Picture of the author
Picture of the author
SGK Vật Lý 11»Mắt. Các Dụng Cụ Quang»Bài 30: Giải Bài Toán Về Hệ Thấu Kính

Bài 30: Giải Bài Toán Về Hệ Thấu Kính

Lý thuyết bài Giải bài toán về hệ thấu kính môn Vật lý 11 bộ sách giáo khoa. Nay chúng ta sẽ cùng nhau tìm hiểu lý thuyết và bài tập minh họa một cách đầy đủ, dễ hiểu.

Xem thêm

I. Lập sơ đồ tạo ảnh

1. Hệ hai thấu kính đặt đồng trục cách nhau

bai-30-giai-bai-toan-ve-he-thau-kinh-1

+ Xét hệ quang học đồng trục gồm hai thấu kính L1 và L2.

+ Vật thật AB đặt trên trục chính của hệ và trước L1.

+ Ảnh tạo bởi L1.

- Nếu ở trước L2, đó là vật thật.

- Nếu ở sau L2, đó là vật ảo (không xét).

+ Thấu kính L2 tạo ảnh của vật .

+ Ảnh tạo bởi L2 là ảnh sau cùng.

+ Sơ đồ tạo ảnh

bai-30-giai-bai-toan-ve-he-thau-kinh-2

2. Hệ hai thấu kính đặt đồng trục ghép sát nhau

+ Xét trường hợp hai thấu kính có các tiêu cự f1,f2 được ghép sát nhau (Hình 30.2)

+ Sơ đồ tạo ảnh:

bai-30-giai-bai-toan-ve-he-thau-kinh-3

bai-30-giai-bai-toan-ve-he-thau-kinh-4

a. Áp dụng về công thức thấu kính ta được:

à

+ Ta luôn có nên :


+ Suy ra :

  (1)

b. Thấu kính tương đương với hệ tiêu cự f, nghiệm sơ đồ tạo ảnh:

bai-30-giai-bai-toan-ve-he-thau-kinh-13

+ Ta có: 

  (2)

+ Từ (1) và (2) suy ra:


• Độ tụ của của hệ hai thấu kính mỏng đồng trục ghép sát nhau bằng tổng đại số các độ tụ của từng thấu kính ghép thành hệ.

II. Thực hiện tính toán

1. Quan hệ giũa hai vai trò ảnh và vật của

+ Ảnh có các đặc điểm xác định bởi .

Nhưng khi nó đóng vai trò vật với L2 thì các đặc điểm của nó được xác định bởi d2.

+ Trong mọi trường hợp, ta có:


 (l là khoảng cách giữa hai thấu kính)

2. Số phóng đại ảnh sau cùng

+ số phóng đại được xác định bởi:

 

+ Có thể viết


III. Các ví dụ

Bài tập 1

Cho thấu kính hội tụ L2 có tiêu cự f2 = 24 cm và đặt AB trên trục chính cách thấu kính một đoạn không đổi a = 44 cm. Thấu kính phân kì L1 có tiêu cự f1 = -15 cm được đặt giữa vật AB và L2 khoảng l sao cho hai trục chính trùng nhau ( Hình 30.3).

Xác định vị trí và số phóng đại k của ảnh sau cùng trong trường hợp l = 34 cm.

ĐÁP ÁN

+ Sơ đồ tạo ảnh

bai-30-giai-bai-toan-ve-he-thau-kinh-5

+ Ta có:

 d1 = 10 cm   

 d2 = l - 40 cm    

+ Ảnh thật, cách L2 60 cm.

+ Ta cũng có:

+ Ảnh ngược chiều và bằng lần vật.

 bai-30-giai-bai-toan-ve-he-thau-kinh-6


Bài tập 2

Một thấu kính mỏng phẳng – lõm bằng thủy tinh, có tiêu cự f1 = - 20 cm. Thấu kính được đặt sao cho trục chính thẳng đứng, mặt lõm hướng lên trên.

Một điểm sáng S nằm trên trục chính và cách thấu kính đoạn d (hình 30.4).

a. Ảnh S’ của S tạo bởi thấu kính cách thấu kính 12 cm. Tính d.

b. Giữ S và thấu kính cố định. Đổ một chất lỏng trong suốt vào mặt lõm. Bây giờ ảnh S’ của S là ảnh ảo và cách thấu kính 20 cm.Tính tiêu cự f2 của thấu kính chất lỏng phẳng – lồi.

ĐÁP ÁN

 bai-30-giai-bai-toan-ve-he-thau-kinh-7

a. Tính d

+ S có ảnh tạo bởi thấu kính phân kì :

+ Do đó : 


 Suy ra : d = 30 cm.

b. Tiêu cự f2

+ Hệ gồm thấu kính chất lỏng và thấu kính thủy tinh ghép đồng trục, sát nhau.

