Sáng kiến kinh nghiệm Hướng dẫn giải một số bài tập trắc nghiệm phần quang hình học vật lý phổ thông

Trong thời kỳ phát triển và hội nhập quốc tế hiện nay, đất nước ta đang cần nhiều tri thức và lao động có tay nghề, có năng lực, có kĩ năng bản lĩnh và hoài bão cống hiến vì tổ quốc, vì hạnh phúc của nhân dân. Để đáp ứng yêu cầu nhiệm vụ này, ngành giáo dục luôn giữ vai trò nòng cốt. Trước tình hình đó nền giáo dục nước ta cần có sự đổi mới toàn diện và sâu sắc.Theo nghị quyết quốc hội ngày 09 tháng 12 năm 2000 về “Đổi mới chương trình giáo dục phổ thông” thì mục tiêu của việc đổi mới trương trình giáo dục phổ thông là: “Xây dựng nội dung chương trình phương pháp giáo dục, sách giáo khoa phổ thông mới nhằm nâng cao chất lượng giáo dục toàn diện thế hệ trẻ, đáp ứng nhu cầu nguồn nhân lực, phục vụ công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước phù hợp với thực tiễn và truyền thống Việt Nam, tiếp cận trình độ giáo dục phổ thông của các nước phát triển trong khu vực và thế giới.” và “ Đổi mới nội dung chương trình sách giáo khoa, phương pháp giảng dạy phải phù hợp, được thực hiện đồng bộ với việc nâng cấp đổi mới trang thiết bị dạy học, tổ chức đánh giá, thi cử, chuẩn hoá trường, cơ sở đào tạo, bồi dưỡng giáo viên và công tác quản lí giáo dục”.Để thực hiện tốt mục tiêu của nghị quyết Bộ giáo dục và Đào tạo đã có nhiều chính sách cải cách giáo dục. Trong số đó có việc áp dụng phương pháp trắc nghiệm khách quan vào việc kiểm tra đánh giá kết quả học tập của học sinh và trong các kì thi quan trọng như kì thi tốt nghiệp THPT và kì thi tuyển sinh vào Đại học và Cao đẳng.Sử dụng phương pháp trắc nghiệm để làm đề thi trong các kì thi tốt nghiệp THPT và kì thi tuyển sinh vào Đại học và Cao đẳng sẽ đảm bảo tính công bằng chính xác. Vì vậy mà bắt đầu từ năm học 2006 2007 Bộ giáo dục và Đào tạo đã có chủ trương thi tốt nghiệp THPT và tuyển sinh Đại học bằng phương pháp trắc nghiệm khách quan đối với môn Vật lý, Hoá học, Sinh học và Tiếng Anh. Bước đầu đưa một số câu hỏi trắc nghiệm khách quan lồng ghép với câu hỏi tự luận trong các sách giáo khoa ở một số môn học ở trường phổ thông.Tuy nhiên, ở Việt Nam việc áp dụng phương pháp trắc nghiệm khách quan còn rất mới mẻ và hạn chế nhất là trong các trường phổ thông. Hơn nữa việc áp dụng phương pháp trắc nghiệm khách quan trong các kì thi mới được thực hiện trong hai năm gần đây, vì vậy học sinh đang còn rất bỡ ngỡ, gặp nhiều khó khăn khi tiếp cận với phương pháp này trong quá trình học tập và nghiên cứu. Với những lý do nêu trên, chúng tôi chọn đề tài “Hướng dẫn giải một số bài tập trắc nghiệm phần quang hình học vật lý phổ thông”, với hy vọng giúp các em học sinh làm quen hơn với phương pháp trắc nghiệm khách quan, rèn luyện kĩ năng giải bài tập trắc nghiệm phần quang hình học trong vật lý phổ thông nói riêng và các môn học khác nói chung.

PHẦN MỞ ĐẦU

I LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Trong thời kỳ phát triển và hội nhập quốc tế hiện nay, đất nước ta đangcần nhiều tri thức và lao động có tay nghề, có năng lực, có kĩ năng bản lĩnh vàhoài bão cống hiến vì tổ quốc, vì hạnh phúc của nhân dân Để đáp ứng yêu cầunhiệm vụ này, ngành giáo dục luôn giữ vai trò nòng cốt Trước tình hình đó nềngiáo dục nước ta cần có sự đổi mới toàn diện và sâu sắc

Theo nghị quyết quốc hội ngày 09 tháng 12 năm 2000 về “Đổi mớichương trình giáo dục phổ thông” thì mục tiêu của việc đổi mới trương trìnhgiáo dục phổ thông là: “Xây dựng nội dung chương trình phương pháp giáo dục,sách giáo khoa phổ thông mới nhằm nâng cao chất lượng giáo dục toàn diện thế

hệ trẻ, đáp ứng nhu cầu nguồn nhân lực, phục vụ công nghiệp hoá hiện đại hoáđất nước phù hợp với thực tiễn và truyền thống Việt Nam, tiếp cận trình độ giáodục phổ thông của các nước phát triển trong khu vực và thế giới.” và “ Đổi mớinội dung chương trình sách giáo khoa, phương pháp giảng dạy phải phù hợp,được thực hiện đồng bộ với việc nâng cấp đổi mới trang thiết bị dạy học, tổ chứcđánh giá, thi cử, chuẩn hoá trường, cơ sở đào tạo, bồi dưỡng giáo viên và côngtác quản lí giáo dục”

