Bài 43. ẢNH CỦA MỘT VẬT TẠO BỞI THẤU KÍNH HỘI TỤ

A – KIẾN THỨC TRỌNG TÂM

1. Đặc điểm ảnh của một vật tạo bởi thấu kính hội tụ:

2. Cách dựng ảnh:

a) Dựng ảnh của một điểm sáng S tạo bởi thấu kính hội tụ

Từ điểm sáng S, dựng hai trong ba tia sáng đặc biệt đến thấu kính. Giao điểm của hai tia ló chính là ảnh của điểm sáng S tạo bởi thấu kính.

b) Dựng ảnh của vật sáng AB tạo bởi thấu kính hội tụ

Vật sáng là tập hợp của vô số điểm sáng nên muốn dựng ảnh của một vật sáng, ta chỉ cần dựng ảnh của những điểm đặc biệt trên vật, sau đó nối chúng lại với nhau.

• Trường hợp vật AB vuông góc với trục chính, A nằm trên trục chính :

- Dùng hai trong ba tia sáng đặc biệt đã học, dựng ảnh B' của điểm B;

- Từ B' hạ đường vuông góc với trục chính, cắt trục chính tại A'. A' là ảnh của điểm A. Vậy A'B' là ảnh của AB qua thấu kính.

• Vật AB được đặt theo phương bất kì : Dựng ảnh A', B' của hai điểm A và B. Nối A' với B' , A'B' là ảnh của AB.

B – HƯỚNG DẪN TRẢ LỜI CÂU HỎI TRONG SGK VÀ GIẢI BÀI TẬP TRONG SBT

C1. Khi đặt vật ở xa thấu kính, ảnh của vật tạo bởi thấu kính hội tụ là ảnh thật ngược chiều với vật.

C2. Dịch vật vào gần thấu kính hơn nhưng vẫn ngoài khoảng tiêu cự, ảnh tạo bởi thấu kính khi đó vẫn là ảnh thật, ngược chiều với vật.

C3. Đặt vật trong khoảng tiêu cự, màn đặt sát thấu kính. Từ từ dịch chuyển màn ra xa thấu kính, không hứng được ảnh trên màn. Nếu đặt mắt trên đường truyền của chùm tia ló, ta quan sát thấy ảnh cùng chiều lớn hơn vật. Đó là ảnh ảo và không hứng được trên màn.

C4. Dựng ảnh của điểm sáng S tạo bởi thấu kính hội tụ (Hình 43.1).

- Từ S, dựng tia sáng song song với trục chính tới thấu kính tại điểm I. Tia ló của tia này sẽ đi qua tiêu điểm F'. Nối I, F' ta có tia ló (1).

- Từ S, dựng tia sáng đi qua quang tâm O, tia ló của tia này sẽ tiếp tục đi thẳng không đổi hướng gọi là tia ló (2).

Tia ló (1) và (2) cắt nhau tại S', S' là ảnh của điểm sáng S tạo bởi thấu kính.

C5. Dựng ảnh của vật AB tạo bởi thấu kính hội tụ.

a) Trường hợp $d_{1}$ = 36 cm. Dựng ảnh A'B' của AB như trên hình 43.2.

- Từ B dựng tia đi song song với trục chính tới thấu kính tại I, tia ló đi qua F'; Dựng tia đi qua tiêu điểm F tới thấu kính tại H, tia ló sẽ đi song song với trục chính, cắt tia ló IF' tại B'. B' là ảnh của điểm B.

– Từ B' hạ vuông góc với trục chính của thấu kính tại A'. A'B' là ảnh của AB tạo bởi thấu kính hội tụ.

Nhận xét : Ảnh A'B' là ảnh thật, ngược chiều, nhỏ hơn vật.

b) Trường hợp $d_{1}$ = 8 cm. Dựng ảnh A'B' của AB như trên hình 43.3.

- Từ B dựng tia đi song song với trục chính tới thấu kính tại I, tia ló đi qua F'; Dựng tia đi qua quang tâm, tia ló tiếp tục truyền thẳng không đổi hướng. Tia này sẽ cắt tia ló IF' kéo dài tại B'. B' là ảnh của điểm B.

- Từ B' hạ vuông góc với trục chính của thấu kính tại A'. A'B' là ảnh của AB tạo bởi thấu kính hội tụ.

