Chúng ta đều biết rằng, thấu kính là bộ phận cơ bản của hầu hết các dụng cụ quang quan trọng như: máy ảnh, kính hiển vi, kính thiên văn...
Để có được các tính năng tối ưu, người ta thường ghép nhiều thấu kính thành hệ thấu kính.
Trong bài học này, chúng ta sẽ tìm hiểu về thấu kính mỏng, bổ sung cho những điều đã được học ở lớp 9.
Mời các em cùng nhau tìm hiểu nội dung của Bài 29: Thấu kính mỏng.
Thấu kính là một khối chất trong suốt giới hạn bởi hai mặt cong hoặc bởi một mặt cong và một mặt phẳng.
Phân loại:
Thấu kính lồi (rìa mỏng) là 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.
Thấu kính lỏm (rìa dày) là thấu kính phân kì. Được giới hạn bởi hai mặt cong hoặc một mặt phẳng và một mặt cong phía rìa bên ngoài thấu kính dày
Quang tâm
Điểm O chính giữa của thấu kính mà mọi tia sáng tới truyền qua O đều truyền thẳng gọi là quang tâm của thấu kính.
Đường thẳng đi qua quang tâm O và vuông góc với mặt thấu kính là trục chính của thấu kính.
Các đường thẳng qua quang tâm O là trục phụ của thấu kính.
Tiêu điểm. Tiêu diện
Chùm tia sáng song song với trục chính sau khi qua thấu kính sẽ hội tụ tại một điểm trên trục chính. Điểm đó là tiêu điểm chính của thấu kính.
Mỗi thấu kính có hai tiêu điểm chính F (tiêu điểm vật) và F’ (tiêu điểm ảnh) đối xứng với nhau qua quang tâm.
Chùm tia sáng song song với một trục phụ sau khi qua thấu kính sẽ hội tụ tại một điểm trên trục phụ đó. Điểm đó là tiêu điểm phụ của thấu kính.
Mỗi thấu kính có vô số các tiêu điểm phụ vật Fn và các tiêu điểm phụ ảnh Fn’.
Tập hợp tất cả các tiêu điểm tạo thành tiêu diện. Mỗi thấu kính có hai tiêu diện: tiêu diện vật và tiêu diện ảnh.
Có thể coi tiêu diện là mặt phẵng vuông góc với trục chính qua tiêu điểm chính.
Tiêu cự: \(f=\bar{OF'}\) . Đơn vị: mét ( m).
Độ tụ: \(D=\frac{1}{f}\) .
Đơn vị của độ tụ là điôp (dp):
1dp = \(\frac{1}{1m}\)
Qui ước: Thấu kính hội tụ: f > 0 ;
D > 0.
Quang tâm của thấu kính phân kì có tính chất như quang tâm của thấu kính hội tụ.
Các tiêu điểm và tiêu diện của thấu kính phân kì cũng được xác định tương tự như đối với thấu kính hội tụ. Điểm khác biệt là chúng đều ảo, được xác định bởi đường kéo dài của các tia sáng.
Qui ước: Thấu kính phân kì: f < 0;
D < 0.
Ảnh điểm là điểm đồng qui của chùm tia ló hay đường kéo dài của chúng.
Ảnh điểm là thật nếu chùm tia ló là chùm hội tụ, là ảo nếu chùm tia ló là chùm phân kì.
Vật điểm là điểm đồng qui của chùm tia tới hoặc đường kéo dài của chúng.
Vật điểm là thật nếu chùm tia tới là chùm phân kì, là ảo nếu chùm tia tới là chùm hội tụ.
Sử dụng hai trong 4 tia sau:
Tia tới qua quang tâm - Tia ló đi thẳng.
Tia tới song song trục chính - Tia ló qua tiêu điểm ảnh chính F’.
Tia tới qua tiêu điểm vật chính F - Tia ló song song trục chính.
Tia tới song song trục phụ - Tia ló qua tiêu điểm ảnh phụ F’n.
Xét vật thật với d là khoảng cách từ vật đến thấu kính:
Thấu kính hội tụ
d > 2f: ảnh thật, nhỏ hơn vật.
d = 2f: ảnh thật, bằng vật.
2f > d > f: ảnh thật lớn hơn vật.
d = f: ảnh rất lớn, ở vô cực.
f > d: ảnh ảo, lớn hơn vật.
Vật thật ngoài đoạn OF qua TK cho ảnh thật (sau TK) và ngược chiều với vật
Vật thật trong đoạn OF qua TK cho ảnh ảo và cùng chiều và lớn hơn vật.
Thấu kính phân kì
Vật thật qua thấu kính phân kì luôn cho ảnh ảo cùng chiều với vật và nhỏ hơn vật
Vật thật (trước TK) qua TK cho ảnh ảo (trước TK), cùng chiều và nhỏ hơn vật.
Công thức xác định vị trí ảnh:
\(\frac{1}{f}=\frac{1}{d}+\frac{1}{d'}\)
Công thức xác định số phóng đại:
\(k=\frac{\bar{A'B'}}{\bar{AB}}=-\frac{d'}{d}\)
Qui ước dấu:
Vật thật: d > 0. Vật ảo: d < 0.
Ảnh thật: d’ > 0. Ảnh ảo: d’ < 0.
k > 0: ảnh và vật cùng chiều.
k < 0: ảnh và vật ngược chiều.
Thấu kính có nhiều công dụng hữu ích trong đời sống và trong khoa học.
Thấu kính được dùng làm:
Kính khắc phục tật của mắt.
Kính lúp.
Máy ảnh, máy ghi hình.
Kính hiễn vi.
Kính thiên văn, ống dòm.
Đèn chiếu.
Máy quang phổ.