Để thực hiện tốt mục tiêu của nghị quyết Bộ giáo dục và Đào tạo đã cónhiều chính sách cải cách giáo dục Trong số đó có việc áp dụng phương pháptrắc nghiệm khách quan vào việc kiểm tra đánh giá kết quả học tập của học sinh

và trong các kì thi quan trọng như kì thi tốt nghiệp THPT và kì thi tuyển sinhvào Đại học và Cao đẳng

Sử dụng phương pháp trắc nghiệm để làm đề thi trong các kì thi tốtnghiệp THPT và kì thi tuyển sinh vào Đại học và Cao đẳng sẽ đảm bảo tínhcông bằng chính xác Vì vậy mà bắt đầu từ năm học 2006 - 2007 Bộ giáo dục vàĐào tạo đã có chủ trương thi tốt nghiệp THPT và tuyển sinh Đại học bằng

phương pháp trắc nghiệm khách quan đối với môn Vật lý, Hoá học, Sinh học vàTiếng Anh Bước đầu đưa một số câu hỏi trắc nghiệm khách quan lồng ghép vớicâu hỏi tự luận trong các sách giáo khoa ở một số môn học ở trường phổ thông.

Tuy nhiên, ở Việt Nam việc áp dụng phương pháp trắc nghiệm kháchquan còn rất mới mẻ và hạn chế nhất là trong các trường phổ thông Hơn nữaviệc áp dụng phương pháp trắc nghiệm khách quan trong các kì thi mới đượcthực hiện trong hai năm gần đây, vì vậy học sinh đang còn rất bỡ ngỡ, gặp nhiềukhó khăn khi tiếp cận với phương pháp này trong quá trình học tập và nghiên

cứu Với những lý do nêu trên, chúng tôi chọn đề tài “Hướng dẫn giải một số

bài tập trắc nghiệm phần quang hình học vật lý phổ thông”, với hy vọng

giúp các em học sinh làm quen hơn với phương pháp trắc nghiệm khách quan,rèn luyện kĩ năng giải bài tập trắc nghiệm phần quang hình học trong vật lý phổthông nói riêng và các môn học khác nói chung

II MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU VÀ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU

1 Mục đích nghiên cứu

- Nghiên cứu, tìm hiểu để nắm vững nội dung và phương pháp giải một

số bài tập trắc nghiệm về quang hình học thuộc chương trình vật lýphổ thông

- Tập dượt, làm quen với công tác nghiên cứu khoa học để nâng caotrình độ của bản thân

- Tạo thành tập tài liệu tham khảo cho các bạn sinh viên

2 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Tìm hiểu và trình bày các khái niệm, các vấn đề về bài tập vật lý dạngtrắc nghiệm

- Sưu tầm và hệ thống hoá các dạng bài tập trắc nghiệm quang hình họcvật lý phổ thông

- Giải và hướng dẫn giải một số bài tập trắc nghiệm quang hình học vật

lý phổ thông

III Đối tượng, phạm vi nghiên cứu

- Chương trình quang hình học vật lý phổ thông

- Bài tập trắc nghiệm quang hình vật lý phổ thông

- Bài tập trắc nghiệm

IV Phương pháp nghiên cứu

1 Phương pháp lí luận

2 phương pháp sưu tầm, hệ thống hoá

V Thời gian thực hiện đề tài

Đề tài được thực hiện từ tháng 9 năm 2008 đến tháng 5 năm 2009 cụ thể là:

- Từ tháng 9/ 2008 - 10 /2008 sưu tầm tài liệu, viết đề cương

- Từ tháng 11/ 2008 - 4/ 2009 thực hiện nhiệm vụ của đề tài

- Tháng 5/ 2009 hoàn thành và báo cáo đề tài

VI Giả thuyết khoa học

Việc làm quen và rèn luyện phương pháp giải bài tập trắc nghiệm phần quanghình học, học sinh sẽ có được kĩ năng giải bài tập trắc nghiệm khách quan mộtcách nhanh chóng và chính xác Từ đó mà các em học tập tốt hơn không nhữngchỉ đối với phần quang hình học Vật lý phổ thông mà còn đối với các môn họckhác Các em sẽ tự tin hơn trong các kì thi có sử dụng trắc nghiệm khách quan

VII Cấu trúc của đề tài

Ngoài phần mở đầu, mục lục, phụ lục, tài liệu tham khảo, kết luận thì nộidung cơ bản của đề tài gồm hai chương:

Chương I: Cơ sở lí luận của đề tài

Chương II: Hướng dẫn giải một số dạng bài tập trắc nghiệm phầnquang hình học trong vật lý phổ thông

VIII Đóng góp của đề tài

Đề tài hoàn thành có thể sử dụng làm tài liệu tham khảo cho sinh viên, là tàiliệu tham khảo cho học sinh và giáo viên ở trường phổ thông hỗ trợ công tác họctập và giảng dạy

PHẦN NỘI DUNG

CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI

I Sơ lược về lịch sử của việc sử dụng phương pháp trắc nghiệm đánh giá kết quả học tập

1 Trên thế giới

Các phương pháp trắc nghiệm đo lường thành quả học tập đầu tiên đượctiến hành vào thế kỷ XVII – XVIII tại Châu Âu Sang thế kỷ XIX đầu thế kỷ

XX, các phương pháp đo lường trắc nghiệm đã được chú ý

Năm 1904 nhà tâm lý học người pháp – Alfred Binet trong quá trìnhnghiên cứu trẻ em mắc bệnh tâm thần, đã xây dựng một số bài trắc nghiệm về tríthông minh Năm 1916, Lewis Terman đã dịch và soạn bài trắc nghiệm này ratiếng Anh từ đó trắc nghiệm trí thông minh được gọi là trắc nghiệm Stanford-Binet

