Bài tập nâng cao Vật lí 9 được biên soạn theo chương trình Vậtlí lớp 7 của Bộ Giáo dục và Đào tạo. Sách gồm những nội dungchính sau đây: Tóm tắt lí thuyết Bài tập có hướng dẫn Bài tập rèn luyện Bài tập nâng caoChúng tôi hy vọng quyển sách này đáp ứng được yêu cầu dạyvà học môn Vật lí theo chương trình mới.Chúng tôi mong đón nhận những ý kiến xây dựng từ phía bạnđọc để quyển sách được hoàn chỉnh hơn trong các lần tái bản.
Điện từ học Bài toán 21: Nam châm vĩnh cữu
Nam châm nào cũng có hai từ cực
Khi để tự do, cực luôn chỉ hướng Bắc (N) địa lí gọi là cực Bắc, còn cực luôn chỉ hướng Nam (S) gọi là cực Nam
Khi đặt hai nam châm gần nhau, các từ cực cùng tên đẩy nhau, các từ cực khác tên hút nhau
Chú ý : trong các hình vẽ nam châm, qui ước: cực Bắc (N) tô đen, cực
B Bài tập có hướng dẫn giải
21.1 Hãy chọn phát biểu chính xác nhất:
A Thanh nam châm bao giờ cũng sơn hai đầu màu xanh và đỏ
B Nếu thanh nam châm bị tróc sơn ta không có cách nào để nhận biết đầu nào là cực Bắc (N), đầu nào là cực Nam (S)
C Có hai thanh nam châm cùng loại (cùng màu sắc) thì hai đầu cùng màu luôn luôn hút nhau
D Nếu đưa thanh nam châm chữ U lại gần kim của la bàn, kim la bàn sẽ quay
21.2 Phát biểu nào sau đây là sai:
A Thanh nam châm bao giờ cũng sơn hai đầu màu xanh và đỏ
D Nếu đưa thanh nam châm chữ U lại gần kim của la bàn, kim la bàn sẽ quay
C Nhờ la bàn có thể xác định được hướng của cửa nhà ta ở
D Nếu đặt thanh (hoặc kim) nam châm trên một trục quay thẳng đứng thì kim nam châm khi cân bằng có phương Bắc - Nam
21.3 Có một số quả đấm cửa làm bằng đồng và một số quả bằng sắt mạ đồng
Hãy tìm cách phân loại chúng
21.4 Nêu các cách khác nhau để xác định tên cực của một thanh nam châm khi màu sơn đánh dấu cực đã bị tróc hết
21.5 Giải thích tại sao thanh nam châm hai lại lơ lửng trên thanh nam châm một (hình vẽ)
21.6 Một thanh nam châm thẳng được cưa làm nhiều đoạn ngắn (hình vẽ) Chúng sẽ trở thành gì?
A Những thanh nam châm nhỏ, mỗi nam châm nhỏ chỉ có một cực
B Những thanh nam châm nhỏ, mỗi nam châm nhỏ cũng có đầy đủ hai cực
C Những thanh kim loại nhỏ không có từ tính
21.1 Đáp án D Nếu đưa thanh nam châm chữ U lại gần kim của la bàn, kim la bàn sẽ quay
21.2 Đáp án A Thanh nam châm bao giờ cũng sơn hai đầu màu xanh và đỏ
TÁC DỤNG TỪ CỦA DÕNG ĐIỆN - TỪ TRƯỜNG
Không gian xung quanh nam châm và dòng điện đều tồn tại một từ trường, có khả năng tác dụng từ lên kim nam châm đặt gần nó Hiểu rõ về ảnh hưởng của từ trường giúp chúng ta nắm bắt rõ hơn về các nguyên lý vật lý liên quan đến từ tính của nam châm và dòng điện trong cuộc sống hàng ngày.
