Giáo án NLS KHTN 9 kết nối Bài 8: Thấu kính

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1

Quan sát các hình 8.1, 8.2 và thấu kính được phát. Em hãy trả lời các câu hỏi sau:

Câu 1. So sánh độ dày, mỏng ở rìa so với phần giữa của thấu kính rìa dày và thấu kính rìa mỏng.

Câu 2. Thấu kính được làm bằng vật liệu gì?

Câu 3. Thấu kính được giới hạn bởi hai mặt có đặc điểm gì về hình dạng?

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV chiếu hình vẽ đường truyền tia sáng qua thấu kính hội tụ và thấu kính phân kì (hình 8.5) cho HS quan sát.

- GV giới thiệu các khái niệm trục chính, quang tâm, tiêu điểm chính, tiêu cự của thấu kính và chỉ ra các vị trí tương ứng với hình vẽ 8.5 đã cho.

- GV yêu cầu HS: Dựa vào kiến thức vừa học và hoàn thành nội dung Câu hỏi (SGK – tr41)

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

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc thông tin SGK, chăm chú nghe GV giảng bài, thảo luận trả lời các câu hỏi mà GV đưa ra.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- GV mời đại diện HS trả lời nội dung Câu hỏi

*Trả lời Câu hỏi (SGK – tr41)

- GV mời HS khác nhận xét, bổ sung. 

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

- GV đánh giá, nhận xét, tổng kết nội dung Trục chính, quang tâm, tiêu điểm chính và tiêu cự của thấu kính và chuyển sang nội dung Đường truyền của tia sáng qua thấu kính.

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

- Quang tâm: Có một điểm O của thấu kính mà mọi tia sáng tới O đều truyền thẳng qua thấu kính. Điểm O gọi là quang tâm của thấu kính. 

- Trục chính: Đường thẳng đi qua quang tâm O và vuông góc với tiết diện thẳng của thấu kính gọi là trục chính của thấu kính. 

- Tiêu điểm chính: Một chùm tia tới song song với trục chính của thấu kính cho chùm tia ló hội tụ tại một điểm F nằm trên trục chính (đối với thấu kính hội tụ); hoặc đường kéo dài của chùm tia ló hội tụ tại một điểm F nằm trên trục chính (đối với thấu kính phân kì). Điểm F gọi là tiêu điểm chính của thấu kính. 

- Tiêu cự:   Khoảng cách từ quang tâm O đến tiêu điểm chính F của thấu kính, OF = f gọi là tiêu cự của thấu kính.

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV chiếu hình ảnh một trường hợp tạo ảnh của vật qua thấu kính hội tụ (a), qua thấu kính phân kì (b) (hình 8.9) cho HS quan sát.

- GV giới thiệu 2 trường hợp tạo ảnh của vật qua thấu kính.

- GV yêu cầu HS: Nghiên cứu SGK và nhắc lại khái niệm ảnh ảo và ảnh thật đã được học ở môn Khoa học tự nhiên lớp 7.

- GV giới thiệu HS: Cách vẽ ảnh tạo bởi thấu kính bằng cách vẽ tia sáng từ điểm sáng S tới quang tâm và tia sáng từ S song song với trục chính, giao điểm của chùm tia ló là ảnh S' của S.

- GV yêu cầu HS: Thảo luận theo nhóm đôi và vận dụng kiến thức vừa học để trả lời nội dung Hoạt động (SGK – tr44)

1. Hãy dựng ảnh S' của điểm sáng S ở Hình 8.10 vào vở.

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

3. Ảnh S' trong từng trường hợp ở Hình 8.10 là thật hay ảo?

- Sau khi HS trả lời nội dung Hoạt động, GV nhận xét và kết luận về cách vẽ ảnh tạo bởi thấu kính.

- GV tiếp tục hướng dẫn HS cách dựng ảnh của một vật AB qua thấu kính bằng cách sử dụng tia sáng đi qua quang tâm và tia sáng song song tới trục chính xuất phát từ B, ở ảnh B' ta hạ vuông góc với trục chính thu được ảnh A'B'.