Vào đầu thế kỷ XX, E.Thom Dike là người đầu tiên đã dùng trắc nghiệmkhách quan như là phương pháp “khách quan và nhanh chóng” để đo trình độhọc sinh, bắt đầu dùng cho môn số học và sau đó là các môn khác

Trong những năm gần đây trắc nghiệm là một phương tiện có giá trị tronggiáo dục Hiện nay trên thế giới trong các kì kiểm tra, thi tuyển một số môn đã

sử dụng trắc nghiệm khá phổ biến

2 Tại Việt Nam

Trắc nghiệm khách quan được sử dụng rất sớm trên thế giới song ở ViệtNam thì trắc nghiệm khách quan xuất hiện muộn hơn cụ thể:

Ở miền nam Việt Nam, từ những năm 1960 đã có nhiều tác giả sử dụngtrắc nghiệm khách quan trong một số ngành khoa học (chủ yếu là tâm lí học)

Năm 1969 tác giả Dương Thiệu Tống đã đưa một số môn trắc nghiệm vàthống kê vào giảng dạy các lớp cao học và tiến sĩ giáo dục tại trường Đại họcSài Gòn

Những năm gần đây, nhằm nâng cao chất lượng đào tạo ở các trường đạihọc, Bộ giáo dục và Đào tạo và các trường đại học đã tổ chức các cuộc hội thảokhoa học về việc sử dụng trắc nghiệm khách quan trọng các trường đại học vàbắt đầu những công trình nghiên cứu thử nghiệm Các cuộc hội thảo, các lớphuấn luyện đã được tổ chức ở các trường đại học: Đại học sư phạm Hà Nội, Đạihọc Bách khoa Hà Nội, Cao đẳng sư phạm Hà Nội Ở nước ta, thí điểm thituyển sinh bằng phương pháp trắc nghiệm khách quan đã được tổ chức đầu tiêntại trường đại học Đà Lạt tháng 7 năm 1996 và đã thành công

Như vậy, phương pháp trắc nghiệm khách quan đã rất phổ biến ở cácnước phát triển, trong nhiều lĩnh vực, nhiều môn học với các kết quả tốt và đượcđánh giá cao Tuy nhiên, ở Việt Nam việc sử dụng phương pháp trắc nghiệmkhách quan còn rất mới mẻ và hạn chế, nhất là trong các trường phổ thông Đểhọc sinh phổ thông làm quen dần với phương pháp trắc nghiêm khách quan.Hiện nay, Bộ giáo dục và Đào tạo đã đưa một số câu hỏi trắc nghiệm kháchquan lồng ghép với câu hỏi tự luận trong các sách giáo khoa một số môn học ởtrường phổ thông, trong những năm tới sẽ hoàn thành công việc này ở bậcTHPT Khi công việc đó thành công sẽ hứa hẹn một sự phát triển mạnh mẽ củaphương pháp trắc nghiệm khách quan ở Việt Nam

Sử dụng phương pháp trắc nghiệm khách quan để làm đề thi tốt nghiệpTHPT và làm đề thi tuyển sinh đại học sẽ đảm bảo được tính công bằng và độchính xác trong thi cử Vì vậy, bắt đầu từ năm học 2006 – 2007 Bộ giáo dục vàĐào tạo có chủ trương thi tốt nghiệp và thi tuyển sinh vào đại học bằng phươngpháp trắc nghiệm khách quan đối với các môn: Vật lý, Hoá học, Sinh học, TiếngAnh

II Khái niệm về trắc nghiệm

Phương pháp trắc nghiệm là hình thức đặc biệt để thăm dò một số đặcđiểm về năng lực, trí tuệ của học sinh (thông minh, trí nhớ, tưởng tượng, chú ý)

hoặc để kiểm tra một số kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo của học sinh thuộc mộtchương trình nhất định.

Tới nay người ta hiểu trắc nghiệm là một bài tập nhỏ hoặc một câu hỏi cókèm theo câu trả lời sẵn yêu cầu học sinh suy nghĩ rồi dùng một kí hiệu đơn giản

đã quy ước để trả lời

Trắc nghiệm theo nghĩa rộng là hoạt động thực hiện để đo lường năng lựccủa một đối tượng nào đó nhằm những mục đích xác định Trong giáo dục trắcnghiệm được tiến hành thường xuyên ở các kì thi, kiểm tra để đánh giá kết quảhọc tập, giảng dạy với một phần của môn học, toàn bộ môn học, đối với cả cấphọc, hoặc để tuyển chọn một số người có năng lực nhất vào học một khoá học

III Về phương pháp trắc nghiệm khách quan

Trong trắc nghiệm khách quan có thể phân chia ra thành nhiều loại câu hỏikhác nhau:

+) Câu ghép đôi: Cho hai cột nhóm từ, đòi hỏi thí sinh phải ghép đúng từng

cặp nhóm từ ở hai cột với nhau sao cho phù hợp về nội dung

+) Câu điền khuyết: Nêu một mệnh đề có khuyết một bộ phận thí sinh phải

nghĩ ra một nội dung thích hợp để điền vào chỗ trống

Ví dụ: Tìm từ thích hợp điền vào chỗ trống trong các câu sau đây:

1) Vùng quan sát được trong gương cầu lồi vùng quan sát đượctrong gương phẳng

2) Ảnh ảo của một vật quan sát được trong gương cầu lõm ảnh ảocủa cùng vật ấy quan sát được trong gương cầu lồi

+) Câu trả lời ngắn: Là câu trắc nghiệm đòi hỏi chỉ trả lời bằng câu rất

ngắn

Ví dụ: 1) Khi phương của tia tới không đổi, nếu quay gương phẳng quanh mộttrục vuông góc với mặt phẳng tới một góc α thì tia phản xạ sẽ quay cùng chiềuquay của gương một góc là bao nhiêu?