Người ta dùng kim nam châm (gọi là nam châm thử) để nhận biết từ trường
B Bài tập có hướng dẫn giải
22.1 Tại sao vỏ của la bàn thường làm bằng đồng, nhôm, nhựa… mà không làm bằng sắt Vì:
B Nhôm, nhựa dễ thiết kế theo các mẫu khác nhau
C Vỏ la bàn bằng sắt sẽ làm cho kim la bàn bị tương tác không còn chính xác nữa
Hai thanh kim loại giống hệt nhau, trong đó một thanh đã bị nhiễm từ còn thanh kia thì không, có thể phân biệt bằng phương pháp đơn giản dựa trên sức hút từ trường Để xác định thanh nào đã nhiễm từ, bạn dùng một kim nam châm hoặc một vật nhỏ có khả năng bị hút bởi từ trường, tiếp xúc nhẹ nhàng với hai thanh kim loại Thanh kim loại đã nhiễm từ sẽ hút kim nam châm hoặc vật nhỏ đó, còn thanh không nhiễm từ thì không có sức hút Phương pháp này không cần dùng thiết bị đặc biệt và mang lại kết quả chính xác để nhận biết thanh kim loại đã nhiễm từ hay chưa.
Từ trường của thanh nam châm chữ I mạnh nhất ở hai đầu và yếu dần ở giữa, khiến ta cần đặt hai thanh vuông góc nhau với đầu thanh này ở giữa thanh kia để tận dụng tối đa lực hút và từ trường Khi đó, sẽ xảy ra hai trường hợp chính, phù hợp với mục đích sử dụng và cấu hình của hệ thống nam châm Việc hiểu rõ phân bố từ trường giúp tối ưu hóa hiệu quả làm việc của các thiết bị dựa trên nam châm chữ I.
Hai thanh hút nhau rất mạnh thì thanh đặt nằm ngang là thanh sắt, thanh có đầu đặt vào chính giữa thanh kia là thanh nam châm
Hai thanh gần như không hút nhau thì thanh đặt nằm ngang là nam châm, thanh có đầu đặt vào chính giữa thanh kia là thanh sắt
22.3 Hãy nêu một phương án đơn giản để kiểm tra xem một vùng không gian nào đó có từ trường không?
Đặt một kim nam châm nằm thẳng đứng trên trục quay và đưa vào vùng không gian cần kiểm tra; nếu kim lệch khỏi hướng Nam Bắc, điều này chứng tỏ vùng đó có từ trường Ngược lại, nếu kim không bị lệch khi di chuyển, thì vùng không gian đó không có từ trường Phương pháp này giúp xác định sự hiện diện của từ trường trong môi trường xung quanh một cách dễ dàng và chính xác.
22.4 Tại sao người ta lại khuyên rằng không nên để các loại đĩa từ có dữ liệu
(đĩa mềm vi tính) gần các nam châm? Hãy giải thích vì sao?
Dữ liệu trên các đĩa từ được lưu trữ thông qua sự sắp xếp của các nam châm tí hon theo một trật tự nhất định Khi đặt đĩa từ gần các nam châm, các nam châm này bị sắp xếp lại theo trật tự mới, gây ra sự thay đổi hoặc mất mát thông tin ban đầu trên đĩa.
22.1 Đáp án C Vỏ la bàn bằng sắt sẽ làm cho kim la bàn bị tương tác không còn chính xác nữa
Bạn có thể kiểm tra xem pin còn điện hay không bằng cách sử dụng một kim nam châm nếu không có bóng đèn để thử Khi đặt kim nam châm gần pin, nếu kim nam châm bị hút hoặc di chuyển, điều này cho thấy pin còn năng lượng Đây là phương pháp đơn giản và hiệu quả để xác định tình trạng của pin khi không có thiết bị thử chuyên dụng.