Một vật sáng đặt trước một thấu kính hội tụ, trên trục chính. Ảnh của vật tạo bởi thấu kính bằng ba lần vật. Dời vật lại gần thấu kính một đoạn. Ảnh của vật ở vị trí mới vẫn bằng ba lần vật. Cho biết đoạn dời vật là 12cm. Tiêu cự của thấu kính là bao nhiêu ?
Ở vị trí thứ nhất, ta có:
Áp dụng công thức độ phóng đại: \(k=-\frac{d'}{d}= -3 \Rightarrow d' = 3d\)
Áp dụng công thức vị trí : \(\frac{1}{f}=\frac{1}{d}+\frac{1}{d'}\Rightarrow f=\frac{3d}{4}\) (1)
Ở vị trí thứ hai, ta có:
Áp dụng công thức độ phóng đại: \(k=-\frac{d''}{d -12}- 3 \Rightarrow d'' = 3d - 36\)
Áp dụng công thức vị trí : \(\frac{1}{f}=\frac{1}{d}+\frac{1}{d'}\Rightarrow\) \(f = \frac{3(d -12)}{2}\) (2)
Từ (1) và (2) ta suy ra d = 24; d' = 72, thế lại vào công thức vị trí ta có f = 18 cm.
Qua bài giảng Thấu kính mỏng này, các em cần hoàn thành 1 số mục tiêu mà bài đưa ra như :
Nêu được cấu tạo và phân loại của thấu kính.
Trình bày được các khái niệm về: quang tâm, trục, tiêu điểm, tiêu cự, độ tụ của thấu kính mỏng.
Vẽ được ảnh tạo bởi thấu kính và nêu được đặc điểm của ảnh.
Nêu và vận dụng được các công thức của thấu kính.
Nêu được một số công dụng quan trọng của thấu kính.
Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Vật lý 11 Bài 29 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết.
Một thấu kính phân kỳ có độ tụ - 5dp. Nếu vật cách kính 30 cm thì ảnh hiện ra ở đâu và có số phóng đại bao nhiêu?
Một vật sáng đặt trước một thấu kính hội tụ, trên trục chính. Ảnh của vật tạo bởi thấu kính bằng ba lần vật. Dời vật lại gần thấu kính một đoạn. Ảnh của vật ở vị trí mới vẫn bằng ba lần vật. Cho biết đoạn dời vật là 12cm. Tiêu cự của thấu kính là bao nhiêu ?
Cho thấu kính phân kỳ có tiêu cự f = -10cm. Vật sáng AB là một đoạn thẳng đặt vuông góc trục chính của thấu kính, cách thấu kính 20cm. Chọn câu trả lời đúng về tính chất của ảnh và số phóng đại ảnh.
Câu 4-10: Mời các em đăng nhập xem tiếp nội dung và thi thử Online để củng cố kiến thức về bài học này nhé!
Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Vật lý 11 Bài 29để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.
Bài tập 1 trang 189 SGK Vật lý 11
Bài tập 2 trang 189 SGK Vật lý 11
Bài tập 3 trang 189 SGK Vật lý 11
Bài tập 4 trang 189 SGK Vật lý 11
Bài tập 5 trang 189 SGK Vật lý 11
Bài tập 6 trang 189 SGK Vật lý 11
Bài tập 7 trang 189 SGK Vật lý 11
Bài tập 8 trang 189 SGK Vật lý 11
Bài tập 9 trang 189 SGK Vật lý 11
Bài tập 10 trang 189 SGK Vật lý 11
Bài tập 11 trang 189 SGK Vật lý 11
Bài tập 12 trang 189 SGK Vật lý 11
Bài tập 1 trang 242 SGK Vật lý 11 nâng cao
Bài tập 2 trang 242 SGK Vật lý 11 nâng cao
Bài tập 3 trang 242 SGK Vật lý 11 nâng cao
Bài tập 4 trang 242 SGK Vật lý 11 nâng cao
Bài tập 5 trang 242 SGK Vật lý 11 nâng cao
Bài tập 6 trang 242 SGK Vật lý 11 nâng cao
Bài tập 7 trang 242 SGK Vật lý 11 nâng cao
Bài tập 8 trang 243 SGK Vật lý 11 nâng cao
Bài tập 9 trang 243 SGK Vật lý 11 nâng cao
Bài tập 10 trang 243 SGK Vật lý 11 nâng cao
Bài tập 11 trang 243 SGK Vật lý 11 nâng cao
Bài tập 12 trang 243 SGK Vật lý 11 nâng cao
Bài tập 29.1 trang 79 SBT Vật lý 11
Bài tập 29.2 trang 79 SBT Vật lý 11
Bài tập 29.3 trang 80 SBT Vật lý 11
Bài tập 29.4 trang 80 SBT Vật lý 11
Bài tập 29.5 trang 80 SBT Vật lý 11
Bài tập 29.6 trang 80 SBT Vật lý 11
Bài tập 29.7 trang 81 SBT Vật lý 11
Bài tập 29.8 trang 81 SBT Vật lý 11
Bài tập 29.9 trang 81 SBT Vật lý 11
Bài tập 29.10 trang 81 SBT Vật lý 11
Bài tập 29.11 trang 81 SBT Vật lý 11
Bài tập 29.12 trang 82 SBT Vật lý 11
Bài tập 29.13 trang 82 SBT Vật lý 11
Bài tập 29.14 trang 82 SBT Vật lý 11
Bài tập 29.15 trang 82 SBT Vật lý 11
Bài tập 29.16 trang 82 SBT Vật lý 11
Bài tập 29.17 trang 82 SBT Vật lý 11
Bài tập 29.18* trang 83 SBT Vật lý 11
Bài tập 29.19* trang 83 SBT Vật lý 11
Bài tập 29.20* trang 83 SBT Vật lý 11
Bài tập 29.21* trang 83 SBT Vật lý 11
Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ giúp gì thì các em hãy comment ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng Vật lý DapAnHay sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!