Đáp án: 2α.α.

+) Câu đúng sai: Đưa ra một nhận định, thí sinh phải lựa chọn một trong

hai phương án trả lời để khẳng định nhận định đó là đúng hay sai

Ví dụ: 1) Trong môi trường trong suốt và đồng tính, ánh sáng truyền đi theođường thẳng

a) Đúng b) Sai

+) Câu nhiều lựa chọn: Đưa ra một nhận định và 4 - 5 phương án trả lời,

thí sinh phải chọn để đánh dấu vào một phương án đúng hoặc phương án tốtnhất

Ví dụ: Một gương cầu lồi có tiêu cự là 30 cm Biết vật thật AB = 2 cm, cáchgương 30cm thì độ lớn và chiều của ảnh là?

a) 1 cm, cùng chiều vật b) 1 cm, ngược chiều vật

c) 0,5 cm, cùng chiều vật d) Một kết luận khác

IV Về câu trắc nghiệm nhiều lựa chọn

Loại câu trắc nghiệm nhiều lựa chọn có hai thành phần, phần đầu được gọi làphần dẫn, nêu ra vấn đề, cung cấp thông tin cần thiết hoặc nêu một câu hỏi; phầnsau là phương án để chọn, thường được đánh dấu bằng các chữa cái A, B, C,

D hoặc các con số 1, 2, 3, 4 Trong các phương án để chọn chỉ có duy nhấtmột phương án đúng hoặc một phương án đúng nhất Các phương án khác đượcđưa vào có tác dụng “gây nhiễu đối với thí sinh

Trong khi soạn câu hỏi trắc nghiệm nhiều lựa chọn, người ta thường cố gắnglàm cho các phương án nhiễu có vẻ “có lí” và “hấp dẫn” như phương án đúng

V Những ưu nhược điểm của phương pháp trắc nghiệm khách quan

1 Ưu điểm

 Cùng một thời lượng nhưng sử dụng phương pháp trắc nghiệm cóthể kiểm tra một lượng kiến thức rộng hơn gấp nhiều lần so vớicác phương pháp khác, hạn chế được việc “học tủ” của học sinh

 Xử lý thông tin nhanh, chính xác khách quan

 Trả lời ngắn gọn không đòi hỏi nhiều thời gian

 Đảm bảo tính công bằng trong thi cử.

2 Nhược điểm.

 Việc soạn câu hỏi khó, tốn công sức vì yêu cầu trả lời phải đơntrị

 Có sự đoán mò của học sinh khi làm bài

trình tư duy

CHƯƠNG II: HƯỚNG DẪN GIẢI MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM PHẦN QUANH HÌNH HỌC Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG

- Vật chắn sáng là vật không cho ánh sáng truyền qua

- Vật trong suốt là vật để cho ánh sáng truyền qua gần như hoàn toàn Môitrường trong suốt không chứa các chất vẩn và ta không trông thấy vết của cácluồng sáng truyền trong đó

+) Định luật truyền thẳng của ánh sáng.

Trong một môi trường trong suốt và đồng tính, ánh sáng truyền theo đườngthẳng

+) Tia sáng Chùm sáng

Tia sáng là đường truyền của ánh sáng Trong một môi trường trong suốt

và đồng tính thì tia sáng là những đường thẳng

Chùm sáng là chùm tia sáng phát ra từ nguồn sáng (hay còn gọi là chùm tia)

Có nhiều loại chùm sáng, ta chỉ nghiên cứu ba loại chùm sáng cơ bản

- Chùm tia phân kì là chùm trong đó các tia sáng được phát ra từ một điểm sáng (hoặc đường kéo dài của các tia sáng ngược chiều truyền giao nhau tại mộtđiểm)

- Chùm tia hội tụ là chùm trong đó các tia sáng giao nhau tại một điểm

N S

R

i i'

- Chùm tia song song là chùm trongđó các tia sáng đi song song với nhau

+) Nguyên lí về tính thuận nghịch của chiều truyền ánh sáng :

Nếu AB là một đường truyền ánh sáng (một tia sáng) thì trên đường đó, có thểcho ánh sáng đi từ A đến B hoặc từ B đến A

+) Định luật phản xạ ánh sáng:

- Tia phản xạ nằm trong mặt phẳng tới và

ở phía bên kia pháp tuyến so với tia tới

- Góc phản xạ bằng góc tới (i = i’)

Gương phẳng

+) Gương phẳng.