Trong trường hợp không mở hộp gỗ kín chứa dây dẫn, vẫn có thể kiểm tra xem có dòng điện chạy qua hay không nhờ vào các phương pháp không xâm lấn Sử dụng thiết bị cảm biến từ trường hoặc thiết bị đo dòng điện cảm ứng là cách hiệu quả để phát hiện dòng điện bên trong mà không cần mở hộp Việc này giúp đảm bảo an toàn và duy trì tính kín của hộp gỗ, đồng thời đảm bảo nhanh chóng xác định trạng thái của dây dẫn Đây là giải pháp tối ưu trong các trường hợp cần kiểm tra nhanh chóng và giữ nguyên kết cấu của hộp gỗ kín.
22.7 Chọn câu đúng Trường hợp nào sau đây có “từ trường”?
A Xung quanh vật nhiễm điện đứng yên
B Xung quanh thanh sắt non
22.8 - Trường hợp nào sau đây là biểu hiện của “từ trường”?
A Dây dẫn nóng lên khi có dòng điện chạy qua
B Dòng điện có thể phân tích muối đồng và giải phóng đồng nguyên chất
C Cuộn dây có dòng điện quấn xung quanh lõi sắt, hút được những vật nhỏ bằng sắt
D Dòng điện có thể gây co giật hoặc làm chất người
TỪ PHỔ - ĐƯỜNG SỨC TỪ
Từ phổ là hình ảnh cụ thể thể hiện các đường sức từ trong một vật thể Nó được tạo ra bằng cách rắc mạt sắt lên tấm bìa đặt trong từ trường, sau đó gõ nhẹ để các đường sức từ hiện rõ Phương pháp này giúp quan sát rõ các đường sức từ, từ đó hiểu rõ hơn về đặc điểm của từ trường.
Các đường sức từ có chiều nhất định, đi ra từ cực Bắc (N) của nam châm và đi vào cực Nam (S), hình thành các đường cong quanh nam châm Điều này thể hiện rõ hướng của các đường sức từ trong từ trường của nam châm.
B Bài tập có hướng dẫn giải
Để xác định dạng đường cảm ứng từ của một nam châm, người ta đặt lên nam châm một tấm bìa rồi rắc lên vụn kim loại và gõ nhẹ để quan sát sự sắp xếp của các vụn Điểm khuyết thường là vụn sắt, vì sắt là vật liệu bị nam châm hút mạnh nhất, giúp dễ dàng nhận biết dạng đường cảm ứng từ của nam châm Các loại vụn kim loại khác như vụn đồng, vụn nhôm và vụn niken không phản ứng mạnh với từ trường của nam châm, nên không phù hợp để xác định dạng đường cảm ứng từ.
23.2 Các đặc điểm của từ phổ của nam châm là:
A Các đường sức từ là các đường cong có điểm xuất phát là cực Bắc và kết thúc ở cực Nam của nam châm
B Càng gần nam châm, đường sức càng gần nhau hơn
C Mỗi một điểm có nhiều đường sức đi qua
Để phân biệt thanh nam châm A và thanh thép B, cần chọn phương pháp phù hợp dựa trên tính chất của chúng Một cách hiệu quả là kiểm tra khả năng hút từ các vật nhẹ như máu hoặc kim nhỏ bằng cách đặt từng thanh gần các vật dụng kim loại nhẹ Thanh nam châm sẽ hút mạnh các vật kim loại nhỏ hơn, trong khi thanh thép không có từ tính mạnh như vậy Ngoài ra, có thể sử dụng thử nghiệm từ tính để xác định rằng thanh nam châm có khả năng giữ các vật kim loại nhỏ, còn thanh thép thì không Đây là những phương pháp đơn giản nhưng chính xác để phân biệt giữa thanh nam châm và thanh thép, giúp xác định đúng loại vật liệu dựa trên tính chất từ của chúng.
Từ trường của thanh nam châm chữ I mạnh nhất ở hai đầu và yếu nhất ở giữa, khiến các phương án a, b, c đều làm cho thanh sắt bị hút chặt vào nam châm A Tuy nhiên, chỉ có đáp án d mới phù hợp, khi đó hai thanh gần như không hút nhau, với thanh đặt ngang là nam châm A và thanh thẳng đứng là thanh sắt.
