Đáp án Vật lí 9 kết nối Bài 8: Thấu kính

BÀI 8. THẤU KÍNH

Khởi động: Thấu kính có trong các dụng cụ quen thuộc như ống nhòm, kính lúp, kính hiển vi hay trong chính mắt của chúng ta. Ánh sáng truyền qua thấu kính có thể tạo thành ảnh của các vật như thế nào?

Hướng dẫn chi tiết:

Ảnh của các vật nhìn qua các loại kính trên sẽ được phóng to hơn so với khi chúng ta nhìn bằng mắt thường.

I. CẤU TẠO THẤU KÍNH VÀ PHÂN LOẠI

Hoạt động 1: Quan sát để nhận ra độ dày, mỏng ở rìa so với phần giữa của các thấu kính có trong phòng thí nghiệm, phân loại chúng thành thấu kính hội tụ hay thấu kính phân kì.

Hướng dẫn chi tiết:

• Thấu kính phân kỳ: Gồm các mặt cong lõm, phần rìa dày hơn phần giữa.
• Thấu kính hội tụ: Gồm các mặt cong lồi, phần rìa mỏng hơn phần giữa.

Hoạt động 2: Ống máy ảnh có cấu tạo gồm nhiều thấu kính nhằm mục đích để thu được hình ảnh chất lượng rõ nét. Hình 8.4 mô tả hệ thống các thấu kính ((1), (2), (3), (4)) trong ống kính của một máy ảnh. Hãy chỉ rõ đâu là thấu kính hội tụ và đâu là thấu kính phân kì trong hệ thống này.

Hướng dẫn chi tiết:

• Thấu kính hội tụ: (1), (4).
• Thấu kính phân kì: (2), (3).

II. TRỤC CHÍNH, QUANG TÂM, TIÊU ĐIỂM CHÍNH VÀ TIÊU CỰ CỦA THẤU KÍNH

Câu hỏi: Hãy chỉ ra đâu là trục chính, quang tâm, tiêu điểm chính của các thấu kính trong Hình 8.3.

Hướng dẫn chi tiết:

• Trục chính nằm ở giữa vuông góc với tiết diện thẳng của thấu kính.
• Quang tâm là giao điểm của thấu kính và trục chính.
• Tiêu điểm chính của thấu kính phân kì cho tia ló kéo dài cắt nhau tại tiêu điểm trên trục chính.
• Tiêu điểm chính của thấu kính hội tụ là điểm đối xứng với điểm mà tia ló sau thấu kính cắt nhau trên trục chính.

III. ĐƯỜNG TRUYỀN CỦA TIA SÁNG QUA THẤU KÍNH

Hoạt động: Thí nghiệm quan sát đường truyền ánh sáng qua thấu kính

Chuẩn bị:

• Nguồn sáng;
• Thấu kính hội tụ, thấu kính phân kì.

Tiến hành:

• Bố trí thí nghiệm như Hình 8.6 với thấu kính hội tụ.
• Lần lượt chiếu tia sáng song song với trục chính tới thấu kính; tia sáng qua quang tâm O của thấu kính.
• Quan sát tia ló trong mỗi trường hợp (Hình 8.6a, b, c) và rút ra nhận xét.
• Lặp lại thí nghiệm trên với thấu kính phân kì.

Thực hiện yêu cầu và trả lời câu hỏi sau:

1. Biểu diễn đường đi của tia sáng bằng hình vẽ.
2. Đường đi của các tia sáng tới quang tâm và tia sáng song song với trục chính của thấu kính có đặc điểm gì?

Hướng dẫn chi tiết:

1. 1.

Hình vẽ đường truyền tia sáng qua thấu kính hội tụ (a) và thấu kính phân kì (b)

2. Tia sáng đi qua quang tâm sẽ tiếp tục truyền thẳng, tia sáng song song với trục chính sẽ hội tụ tại tiêu điểm chính.

Hoạt động: Hãy phân tích và giải thích sự truyền ánh sáng qua thấu kính phân kì (Hình 8.8).

Hướng dẫn chi tiết:

Đường đi của tia sáng tới quang tâm cho tia ló ra truyền thẳng. Đường đi của tia sáng song song với trục chính cho đường kéo dài của chùm tia ló ra hội tụ tại một điểm F trên trục chính. Do các tia sáng đi qua lăng kính bị lệch về phía đáy, còn tia sáng chính giữa vuông góc với hai mặt của khối trong suốt nên truyền thẳng, vì vậy chùm sáng song song qua thấu kính phân kỳ là chùm sáng phân kỳ.

Câu hỏi: So sánh độ lệch của tia sáng ở gần rìa thấu kính với tia sáng ở gần trục chính của thấu kính sau khi đi qua thấu kính.