Là phần mặt phẳng (nhẵn) phản xạ được hầu như hoàn toàn ánh sáng chiếu tớinó

+) Những đặc điểm của ảnh tạo bởi gương phẳng :

- Một điểm sáng S đặt trước một gương phẳng G được gọi là vật đối với gương

đó S phát ra một chùm tia phân kì chiếu vào gương Chùm tia phản xạ cũng làmột chùm tia phân kì Đường kéo dài của các tia phản xạ giao nhau tại mộtđiểm S’ S’ là ảnh của S qua gương G

- Ảnh S’ nằm đối xứng với vật S qua mặt gương Khi nhìn vào gương thì tathấy ảnh S’ Tuy nhiên ta không thể hứng được ảnh S' trên màn ảnh Người tagọi S’ là một ảnhảo

Nếu ta đặt một vật có kích thước nhất định trước gương thì ảnh của vật quagương vật sẽ là tập hợp của các ảnh của các điểm trên vật Có kích thước bằngvật

b Gương cầu

- Định nghĩa: Gương cầu là một phần của mặt cầu (thường là một chỏm cầu)

phản xạ hầu như hoàn toàn ánh sáng chiếu đến nó

- Tâm của mặt cầu gọi là tâm gương (C)

Đỉnh của chỏm cầu gọi là đỉnh gương (O)

- Đường thẳng nối tâm và đỉnh gương

gọi là trục chính của gương Các đường

thẳng khác qua tâm gọi là trục phụ

- Bất kì một mặt phẳng nào chứa trục

chính cũng là một tiết diện thẳng của gương

- Góc j tạo bởi hai trục phụ qua mép gương và nằm trong cùng một tiết diệnthẳng là góc mở của gương

+) Gương cầu lồi

- Định nghĩa: Gương cầu lồi là một gương cầu có tâm nằm ở sau gương Một chùm sáng tới song song với trục chính của gương, sau khi phản xạ sẽ trở thành tia phân kì Đường kéo dài ra phía sau gương của các tia phản xạ đồng quy tại một điểm F trên trục chính của gương, F là tiêu điểm chính của gương Đó là một điểm ảo

- Tiêu điểm chính của gương nằm ở trung điểm của đoạn thẳng nối từ đỉnh gương tới tâm gương

+) Gương cầu lõm

- Định nghĩa: Gương cầu lõm là một phần của mặt cầu (thường có dạng mộtchỏm cầu) phản xạ được ánh sáng mà mặt phản xạ quay về phía tâm của mặt cầuđó

Ta sẽ chỉ xét đường đi của các tia sáng nằm trong các tiết diện thẳng

- Sự phản xạ của một tia sáng trên gương cầu lõm: Chiếu một tia sáng SI đếngặp mặt gương tại điểm I Muốn vẽ tia phản xạ, ta coi một mẫu nhỏ gương cầuquanh điểm tới I như một mẩu gương phẳng có pháp tuyến là bán kính của mặtcầu qua điểm I

Như vậy, biết tia tới SI và tâm C của gương cầu, ta vẽ được tia phản xạ: Tia nàynằm trong mặt phẳng tạo bởi tia SI và điểm C và nằm đối xứng với tia SI quađường IC.

- Tiêu điểm chính: Chùm tia tới song song với trục chính, sau khi phản xạtrên gương cầu lõm sẽ hội tụ tại một điểm trên trục chính Điểm đó gọi làtiêu điểm chính của gương

- Khoảng cách f từ đỉnh gương đến tiêu điểm chính gọi là tiêu cự củagương:

f = OF

+) Công thức gương cầu

d OA : Vị trí của vật; d' OA' : Vị trí của ảnh; AB: Độ lớn (đại số ) của vật

A'B': Độ lớn (đại số) của ảnh.

+) Thấu kính rìa mỏng hay thấu kính hội tụ.

+) Thấu kính rìa dày hay thấu kính phân kì

- Căn cứ vào hình dạng và tác dụng của các thấu kính, người ta phân thấu kínhthành hai loại: Thấu kính hội tụ (còn gọi là thấu kính rìa mỏng), thấu kính phân

kì (hay còn gọi là thấu kính rìa dày)

- Đường thẳng nối tâm của hai chỏm cầu gọi là trục chính của thấu kính Trongtrường hợp thấu kính có một mặt phẳng và một mặt cầu thì trục chính của thấukính là đường thẳng đi qua tâm của mặt cầu và vuông góc với mặt phẳng

- Các yếu tố của thấu kính

+) Tiêu điểm vật chính F: Các tia sáng tới có phương qua F ở trục chính cho tia

ló song song với trục chính

+) Tiêu điểm ảnh chính F’: Các tia sáng tới song song với trục chính cho tia ló

có phương qua F’ ở trục chính thường có: OF' OF

+) Tiêu diện vật: Là mặt phẳng qua F và vuông góc với trục chính

+) Tiêu diện ảnh: Là mặt phẳng đi qua F’ và vuông góc với trục chính

+) Đường thẳng bất kì ngoài trục chính của thấu kính đi qua quang tâm gọi làtrục phụ

+) Giao điểm của trục phụ và tiêu diện vật (hoặc ảnh) gọi là tiêu điểm vật (hoặcảnh) phụ

+) Tiêu cự của thấu kính: f = OF '

 f > 0 nếu thấu kính hội tụ

 f < 0 nếu thấu kính phân kì

= (đơn vị của f là met; của D là điôp).

