Tailieumoi.vn giới thiệu Giải bài tập Vật lí lớp 9 Bài 43: Ảnh của một vật tạo bởi thấu kính hội tụ chính xác, chi tiết nhất giúp học sinh dễ dàng làm bài tập Ảnh của một vật tạo bởi thấu kính hội tụ lớp 9.

Giải bài tập Vật lí lớp 9 Bài 43: Ảnh của một vật tạo bởi thấu kính hội tụ

Trả lời câu hỏi giữa bài

Ảnh thật ngược chiều so với vật.

Chú ý: Vật qua thấu kính hội tụ mà cho ảnh thật thì ảnh này luôn ngược chiều với vật

Lời giải:

Khi dịch vật vào gần thấu kính hơn (nhưng vẫn đặt vật nằm ngoài khoảng tiêu cự OF) và làm thí nghiệm như cũ, ta sẽ vẫn thu được ảnh thật ngược chiều với vật

Lời giải:

- Đặt vật trong khoảng tiêu cự, màn ở sát thấu kính. Từ từ dịch chuyến màn ra xa thấu kính, không hứng được ảnh ở trên màn.

- Ảnh không hứng được trên màn. Đặt mắt trên đường truyền của chùm tia ló, ta thấy ảnh cùng chiều và lớn hơn vật. Đó là ảnh ảo.

Trả lời bài C4 trang 117 SGK Vật lí 9: Hãy dựng ảnh S' của điểm sáng S trên hình 43.3.

Phương pháp giải:

Đường truyền của ba tia sáng đặc biệt qua thấu kính hội tụ:

- Tia tới đến quang tâm thì tia ló tiếp tục truyền thẳng theo phương của tia tới.

- Tia tới song song với trục chính thì tia ló qua tiêu điểm.

- Tia tới qua tiêu điểm thì tia ló song song với trục chính.

Lời giải:

Để tìm ảnh S' của điểm sáng S qua thấu kính hội tụ ta vẽ đường truyền của hai trong ba tia đặc biệt từ vật đến thấu kính.

+ Vật AB cách thấu kính một khoảng d = 36cm (hình 43.4a)

+ Vật AB cách thấu kính một khoảng d = 8cm (hình 43.4b)

Lời giải:

Xét trường hợp hình 43.4a

Ta có: $\{\begin{array}{l}OF=O{F}^{\prime }=f=12cm\\ OA=d=36cm\end{array}$

Đặt $A^{\prime }O=d^{\prime }$

Ta có: $\mathrm{\Delta }ABO\sim \mathrm{\Delta }{A}^{\prime }{B}^{\prime }O$

Ta suy ra: ${\displaystyle \frac{AO}{A^{\prime }O}}={\displaystyle \frac{AB}{A^{\prime }{B}^{\prime }}}\iff {\displaystyle \frac{d}{d^{\prime }}}={\displaystyle \frac{AB}{A^{\prime }{B}^{\prime }}}$  (1)

Lại có: $\mathrm{\Delta }{A}^{\prime }{B}^{\prime }{F}^{\prime }\sim \mathrm{\Delta }OI{F}^{\prime }$

Ta suy ra: ${\displaystyle \frac{A^{\prime }{B}^{\prime }}{OI}}={\displaystyle \frac{A^{\prime }{F}^{\prime }}{O{F}^{\prime }}}\iff {\displaystyle \frac{A^{\prime }{B}^{\prime }}{AB}}={\displaystyle \frac{A^{\prime }O-O{F}^{\prime }}{O{F}^{\prime }}}={\displaystyle \frac{d^{\prime }-f}{f}}$  (1)

Từ (1) và (2) ta suy ra:

$\begin{array}{l}{\displaystyle \frac{d}{d^{\prime }}}={\displaystyle \frac{f}{d^{\prime }-f}}\\ \Rightarrow d={\displaystyle \frac{d^{\prime }f}{d^{\prime }-f}}\\ \iff {\displaystyle \frac{1}{d}}={\displaystyle \frac{d^{\prime }-f}{d^{\prime }f}}={\displaystyle \frac{1}{f}}-{\displaystyle \frac{1}{d^{\prime }}}\\ \Rightarrow {\displaystyle \frac{1}{f}}={\displaystyle \frac{1}{d}}+{\displaystyle \frac{1}{d^{\prime }}}\end{array}$