23.2 Đáp án: d)Câu A và B đúng
23.4 Biết chiều một đường sức từ của thanh nam châm thẳng như trên hình
Hãy xác định tên các cực từ của thanh nam châm
Hình vẽ thể hiện một số đường sức từ của thanh nam châm thẳng, giúp mô tả rõ hơn về cách từ trường phân bố Các mũi tên chỉ hướng đường sức từ tại các điểm A, B, C thể hiện chiều của lực từ trong không gian xung quanh nam châm Cần ghi rõ tên các cực của nam châm, ví dụ như cực Bắc và cực Nam, để dễ dàng nhận biết và hiểu về đặc điểm của từ trường Hiểu được cấu trúc các đường sức từ này là cơ sở để phân tích tác động của từ trường lên các vật thể xung quanh.
23.6 Chiều đường sức từ của hai nam châm được cho như hình Nhìn hình vẽ hãy cho biết tên các cực từ của nam châm
23.7 Hãy chọn câu phát biểu đúng:
Trong thanh nam châm, chiều của đường sức từ được quy ước hướng từ cực Nam sang cực Bắc bên trong thanh, còn bên ngoài thanh, đường sức từ đi ra từ cực Bắc và quay trở lại vào cực Nam Điều này giúp hiểu rõ hơn về hướng và đặc điểm của từ trường quanh thanh nam châm, hỗ trợ trong việc phân tích các hiện tượng từ trường và ứng dụng trong thực tế.
B Đường sức từ của nam châm là hình vẽ những đường mạt sắt phân bố xung quanh thanh nam châm
Các đầu cực của nam châm có các đường sức từ dày đặc, thể hiện rõ ràng rằng từ trường ở đó mạnh Khi di chuyển ra xa khỏi nam châm, các đường sức từ trở nên thưa thớt hơn, chứng tỏ từ trường yếu dần đi Điều này giúp hiểu rõ mối liên hệ giữa độ dày các đường sức và cường độ của từ trường xung quanh nam châm.
TỪ TRƯỜNG CỦA ỐNG DÂY
CÓ DÕNG ĐIỆN CHẠY QUA
Phần từ phổ bên ngoài ống dây có dòng điện chạy qua rất giống phần từ phổ ở bên ngoài thanh nam châm
Quang học Bài toán 40: Hiện tượng khúc xạ ánh sáng
HIỆN TƢỢNG KHệC XẠ ÁNH SÁNG
Hiện tượng tia sáng truyền từ môi trường trong suốt này sang môi trường trong suốt khác bị gãy khúc tại mặt phân cách giữa hai môi trường chính là hiện tượng khúc xạ ánh sáng Hiện tượng này xảy ra khi tia sáng đổi hướng do sự thay đổi tốc độ khi đi qua các môi trường có chiết suất khác nhau Khúc xạ ánh sáng đóng vai trò quan trọng trong các ứng dụng như quang học, lens, và các thiết bị thị giác, giúp tối ưu hóa khả năng tập trung và truyền sáng.
Khi tia sáng truyền từ không khí sang nước góc khúc xạ nhỏ hơn góc tới
Khi tia sáng truyền từ nước sang không khí góc khúc xạ lớn hơn góc tới
Quá trình truyền ánh sáng giửa hai môi trường không khí và thủy tinh tương tự như trình truyền ánh sáng giửa hai môi trường không khí và nước
B Bài tập có hướng dẫn giải
Trong một thí nghiệm về sự khúc xạ ánh sáng, một học sinh đã ghi lại trên tấm bìa ba đường truyền chưa ghi chiều truyền của tia sáng Các tia truyền trong thí nghiệm này giúp hiểu rõ hơn về quá trình khúc xạ và phản xạ ánh sáng Tuy nhiên, trong số các tia được ghi lại, có những tia không thể là tia phản xạ dựa trên định luật phản xạ ánh sáng, chẳng hạn như tia đi ngược chiều so với tia phản xạ dự kiến hoặc tia không nằm trong mặt phẳng phân kỳ, không thỏa mãn các điều kiện của phản xạ ánh sáng trong thí nghiệm Việc xác định tia nào không thể là tia phản xạ giúp nâng cao kiến thức về đặc tính của ánh sáng khi gặp vật thể trong môi trường trong suốt.