+) Công thức liên hiệp vật ảnh: 1 1 1

f = +d d'

d OA= : vị trí của vật, d OA'= : vị trí của ảnh

d > 0: Vật thật (phía trước thấu kính theo chiều truyền của ánh sáng)

d < 0: Vật ảo (phía sau thấu kính)

d’ > 0: Ảnh thật (phái sau thấu kính)

d’ < 0: Ảnh ảo (phía trước thấu kính)

2 Phương pháp giải bài tập

a Dạng bài tập dựng ảnh của vật qua gương cầu, thấu kính

Phương pháp giải

- Ảnh của một điểm sáng qua gương

+) Trường hợp điểm sáng nằm ngoài trục chính: Muốn vẽ ảnh A' của A quagương ta chỉ cần vẽ đường đi của hai trong bốn tia đặc biệt phát ra từ A, ảnh của

A là giao điểm của hai tia phản xạ (hoặc đường kéo dài của hai tia phản xạ)

 Tia đi qua tâm gương (hoặc có đường kéo dài đi qua tâm gương) sau khiphản xạ, tia phản xạ (hoặc có đường kéo dài của tia phản xạ) đi qua tâm

 Tia song song với trục chính sau khi phản xạ, tia phản xạ (hoặc đường kéodài của tia phản xạ) đi qua tiêu điểm chính

 Tia đi qua tiêu điểm chính (hoặc có đường kéo dài đi qua tiêu điểm chính)sau khi phản xạ, tia phản xạ song song với trục chính

 Tia tới đến đỉnh gương, sau khi phản xạ, tia phản xạ đi theo phương đốixứng với tia tới qua trục chính

+) Trường hợp điểm sáng nằm trên trục chính: Ta vẽ hai tia tới sau

 Tia tới trùng với trục chính cho tia phản xạ cũng trùng với trục chính

 Tia tới song song với một trục phụ bất kì cho tia phản xạ (hoặc đường kéodài của tia phản xạ) đi qua tiêu điểm phụ nằm trên trục phụ đó

Giao điểm của các tia phản xạ (hoặc đường kéo dài của các tia phản xạ) là ảnhcủa điểm sáng.

Chú ý: Để vẽ ảnh của một vật có dạng một đoạn thẳng nhỏ đặt vuông góc với

trục chính của gương Giả sử A nằm trên trục chính, ảnh A’B’ của AB cũng làmột đoạn thẳng nhỏ vuông góc với trục chính của gương mà A’ nằm trên trụcchính Để vẽ ảnh A’B’ của AB ta chỉ cần vẽ ảnh B’ rồi hạ A'B' vuông góc vớitrục chính

- Ảnh của điểm sáng qua thấu kính

+) Trường hợp điểm sáng nằm ngoài trục chính: Ta vẽ hai trong ba tia đặc biệtsau

 Tia tới song song với trục chính (hoặc có đường kéo dài) cho tia ló đi quatiêu điểm ảnh chính

 Tia tới (hoặc tia tới có đường kéo dài) đi qua tiêu điểm vật chính cho tia

ló song song với trục chính

 Tia tới qua quang tâm, tia này truyền thẳng

Giao điểm của các tia ló (hoặc đường kéo dài của các tia ló) là ảnh của điểmsáng

+) Trường hợp điểm sáng nằm trên trục chính: Ta vẽ hai tia sáng sau

 Tia tới trùng trục chính cho tia ló cũng trùng trục chính

 Tia tới song song với trục phụ bất kì cho tia ló (hoặc đường kéo dài củatia ló) đi qua tiêu điểm phụ nằm trên trục phụ đó

Giao điểm của các tia ló (hoặc đường kéo dài của các tia ló) là ảnh cần tìm.

Chú ý: Để vẽ ảnh của vật sáng có dạng một đoạn thẳng nhỏ AB đặt vuông góc

với trục chính Nếu A nằm trên chục chính, ta vẽ ảnh B’ của B qua thấu kính rồi

hạ B’A’ vuông góc xuống trục chính của thấu kính

Bài tập mẫu

Bài 1:

Trong ba hình vẽ sau đây, S là điểm sáng S’ là ảnh của S cho bởi thấu kính, xy

là trục chính của thấu kính Loại thấu kính tương ứng ba hình theo thứ tự trên là:

A Thấu kính hội tụ, thấu kính hội tụ, thấu kính phân kì

B Thấu kính phân kì, thấu kính hội tụ, thấu kính hội tụ

C Thấu kính hội tụ, thấu kính phân kì, thấu kính hội tụ

D Thấu kính phân kì, thấu kính hội tụ, thấu kính phân kì

Bài giải

Dùng phương pháp loại trừ:

Ta nhận thấy ở hình 3 có S và S’ nằm về hai phía của trục chính nên Với thấukính phân kì bao giờ cũng cho ảnh cùng phía đối với trục chính Nên phương án

Khảo sát dấu của tam thức bậc hai theo d: df (d f )- , hoặc vẽ các hypecbol biểu

diễn sự biến thiên của d’ theo d để xác định nhanh vị trí tính chất của vật - ảnh

- Khi vật di chuyển dọc theo trục chính của gương cầu thì ảnh di chuyển ngượcchiều với vật đối với gương

Chú ý:

- Vật và ảnh cùng tính chất (cùng thật hoặc cùng ảo): k < 0 , vật và ảnhngược chiều nhau

- Vật và ảnh khác tính chất (vật thật cho ảnh ảo, hoặc vật ảo cho ảnh thật):

k > 0, vật và ảnh cùng chiều

Bài tập mẫu.

Bài 1: Cho gương cầu lõm có tiêu cự 12cm Vật sáng AB đặt vuông góc trục

chính của gương cầu và cho ảnh ảo A’B’ cách AB 18cm.Vị trí của vật là:

Bài giải:

Tiêu cự của gương cầu lõm là: f = R = 24= 12cm

Ghi chú: Tính chất của một vật đặt trước gương cầu.