Hướng dẫn chi tiết:

Tia sáng ở gần rìa thấu kính lệch hơn tia sáng ở gần trục chính của thấu kính sau khi đi qua thấu kính.

IV. SỰ TẠO ẢNH CỦA MỘT VẬT QUA THẤU KÍNH

Hoạt động 1: Hãy dựng ảnh S’ của điểm sáng S ở Hình 8.10 vào vở.

Hướng dẫn chi tiết:

Hoạt động 2: Hãy chứng tỏ rằng điểm sáng đặt trên trục chính cũng cho ảnh nằm trên trục chính.

Hướng dẫn chi tiết:

Khi đặt điểm sáng trên trục chính thì khi đi qua quang tâm O thì ánh sáng truyền thẳng, hay khi chiếu song song thì tia tới trùng với trục chính nên cho ảnh nằm trên trục chính.

Hoạt động 3: Ảnh S’ trong từng trường hợp ở Hình 8.10 là ảnh thật hay ảnh ảo?

Hướng dẫn chi tiết:

1. a) Ảnh thật.
2. b) Ảnh ảo.
3. c) Ảnh ảo.

Hoạt động 1: Vật AB được đặt vuông góc với trục chính của thấu kính hội tụ có tiêu cự f, điểm A nằm trên trục chính. Gọi d là khoảng cách từ vật đến quang tâm thấu kính. Hãy dựng ảnh A’B’ của AB ứng với các trường hợp: d > f và d < f.

Nhận xét đặc điểm ảnh của vật trong các trường hợp trên theo mẫu Bảng 8.1.

Hướng dẫn chi tiết:

Hoạt động 2: Vẽ ảnh của một vật AB đặt vuông góc với trục chính của thấu kính phân kì có tiêu cự f trong các trường hợp: d > f và d < f. Nhận xét đặc điểm ảnh của vật theo mẫu Bảng 8.2.

Hướng dẫn chi tiết:

Hoạt động: Chuẩn bị: Bộ thí nghiệm như Hình 8.12:

• Đèn chiếu sáng (1);
• Vật sáng bằng kính mờ hình chữ F (2);
• Thấu kính hội tụ hoặc thấu kính phân kì (3);
• Màn chắn (4);
• Giá quang học (5);
• Nguồn điện và dây nối (6).

Tiến hành: Thí nghiệm 1.

• Bố trí thí nghiệm như Hình 8.12.
• Đặt vật ở vị trí d > f.
• Từ từ dịch chuyển màn chắn cho đến khi thu được ảnh của vật rõ nét trên màn chắn.
• Nhận xét đặc điểm ảnh của vật.
• Lặp lại thí nghiệm trong trường hợp d < f và rút ra nhận xét đặc điểm ảnh của vật trong trường hợp đó.

Trả lời các câu hỏi sau:

1. Đặt vật trong khoảng nào thì hứng được ảnh rõ nét trên màn chắn. Ảnh đó là ảnh thật hay ảnh ảo?
2. Khi đặt vật trong khoảng tiêu cự, quan sát ảnh ảo bằng cách nào? Ảnh ảo có hứng được trên màn chắn không?

Thí nghiệm 2.

• Thay thấu kính hội tụ bằng thấu kính phân kì.
• Đặt vật ở các vị trí d > f và d < f. Đặt mắt quan sát ảnh của vật qua thấu kính.

Thực hiện các yêu cầu sau:

1. Hãy cho biết ảnh ảo tạo bởi thấu kính hội tụ của thấu kính phân kì có điểm gì giống và khác nhau.
2. Nêu các cách phân biệt thấu kính hội tụ và thấu kính phân kì.

Hướng dẫn chi tiết:

Thí nghiệm 1.

1. Đặt vật trong khoảng d thỏa mãn d>f (ngoài khoảng tiêu cự) thì ảnh sẽ hứng được trên màn chắn, ảnh đó là ảnh thật ngược chiều và lớn hơn vật.
2. Quan sát ảnh ảo bằng cách đặt mắt quan sát qua thấu kính.

Thí nghiệm 2.

1. Cùng là ảnh ảo, không hứng được trên màn chắn, cùng chiều với vật.
2. Cách phân biệt:

• Nếu phần rìa ngoài mỏng hơn phần chính giữa thì dó là thấu kính hội tụ, nếu phần rìa ngoài dày hơn phần chính giữa thì đó là thấu kính phân kì.
• Chiếu một chùm sáng song song vào thấu kính nếu các tia ló hội tụ lại tại 1 điểm trên trục chính thì đây là thấu kính hội tụ.
• Đặt vật bất kì trước thấu kính, nếu không tạo bất kì ảnh nào trên màn chắn thì đó là thấu kính phân kì.