Hướng dẫn giải Đáp án câu D IR 1 và IR 3
Trong đề bài, học sinh thể hiện hình vẽ đường truyền của các tia sáng, trong đó PQ là mặt phân cách giữa nước và không khí, I là điểm tới và SI là tia tới, còn IN là pháp tuyến Chọn đáp án đúng nhất dựa trên hướng truyền của tia sáng qua các môi trường được xác định rõ trong hình vẽ Đây là bài tập liên quan đến hiện tượng phản xạ, khúc xạ của ánh sáng tại các mặt phân cách giữa các môi trường trong suốt, giúp học sinh nắm vững kiến thức về quang học.
Hướng dẫn giải Đáp án câu B
Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là hiện tượng:
A Tia sáng truyền từ môi trường này sang môi trường khác
B Tia sáng bị gãy khúc khi truyền từ môi trường trong suốt này sang môi trường trong suốt khác
C Ánh sáng truyền từ môi trường không khí vào nước
D Ánh sáng truyền từ môi trường không khí vào lớp thủy tinh trong suốt
Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là quá trình tia sáng bị gãy khúc khi truyền từ môi trường trong suốt này sang môi trường trong suốt khác Hiểu rõ về hiện tượng này giúp các bạn nắm vững cách ánh sáng thay đổi hướng và tính chất của sự khúc xạ trong các môi trường khác nhau Đáp án câu B đề cập đến hiện tượng khúc xạ ánh sáng, đặc trưng bởi sự lệch hướng của tia sáng khi đi qua các môi trường trong suốt Đây là kiến thức quan trọng trong vật lý, giúp giải thích các hiện tượng như nhìn vật bị lệch, hiệu ứng quang học và các ứng dụng trong đời sống hàng ngày.
Trong một thí nghiệm về sự khúc xạ ánh sáng, học sinh ghi lại ba đường truyền ánh sáng trên tấm bìa nhưng chưa ghi rõ chiều truyền Các tia ánh sáng nào sau đây có thể là tia khúc xạ khi truyền qua môi trường khác? Việc xác định tia khúc xạ giúp hiểu rõ hơn quá trình đổi hướng của ánh sáng khi đi qua các môi trường khác nhau Đây là phần quan trọng trong nghiên cứu quang học và các ứng dụng liên quan đến hiện tượng khúc xạ ánh sáng.
Hướng dẫn giải Đáp án: câu A IR 1
Hình dưới cho thấy PQ là mặt phân cách giữa không khí và nước, với điểm tới I, tia tới SI và pháp tuyến IN Để biểu diễn đúng hiện tượng khúc xạ của tia sáng khi đi từ nước ra không khí, phải chọn cách vẽ phản ánh sự lệch hướng của tia sáng khi vượt qua mặt phân cách này Lựa chọn đúng là vẽ tia sáng khúc xạ đi lệch so với tia tới ban đầu, sao cho góc khúc xạ nhỏ hơn góc tới, thể hiện sự tăng tốc của tia sáng khi đi từ môi trường đặc hơn (nước) sang môi trường kém đặc hơn (không khí), theo quy luật khúc xạ Snell.
