Tailieumoi.vn giới thiệu Giải sách bài tập Vật lí lớp 11 Bài 30: Giải bài toán về hệ thấu kính chi tiết giúp học sinh xem và so sánh lời giải từ đó biết cách làm bài tập trong SBT Vật lí 11. Mời các bạn đón xem:

Giải SBT Vật lí 11 Bài 30: Giải bài toán về hệ thấu kính

Bài 30.1 trang 84 SBT Vật Lí 11: Chiếu một chùm tia sáng song song tới một hệ hai thấu kính ghép đồng trục thì thấy chùm tia ló cũng là chùm song song. Kết luận nào dưới đây về hệ hai thấu kính này là sai?

A. Hệ có thể gồm hai thấu kính hội tụ.

B. Khi đổi chiều truyền ánh sáng chùm tia ló vẫn là chùm song song.

C. Hệ có thể gồm một thấu kính hội tụ một thấu kính phân kì.

D. Hệ có thể gồm hai thấu kính phân kì.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về sự truyền ánh sáng qua thấu kính.

Lời giải:

Chiếu một chùm tia sáng song song tới một hệ hai thấu kính ghép đồng trục thì thấy chùm tia ló cũng là chùm song song thì hệ hai thấu kính không thể là hai thấu kính phân kì.

=> Đáp án sai: D

Chọn đáp án: D

Có hai thấu kính L1 và L2 (Hình 30.1) được ghép đồng trục với ${F_1}^{\prime }\equiv F_2$ (tiêu điểm ảnh chính của L1 trùng tiêu điểm vật chính của L2).

Dùng các giả thiết này để chọn đáp án đúng ở các câu hỏi từ 30.2 tới 30.5 theo quy ước :

(1):  ở trên O1X

(2): ở trên O2Y.

(3): ở trong đoạn O1O2

(4): không tồn tại (trường hợp không xảy ra).

Bài 30.2 trang 84 SBT Vật Lí 11: Nếu L1 và L2 đều là thấu kính hội tụ thì điểm trùng nhau của F1’ và F2 có vị trí :

A. (1). 

B. (2). 

C. (3)

D. (4).

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về đường truyền hệ thấu kính ghép đồng trục.

Lời giải:

Nếu L1 và L2 đều là thấu kính hội tụ thì điểm trùng nhau của F1’ và F2 phải nằm giữa hai quang tâm $O_1$ và $O_2$

Chọn đáp án: C

Bài 30.3 trang 84 SBT Vật Lí 11: Nếu L1 là thấu kính hội tụ và L2 là thấu kính phân kì thì điểm trùng nhau của F1’ và F2 có vị trí:

A.  (l). 

B. (2). 

c.  (3).  

D. (4).

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về hệ hai thấu kính ghép đồng trục.

Lời giải:

Nếu L1 là thấu kính hội tụ và L2 là thấu kính phân kì thì điểm trùng nhau của F1’ và F2 có vị trí nằm trên $O_{2}y$

Chọn đáp án: B

Bài 30.4 trang 84 SBT Vật Lí 11: Nếu L1 là thấu kính phân kì và L2 là thấu kính hội tụ thì điểm trùng nhau của F1’ và F2 có vị trí :

A. (1).  B. (2).  C. (3).  D.(4).

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về hệ hai thấu kính ghép đồng trục.

Lời giải:

Nếu L1 là thấu kính phân kì và L2 là thấu kính hội tụ thì điểm trùng nhau của F1’ và F2 nằm trên $O_{1}x$

Chọn đáp án: A

Bài 30.5 trang 84 SBT Vật Lí 11: Nếu L1 và L2 đều là thấu kính phân kì thì điểm trùng nhau của F1’ và F2 có vị trí :

A. (1)

B. (2)

C. (3). 

D. (4).

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về hệ hai thấu kính đồng trục.