- GV chiếu hình ảnh ví dụ về sơ đồ tạo ảnh của vật qua thấu kính hội tụ (a), phân kì (b) cho HS quan sát.

- GV nêu quy ước: Ảnh được biểu diễn bằng mũi tên nét liền nếu là ảnh thật, mũi tên nét đứt nếu là ảnh ảo.

- GV yêu cầu HS: Thảo luận theo nhóm đôi và vận dụng kiến thức vừa học để trả lời nội dung Hoạt động (SGK – tr45)

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.

Bảng 8.1

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.

Bảng 8.2

- Sau khi HS trả lời nội dung Hoạt động, GV nhận xét và kết luận về dựng ảnh của một vật qua thấu kính.

- GV cho HS thực hiện thí nghiệm về sự tạo ảnh của vật để kiểm tra đặc điểm ảnh của vật qua thấu kính.

- GV chia lớp thành 6 nhóm.

+ Dụng cụ thí nghiệm:

(1) Đèn chiếu sáng.

(2) Vật sáng bằng kính mờ hình chữ F.

(3) Thấu kính hội tụ hoặc thấu kính phân kì.

(4) Màn chắn.

(5) Giá quang học.

(6) Nguồn điện và dây nối.

*Thí nghiệm 1: Thí nghiệm kiểm tra đặc điểm ảnh của vật qua thấu kính hội tụ.

+ Các bước tiến hành:

Bước 1: Bố trí thí nghiệm như Hình 8.12.

Bước 2: Đặt vật ở vị trí d > f.

Bước 3: Từ từ dịch chuyển màn chắn cho đến khi thu được ảnh của vật rõ nét trên màn chắn.

Bước 4: Nhận xét đặc điểm ảnh của vật.

Bước 5: Lặp lại thí nghiệm trong trường hợp d < f và rút ra nhận xét đặc điểm ảnh của vật trong trường hợp đó.

- GV yêu cầu HS: Tiến hành thí nghiệm và trả lời nội dung 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: Thí nghiệm kiểm tra đặc điểm ảnh của vật qua thấu kính phân kì.

+ Các bước tiến hành:

Bước 1: Thay thấu kính hội tụ bằng thấu kính phân kì.

Bước 2: Đặt vật ở vị trí d > f và d < f. Đặt mắt quan sát ảnh của vật qua thấu kính.

- GV yêu cầu HS: Tiến hành thí nghiệm và trả lời nội dung câu hỏi sau:

1. Hãy cho biết ảnh ảo tạo bởi thấu kính hội tụ và thấu kính phân kì có gì giống và khác nhau.

2. Nêu các cách phân biệt thấu kính hội tụ và thấu kính phân kì.

- Sau khi các nhóm HS báo cáo kết quả, GV kết luận về đặc điểm ảnh của vật qua thấu kính.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc thông tin SGK, chăm chú nghe GV giảng bài, thảo luận trả lời các câu hỏi mà GV đưa ra.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- GV mời đại diện HS trả lời các nội dung Hoạt động 

*Trả lời Hoạt động (SGK – tr44,45,46) (đính kèm phía dưới Hoạt động).

- GV mời HS khác nhận xét, bổ sung. 

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

- GV đánh giá, nhận xét, tổng kết về nội dung Sự tạo ảnh của một vật qua thấu kính và chuyển sang nội dung Luyện tập.

IV. SỰ TẠO ẢNH CỦA MỘT VẬT QUA THẤU KÍNH

- Ảnh không hứng được trên màn gọi là ảnh ảo. Ảnh ảo của vật qua thấu kính phân kì và ảnh tạo bởi các đường kéo dài của chùm tia ló qua thấu kính.

- Ảnh hứng được trên màn được gọi là ảnh thật. Ảnh thật của vật qua thấu kính hội tụ được tạo bởi các tia ló qua thấu kính.

1. Cách vẽ ảnh tạo bởi thấu kính

- Để vẽ ảnh của một điểm sáng S nằm ngoài trục chính qua thấu kính, ta thường xét các tia sáng:

+ Tia sáng từ S tới quang tâm O của thấu kính thì truyền thẳng.