Chú ý: Công thức ${\displaystyle \frac{1}{f}}={\displaystyle \frac{1}{d}}+{\displaystyle \frac{1}{d^{\prime }}}$ dùng để xác định tiêu cự, khoảng cách từ vật đến thấu kính, khoảng cách từ ảnh đến thấu kính khi biết 2 trong 3 giá trị đó.

(d – khoảng cách từ vật đến thấu kính, d’ – khoảng cách từ ảnh đến thấu kính)

Với $d>0$- vật thật, $d<0$ vật ảo, $d^{\prime }>0$ - ảnh thật, $d^{\prime }<0$ - ảnh ảo

Với ${\displaystyle \frac{1}{f}}={\displaystyle \frac{1}{d}}+{\displaystyle \frac{1}{d^{\prime }}}\Rightarrow d^{\prime }={\displaystyle \frac{df}{d-f}}={\displaystyle \frac{36.12}{36-12}}=18cm$

=> Ảnh A’B’ là ảnh thật, ngược chiều với vật và cách thấu kính một khoảng $18cm$

Tương tự với hình 43.4b

Ta cũng có ${\displaystyle \frac{1}{f}}={\displaystyle \frac{1}{d}}+{\displaystyle \frac{1}{d^{\prime }}}$

Ta suy ra: $d^{\prime }={\displaystyle \frac{df}{d-f}}={\displaystyle \frac{8.12}{8-12}}=-24cm$

=> A’B’ là ảnh ảo lớn hơn vật, cùng chiều với vật và cách thấu kính một khoảng $24cm$

Lời giải:

- TH1: Vật AB cách thấu kính một khoảng d = 36cm.

AB = h = 1cm

OA = d = 36cm

OF = OF' = f = 12cm

A'O = ? A'B' = ?

Ta có: $\mathrm{\Delta }OAB\sim \mathrm{\Delta }O{A}^{\prime }{B}^{\prime }\Rightarrow \frac{A^{\prime }{B}^{\prime }}{AB}=\frac{A^{\prime }O}{AO}$ (1)

Ta có: $\mathrm{\Delta }\mathrm{O}\mathrm{I}{\mathrm{F}}^{\prime }\sim \mathrm{\Delta }{A}^{\prime }{B}^{\prime }{F}^{\prime }\Rightarrow \frac{A^{\prime }{B}^{\prime }}{OI}=\frac{A^{\prime }{F}^{\prime }}{O{F}^{\prime }}$ (2)

Mà: OI = AB (3)

Từ (1), (2) và (3) $\Rightarrow \frac{A^{\prime }O}{AO}=\frac{A^{\prime }{F}^{\prime }}{{\mathrm{O}\mathrm{F}}^{\prime }}=\frac{A^{\prime }O-{\mathrm{O}\mathrm{F}}^{\prime }}{{\mathrm{O}\mathrm{F}}^{\prime }}\iff \frac{A^{\prime }O}{36}=\frac{A^{\prime }O-12}{12}$

$\Rightarrow A^{\prime }O=18cm$

Thay A’O = 18cm vào (1) ta có: $\frac{A^{\prime }{B}^{\prime }}{1}=\frac{18}{36}\Rightarrow A^{\prime }{B}^{\prime }=0,5cm$.

Vậy chiều cao của ảnh là 0,5cm, khoảng cách từ ảnh đến thấu kính là 18 cm.

- TH2: Vật AB cách thấu kính một khoảng d = 8cm.

AB = h = 1cm

OA = d = 8cm

OF = OF' = f = 12cm

A'O = ? A'B' = ?