Nhận xét : Ảnh A'B' là ảnh ảo, cùng chiều, lớn hơn vật.

C6. a) Khi d = 36 cm (Hình 43.2).

- Xét cặp tam giác ABF đồng dạng với tam giác OHF, ta có hệ thức :

Vậy chiều cao của ảnh h' = 0,5 cm.

- Xét cặp tam giác A'B'F' đồng dạng với tam giác OIF', ta có hệ thức :

⇒ OA' = f + A'F' = 12 + 6 = 18 cm

Vậy khoảng cách từ ảnh đến thấu kính là $d'_{1}$ = 18 cm.

b) Khi d = 8 cm (Hình 43.3).

- Xét cặp tam giác OB'F' đồng dạng với tam giác BB'I, ta có hệ thức :

- Xét cặp tam giác OAB đồng dạng với tam giác OA'B', ta có hệ thức :

Kết hợp (1) và (2) ta tính được h' = 3h = 3 cm; d' = 24 cm.

C7. Từ từ dịch chuyển thấu kính hội tụ ra xa trang sách, ảnh của dòng chữ quan sát qua thấu kính cùng chiều và to hơn dòng chữ khi quan sát trực tiếp. Đó là ảnh ảo của dòng chữ được tạo bởi thấu kính hội tụ khi dòng chữ nằm trong khoảng tiêu cự của thấu kính. Tới một vị trí nào đó, ta lại nhìn thấy ảnh của dòng chữ ngược chiều với vật. Đó là ảnh thật của dòng chữ tạo bởi thấu kính hội tụ, khi dòng chữ nằm ngoài khoảng tiêu cự của thấu kính, ảnh thật đó nằm ở trước mắt.

42-43.4. Hình 43.4.

a) A'B' là ảnh ảo vì nó cùng chiều với vật AB.

b) Thấu kính đã cho là thấu kính hội tụ vì: ảnh A'B' tạo bởi thấu kính là ảnh ảo, cùng chiều, lớn hơn vật, xa thấu kính hơn vật.

c) Xác định O, F, F' bằng phép vẽ.

- Nối B' với B, cắt $\Delta$ tại O (tia đi qua quang tâm đi thẳng);

- Từ O dựng đường vuông góc với $\Delta$, đó chính là vị trí đặt thấu kính;

- Từ B, dựng tia đi song song với $\Delta$ tới thấu kính tại I. Tia ló đi qua tiêu điểm F'. Vậy nối B'I kéo dài cắt $\Delta$ tại F';

- Lấy OF' = OF, ta có hai tiêu điểm F, F' của thấu kính đã cho.

42-43.5. a) Dựng ảnh (Hình 43.5).

Gợi ý : Tương tự cách dựng ảnh của câu C5 ở trên.

b) Tính h', d' theo h và d.

Gợi ý : Tương tự cách tính ở câu C6.

Ta có h' = h và d' = d = 2f.

42-43.6. a – 3; b - 1; c - 4; d - 5; e - 2.

42-43.7. A.

42-43.8. A.

42-43.9. C.

42-43.10. B.

42-43.11. C

42-43.12. a - 4; b - 3; c - 2; d - 1.

42-43.13. a – 3; b - 4; c - 1; d - 2.

C- BÀI TẬP BỔ SUNG

43a. Cho một điểm sáng S nằm trên trục chính của một thấu kính hội tụ như hình 43.6. Bằng kiến thức đã học, hãy nêu cách dựng ảnh của điểm sáng đã cho qua thấu kính đó.

43b. Vật sáng AB được đặt trước thấu kính hội tụ như hình 43.7. Hãy dựng ảnh A'B' của vật AB tạo bởi thấu kính đó. Nêu rõ cách vẽ và nhận xét đặc điểm của ảnh A'B'.

HƯỚNG DẪN GIẢI

43a. Hình 43.1G.

Gợi ý cách giải :

- Từ S, dựng vật AS vuông góc với trục chính.

- Dựng ảnh A' của điểm A.

- Từ A' hạ đường vuông góc với trục chính, cắt trục chính tại S' là ảnh của điểm S.

43b. Hình 43.2G

Gợi ý:

- Dựng ảnh A' của A và B' của B.

- Nối A' với B' ta có A'B' là ảnh của AB.

Chú ý : Vì vật AB vuông góc với trục chính nên A'B' cũng phải vuông góc với trục chính.