Chúc các em học tập tốt và luôn đạt thành tích cao trong học tập!
-- Mod Vật Lý 11 DapAnHay
Một thấu kính phân kỳ có độ tụ - 5dp. Nếu vật cách kính 30 cm thì ảnh hiện ra ở đâu và có số phóng đại bao nhiêu?
Một vật sáng đặt trước một thấu kính hội tụ, trên trục chính. Ảnh của vật tạo bởi thấu kính bằng ba lần vật. Dời vật lại gần thấu kính một đoạn. Ảnh của vật ở vị trí mới vẫn bằng ba lần vật. Cho biết đoạn dời vật là 12cm. Tiêu cự của thấu kính là bao nhiêu ?
Cho thấu kính phân kỳ có tiêu cự f = -10cm. Vật sáng AB là một đoạn thẳng đặt vuông góc trục chính của thấu kính, cách thấu kính 20cm. Chọn câu trả lời đúng về tính chất của ảnh và số phóng đại ảnh.
Vật sáng AB đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ và cách thấu kính 10cm. Nhìn qua thấu kính thấy 1 ảnh cùng chiều và cao gấp 3 lần vật. Xác định tiêu cự của thấu kính
Một vật sáng đặt trước một thấu kính, trên trục chính. Ảnh của vật tạo bởi thấu kính bằng ba lần vật. Dời vật lại gần thấu kính một đoạn. Ảnh của vật ở vị trí mới vẫn bằng ba lần vật.
Có thể kết luận gì về loại thấu kính ?
Khi nói về sự tạo ảnh của vật qua thấu kính hội tụ , phát biểu nào sau đây là sai ?
Khi nói về đường đi của tia sáng qua thấu kính phân kì, phát biểu nào sau đây là sai
Vật sáng AB đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ có độ tụ 5dp và cách thấu kính một đoạn 30cm. Ảnh A’B’ của AB qua thấu kính là
Vật sáng AB đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ có độ tụ 2dp và cách thấu kính một khoảng 25cm. Khoảng cách từ ảnh A’B’ của AB đến thấu kính là
Đặt vật cao 2cm cách thấu kính hội tụ 16cm thu được ảnh cao 8cm. Khoảng cách từ ảnh đến thấu kính là
Thấu kính là gì? Kể các loại thấu kính.
Nêu tính chất quang tâm, tiêu điểm ảnh, tiêu điểm vật. Minh họa bằng đường truyền của tia sáng cho mỗi trường hợp.
Tiêu cự, độ tụ của thấu kính là gì? Đơn vị của tiêu cự và độ tụ?
Chọn phát biểu đúng với vật đặt trước thấu kính.
A. Thấu kính hội tụ luôn tạo chùm tia ló hội tụ.
B. Thấu kính phân kì luôn tạo chùm tia ló phân kì.
C. Ảnh của vật tạo bởi thấu kính không thể bằng vật.
D. Cả ba phát biểu A, B, C đếu sai.
Một vật sáng đặt trước một thấu kính, trên trục chính. Ảnh của vật tạo bởi thấu kính bằng ba lần vật. Dời vật lại gần thấu kính một đoạn. Ảnh của vật ở vị trí mới vẫn bằng ba lần vật.
Có thể kết luận gì về loại thấu kính ?
A. Thấu kính hội tụ.
B. Thấu kính phân kỳ.
C. Hai loại thấu kính đều phù hợp.
D. Không thể kết luận được, vì giả thiết hai ảnh bằng nhau là vô lý.
Tiếp câu 5
Cho biết đoạn dời vật là 12cm.
Tiêu cự của thấu kính là bao nhiêu ?
A. -8 cm
B. 18 cm
C. -20 cm
D. Một giá trị khác A, B, C.
Xét thấu kính hội tụ. Lấy trên trục chính các điểm I và I' sao cho OI = 2OF, OI' = 2OF' (Hình 29.17). Vẽ ảnh của vật AB và nhận xét về đặc điểm của ảnh trong mỗi trường hợp sau:
- Vật thật ở ngoài đoạn OI.
- Vật thật tại I.
- Vật thật trong đoạn FI.
- Vật thật trong đoạn OF.
Người ta dùng một thấu kính hội tụ có độ tụ 1 dp để thu ảnh của Mặt trăng.
a) Vẽ ảnh.
b) Tính đường kính của ảnh. Cho góc trông Mặt Trăng là 33'. Lấy \(1' \approx 3.10^{-4}\) rad.
Vật sáng AB được đặt song song với màn và cách màn một khoảng cố định a. Một thấu kính hội tụ có trục chính qua điểm A và vuông góc với màn, được di chuyển giữa vật và màn.
a) Người ta thấy có một vị trí của thấu kính cho ảnh rõ nét của vật trên màn, ảnh lớn hơn vật. Hãy chứng tỏ rằng, có một vị trí thứ hai của thấu kính ở trong khoảng giữa vật và màn cũng cho ảnh rõ nét của vật trên màn.
b) Đặt l là khoảng cách giữa hai vị trí trên của thấu kính. Hãy lập công thức của tiêu cự thấu kính f theo a và l. Suy ra một phương pháp đo tiêu cự của thấu kính hội tụ.
Một thấu kính hội tụ có tiêu cự f = 20 cm. Vật sáng AB được đặt trước thấu kính và có ảnh A'B'. Tìm vị trí của vật, cho biết khoảng cách vật - ảnh là:
a) 125 cm
b) 45 cm.
Một thấu kính phân kỳ có độ tụ - 5dp.
a) Tính tiêu cự của kính.
b) Nếu vật cách kính 30 cm thì ảnh hiện ra ở đâu và có số phóng đại bao nhiêu?
Trong hình 29.18, xy là trục chính của thấu kính L, A là vật điểm thật, A' là ảnh của A tạo bởi thấu kính.