+) Đối với gương cầu lõm:

 Vật thật ở ngoài tâm C qua gương cho ảnh thật, ngược chiều, nhỏ hơn vật

 Vật thật ở tâm C cho ảnh qua gương là ảnh thật ngược chiều, bằng vật vàcũng nằm ở tâm C

 Vật thật nằm trong khoảng từ tâm C đến tiêu điểm chính F, cho ảnh quagương là ảnh thật ngược chiều và lớn hơn vật

 Vật thât ở tiêu điểm chính cho ảnh ở vô cực

 Vật thật nằm trong khoảng từ tiêu điểm chính F đến đỉnh gương O choảnh qua gương là ảnh ảo cùng chiều với vật và lớn hơn vật

 Vật thật ở đỉnh gương O (sát ngay trên mặt gương) cho ảnh qua gương làảnh ảo cùng chiều, bằng vật và cũng nằm ở đỉnh gương

 Vật ảo có ảnh thật cùng chiều nhỏ hơn vật và trong F

+) Đối với gương cầu lồi

Một vật đặt trước gương cầu lồi (vật thật) bao giờ cũng cho ảnh qua gương làảnh ảo cùng chiều vật và nhỏ hơn vật

Vật ảo ở trong tiêu điểm F có ảnh thật cùng chiều lớn hơn vật; Vật ảo nằmngoài tiêu điểm F có ảnh ảo ngược chiều với vật ảo và ở ngoài F

c Dạng bài tập xác định tiêu cự thấu kính

*) Khảo sát tính chất thật và ảo của ảnh A’B’ đối với vật AB thật hoặc ảo quamột thấu kính hội tụ (AB đặt vuông góc với trục chính, A ở trên trục chính).Thấu kính hội tụ nên f > 0, ta có: d ' df

Nếu d > f, d’ > 0: A’B’ là ảnh thật khi A ở ngoài khoảng OF

Nếu d < f, d’ < 0: A’B’ là ảnh ảo khi A ở trong khoảng OF

+ AB là vật ảo ( d < 0), d’ > 0: Vật ảo luôn cho ảnh thật qua thấu kính hội tụ

Ta cũng có thể giải bằng phương pháp khảo sát hàm số như sau:

Ta khảo sát hàm số d’ theo d, với f > 0 (thấu kính hội tụ): (d)

Hàm d’ giảm đơn điệu theo d

Suy ra đồ thị hàm số là hai nhánh của hypecbol

vuông góc , nhận d = f là tiệm cận đứng,

và d’ = f là tiệm cận ngang, một nhánh đi qua

gốc tọa độ

Trên đường biểu diễn, ta thấy:

Khi 0 d f  thì d ' 0 (vật thật cho ảnh ảo)

Khi d > f thì d’ > 0 (vật thật cho ảnh thật)

Khi d < 0 thì d’ > 0 (vật ảo cho ảnh thật).

*) Xét chiều di chuyển của ảnh A’B’ khi vật AB di chuyển dọc theo trục chính

và luôn vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ:

về phía thấu kính Tức là cùng chiều với chiều của AB

Như vậy qua một thấu kính hội tụ thì ảnh luôn di chuyển cùng chiều với vật.(Chú ý: Với thấu kính phân kì ta cũng khảo sát tương tự như trên)

+) Bài tập mẫu

Bài 1: Một điểm sáng S ở cách màn ảnh một khoảng L = 100cm Một thấu kính

O nằm trong khoảng từ S đến màn ảnh Có trục chính đi qua S và vuông góc vớimàn ảnh Khi xê dịch thấu kính trong khoảng nói trên, ta chỉ tìm đựơc một vị trí của thấu kính tại đó ta thu được ảnh rõ nét của S trên màn Tiêu cự của thấu kínhlà:

Bài giải:

Điều kiện để có ảnh hiện rõ trên màn là:  0

+) Nếu  0 có hai vị trí đặt thấu kính, để ảnh của vật hiện rõ nét trên màn.+) Nếu  0 chỉ có duy nhất một vị trí đặt thấu kính, ảnh của vật S hiện rõ nét trên màn

có thể lớn hơn, bằng hoặc nhỏ hơn vật

 Nếu vật nằm trong khoảng từ quang tâm tới tiêu điểm vật, thì ảnh là ảocùng chiều và lớn hơn vật Ảnh này ở trước thấu kính và ở xa thấu kínhhơn vật

+) Thấu kính phân kì:

Đối với thấu kính phân kì thì ảnh của một vật luôn là ảnh ảo, cùng chiều nhỏhơn vật và nằm trong khoảng từ quang tâm tới tiêu điểm ảnh của thấu kính

Ta có bảng so sánh sự tạo ảnh của thấu kính hội tụ và phân kì như sau:

Ảnh ảo, cùng chiều với vật

Thấu kính hội tụ Với mọi vật ảo chiều với vật và nhỏ hơn vật

C Gương cầu lồi, f = 10 cm D Gương cầu lồi, f = -10 cm.

1.3 Chọn đáp án đúng

Gương cầu bán kính 36 cm Vật sáng AB đặt vuông góc với trục chính quagương cho ảnh A’B’ = 0,4 AB Xác định loại gương và khoảng cách từ vật tớigương cầu?

A Gương cầu lõm, d = 63 cm B Gương cầu lồi, d = 27 cm

1.5 Chọn đáp án đúng.

Gương cầu lồi bán kính R = 50 cm Vật sáng AB đặt vuông góc trục chính, cáchgương một đoạn d = 25 cm Ảnh A’B’ tạo bởi gương?