Ta có: $\mathrm{\Delta }OAB\sim \mathrm{\Delta }O{A}^{\prime }{B}^{\prime }\Rightarrow \frac{A^{\prime }{B}^{\prime }}{AB}=\frac{A^{\prime }O}{AO}$ (1)

Ta có: $\mathrm{\Delta }\mathrm{O}\mathrm{I}{\mathrm{F}}^{\prime }\sim \mathrm{\Delta }{A}^{\prime }{B}^{\prime }{F}^{\prime }\Rightarrow \frac{A^{\prime }{B}^{\prime }}{OI}=\frac{A^{\prime }{F}^{\prime }}{O{F}^{\prime }}$ (2)

Mà: OI = AB (3)

Từ (1), (2) và (3) $\Rightarrow \frac{A^{\prime }O}{AO}=\frac{A^{\prime }{F}^{\prime }}{{\mathrm{O}\mathrm{F}}^{\prime }}=\frac{A^{\prime }O+{\mathrm{O}\mathrm{F}}^{\prime }}{{\mathrm{O}\mathrm{F}}^{\prime }}\iff \frac{A^{\prime }O}{8}=\frac{A^{\prime }O+12}{12}$

$\Rightarrow A^{\prime }O=24cm$

Thay A’O = 24cm vào (1) ta có: $\frac{A^{\prime }{B}^{\prime }}{1}=\frac{24}{8}\Rightarrow A^{\prime }{B}^{\prime }=3cm$

Vậy chiều cao của ảnh là 3cm, khoảng cách từ ảnh đến thấu kính là 24 cm.

Lý thuyết ảnh của một vật tạo bởi thấu kính hội tụ

ẢNH CỦA MỘT VẬT TẠO BỞI THẤU KÍNH HỘI TỤ

I - ĐẶC ĐIỂM ẢNH CỦA MỘT VẬT TẠO BỞI THẤU KÍNH HỘI TỤ

II - CÁCH DỰNG ẢNH

1. Dựng ảnh của điểm sáng S tạo bởi thấu kính hội tụ

- Từ $S$ ta dựng hai trong ba tia đặc biệt đến thấu kính sau đó vẽ hai tia ló ra khỏi thấu kính

- Nếu 2 tia ló cắt nhau thì giao điểm cắt nhau đó chính là ảnh thật $S^{\prime }$ của $S$, nếu đường kéo dài của hai tia ló cắt nhau thì giao điểm cắt nhau đó chính là ảnh ảo $S^{\prime }$ của $S$ qua thấu kính.

2. Dựng ảnh của một vật sáng AB tạo bởi thấu kính hội tụ

- Muốn dựng ảnh $A^{\prime }{B}^{\prime }$ của $AB$ qua thấu kính ($AB$ vuông góc với trục chính, $A$ nằm trên trục chính), chỉ cần dựng ảnh $B^{\prime }$ của $B$ bằng cách vẽ đường truyền của hai trong ba tia sáng đặc biệt, sau đó từ $B^{\prime }$ hạ vuông góc xuống trục chính là ta có ảnh $A^{\prime }$ của $A$.

3. Công thức thấu kính hội tụ

- Tỉ lệ chiều cao vật và ảnh: ${\displaystyle \frac{h}{h^{\prime }}}={\displaystyle \frac{d}{d^{\prime }}}$

- Quan hệ giữa $d,d^{\prime }$ và $f$: ${\displaystyle \frac{1}{f}}={\displaystyle \frac{1}{d}}+{\displaystyle \frac{1}{d^{\prime }}}$  nếu là ảnh ảo thì ${\displaystyle \frac{1}{f}}={\displaystyle \frac{1}{d}}-{\displaystyle \frac{1}{d^{\prime }}}$

Trong đó:

+ $h$: chiều cao của vật

+ $h^{\prime }$: chiều cao của ảnh

+ $d$: khoảng cách từ vật đến thấu kính

+ $d^{\prime }$: khoảng cách từ ảnh đến thấu kính

+ $f$: tiêu cự của thấu kính

Sơ đồ tư duy về ảnh của một vật tạo bởi thấu kính hội tụ