Giáo Dục

Giải vật lí 11 bài 30: Giải bài toán về hệ thấu kính


Hướng dẫn giải bài tập, bài thực hành trong bài 30: Giải bài toán về hệ thấu kính – sách giáo khoa vật lí 11. Tất cả các kiến thức lý thuyết và bài tập trong bài học này đều được giải đáp cẩn thận, chi tiết. Chúng ta tham khảo để học tốt vật lí 11 bài 30: Giải bài toán về hệ thấu kính nhé.

Câu trả lời:

I. TÓM TẮT LÝ THUYẾT

  • Công thức tính độ tụ của hệ hai thấu kính mỏng đồng trục ghép sát nhau: $frac{1}{f}=frac{1}{f_{1}}+frac{1}{f_{2}}$ hay D = D1 + D2
  • Trong mọi trường hợp ta luôn có: d2 = l – d’1 hay d’1 + d2 = l ( l là khoảng cách giữa hai thấu kính )
  • Số phóng đại ảnh sau cùng: k = k1.k2

II. GIẢI BÀI TẬP

Hướng dẫn trả lời các câu hỏi giữa bài

Giải câu 1: Chứng tỏ rằng, với hệ hai thấu…

Chứng tỏ rằng, với hệ hai thấu kính đồng trục ghép sát nhau ta luôn có: d2 = – d1

Bài giải:

Ta có $frac{1}{f_{1}}=frac{1}{d_{1}}+frac{1}{d’_{1}}$ , $frac{1}{f_{2}}=frac{1}{d_{2}}+frac{1}{d’_{2}}$ (1)

Với hệ hai thấu kính đồng trục ghép sát nhau: D = D1 + D2

$Leftrightarrow$ $frac{1}{f}=frac{1}{f_{1}}+frac{1}{f_{2}}$ (2)

Xét sơ đồ tạo ảnh: AB $rightarrow$ A2B2

                                d                       d’2

=>  $frac{1}{f}=frac{1}{d_{1}}+frac{1}{d’_{2}}$ , (3)

Từ (1), (2) và (3) => $frac{1}{d’_{1}}+frac{1}{d_{2}}$ = 0 $Leftrightarrow$ d2 = – d’1

Giải câu 2: Hãy xét các trường hợp khác nhau…

Hãy xét các trường hợp khác nhau và thiết lập hệ thức: d2 = l – d’1. Xét trường hợp l = 0

Bài giải:

Ảnh A’1B’1 có các đặc điểm xác định bởi d’1. Nhưng khi đóng vai trò vật với L2 thì các đặc điểm của nó được xác định bởi d2

Do vậy d2 + d’1 = O1O= l = Khoảng cách giữa hai thấu kính

Nếu l = 0 thì d2 = – d’1 ta có hệ hai thấu kính mỏng đồng trục ghép sát nhau

Hướng dẫn giải các bài tập cuối bài

Giải câu 1: Một học sinh bố trí thí nghiệm theo…

Một học sinh bố trí thí nghiệm theo sơ đồ Hình 30.5 

Thấu kính phân kì L1 có tiêu cự f1 = – 10cm. Khoảng cách từ ảnh S’1 tạo bởi L1 đến màn có giá trị nào ?

A. 60cm

B. 80cm

C. Một giá trị khác A,B

D. Không xác định được, vì không có vật nên L1 không tạo được ảnh 

Bài giải:

Chùm tia tới là chùm song song:

=> d = $infty$ =>d’ =f1 = -10cm <0

S1 là ảnh ảo nằm tại tiêu điểm ảnh F’, tức là trước thấu kính và cách thấu kính 10cm.

Khoảng cách từ ảnh S1 tạo bởi (L1) đến màn bằng :

S1H = S1O + OH = |d’|+l = 10+70=80cm

Chọn đáp án B

Giải câu 2: Tiếp theo các giả thiết cho ở bài…

Tiếp theo các giả thiết cho ở bài tập 1.

Đặt giữa L1 và H một thấu kính hội tụ L2. Khi xê dịch L2, học sinh này nhận thấy chỉ có một vị trí duy nhất của L2 tạo được điểm sáng tại H.

Tiêu cự của L2 là bao nhiêu ?

A. 10cm

B. 15cm

C. 20cm

D. Một giá trị khác A,B,C

Bài giải:

Sơ đồ tạo ảnh: AB $rightarrow$ A1B1 $rightarrow$ A2B2 ( L1 ) $rightarrow$ ( L2 ) 

                d1          d’1   d2                d’2

Điều kiện để chỉ có một vị trí duy nhất của (L2) tạo được điểm sáng tại H là: d2 = d’2 và d2 + d’2 = S1H = 80

=> d2 = d’2 = 40 (cm)

Tiêu cự của (L2) là : $f=frac{d_{2}.d’_{2}}{d_{2}+d’_{2}}$ = 20 (cm)

Chọn C

Giải câu 3: Hai thấu kính, một hội tụ (f1 = 20cm)…

Hai thấu kính, một hội tụ (f1 = 20cm), một phân kì (f2 = -10cm), có cùng trục chính. Khoảng cách giữa hai quang tâm là l = 30cm. Vật AB vuông góc với trục chính được đặt bên trái L1 và cách L1 một đoạn d1 

a) Cho d1 = 20cm, hãy xác định vị trí và tính số phóng đại ảnh cuối cùng cho bởi hệ hai thấu kính. Vẽ ảnh

b) Tính d1 để ảnh sau cùng là ảnh ảo và bằng hai lần vật

Bài giải:

