều với vật B Ảnh thật lớn gấp hai lần vật và ngược chiều với vật C Ảnh thật bằng 1/2 lần vật và ngược chiều với vật D Vật ảo bằng và cùng chiều với vật Câu 26 : Xác định vị trí của vật để để khi qua thấu kính hội tụ có tiêu cự 5cm cho ảnh thật lớn gấp 5 lần vật? A.4cm B.6cm C.12cm D.25cm Câu 27: Thấu kính thuỷ tính có chiết suất n = 1,5 gồm một mặt phẳng và một mặt lồi có bán kính 40cm Độ tụ của thấu kính là: A.1,25dp B.- 1,25dp C.-2,5dp D.4dp Câu 28: Vật sáng AB qua thấu kính phân kỳ cho ảnhA’B’ cách vật 10cm Biết tiêu cự của thấu kính là 20cm.Khoảng cách từ vật đến thấu kính là: A.15cm B.25cm C.30cm D.40cm Câu 27: Chiết suất tỉ đối của hai môi trường thì: A Tỉ lệ với vận tốc ánh sáng trong hai môi trường B Tỉ lệ nghịch với vận tốc ánh sáng trong hai môi trường C Bằng tỉ số vận tốc ánh sáng trong hai môi trường D Bằng nghịch đảo của tỉ số vận tốc ánh sáng trong hai môi trừơng Câu 28: Theo định nghĩa,chiết suất tỉ đối của môi trường chứa tia khúc xạ đối với môi trường chứa tia tới là: A Tỉ số giữa chiết suất tuyệt đối của môi trường chứa tia khúc xạ và chiết suất tuyệt đối của môi trừong chứa tia tới B Tỉ số giữa sin góc tới và sin góc khúc xạ C Tỉ số giữa vận tốc ánh sáng trong môi trường chứa tia tới và vận tốc ánh sáng trong môi trường chứa tia khúc xạ D Tỉ số giữa sin góc khúc xạ và sin của góc tới Câu 29: Một thấu kính bằng thủy tinh có chiết suất 1,5 , có độ tụ = 2 điốp, có 2 mặt cầu lồi , bán kính mặt này gấp đôi mặt kia Tính bán kính của các mặt thấu kính A.37,5cm và 18,75cm B.37,5cm và 75cm C.75cm và 150cm D.15cm và 30cm Câu 30 : Đặt một thấu kính cách một trang sách 15cm , nhìn qua thấu kính thấy ảnh của các dòng chữ cao gấp đôi Đó là thấu kính gì ? Tính tiêu cự A Thấu kính phân kỳ , tiêu cự 15cm C Thấu kính hội tụ , tiêu cự 45cm B Thấu kính phân kỳ , tiêu cự 30cm D Thấu kính hội tụ , tiêu cự 30cm ... B PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI CÁC DẠNG BÀI TẬP I PHẢN XẠ ÁNH SÁNG: Phương pháp giải toán: Các toán phần phân loại theo chủ đề cụ thể như: -Sự phản xạ qua gương phẳng -Sự phản xạ qua gương... cách hai gương ta xét) II SỰ KHÚC XẠ: PHƯƠNG PHÁP GIẢI TOÁN VỀ SỰ KHÚC XẠ ÁNH SÁNG: Các toán phần phân loại theo chủ đề cụ thể: Sự khúc xạ ánh sáng, lưỡng chất phẳng ( mặt song song ), khúc xạ. .. song ), khúc xạ dụng cụ quang học phản xạ toàn phần để giải tốt toán ta ta phải dựa sở định luật khúc xạ ánh sáng tính chất môi trường ánh sáng khúc xạ Các bước thực để giải thể tóm tắt sau: -