Lời giải:

Nếu L1 và L2 đều là thấu kính phân kì thì điểm trùng nhau của F1’ và F2  không tồn tại vì Nếu L1 và L2 đều là thấu kính phân kì thì F1’ và F2  không trùng nhau.

Chọn đáp án: D

Bài 30.6 trang 84 SBT Vật Lí 11: 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 30.2. Có thể kết luận những gì 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.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về đường truyền của tia sáng qua thấu kính.

Lời giải:

Một tia sáng song song với trục chính truyền qua hệ thấu kính ta vẫn được tia ló song song với trục chính thì trong hệ thấu kính có L1 là thấu kính phân kì, L2 là thấu kính hội tụ.

Bài 30.7 trang 85 SBT Vật Lí 11: Tiếp Câu hỏi 30.6, tìm kết luận sai dưới đây về hệ ghép này.

A. ${F_1}^{\prime }\equiv F_2$  

B.O1O2 = f2 – f1

C. IJ kéo dài cắt trục chính tại F2  

D. O1O2 = f1 + f2

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về hệ hai thấu kính ghép đồng trục.

Lời giải:

Hệ hai thấu kính ghép đồng trục L1 và L2 trong đó L1 là thấu kính phân kì, L2 là thấu kính hội tụ. Ta có: $O_1{O}_2=O_1+O_1$

=> Đáp án B: sai

Chọn đáp án: B

Bài 30.8 trang 85 SBT Vật Lí 11: Cho một hệ gồm hai thấu kính L1 và L2 đồng trục. Các tiêu cự lần lượt là : f1 = 20 cm; f2 = - 10 cm. Khoảng cách giữa hai quang tâm O1O2 = a = 30 cm. Vật phẳng nhỏ AB đặt trên trục chính, vuông góc với trục chính và ở trước L1, cách L1 là 20 cm.

a) Xác định ảnh sau cùng của vật, vẽ ảnh.

b) Tìm vị trí phải đặt vật và vị trí của ảnh sau cùng biết rằng ảnh này là ảo và bằng hai lần vật.

Phương pháp giải:

+ Sử dụng biểu thức tính số phóng đại ảnh: $K={\displaystyle \frac{d^{\prime }}{d}}$

+ Xét hệ hai thấu kính: $k=k_1{k}_2$

Lời giải:

$\begin{array}{l}AB-->A_1{B}_1-->A^{\prime }{B}^{\prime }\\ d_1=20cm=f_1;{d_1}^{\prime }\to \mathrm{\infty }\\ d_2=a-{d_1}^{\prime }\to -\mathrm{\infty };{d_2}^{\prime }=f_2=-10cm\end{array}$

Ảnh ảo cách O2 một đoạn 10cm

$k=k_1{k}_2=\left(-{\displaystyle \frac{{d_1}^{\prime }}{d_1}}\right)\left(-{\displaystyle \frac{{d_2}^{\prime }}{d_2}}\right)={\displaystyle \frac{{d_2}^{\prime }}{d_1}}{\displaystyle \frac{{d_1}^{\prime }}{d_2}}=\left({\displaystyle \frac{{d_2}^{\prime }}{d_1}}\right){\displaystyle \frac{{d_1}^{\prime }}{a-{d_1}^{\prime }}}=\left({\displaystyle \frac{{d_2}^{\prime }}{d_1}}\right){\displaystyle \frac{1}{{\displaystyle \frac{a}{{d_1}^{\prime }}}-1}}$

Với d1’ --> ∞; k = 1/2.