Sơ đồ tạo ảnh:

AB $rightarrow$ A1B1 $rightarrow$ A2B2

Ta có d’1 = $frac{1}{frac{1}{f_{1}}-frac{1}{d_{1}}}$ = $infty$ ( Do d1 = f1 = 20cm)

Mà d2 + d’1 = l => d2 = 30 – $infty$ = -$infty$

Khi đó $frac{1}{d’_{2}}$ = $frac{1}{f_{2}}$ hay d’2 = f2 = -10cm

k = k2.k1 = $frac{d’_{2}.d’_{1}}{d_{2}.d_{1}}$ = $left | frac{d’_{2}}{d_{1}} right |$ = $frac{10}{20}$ = 0,5

b) Ta có d’1 = $frac{d_{1}.f_{1}}{d_{1}-f_{1}}$ = $frac{20.d_{1}}{d_{1}-20}$

d2 = l – d’1 = 30 – $frac{20.d_{1}}{d_{1}-20}$ = $frac{10.d_{1}-600}{d_{1}-20}$

d’2 =  $frac{d_{2}.f_{2}}{d_{2}-f_{2}}$ = $frac{600-10.d_{1}}{2.d_{1}-80}$

Để ảnh sau cùng là ảnh ảo và bằng hai lần vật thì k = $pm$2 và d’2 < 0

k =  $frac{d’_{2}.d’_{1}}{d_{2}.d_{1}}$ = $frac{10}{d_{1}-40}$ =  $pm$2 (*)

Mà d’2 < 0 => $frac{600-10.d_{1}}{2.d_{1}-80}$ < 0 $Leftrightarrow$ d1 < 40 hoặc d1 > 60 (**)

Từ (*) và (**)  => d1 = 35 cm

Vậy d1 = 35cm

Giải câu 4: Một hệ gồm hai thấu kính L1 và L2…

Một hệ gồm hai thấu kính L1 và L2 đồng trục có tiêu điểm ảnh chính Ltrùng với tiêu điểm vật chính của L2 . Chiếu một tia sáng song song tới L1 theo phương bất kì.

a) Chứng minh chùm tia ló ra khỏi L2 cũng là chùm song song.

b) Vẽ đường đi của chùm tia sáng ứng với các trường hợp:

  • Lvà L2 đều là thấu kính hội tụ
  • L1 là thấu kính hội tụ; L2 là thấu kính phân kì.
  • L1 là thấu kính phân kì; L2 là thấu kính hội tụ.

Bài giải:

a) Hệ gồm hai thấu kính Lvà L2 đồng trục có tiêu điểm ảnh chính của (L1) trùng với tiêu điểm vật chính của (L2) => O1O2 = f1 + f2

Chùm tia sáng tới song song: > d1 = $infty$ => d’1 = f1

=> d= O1O– d’= f=> d’= $infty$

=> Chùm tia ló ra khỏi (L2) cũng là chùm tia song song.

b)

  • Lvà L2 đều là thấu kính hội tụ:

  • L1 là thấu kính hội tụ; L2 là thấu kính phân kì.

  • L1 là thấu kính phân kì; L2 là thấu kính hội tụ.

Giải câu 5: Một thấu kính mỏng phẳng – lồi L1…

Một thấu kính mỏng phẳng – lồi L1 có tiêu cự f1 = 60cm được ghép sát đồng trục với một thấu kính mỏng phẳng – lồi khác L2 có tiêu cự f2 = 30cm. Mặt phẳng của hai thấu kính sát nhau.

Thấu kính L1 có đường kính rìa gấp đôi đường kính rìa của thấu kính L2 . Một điểm sáng S nằm trên trục chính của hệ, trước L1

a) Chứng tỏ rằng có hai ảnh của S được tạo bởi hệ

b) Tìm điều kiện về vị trí của S để hai ảnh đều thật và hai ảnh đều ảo

Bài giải:

a) Khi chùm tia sáng từ S tới các điểm nằm từ miền vành ngoài của thấu kính L2 trở ra thì chỉ đi qua thấu kính L1 và chùm tia ló sẽ tạo ảnh S1

Còn chùm tia sáng từ S tới các điểm nằm trong khoảng từ tâm thấu kính tới miền vành của thấu kính L2 thì đi qua cả hai thấu kính L1 và L2 và chùm tia ló sẽ tạo ảnh S2. Như vậy sẽ có hai ảnh đồng thời được tạo thành 

Ta có $frac{1}{f_{1}}=frac{1}{d_{1}}+frac{1}{d’_{1}}$ với f1 = 60cm

$frac{1}{f_{2}}=frac{1}{d_{2}}+frac{1}{d’_{2}}$ với f2 = 30cm

D1,2 = D1 + D2 $Leftrightarrow$ $frac{1}{f_{1,2}}=frac{1}{f_{1}}+frac{1}{f_{2}}$

=> f1,2 = 20 cm 

=> Hai ảnh không trùng nhau

b) Do f2 > f1,2 :

  •  Điều kiện để hai ảnh S1, S2 đều thật là: d1, d> fmax = f1 = 60cm
  •  Điều kiện để hai ảnh S1, S2 đều ảo là∶ d1, d< fmin = f1,2 = 20cm

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

Back to top button
You cannot copy content of this page