Công thức xác định tiêu cự của thấu kính

Soạn Lý 11 trang 223

Giải bài tập Vật lí 11 Bài 35: Thực hành Xác định tiêu cự của thấu kính phân kì giúp các em học sinh lớp 11 biết được phương pháp xác định tiêu cự của thấu kính phân kì bằng cách ghép nó đồng trục với một thấu kính hội tụ để tạo ra ảnh thật của vật thật qua hệ hai thấu kính. Đồng thời biết cách giải nhanh được các bài tập Vật lí 11 chương 7 trang 223.

Soạn Vật lí 11 Bài 35 trước khi đến lớp các em nhanh chóng nắm vững kiến thức hôm sau ở trên lớp sẽ học gì, hiểu sơ qua về nội dung học. Đồng thời giúp thầy cô tham khảo, nhanh chóng soạn giáo án cho học sinh của mình. Vậy sau đây là nội dung chi tiết giải Lý 11 Bài 35, mời các bạn cùng tham khảo tại đây.

Thực hành: Xác định tiêu cự của thấu kính phân kì

  • Câu 1
  • Câu 2
  • Câu 3
  • Câu 4
  • Câu 5
  • Câu 6

Viết công thức thấu kính và nói rõ quy ước về dấu của các đại lượng có trong công thức này.

Gợi ý đáp án

Công thức của thấu kính:

f là tiêu cự của thấu kính: f > 0 (TKHT); f < 0 (TKPK)

d là khoảng cách từ vật đến thấu kính d > 0 vật thật; d < 0 vật ảo.

d’ là khoảng cách từ ảnh đến ảnh thấu kính d’ > 0 ảnh thật; d’ < 0 ảnh ảo.

Câu 2

Trình bày phương pháp đo tiêu cự của thấu kính phân kì L đã được thực hiện trong thí nghiệm này.

Vẽ ảnh thật của một vật thật AB đặt vuông góc với trục chính của một hệ hai thấu kính đồng trục L, L0. Cho biết thấu kính phân kì L đặt gần vật AB hơn so với thấu kính hội tụ L0 và ảnh cuối cùng tạo bởi hệ thấu kính này là ảnh thật.

Gợi ý đáp án

- Điều chỉnh khoảng cách vật, thấu kính, màn chắn phù hợp để thu được ảnh thật từ một màn chắn.

- Đo các khoảng cách d, d' và ghi chép các số liệu.

Câu 3

Có thể xác định tiêu cự của thấu kính hội tụ L0 khi tiến hành thí nghiệm này được không ? Nếu biết, em hãy nói rõ nội dung này thuộc phần nào của bài thí nghiệm.

Gợi ý đáp án

Có thể xác định tiêu cự của thấu kính hội tụ L0 trong mục V.2, Bài 35 SGK Vật Lý 11. Sau khi thu được ảnh thật A'B' lớn hơn vật AB hiện rõ trên màn ảnh M, ta phải đo các khoảng cách d0 từ vật AB và khoảng cách d'0 từ ảnh thật A'B' đến thấu kính hội tụ L0 để tính tiêu cự f0 của thấu kính này theo công thức (35.1).

Câu 4

Hãy nói rõ cách xác định đúng vị trí ảnh rõ nét của một vật hiện trên màn ảnh đặt ở phía sau của một thấu kính hoặc của một hệ thấu kính.

Gợi ý đáp án

Có thể xác định đúng vị trí ảnh rõ nét của một vật trên màn ảnh M đặt ở phía sau một thấu kính hoặc hệ thấu kính bằng cách vừa quan sát mép các đường viền của ảnh, vừa phối hợp dịch chuyển về cả hai phía đối với một trong ba đối tượng: hoặc vật, hoặc màn ảnh, hoặc các thấu kính, sao cho mép các đường viền ảnh thay đổi dần từ không rõ nét (bị nhòe) chuyển sang sắc nét, rồi lại không rõ nét. Sau vài lần so sánh mức độ sắc nét của mép các đường viền ảnh, ta có thể xác định được vị trí ảnh hiện rõ nét nhất trên màn ảnh M.

Câu 5

Hãy cho biết những nguyên nhân nào có thể gây nên sai số ngẫu nhiên của phép đo tiêu cự f thấu kính phân kì L trong thí nghiệm này.

Gợi ý đáp án

Nguyên nhân chủ yếu gây nên sai số ngẫu nhiên của phép đo tiêu cự thấu kính phân kỳ trong thí nghiệm này có thể do:

- Không xác định được đúng vị trí ảnh hiện rõ nét nhất trên màn ảnh M;

- Các quang trục của thấu kính phân kì L và thấu kính hội tụ L0 chưa trùng nhau;

- Đèn Đ không đủ công suất để chiếu sáng hoặc dây tóc đèn chưa được điều chỉnh nằm ở tiêu diện của kính tụ quang (lắp ở đầu đèn Đ).

- Ngoài ra ta có:

Ta thấy, khi chọn d khá lớn để Δd/d nhỏ thì d’ sẽ nhỏ. Kết quả là Δf/f sẽ lớn và gây ra sai số.

Câu 6

Có thể thực hiện phép đo tiêu cự f của thấu kính phân kì L bằng cách ghép nó đồng trục với một thấu kính hội tụ L0, nhưng vật thật được đặt gần thấu kính hội tụ hơn so với thấu kính phân kì được không ?

Nếu biết, em hãy trình bày rõ các bước tiến hành thí nghiệm và vẽ hình minh họa sự tạo ảnh của vật.

Gợi ý đáp án

Đặt vật AB trước và gần thấu kính hội tụ L.