+ Thấu kính tương đương có tiêu cự f.

+ Ta có:


+ Đối với thấu kính tương đương: d’ = - 20 cm.

Vậy:


+ Suy ra:

 

f2 = 30 cm.

IV. Bài tập luyện tập Giải bài toán về hệ thấu kính của trường Nguyễn Khuyến

Câu 1: Chỉ ra câu khẳng định sai.

Chiếu một chùm sáng song song vào một hệ gồm hai thấu kính mỏng đặt đồng trục.Chùm tia ló

A. có thể là chùm hội tụ.

B. có thể chùm phân kì.

C. có thể là chùm song song.

D. không thể là chùm song song.

Câu 2: Có hệ hai thấu kính ghép đồng trục L1 và L2. Một tia sáng song song với trục chính truyền qua thấu kính như hình (HB.2). Có thể kết luận những gí về hệ này?

A. L1 và L2 đều là thấu kính hội tụ.

B. L1 và L2 đều là thấu kính phân kì.

C. L1 là thấu kính hội tụ. L2 là thấu kính phân kì.

D. L1 là thấu kính phân kì, L2 là thấu kính hội tụ.

bai-30-giai-bai-toan-ve-he-thau-kinh-8

Câu 3: Tiếp câu hỏi 2, tìm kết luận sai dưới đây về hệ ghép này.

A.

B.

C. IJ kéo dài cắt trục chính tại F2.

D.

Câu 4: Cho hệ gồm hai thấu kính L1 và L2 đồng trục. Các tiêu cự lần lượt là: f1 = 30 cm; f2 = - 10 cm. Khoảng cách giữa hai quang tâm là O1O2 = a.

bai-30-giai-bai-toan-ve-he-thau-kinh-9

a. Cho AO1 = 36 cm, hãy:

Xác định ảnh cuối cùng cùng của AB tạo bởi hệ với a = 70 cm.

Tìm giá trị của a để là ảnh thật.

b. Với giá trị nào của a thì số phóng đại ảnh cuối cùng tạo bởi hệ thấu kính không phụ thuộc vào vị trí của vật ?

Câu 5: Cho hai thấu kính được đặt đồng trục liên tiếp nhau: thấu kính hội tụ L1, tiêu cự 25 cm và thấu kính phân kì L2 với tiêu cự có chiều dài 25 cm. Hai thấu kính cách nhau là a = 100 cm. Một vật AB = 1 cm được đặt vuông góc với quang trục của hệ và cách L1 = 40 cm.

a. Xác định ảnh A1B1 của AB tạo bởi chùm tia qua L1.

b. Xác định ảnh A2B2 cho bởi L2. Tính số phóng đại của ảnh cho bởi hệ hai thấu kính.

V. Hướng dẫn giải bài tập luyện tập Giải bài toán về hệ thấu kính

ĐÁP ÁN

Câu 1: Chọn D

Câu 2: Chọn D

Câu 3: Chọn B

Câu 4:

a. Sơ đồ tạo ảnh.

 bai-30-giai-bai-toan-ve-he-thau-kinh-10

+ d1 = 36 cm ;

+ d2 = a  .

+ Ảnh ảo cách O2 đoạn 11 cm.

+ k = k1k2 =

+ Ảnh cùng chiều và bằng lần vật.

Muốn có thật thì:


Do đó: a – 180 < –  10 ⇒ a > 170 cm

Hay: 170 cm < a < 180 cm.

b. Ta có:

+

+ Muốn k không phụ thuộc d1, ta phải có: f1+f2 – a = 0

 Câu 5:

a. Sơ đồ tạo ảnh.

bai-30-giai-bai-toan-ve-he-thau-kinh-11

+ Ảnh cách L1 là :

 (ảnh thật)

+ Số phóng đại:


+ Ảnh ngược chiều với vật AB.

+ Độ lớn của ảnh .

b.  là vật đối với thấu kính L2, cách L2 là:

  (ảnh ảo)

+ Số phóng đại của ảnh   cho bởi L2 là:


+ Số phóng đại cho bởi hệ thấu kính là:


+ Ảnh ngược chiều với vật AB và có độ lớn


+ Đường đi tia sáng hình vẽ ( HB.5) 

bai-30-giai-bai-toan-ve-he-thau-kinh-12              


Giáo viên biên soạn : Ngô Thành

Đơn vị: Trường THCS - THPT Nguyễn Khuyến

Tác giả: Trường THCS - THPT Nguyễn Khuyến - Tổ Vật Lý

Bài 29: Thấu Kính
Bài 31: Mắt