+ Tia sáng từ S song song với trục chính của thấu kính thì tia ló tương ứng (hoặc đường kéo dài của tia ló) đi qua tiêu điểm chính F.

- Giao điểm S' của chùm tia ló (hoặc đường kéo dài của chùm tia ló) tương ứng với chùm tia tới xuất phát từ S chính là ảnh của S.

2. Dựng ảnh của một vật qua thấu kính

- Để dựng ảnh của một vật nhỏ, phẳng AB đặt vuông góc với trục chính, A nằm trên trục chính của thấu kính, ta làm như sau:

+ Sử dụng tia sáng đi qua quang tâm và tia sáng song song tới trục chính xuất phát từ B. Điểm B là điểm sáng trên vật nằm vật nằm ngoài trục chính. Giao điểm của hai tia ló là ảnh B' của điểm B.

+ Từ B' hạ vuông góc với trục chính, cắt trục chính tại A', ta thu được ảnh A'B' của vật.

3. Thí nghiệm kiểm tra đặc điểm ảnh của vật qua thấu kính

- Vật đặt ngoài khoảng tiêu cự của thấu kính hội tụ cho ảnh thật, ngược chiều với vật. Vật đặt trong khoảng tiêu cự của thấu kính hội tụ cho ảnh ảo, lớn hơn vật và cùng chiều với vật.

- Vật đặt ở mọi vị trí trước thấu kính phân kì luôn cho ảnh ảo, cùng chiều, nhỏ hơn vật.

*Trả lời Hoạt động (SGK – tr44)

1. Dựng ảnh S' của điểm sáng S

a)

b) 

c) 

2. 

Khi vẽ ảnh của điểm sáng, ta thường xét hai tia sáng:

- Tia sáng từ điểm sáng tới quang tâm O của thấu kính thì truyền thẳng.

- Tia sáng từ điểm sáng song song với trục chính của thấu kính thì tia ló tương ứng (hoặc đường kéo dài của tia ló) đi qua tiêu điểm chính F.

Điểm sáng trên trục chính thì tia qua quang tâm, tia song song trục chính đều trùng với trục chính, vậy nên giao điểm của chùm tia ló (hoặc đường kéo dài của chùm tia ló) tương ứng với chùm tia tới xuất phát từ điểm sáng trên trục chính sẽ giao nhau trên trục chính và đó chỉnh là ảnh của điểm sáng. Vậy, điểm sáng đặt trên trục chính cũng cho ảnh nằm trên trục chính. 

3. Ảnh S' trong trường hợp:

a) ảnh thật.

b) ảnh ảo.

c) ảnh ảo.

*Trả lời Hoạt động (SGK – tr45)

1. 

Bảng 8.1

2. 

Bảng 8.2

*Trả lời Hoạt động (SGK – tr45,46)

Thí nghiệm 1:

1. Đặt vật trong khoảng tiêu cự thì hứng được ảnh rõ nét trên màn chắn. Ảnh đó là ảnh thật.

2. Khi đặt vật trong khoảng tiêu cự, ta quan sát ảnh ảo bằng đặt mắt từ sau thấu kính, ảnh ảo không hứng được trên màn.

Thí nghiệm 2:

1. 

- Giống nhau: Đều cho ảnh cùng chiều.

- Khác nhau: Ảnh ảo tạo bởi thấu kính hội tụ thì luôn lớn hơn vật, còn ảnh ảo tạo bởi thấu kính phân kì luôn nhỏ hơn vật.

2. Phân biệt thấu kính hội tụ và thấu kính phân kì: 

+ Dựa vào độ dày mỏng của rìa thấu kính.

+ Chiếu chùm sáng song song trục chính: chùm tia ló hội tụ hay phân kì.

+ Quan sát ảnh của một vật qua thấu kính qua màn hứng ảnh: Nếu thấy ảnh thật thì đó chắc chắn là thấu kính hội tụ, còn thấu kính phân kì không tạo ảnh thật.