Điều chỉnh sao cho vật AB qua L0 cho ảnh nằm sau thấu kính phân kì L, thì sẽ thu được ảnh cuối cùng là ảnh thật.

∗ Các bước tiến hành:

– Giữ vật cố định, di chuyển thấu kính hội tụ và màn cho tới khi hứng được ảnh rõ nét trên màn (sắp xếp để thấu kính cho ảnh nhỏ).

– Đặt thấu kính phân kì trong khoảng giữa thấu kính hội tụ và màn, cách màn vài xăng-ti-mét, quan sát thấy ảnh trên màn bị nhòe đi. Gọi khoảng cách từ thấu kính phân kì đến màn lúc này là d2, đo d2.

– Di chuyển màn ra xa các thấu kính cho tới khi thu được ảnh rõ nét trên màn, đo khoảng cách d’2 từ thấu kính phân kì đến màn.

– tính tiêu cự f2 bằng công thức:

Vì d2 < 0 và │d’2│ > │d2│ nên f2 < 0

Công thức thấu kính hội tụ, thấu kính phân kỳ

Công thức thấu kính là gì? Cách chúng minh công thức thấu kinh như thế nào? Là câu hỏi được rất nhiều bạn học sinh lớp 11 quan tâm.

Chính vì vậy trong bài viết dưới đây Download.vn xin giới thiệu đến các bạn toàn bộ kiến thức về thấu kính như: khái niệm thấu kính hội tụ, thấu kinh phân kì là gì, công thức liên hệ giữa vị trí của vật, vị trí của ảnh và tiêu cự của thấu kính, chứng minh công thức thấu kính hội tụ. Qua đó giúp các bạn có thêm nhiều tư liệu tham khảo để biết cách giải bài tập Vật lí 11.

Thấu kính hội tụ được giới hạn bởi 2 mặt cong hoặc một mặt cong và một mặt phẳng có phần rìa phía ngoài mỏng. Chùm sáng song song đi qua thấu kính rìa mỏng tụ lại một điểm nên thấu kính rìa mỏng được gọi là thấu kính hội tụ

2. Thấu kính phân kì là gì?

Thấu kính phân kì là loại thấu kính được giới hạn bởi hai mặt cong hoặc một mặt phẳng và một mặt cong phía rìa bên ngoài thấu kính dày. Chùm sáng song song đi qua thấu kính rìa mỏng bị phân tách ra theo các hướng khác nhau nên thấu kính rìa dày còn được gọi là thấu kính phân kỳ.

3. Công thức liên hệ giữa vị trí của vật, vị trí của ảnh và tiêu cự của thấu kính

a. Qui ước dấu:

- Thấu kính hội tụ: f > 0

- Thấu kính phân kỳ: f < 0

- ảnh là thật: d’ > 0

- ảnh là ảo: d’ < 0

- vật là thật: d > 0

– Tiêu diện:

  • Tiêu diện vật: mặt phẳng vuông góc với trục chính tại tiêu điểm vật
  • Tiêu diện ảnh: mặt phẳng vuông góc với trục chính tại tiêu điểm ảnh

– Tiêu điểm phụ:

  • Các tiêu điểm vật phụ ở trên mặt phẳng tiêu diện vật vuông góc với trục chính tại F.
  • Các tiêu điểm ảnh phụ ở trên mặt phẳng tiêu diện ảnh vuông góc với trục chính tại F’.

b. Công thức số phóng đại của thấu kính

Qui ước dấu:

+ k > 0: ảnh và vật cùng chiều

+ k < 0: ảnh và vật là ngược chiều

c. Công thức tính độ tụ của thấu kính

Trong đó:

  • n: chiết suất của chất làm thấu kính
  • R1; R2: bán kính của các mặt cong (R = ∞ cho trường hợp mặt phẳng) (m)
  • D: độ tụ của thấu kính (dp đọc là điốp)
  • f: tiêu cự của thấu kính (m)

4. Chứng minh công thức thấu kính hội tụ

– Xét trường hợp vật sáng AB đặt vuông góc với trục chính của thấu kính hội tụ.

  • d = OA: khoảng cách từ vị trí của vật đến thấu kính
  • d’ = OA’: khoảng cách từ vị trí của ảnh đến thấu kính
  • f = OF = OF’: tiêu cự của thấu kính
  • A’B’: chiều cao của ảnh
  • AB: chiều cao của vật

a.Trường hợp vật thật qua thấu kính hội tụ cho ảnh thật

Tam giác A'B'C' đồng dạng với tam giác ABO

Tam giác A'B'F' đồng dạng với tam giác OIF

Từ (1) và (2)

Công thức xác định tiêu cự của thấu kính

b. Trường hợp vật thật qua thấu kính hội tụ cho ảnh ảo

Công thức xác định tiêu cự của thấu kính
đồng dạng với
Công thức xác định tiêu cự của thấu kính

Công thức xác định tiêu cự của thấu kính
đồng dạng với
Công thức xác định tiêu cự của thấu kính

Từ (1) và (2)

Công thức xác định tiêu cự của thấu kính

c. Chứng minh công thức thấu kính phân kỳ

đồng dạng với

đồng dạng với 

Công thức xác định tiêu cự của thấu kính

Từ (1) và (2)

Công thức xác định tiêu cự của thấu kính

5. Ứng dụng của thấu kính

- Khắc phục các tật của mặt (cận thị, viễn thị, lão thị)

- Dùng để chế tạo kính lúp

- Dùng để chế tạo kính hiển vi

- Dùng để chế tạo kính thiên văn, ống nhòm

- Dùng trong ống kính của máy ảnh, camera

- Sử dụng trong các máy phân tích quang phổ