Với mỗi trường hợp, hãy xác định:
a) A' là ảnh hật hay ảnh ảo.
b) Loại thấu kính.
c) Các tiêu điểm chính (bằng phép vẽ).
Chọn câu đúng
Nhìn qua một thấu kính hội tụ, ta thấy ảnh của vật thì ảnh đó
A. luôn nhỏ hơn vật.
B. luôn lớn hơn vật.
C. có thể lớn hơn hay nhỏ hơn vật.
D. ngược chiều với vật.
Chọn câu đúng
Quan sát ảnh của một vật qua một thấu kính phân kì
A. ta thấy ảnh lớn hơn vật.
B. ta thấy ảnh nhỏ hơn vật.
C. ảnh ngược chiều với vật.
D. không thể nhìn thấy ảnh của vật.
Chọn câu đúng
A. Ảnh cho bởi thấu kính hội tụ luôn lớn hơn vật.
B. Ảnh cho bởi thấu kính phân kì luôn lớn hơn vật.
C. Với thấu kính hội tụ, vật thật luôn cho ảnh thật.
D. Với thấu kính phân kì, vật thật luôn cho ảnh ảo.
Với một thấu kính
A. độ phóng đại k > 1
B. độ phóng đại k < 1
C. độ phóng đại k ≥ 1
D. độ phóng đại k > 1 hoặc k < 1 hoặc k=1
Chọn câu đúng:
A. Với thấu kính hội tụ, độ tụ D < 0
B. Với thấu kính phân kì : D < 0
C. Với thấu kính hội tụ : D = 1
D. Với thấu kính phân kì: D ≤ 1
Với thấu kính hội tụ
A. Độ tụ D càng lớn nếu hai mặt thấu kính càng cong
B. Độ tụ D càng lớn nếu hai mặt thấu kính càng ít cong
C. Độ tụ D = 1
D. Độ tụ D < 1
Với thấu kính hội tụ
A. Khi vật thật cách thấu kính là 2f (f là tiêu cự) thì ảnh cũng cách thấu kính 2f.
B. Vật cho ảnh ảo
C. Vật cho ảnh thật
D. ảnh và vật có độ lớn bằng nhau.
Chọn câu phát biểu không chính xác. Với thấu kính phân kì
A. vật thật cho ảnh thật
B. vật thật cho ảnh ảo
C. tiêu cự f < 0
D. độ tụ D < 0
Họ và tên
Tiêu đề câu hỏi
Nội dung câu hỏi
Câu trả lời của bạn
+ Kẻ trục phụ D song song với AB, qua F/ kẻ đường vuông góc với trục chính, cắt trục phụ tại tiêu điểm phụ \(F_{p}^{/}\).
+ Kẻ tia ABI đi trùng vào AB, tia khúc xạ tại I qua tiêu điểm phụ \(F_{p}^{/}\) đi trùng vào \({{A}^{/}}{{B}^{/}}\). Vì A thuộc trục chính nên A/ cũng thuộc trục chính, do đó tia khúc xạ \(IF_{p}^{/}\) cắt trục chính tại A/.
+ Kẻ tia xuất phát từ B qua quang tâm O truyền thẳng cắt tia khúc xạ \(IF_{p}^{/}\) tại B/ Þ \({{A}^{/}}{{B}^{/}}\) chính là ảnh cần dựng.
Cũng có thể tìm riêng lẻ từng ảnh của hai điểm A, B.
Điểm B nằm ngoài trục chính nên để tìm ảnh của B ta cần vẽ hai tia là tia xuất phát từ B song song với trục chính và tia đi qua quang tâm.
Điểm A nằm trên trục chính nên chỉ cần 1 tia là tia bất kỳ tới thấu kính. Vì nó không phải là tia đặt biệt nên cần vẽ thêm trục phụ và sau đó xác định tiêu điểm ảnh phụ nữa là xong.
Câu trả lời của bạn
+ Áp dụng định luật khúc xạ tại I ta có:
\(\sin {{i}_{1}}=n\sin {{r}_{1}}\)
\(\Leftrightarrow \sin 45=\sqrt{2}\sin {{r}_{1}}\Rightarrow \sin {{r}_{1}}=\frac{1}{2}\Rightarrow {{r}_{1}}={{30}^{0}}\)
+ Lại có: \(A={{r}_{1}}+{{r}_{2}}\Rightarrow {{r}_{2}}=A-{{r}_{1}}={{30}^{0}}\)
+ Áp dụng định luật khúc xạ tại J ta có:
\(\sin {{i}_{2}}=n\sin {{r}_{2}}\)
\(\Leftrightarrow \sin {{i}_{2}}=\sqrt{2}\sin 30=\frac{\sqrt{2}}{2}\Rightarrow {{i}_{2}}={{45}^{0}}\)
Câu trả lời của bạn
Vì chiếu tia tới vuông góc với mặt nên i1 = 0 → r1 = 0
Ta có: \(A={{r}_{1}}+{{r}_{2}}\Rightarrow A={{r}_{2}}\)
Mà: \(D={{i}_{1}}+{{i}_{2}}-A\Leftrightarrow 15=0+{{i}_{2}}-A\Rightarrow {{i}_{2}}=15+A\)
Lại có: \(\sin {{i}_{2}}=n\sin {{r}_{2}}\Leftrightarrow \sin \left( 15+A \right)=1,5\sin A\)
\(\Leftrightarrow \sin 15\cos A+\sin A\cos 15=1,5\sin A\Leftrightarrow \sin 15\cos A=\left( 1,5-\cos 15 \right)\sin A\)
\(\Leftrightarrow \tan A=\frac{\sin 15}{\left( 1,5-\cos 15 \right)}\Rightarrow A\approx 25,{{85}^{0}}\)
Câu trả lời của bạn
Tại điểm tới I của mặt thứ nhất ta có: \(\sin {{i}_{1}}=n\sin {{r}_{1}}\)
\(\Leftrightarrow \sin 45=\sqrt{2}\sin {{r}_{1}}\Leftrightarrow \sin {{r}_{1}}=\frac{1}{2}\Rightarrow {{r}_{1}}={{30}^{0}}\)
Vì tia ló ra khỏi mặt thứ 2 đi vuông góc nên i2 = 0 → r2 = 0
Ta có: \(A={{r}_{1}}+{{r}_{2}}\Rightarrow A={{r}_{2}}={{30}^{0}}\)
Câu trả lời của bạn
+ Ta có: \(i=0\Rightarrow {{r}_{1}}=0\Rightarrow {{r}_{2}}=A={{60}^{0}}\)
+ Định luật khúc xạ tại J:
\(\sin {{i}_{2}}=n\operatorname{s}\text{in}{{\text{r}}_{2}}=\sqrt{3}\sin {{60}^{0}}=1,5>1\)
+ Vậy phản xạ toàn phần tại J
+ Theo định luật phản xạ có:
\(r_{2}^{/}={{r}_{2}}={{60}^{0}}\)\(\Rightarrow \widehat{RJC}={{30}^{0}}\Rightarrow JR\bot BC\)
Vậy tia sáng đi vuông góc đến mặt đáy BC rồi ra ngoài.