40.6 Hãy ghép mỗi thành phần a), b), c), d), e) với một thành phần 1, 2, 3, 4,
Hiện tượng khúc xạ ánh sáng xảy ra khi tia sáng gặp mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt khác nhau, làm thay đổi hướng truyền của tia sáng Ví dụ, khi tia sáng truyền từ không khí vào nước, nó bị khúc xạ và lệch hướng do sự khác biệt về chỉ số khúc xạ giữa hai môi trường Ngược lại, khi tia sáng truyền từ nước vào không khí, hướng tia sáng cũng bị thay đổi, ảnh hưởng bởi đặc điểm của các môi trường này Hiện tượng phản xạ ánh sáng xảy ra khi tia sáng gặp mặt phân cách giữa hai môi trường, một phần bị phản xạ trở lại môi trường ban đầu Khi góc tới bằng không, tia sáng gặp mặt phân cách theo góc vuông, không bị khúc xạ mà chỉ phản xạ hoặc truyền qua mà không thay đổi hướng.
1 góc khúc xạ lớn hơn góc tới
2 bị hắt trở lại môi trường trong suốt cũ Độ lớn góc phản xạ bằng góc tới
3 góc khúc xạ nhỏ hơn góc tới
4 góc khúc xạ cũng bằng không, tia sáng không bị khúc xạ
5 bị gãy khúc ngay tại mặt phân cách và tiếp tục đi vào môi trường trong suốt thứ hai Độ lớn góc khúc xạ không bằng góc tới
QUAN HỆ GIỮA GểC TỚI VÀ GểC KHệC XẠ
Khi tia sáng đi từ không khí sang các môi trường trong suốt rắn, lỏng khác nhau thì góc khúc xạ nhỏ hơn góc tới
Khi góc tới tăng (giảm), góc khúc xạ cũng tăng (giảm)
Khi góc tới bằng 0 o thì góc khúc xạ bằng 0 o , tia sáng truyển thẳng
Ảnh là giao điểm của chùm tia khúc xạ
B Bài tập có hướng dẫn giải
41.1 Đặt mắt trong nước nhìn một vật ngoải không khí ta thấy vật xa hơn thực tế vì ánh sáng từ vật truyền đến mắt bị khúc xạ và:
A Góc tới nhỏ hơn góc khúc xạ nên thấy ảnh của vật được đưa ra xa so với vật
B Góc tới bằng góc khúc xạ nên thấy ảnh của vật được đưa ra xa so với vật
C Góc tới lớn hơn góc khúc xạ nên thấy ảnh của vật được đưa ra xa so với vật
D Góc tới xấp xỉ góc khúc xạ nên thấy ảnh của vật được đưa ra xa so với vật
Hướng dẫn giải đáp câu A: Khi đặt mắt trong nước, nhìn một vật ngoài không khí, ta sẽ thấy vật xa hơn thực tế do ánh sáng truyền tới mắt bị khúc xạ Hiện tượng khúc xạ làm cho góc tới nhỏ hơn góc khúc xạ, dẫn đến việc hình ảnh của vật được nâng lên so với vị trí thực tế Đây chính là lý do tại sao chúng ta thấy vật ở vị trí xa hơn khi quan sát qua môi trường trong nước, như đã trình bày trong bài 41.4.
Hình 41.2 minh họa vị trí của mắt trong nước (M) để quan sát hình ảnh của con chim nằm ngoài không khí Trong đó, C là vị trí thực của con chim, còn C’ là vị trí ảnh của nó được tạo thành qua hiện tượng phản xạ và khúc xạ trên mặt nước PQ Đường truyền của tia sáng bắt đầu từ con chim tại C, qua mặt nước PQ, đến mắt trong nước tại M, giúp người quan sát nhìn thấy hình ảnh của chim trong nước.