Ảnh cùng chiều và bằng 1/2 vật. Vẽ ảnh theo các trị số tính được.

b) Ta phải có d2’ < 0 và |k| = 2

$\begin{array}{l}k=k_1{k}_2;k_1={\displaystyle \frac{f_1}{f_1-d_1}}={\displaystyle \frac{20}{20-d_1}};k_2={\displaystyle \frac{f_2}{f_2-d_2}}={\displaystyle \frac{10}{10+d_2}}\\ d_2=a-{d_1}^{\prime }=30-{\displaystyle \frac{20d_1}{d_1-20}}={\displaystyle \frac{10d_1-600}{d_1-20}}\\ k_2={\displaystyle \frac{10}{10+{\displaystyle \frac{10d_1-600}{d_1-20}}}}={\displaystyle \frac{10(d_1-20)}{20d_1-800}}={\displaystyle \frac{d_1-20}{2(d_1-40)}}\\ \Rightarrow k={\displaystyle \frac{10}{40-d_1}}=\pm 2\Rightarrow \{\begin{array}{l}{d}_{11}=35cm\Rightarrow d_{21}=-{\displaystyle \frac{50}{3}}cm\\ d_{12}=45cm\Rightarrow d_{22}=-6cm\end{array}\end{array}$

d21: ảnh ảo; d22: ảnh thật.

Vậy d = 35cm.

Bài 30.9 trang 85 SBT Vật Lí 11: Cho hệ quang học như Hình 30.3 : f1 = 30 cm ; f2 = -10 cm ; O1O2 = a.

a) Cho AO1 = 36 cm, hãy :

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

- Tìm giá trị của a để A'B' là ảnh thật.

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

Phương pháp giải:

+ Sử dụng biểu thức tính số phóng đại k :

+ Sử dụng biểu thức tính số phóng đại k : $k_1={\displaystyle \frac{f_1}{f_1-d}}$$k=-{\displaystyle \frac{d^{\prime }}{d}}$

Lời giải:

$\begin{array}{l}AB-->A_1{B}_1-->A^{\prime }{B}^{\prime }\\ d_1=36cm;{d_1}^{\prime }={\displaystyle \frac{36.30}{36-30}}=180cm\\ d_2=a-{d_1}^{\prime }=-110cm;{d_2}^{\prime }={\displaystyle \frac{(-110)(-10)}{-110+10}}=-11cm\end{array}$

Ảnh ảo  cách O2 11cm.

$k=k_1{k}_2=\left(-{\displaystyle \frac{{d_1}^{\prime }}{d_1}}\right)\left(-{\displaystyle \frac{{d_2}^{\prime }}{d_2}}\right)={\displaystyle \frac{180}{36}}.{\displaystyle \frac{11}{110}}={\displaystyle \frac{1}{2}}$

Ảnh cùng chiều và bằng nửa vật.

* Muốn có A’B’ thật thì:

f2 < d2 < 0 --> d2 = a – 180

Do đó:

            a – 180 < 0 --> a < 180cm

            a – 180 > -10 --> a > 170cm

Hay 170cm < a < 180cm

b) k = k1k2 nhưng   $k_1={\displaystyle \frac{f_1}{f_1-d}};k_2={\displaystyle \frac{f_2}{f_2-d_2}}$

Mà:

$\begin{array}{l}{d}_2=a-{d_1}^{\prime }=a-{\displaystyle \frac{d_1{f}_1}{d_1-f_1}}={\displaystyle \frac{(a-f_1)d_1-\mathrm{a}{\mathrm{f}}_1}{d_1-f_1}}\\ f_2-d_2=f_2-{\displaystyle \frac{(a-f_1)d_1-\mathrm{a}{\mathrm{f}}_1}{d_1-f_1}}={\displaystyle \frac{(f_2+f_1-a)d_1+a{f}_1-f_1{f}_2}{d_1-f_1}}\\ k_2={\displaystyle \frac{f_2(d_1-f_1)}{(f_2+f_1-a)d_1+a{f}_1-f_1{f}_2}}\end{array}$

Vậy  

$k={\displaystyle \frac{f_1{f}_2}{f_1{f}_2-a{f}_1-(f_2+f_1-a)d_1}}$

Muốn k không phụ thuộc vào d1 ta phải có:

            f2 + f1 – a = 0  => a = f1 + f2 (tức F1’ ≡ F2)

Chú ý: Có thể giải bằng phương pháp hình học, dùng hai tia sang tương ứng song song với trục chính.