Câu trả lời của bạn
+ Khi ánh sáng truyền từ môi trường (1) sang (2): \({{n}_{1}}\sin i={{n}_{2}}\sin {{30}^{0}}\) (*)
+ Khi ánh sáng truyền từ môi trường (1) sang (3): \({{n}_{1}}\sin i={{n}_{3}}\sin {{45}^{0}}\) (**)
+ Từ (*) và (**) ta có: \({{n}_{2}}\sin {{30}^{0}}={{n}_{3}}\sin {{45}^{0}}\Leftrightarrow \frac{{{n}_{2}}}{2}=\frac{{{n}_{3}}}{\sqrt{2}}\Rightarrow \frac{{{n}_{2}}}{{{n}_{3}}}=\sqrt{2}\) (***)
+ Từ (***) ta thấy \({{n}_{2}}>{{n}_{3}}\) nên chỉ xảy ra phản xạ toàn phần khi ánh sáng truyền từ (2) sang (3).
+ Vậy góc giới hạn phản xạ toàn phần ở mặt phân cách (2) và (3) là:
\(\sin {{i}_{gh}}=\frac{{{n}_{3}}}{{{n}_{2}}}=\frac{1}{\sqrt{2}}\Rightarrow {{i}_{gh}}={{45}^{0}}\)
a) Tính i1 để tia ló và tia tới đối xứng nhau qua mặt phẳng phân giác của A.
b) Tính góc lệch.
Câu trả lời của bạn
a) Tính i1 để tia ló và tia tới đối xứng nhau qua mặt phẳng phân giác của A
- Khi tia ló và tia tới đối xứng nhau qua mặt phẳng phân giác của A thì:
r1 = r2 = \(\frac{A}{2}\) = 300
- Áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng tại I (hình vẽ), ta có:
sini1 = nsinr1 = 1,5sin300 = 0,75 → i1 = 48,590 = 48035'.
Vậy: Để tia ló và tia tới đối xứng nhau qua mặt phẳng phân giác của A thì i1 = 48o35’.
b) Góc lệch D
Ta có: D = i1 + i2 – A = 2i1 – A = 2.48035¢ – 600 = 37010¢.
Vậy: Góc lệch giữa tia ló và tia tới là D = 37o10’.
a) Tính góc chiết quang A.
b) Nếu nhúng lăng kính này vào nước có chiết suất \({{n}_{nc}}=\frac{4}{3}\)thì góc tới i phải bằng bao nhiêu để có góc lệch cực tiểu ? Tính góc lệch cực tiểu khi đó ?
Câu trả lời của bạn
a) Khi \({{D}_{\min }}\Rightarrow \left\{ \begin{align} & {{r}_{1}}={{r}_{2}}=\frac{A}{2} \\ & {{i}_{1}}={{i}_{2}}=i \\ \end{align} \right.\Rightarrow {{D}_{\min }}=2i-A\Leftrightarrow A=2i-A\Rightarrow i=A\)
Ta có: \(\sin i=n\sin r\Leftrightarrow \sin A=\sqrt{3}\sin \frac{A}{2}\Leftrightarrow 2\sin \frac{A}{2}co\operatorname{s}\frac{A}{2}=\sqrt{3}\sin \frac{A}{2}\)
\(\Leftrightarrow co\operatorname{s}\frac{A}{2}=\frac{\sqrt{3}}{2}\Rightarrow A={{60}^{0}}\)
b) Khi \({{D}_{\min }}\Rightarrow \left\{ \begin{align} & {{r}_{1}}={{r}_{2}}=\frac{A}{2}={{30}^{0}} \\ & {{i}_{1}}={{i}_{2}}=i \\ \end{align} \right.\)
Ta có: \(\sin i=\frac{{{n}_{lk}}}{{{n}_{nc}}}\sin {{30}^{0}}\Leftrightarrow \sin i=\frac{\sqrt{3}}{4/3}\sin {{30}^{0}}=\frac{3\sqrt{3}}{8}\Rightarrow i=40,{{5}^{0}}\)
Góc lệch cực tiểu khi đó: \({{D}_{\min }}=2i-A={{21}^{0}}\)
a) Khối thủy tinh P ở trong không khí. Tính góc D hợp bởi tia ló và tia tới
b) Tính lại góc D nếu khối P ở trong nước có chiết suất n2 = 4/3
Câu trả lời của bạn
a) Tia SI đi đến mặt vuông góc với AB nên truyền thẳng đến mặt AC tại J với góc tới i. Vì ABC vuông cân tại B nên dễ dàng tính được i = 450.