A Là ảnh ảo cao bằng 0,75 lần vật B Là ảnh ảo cao bằng 0,625 lần vật

C Là ảnh ảo cao bằng 0,6 lần vật D Là ảnh ảo cao bằng 0,5 lần vật

1.10 Chọn đáp án đúng

Vật sáng AB đặt vuông góc với trục chính qua gương cầu cho ảnh A’B’ trênmàn M Màn cách vật 90 cm và A’B’= 2 AB Gương này là gương gì? Tìm tiêucự

gương?

1.11.Chọn đáp án đúng

Vật sáng AB qua gương cầu lõm cho ảnh thật A’B’ Khi dịch chuyển vật lại gầngương 60 cm thì khoảng cách giữa vật và ảnh không đổi và ảnh vẫn là ảnh thật.Tính tiêu cự gương biết ảnh sau cao gấp 4 lần ảnh trước?

1.14 Chọn đáp án đúng

Một quang hệ đồng trục gồm hai gương cầu quay mặt phản xạ vào nhau Tiêu cựcủa gương là f1 = 12 cm và f2 = - 12 cm Điểm sáng A ở bên trong hai gương

cách G1 là 36 cm và cách G2 là 36cm Gọi A1 và A2 là ảnh của A qua G1 và G2.Tính khoảng cách giữa A1 và A2?

A Qua thấu kính hội tụ, vật thật, ảnh thật di chuyển cùng chiều

B Qua thấu kính hội tụ, vật thật, ảnh ảo di chuyển ngược chiều nhau

C Qua thấu kính hội tụ, vật ảo, ảnh thật di chuyển ngược chiều nhau

D Qua thấu kính phân kì, vật ảo, ảnh thật di chuyển ngược chiều nhau

1.18 Chọn đáp án đúng

A M’ là ảnh ảo, thấu kính phân kì

B M’ là ảnh ảo, thấu kính hội tụ

C MM’ cắt ∆ tại tâm của thấu kính

A Ở (I) ảnh A’B’ là ảnh ảo, thấu kính là thấu kính phân kì

B Ở (III) ảnh A’B’ là ảnh ảo, thấu kính là thấu kính hội tụ

C Ở (II) ảnh A’B’ là ảnh ảo, thấu kính là thấu kính hội tụ

D Ở (IV) ảnh là ảnh thật, thấu kính là phân kì

Dữ kiện sau đây dùng cho bài tập 1.2α.0 và 1.2α.1.

Nói về miền tồn tại của vật và ảnh qua thấu kính hội tụ

Cho OF = OF’ = f, OH = OK = 2f

1.20.Chọn đáp án đúng.

Khi vật AB là vật ảo cho ảnh ảo A’B’ Mệnh đề nào sau đây đúng?

A Vật ảo AB nằm ở miền (4) cho ảnh ở miền (2) và miền (1)

B Vật ảo AB nằm ở miền (5) và (6) – ngoài tiêu điểm – cho ảnh thật ở miền(3)

C Vật ảo ở miền (4), (5), (6) cho ảnh thật ở miền (4)

D A, B đều đúng

1.21 Chọn đáp án đúng

Khi AB là vật thật, mệnh đề nào sau đây sai?

A Vật thật AB ở miền (4) cho ảnh ở miền (4), (5), (6)

B Vật thật AB ở miền (3) cho ảnh ảo ở miền (1), (2), (3)

C Vật ảo AB ở miền (2) cho ảnh thật ở miền (5), vật thật ở miền (1) cho ảnhthật ở miền (6)

D Vật thật ở H cho ảnh ở K

Dữ kiện sau đây dùng cho bài tập 1.2α.2α và 1.2α.3.

Nói về miền tồn tại của ảnh và vật qua thấu kính phân kì

Cho OF = OF’ = f, OH = OK = 2f

1.22.Chọn đáp án đúng

Khi AB là vật thật, mệnh đề nào sau đây đúng?

A.Vật AB ở miền (3) – trong tiêu điểm – cho ảnh ảo ở miền (4)

B Vật AB ở miền (1) và (3) – ngoài tiêu điểm – cho ảnh ảo ở miền (3)

C Vật AB ở miền (3) cho ảnh ảo ở miền (3).

D Ảnh của AB luôn cho ảnh ảo ở trong miền (3)

1.23 Chọn đáp án đúng

Khi vật AB là ảo, mệnh đề nào sau đây sai?

A Vật ảo AB ở miền (3), cho ảnh ảo ở miền (3)

B Vật ảo AB ở miền (3) cho ảnh thật ở miền (1), (2)

C Vật ảo AB ở miền (2) cho ảnh ảo ở vùng (6)

D Vật ảo ở miền (1) cho ảnh ở miền (5)

1.24 Chọn đáp án đúng

Về sự di chuyển của vật và ảnh qua thấu kính, mệnh đề nào sau đây đúng?

A Vật thật, ảnh ảo di chuyển ngược chiều nhau

B Vật ảo, ảnh thật di chuyển ngược chiều nhau

C Vật và ảnh luôn di chuyển cùng chiều nhau

A Vật cách thấu kính 2f, ảnh cách thấu kính 4f

B Vật cách thấu kính 4f, ảnh cách thấu kính 2f

Đặt vật AB trước thấu kính phân kì, ta có ảnh A'B' = AB

4 Tiêu cự của thấu kính

A f = 12 cm, k1 = 1, k2 = 2 B f = 12 cm, k1 = 2, k2 = -2