Dựng đường thẳng C’M cắt PQ tại I Khi đó I chính là điểm tới
Dựng đường thẳng CI Khi đó tia tới CI tia khúc xạ chính là
41.3 Ở hình bên SI là tia tới, trong các đường
IH, IE, IG, IK, có một đường biểu diễn tia khúc xạ của tia SI
Hãy điền dấu mũi tên vào tia khúc xạ đó
Hình 41.4 minh họa một bạn học sinh nhìn qua ống thẳng thấy được hình ảnh viên sỏi ở đáy bình nước Khi giữ vị trí của ống không đổi và dùng một que thẳng, dài xuyên qua ống để xác định xem đầu que có chạm vào viên sỏi hay không, chúng ta cần xem xét hiện tượng khúc xạ ánh sáng Ánh sáng từ viên sỏi truyền qua nước rồi qua ống thẳng, tạo ra góc khúc xạ, vì vậy đầu que sẽ không chạm vào viên sỏi nếu không đặt đúng vị trí Đường truyền tia sáng từ viên sỏi đến mắt sẽ bị khúc xạ tại các bề mặt phân cách giữa nước, ống và không khí, gây ra sự lệch hướng và giúp người học nhìn rõ hình ảnh viên sỏi qua ống thẳng.
Thấu kính hội tụ có phần rìa mỏng hơn phần giữa
Một chùm tia tới song song với trục chính của thấu kính hội tụ cho chùm tia ló hội tụ tại tiêu điểm ảnh F’ của thấu kính
Đường truyền của một số tia sáng qua thấu kính hội tụ:
- Tia tới qua quang tâm O, tia ló tiếp tục truyền thẳng
- Tia tới song song với trục chính, tia ló qua tiêu điểm F’
- Tia tới qua tiêu điểm F, tia ló song song với trục chính
B Bài tập có hướng dẫn giải
42.1 Trên hình 42.1 có vẽ thấu kính hội tụ, quang tâm O, trục chính , hai tiêu điểm F và F’, các tia ló 1, 2, 3 Hãy vẽ tia tới của các tia ló đã cho
Tóm tắt đề bài a) Đề cho: Ba tia ló đặc biệt b) Cần tìm: Ba tia tới
Công thức cần sử dụng: Tính chất các tia sáng đặc biệt
Tia ló OS’ qua quang tâm O nên tia tới là SO trùng với OS’
Tia ló IS’ song song với trục nên tia tới là IF (qua F)
Tia ló JS’ qua tiêu điểm F’ nên tia tới là SJ song song với trục
42.2 Trên hình 42.2 có vẽ thấu kính hội tụ, quang tâm O, trục chính , hai tiêu điểm F và F’, các tia tới 1, 2, 3 Hãy vẽ tia ló của các tia đã cho
Tóm tắt đề bài a) Đề cho: Hai tia tới đặc biệt và một tia tới bất kì b) Cần tìm: Ba tia ló
Công thức cần sử dụng: Tính chất các tia sáng đặc biệt, mọi tia ló phải qua điểm ảnh tương ứng
Tia tới SI qua tiêu điểm F nên tia ló là Ix song song với trục
Tia tới SO qua quang tâm O nên truyền thẳng theo đường Ox’
Giao điểm của hai tia ló Ix và Ox’ là điểm ảnh S’ của S
Tia tới SJ là tia bất kì, tia ló là S’J kéo dài
42.3 Trước một thấu kính hội tụ, ta đặt vật sáng AB vuông góc với trục chính và AB nằm trong tiêu cự Hãy chọn cách dựng ảnh đúng
A Cho ảnh thật A’B’ và A’B’ > AB
B Cho ảnh ảo A’B’ và A’B’ > AB
C Cho ảnh ảo A’B’ và A’B’ < AB
D Cho ảnh thật A’B’ và A’B’ < AB
42.4 Em hãy tìm trong cuộc sống hằng ngày những vật hoặc dụng cụ có sử dụng thấu kính hội tụ
42.5 Trên hình 42.5 có vẽ thấu kính hội tụ, quang tâm O, trục chính , hai tiêu điểm F và F’, các tia tới 1, 2, 3 Hãy vẽ tia ló của các tia đã cho
BÀI TOÁN 43: ẢNH CỦA MỘT VẬT TẠO BỞI THẤU KÍNH HỘI TỤ
Đối với thấu kính hội tụ:
Vật đặt ngoài tiêu cự tạo ra ảnh thật ngược chiều với vật Khi vật đặt rất xa thấu kính, ảnh thật sẽ xuất hiện cách thấu kính một khoảng bằng tiêu cự.