+ Góc giới hạn phản xạ toàn phần là:
\(\sin {{i}_{gh}}=\frac{{{n}_{kk}}}{{{n}_{tt}}}=\frac{1}{1,5}\Rightarrow {{i}_{gh}}=41,{{81}^{0}}\)
+ Vậy tại J xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần với góc phản xạ 450 nên tia phản xạ vuông góc với BC.
+ Vậy góc tạo bởi tia tới SI và tia ló JR ra khỏi lăng kính là D = 90o.
b) Khi khối P ở trong nước thì góc giới hạn phản xạ toàn phần là \(\sin {{i}_{gh}}=\frac{{{n}_{nc}}}{{{n}_{tt}}}=\frac{4/3}{1,5}\Rightarrow {{i}_{gh}}=62,{{73}^{0}}\)
+ Vì tia SI đi vuông góc với AB nên đi thẳng và tới mặt AC tại J với góc tới 450 < igh nên có tia khúc xạ tại J. Áp dụng định luật khúc xạ tại J ta có:
\(1,5\sin 45=\frac{4}{3}\sin r\Rightarrow \sin r=0,7955\Rightarrow r=52,{{7}^{0}}\)
+ Từ hình ta tính được góc lệch D lúc này là: D = r – i = 7,70
a) Tính chiết suất của thủy tinh.
b) Tính góc tới i để không có tia sáng ló ra không khí tại I.
Câu trả lời của bạn
a) Ta có: \(\left\{ \begin{array}{l} {i^/} + 90 + r = 180\\ {i^/} = i = {30^0} \end{array} \right. \Rightarrow r = {60^0}\)
+ Định luật khúc xạ tại I ta có:
\(n\sin 30=1.\sin 60\Rightarrow n=\sqrt{3}\)
b) Để không có tia sáng ló ra không khí tại I thì phải xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần.
+ Góc giới hạn phản xạ toàn phần là: \(\sin {{i}_{gh}}=\frac{{{n}_{kk}}}{{{n}_{tt}}}=\frac{1}{\sqrt{3}}\Rightarrow {{i}_{gh}}=35,{{26}^{0}}\)
+ Vậy điều kiện của góc tới i là \(i\ge {{i}_{gh}}=35,{{26}^{0}}\)
Câu trả lời của bạn
+ Góc giới hạn phản xạ toàn phần:
\(\sin {{i}_{gh}}=\frac{{{n}_{2}}}{{{n}_{1}}}=\frac{\sqrt{2}}{1,5}\Rightarrow {{i}_{gh}}=70,{{53}^{0}}\)
+ Để tại K xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần thì:
\({{i}_{1}}\ge {{i}_{gh}}=70,{{53}^{0}}\Rightarrow {{i}_{1-\min }}=70,{{53}^{0}}\)
+ Từ hình vẽ ta có:
\({{r}_{m\text{ax}}}=90-{{i}_{1-\min }}=90-70,53=19,{{47}^{0}}\)
+ Định luật khúc xạ tại I: \(1.\sin i={{n}_{1}}\sin r\)
\(\Rightarrow 1.\sin {{i}_{\max }}={{n}_{1}}\sin {{r}_{\max }}\Rightarrow \sin {{i}_{\max }}=1,5\sin \left( 19,47 \right)=0,5\Rightarrow {{i}_{\max }}={{30}^{0}}\)
Câu trả lời của bạn
- Xét đường đi của một tia sáng: SIJK. Để mọi tia sáng đều truyền đi được trong ống (phản xạ toàn phần trên mặt ngoài của lõi) thì góc tới tại J phải thỏa mãn:
i \(\ge \) igh → sini \(\ge \) sinigh = \(\frac{{{\text{n}}_{\text{2}}}}{{{\text{n}}_{\text{1}}}}\text{ = }\frac{\text{1,41}}{\text{1,5}}\text{ = 0,94}\)
- Vì i + r = 90o → sini = cosr → cosr \(\ge \) 0,94
→ sinr \(\le \) 0,34.
- Áp dụng định luật khúc xạ tại điểm tới I:
\(\text{sin }\!\!\alpha\!\!\text{ = }{{\text{n}}_{\text{1}}}\text{sinr }\le \text{ 1,5}\text{.0,34}\) = 0,51 Þ \(\text{ }\!\!\alpha\!\!\text{ }\le \text{ 3}{{\text{0}}^{\text{o}}}\)
Vậy: Để tia sáng trong chùm đều truyền đi được trong ống thì \(\text{ }\!\!\alpha\!\!\text{ }\le \text{ 3}{{\text{0}}^{\text{o}}}\).
a) Góc khúc xạ.
b) Góc lệch D (góc giữa tia tới và tia khúc xạ).
Câu trả lời của bạn
a) Vận dụng định luật khúc xạ ta có:
\(\begin{align} & {{n}_{1}}\operatorname{sini}={{n}_{2}}\operatorname{s}\text{inr}\Leftrightarrow 1.\sin {{30}^{0}}=\frac{4}{3}.\operatorname{sinr} \\ & \Rightarrow \operatorname{sinr}=\frac{3}{8}\Rightarrow r\approx {{22}^{0}} \\ \end{align}\)
b) Góc lệch D: Từ hình vẽ ta có:
\(D=i-r={{30}^{0}}-{{22}^{0}}={{8}^{0}}\)
a) Cho OA = 6 cm. Mắt trong không khí sẽ thấy đầu A cách mặt nước bao nhiêu?
b) Tìm chiều dài lớn nhất của OA để mắt không thấy đầu A của đinh.
c) Thay nước bằng một chất lỏng có chiết suất n’. Khi giảm chiều dài OA của đinh tới 3,2 cm thì mắt không thấy được đầu A của đinh nữa. Tính n/.
Câu trả lời của bạn
a) Mắt trong không khí thấy tia khúc xạ từ nước ra, do đó mắt quan sát thấy ảnh A/ của A (xem hình 1)
+ Áp dụng công thức lưỡng chất phẳng ta có:
\(\frac{O{{A}^{/}}}{OA}=\frac{{{n}_{kx}}}{{{n}_{t}}}=\frac{1}{1,33}\Rightarrow O{{A}^{/}}=4,5\left( cm \right)\)
b) Góc tới giới hạn: \(\sin {{i}_{gh}}=\frac{{{n}_{kk}}}{{{n}_{nc}}}=\frac{1}{\frac{4}{3}}=\frac{3}{4}\Rightarrow {{i}_{gh}}=48,{{59}^{0}}\)
+ Để mắt không thấy đầu A của đinh thì góc tới i ³ igh vì lúc đó không có tia khúc xạ từ nước ra không khí. Chiều dài lớn nhất của OA thỏa điều kiện i = igh và đồng thời phải bị cạnh của miếng gỗ che lấp (xem hình 2).
Ta có: \(\tan i=\tan {{i}_{gh}}=\frac{ON}{OA}\Rightarrow OA=\frac{ON}{\tan {{i}_{gh}}}=\frac{R}{\tan 48,{{59}^{0}}}=3,53\left( cm \right)\)
c) Tương tự trên ta có: \(\tan i=\frac{ON}{OA}=\frac{4}{3,2}=1,25\)
+ Ta có: \(\cot i=\frac{1}{\tan i}=0,8\).
+ Mà \({{\sin }^{2}}i=\frac{1}{1+{{\cot }^{2}}i}\Rightarrow \sin i=\frac{1}{\sqrt{1+{{\cot }^{2}}i}}=0,78=\sin {{i}_{gh}}\)
+ Lại có: \(\sin {{i}_{gh}}=\frac{1}{n}\Leftrightarrow 0,78=\frac{1}{n}\Rightarrow n=1,28\) (xem hình 2)
Câu trả lời của bạn
Xét một tiết diện chứa mặt phẳng tới. Theo đề thì tại I có khúc xạ và tại J có phản xạ toàn phần. Ta có:
- Tại I: sini1 = nsinr1 Þ sinr1 = \(\frac{\text{sin}{{\text{i}}_{\text{1}}}}{\text{n}}\) (1)
- Tại J: sinigh = \(\frac{\text{1}}{\text{n}}\), i2 > igh.
→ sini2 > \(\frac{\text{1}}{\text{n}}\) hay cosr1 > \(\frac{\text{1}}{\text{n}}\) → \(\sqrt{\text{1}-\text{si}{{\text{n}}^{\text{2}}}{{\text{r}}_{\text{1}}}}\) > \(\frac{\text{1}}{\text{n}}\) (2)
Thay (1) vào (2) ta được: \(\sqrt{\text{1}-\frac{\text{si}{{\text{n}}^{\text{2}}}{{\text{i}}_{\text{1}}}}{{{\text{n}}^{\text{2}}}}}\)> \(\frac{\text{1}}{\text{n}}\) → \(\sqrt{{{\text{n}}^{\text{2}}}-\text{si}{{\text{n}}^{\text{2}}}{{\text{i}}_{\text{1}}}}\) > 1
→ n > \(\sqrt{\text{1+si}{{\text{n}}^{\text{2}}}{{\text{i}}_{\text{1}}}}\)
Vì i1max = 90o Þ n > \(\sqrt{\text{1+1}}\text{ = }\sqrt{2}\).
Vậy: Để mọi tia sáng từ không khí xuyên vào một mặt đều phản xạ toàn phần trên mặt bên tiếp theo là n > \(\sqrt{2}\).
a) Tìm góc khúc xạ khi góc tới là 600.
b) Tính vận tốc truyền ánh sáng trong môi trường A biết vận tốc ánh sáng trong môi trường B là 200000 km/s.
Câu trả lời của bạn
a) Khi tia sáng truyền từ môi trường A vào môi trường B dưới góc tới là 90 thì góc khúc xạ là 80.
Ta có: \({{n}_{A}}\sin {{9}^{0}}={{n}_{B}}\sin {{8}^{0}}\) (1)
Khi tia sáng truyền với góc tới i = 600 thì: \({{n}_{A}}\sin {{60}^{0}}={{n}_{B}}\sin r\) (2)
Lấy (2) chia cho (1) ta có:
\(\frac{\sin {{60}^{0}}}{\sin {{9}^{0}}}=\frac{\sin r}{\sin {{8}^{0}}}\Rightarrow \sin r=\sin {{8}^{0}}\frac{\sin {{60}^{0}}}{\sin {{9}^{0}}}=0,77\Rightarrow r=50,{{4}^{0}}\)
b) Ta có: \(\left\{ \begin{align} & {{n}_{A}}=\frac{c}{{{v}_{A}}} \\ & {{n}_{B}}=\frac{c}{{{v}_{B}}} \\ \end{align} \right.\Rightarrow \frac{{{n}_{B}}}{{{n}_{A}}}=\frac{{{v}_{A}}}{{{v}_{B}}}\Rightarrow {{v}_{A}}=\frac{{{n}_{B}}}{{{n}_{A}}}{{v}_{B}}=\frac{\sin i}{\operatorname{sinr}}{{v}_{B}}=224805,6\left( km/s \right)\)
a) Hãy tìm độ dài của bóng đen tạo thành trên mặt nước.
b) Hãy tìm độ dài của bóng đen tạo thành dưới đáy bể.