- V ật đặt trong tiêu cự cho ảnh ảo lớn hơn vật và cùng chiều với vật
Để dựng ảnh A’B’ của vật AB qua thấu kính, chỉ cần dựng ảnh B’ của B bằng hai trong ba tia sáng đặc biệt Sau đó, từ B’ hạ vuông góc xuống trục chính để xác định vị trí của A’ Trong đó, A nằm trên trục chính và AB vuông góc với thấu kính, giúp việc dựng ảnh trở nên chính xác và dễ dàng hơn.
B Bài tập có hướng dẫn giải
43.1 Trên hình có vẽ trục chính , quang tâm O, hai tiêu điểm F, F’ của một thấu kính, hai tia ló 1, 2 cho ảnh
S’ của điểm sáng S a) Bằng cách vẽ hãy xác định điểm sáng S b) Thấu kính đã cho là thấu kính gì?
Tóm tắt đề bài a) Đề cho: Hai tia ló đặc biệt b) Cần tìm: Hai tia tới tương ứng
Công thức cần sử dụng: Tính chất các tia sáng đặc biệt Tính chất thấu kính a) Tia ló Ix song song với trục nên tia tới là IF (qua F)
Tia ló JS’ qua tiêu điểm F’ nên tia tới là SJ song song với trục
Giao điểm giữa SJ và FI chính là điểm vật S cần tìm
109 b) Vật thật S cho ảnh ảo S’ ở xa trục chính hơn S nên thấu kính phải là thấu kính hội tụ
Hình bên cho thấy là trục chính của một thấu kính, với AB là vật sáng và A’B’ là ảnh của AB A’B’ là ảnh thật hay ảnh ảo? Vì sao? Thường, khi ảnh của vật sáng qua thấu kính xuất hiện ở phía sau thấu kính và có thể dựa vào đặc điểm này để xác định tính chất của ảnh Cần phân biệt rõ ảnh thật và ảnh ảo trong quá trình học về quang học Thấu kính đã cho là hội tụ vì nó tạo ra ảnh thật hoặc ảnh ảo tùy theo khoảng cách của vật so với tiêu điểm Để xác định chính xác quang tâm O và tiêu điểm F, F’ của thấu kính, ta cần vẽ các tia sáng phản xạ qua thấu kính phù hợp với các nguyên lý quang học.
Trong đề bài, vật thật AB và ảnh A’B’ của nó được cho là cùng chiều, thể hiện đặc điểm của thấu kính hội tụ Cần xác định xem A’B’ là ảnh thật hay ảo, từ đó phân loại loại thấu kính phù hợp Ngoài ra, đề bài yêu cầu xác định vị trí của tiêu điểm O, F, F’, dựa trên các đặc điểm của thấu kính hội tụ và tính chất của các tia sáng đặc biệt Công thức chính cần sử dụng bao gồm các đặc điểm của thấu kính hội tụ để giải thích rõ hơn về mối quan hệ giữa vật và ảnh.
AB nên là ảnh ảo b) Ảnh ảo A’B’ lớn
(cao) hơn AB nên thấu kính là thấu kính hội tụ c) Dựng đường thẳng BB’ và O = BB’ Với O quang tâm Dựng thấu kính vuông góc với tại O
Dựng tia tới BI song song trục chính Dựng đường thẳng B’I cắt
Tại điểm F’, F’ là một tiêu điểm của thấu kính Để xác định tiêu điểm F, ta dựng đường thẳng song song với Δ tại điểm B’, cắt qua thấu kính tại điểm J Tiếp theo, ta dựng tia tới BJ từ B’ qua J, kéo dài tia này để cắt đường thẳng song song tại điểm F, chính là tiêu điểm của thấu kính.