Câu trả lời của bạn
a) Ánh nắng chiếu nghiêng 1 góc 300 so với phương ngang nên → i = 600
+ Từ hình vẽ ta có: \(\tan i=\frac{x}{MA}\Rightarrow x=MA.\tan 60=20\sqrt{3}\,cm\)
+ Vậy độ dài của bóng đen tạo trên mặt nước là \(x=20\sqrt{3}\,cm\).
b) Cũng từ hình vẽ lại có:
\(\sin r=\frac{HJ}{\sqrt{H{{I}^{2}}+H{{J}^{2}}}}\Rightarrow \frac{\sin i}{\sin r}=n\)
\(\Leftrightarrow \frac{\sqrt{3}}{2}\frac{\sqrt{H{{I}^{2}}+H{{J}^{2}}}}{HJ}=n\)
\(\Leftrightarrow \frac{3}{4}\left( \frac{{{60}^{2}}+H{{J}^{2}}}{H{{J}^{2}}} \right)=\frac{16}{9}\Rightarrow HJ=51,25\,cm\)
+ Độ dài vệt sáng dưới đáy bể là: \(y=x+HJ=85,9\,cm\)
a) Tìm góc khúc xạ của tia sáng khi đi ra không khí.
b) Giữ nguyên góc tới đưa khối thủy tinh vào trong nước tính góc khóc xạ, biết chiết suất của nước là 4/3.
c) Tìm vận tốc truyền ánh sáng trong thủy tinh, biết vận tốc truyền ánh sáng trong chân không là c = 3.108m/s
Câu trả lời của bạn
Từ hình vẽ dễ dàng tính được góc tới của tia SI trong lưỡng chất cầu là i = 300
a) Vận dụng định luật khúc xạ tại điểm I ta có:
\({{n}_{1}}\sin i={{n}_{2}}\sin r\Leftrightarrow \sqrt{2}\sin {{30}^{0}}=1.\sin r\Rightarrow \sin r=\frac{\sqrt{2}}{2}\Rightarrow r={{45}^{0}}\)
b) Vận dụng định luật khúc xạ tại điểm I ta có:
\({{n}_{1}}\sin i={{n}_{2}}\sin r\Leftrightarrow \sqrt{2}\sin {{30}^{0}}=\frac{4}{3}.\sin r\Rightarrow \sin r=\frac{3}{4\sqrt{2}}\Rightarrow r={{32}^{0}}\)
c) Vận tốc của ánh sáng khi truyền trong thủy tinh là:
\(v=\frac{c}{n}=\frac{{{3.10}^{8}}}{\sqrt{2}}=2,{{12.10}^{8}}\left( m/s \right)\)
Câu trả lời của bạn
+ Tia sáng đi thẳng qua mặt phẳng AB của khối bán cầu, tới mặt cầu tại J với góc tới là i.
+ Ta có: \(\sin i=\frac{\text{OI}}{\text{OJ}}=\frac{1}{2}\Rightarrow i={{30}^{0}}\)
+ Tại J ta có:
\(n\sin i=\sin r\Leftrightarrow 1,5\sin 30=\sin r\)
\(\Rightarrow \sin r=0,75\Rightarrow r={{48}^{0}}{{36}^{/}}\)
Như vậy tia sáng sau khi chiếu thẳng góc tới mặt phẳng của bán cầu sẽ truyền thẳng tới J và cuối cùng khúc xạ ra ngoài (hình vẽ).
a) Bản mặt song song và điểm sáng nằm trong không khí
b) Bản mặt song song và điểm sáng đặt trong nước có chiết xuất n2 = 4/3
Câu trả lời của bạn
Độ dời của điểm sáng là đoạn SS/
a) Bản mặt song song và điểm sáng nằm trong không khí
Từ hình vẽ ta có:
\(\text{S}{{\text{S}}^{/}}=MI=d-MK\)\(\text{S}{{\text{S}}^{/}}=MI=d-MK\)
\(\tan i=\frac{KJ}{MK}\Leftrightarrow i\approx \frac{KJ}{MK}\Rightarrow KJ=i.MK\)
\(\tan r=\frac{KJ}{KI}\Leftrightarrow r\approx \frac{KJ}{KI}\Rightarrow KJ=r.KI\)
\(\Rightarrow \frac{i}{r}=\frac{KI}{MK}=\frac{d}{MK}\)
+ Áp dụng định luật khúc xạ cho góc bé ta có:
\(1.\sin i={{n}_{1}}\sin r\Rightarrow \frac{i}{r}\approx {{n}_{1}}\Rightarrow MK=\frac{d}{{{n}_{1}}}\)
+ Khi nhìn qua bản mặt song song thì điểm sáng S dời đến điểm S/. Ta có:
\(\text{S}{{\text{S}}^{/}}=MI=IK-MK=d\left( 1-\frac{1}{n} \right)=3\left( cm \right)\)
b) Vật AB và bản đặt trong một chất lỏng có chiết suất n2 = 4/3
+ Từ hình vẽ ta có :
\(\tan i=\frac{KJ}{MK}\Leftrightarrow i\approx \frac{KJ}{MK}\Rightarrow KJ=i.MK\)
\(\tan r=\frac{KJ}{KI}\Leftrightarrow r\approx \frac{KJ}{KI}\Rightarrow KJ=r.KI\)
\(\Rightarrow \frac{i}{r}=\frac{KI}{MK}=\frac{d}{MK}\)
+ Áp dụng định luật khúc xạ cho góc bé ta có:
\({{n}_{2}}\sin i=n\sin r\Leftrightarrow \frac{i}{r}\approx \frac{n}{{{n}_{2}}}\Rightarrow MK=d\frac{{{n}_{2}}}{n}\)
+ Khi nhìn qua bản mặt song song thì điểm sáng S dời đến điểm S/. Ta có:
\(\text{S}{{\text{S}}^{/}}=MI=IK-MK=d-d\frac{{{n}_{2}}}{n}=d\left( 1-\frac{{{n}_{2}}}{n} \right)=1\left( cm \right)\)
0 Bình luận
Để lại bình luận
Địa chỉ email của hạn sẽ không được công bố. Các trường bắt buộc được đánh dấu *