Các dụng cụ quang học đều có cấu tạo phức tạp và gồm nhiều bộ phận như thấu kính, gương...ghép với nhau tạo thành 1 hệ quang học.
Vậy thì việc giải các bài toán trong một hệ quang học nó có gì khác so với những dạng bài trước đây mà chúng ta đã được học, trong bài học này, chúng ta sẽ tìm hiểu ví dụ về một hệ gồm hai thấu kính.
Mời các em cùng nhau nghiên cứu nội dung của Bài 30: Giải bài toán về hệ thấu kính.
Sơ đồ tạo ảnh
Hệ hai thấu kính \(L_1\) và \(L_2\) có tiêu cự \(f_1\) và \(f_2\) tương đương với một thấu kính L có tiêu cự f:
\(\frac{1}{f}=\frac{1}{f_1}+\frac{1}{f_2}\)
hay: \(D=D_1+D_2\)
Vật AB qua hệ cho ảnh như qua thấu kính L:
Gọi \(l\) là khoảng cách từ thấu kính \(L_1\) đến thấu kính \(L_2\)
Khoảng cách từ ảnh \(A_1'B_1'\)đến thấu kính \(L_1\): \(d_1'=\frac{d_1f_1}{d_1-f_1}\)
Khoảng cách từ \(A_1'B_1'\) (xem như là vật) đến thấu kính \(L_2\) : \(d_2=l-d_1'\)
Khoảng cách từ ảnh \(A_2'B_2'\) đến thấu kính \(L_2\): \(d_2'=\frac{d_2f_2}{d_2-f_2}\)
Số phóng đại ảnh sau cùng: \(k=\frac{A_2'B_2'}{AB}=\frac{A_2'B_2'}{A_1'B_1'}\frac{A_1'B_1'}{AB}\)
\(\Rightarrow k=k_1.k_2=\frac{d_1'd_2'}{d_1d_2}\)
Hai thấu kính, một hội tụ \((f_1 = 20 cm)\), một phân kỳ \((f_2 = -10 cm)\), có cùng trục chính. Khoảng cách hai quang tâm là l = 30 cm. Vật AB vuông góc với trục chính được đặt bên trái \(L_1\) và cách \(L_1\) một đoạn \(d_1\).
a) Cho \(d_1= 20 cm\), hãy xác định vị trí và tính số phóng đại ảnh cuối cùng cho bởi hệ hai thấu kính. Vẽ ảnh.
b) Tính \(d_1\) để ảnh sau cùng là ảnh ảo và bằng hai lần vật.
Sơ đồ tạo ảnh qua hệ thấu kính:
Ta có: \(d_1=20cm, f_1=20cm, l=30cm\)
⇒ \(d_1'=\propto\)
\(d_2=l-d_1'=-\propto\)
⇒ \(d_2'=f_2=-10cm\)
Vẽ hình:
Từ hình vẽ ta thấy:
Vì \(A_1B_1\) ở vô cực nên chùm tia sáng từ AB tới qua tâm O1 sẽ qua \(A_1B_1\) và là chùm tia song song . Tương tự, chùm tia sáng từ \(A_1B_1\) tới qua tâm O2 sẽ qua \(A_2B_2\) cùng là chùm tia song song.
⇒ Tam giác \(ABO_1\)đồng dạng với tam giác \(A_2B_2O_2\) suy ra:
\(k=\frac{A_2B_2}{AB}=\frac{A_2O_2}{AO_1}=\frac{\left | d'_2 \right |}{d_1}= \frac{\left |-10 \right |}{20}=\frac{1}{2}\)
Ảnh \(A_2B_2\) là ảnh ảo và bằng hai lần vật. Ta có:
\(\Rightarrow d'_1=\frac{d_1.f_1}{d_1-f_1}=20.\frac{d_1}{d_1-20}\)
\(d_2=1-d_1\Rightarrow d_2=30\)
\(=20.\frac{d_1}{d_1-20}=\frac{10(d_1-60)}{d_1-20}\)
\(\Rightarrow \frac{5(60-d_1)}{d_1-40}< 0\)
\(\Rightarrow d_1<40 \ cm\) và \(d_2>60 \ cm\)
Ảnh \(A_2B_2\) là ảnh ảo và bằng hai lần vật AB:
\(k=\left ( -\frac{d_1}{d_1} \right ).\left ( -\frac{d_2}{d_2} \right )= \frac{d_1.d_2}{d_1.d_2}\)
\(=\frac{10}{d_1-40}=\pm 2\Rightarrow \Rightarrow k=\pm 2=\frac{20}{d_1-60}\) (*)
Giải phương trình (*) ra ta được: \(d_1\)=35cm ( nhận) và \(d_1\) =45cm (loại)
a. \(d_2'=f_2=-10cm\) và \(k=\frac{1}{2}\)
b. \(d_1\)=35cm
Qua bài giảng Các bài toán về hệ thấu kính này, các em cần hoàn thành 1 số mục tiêu mà bài đưa ra như :
Hệ thống kiến thức và phương pháp giải bài tập về hệ thấu kính.
Rèn luyên kỉ năng vẽ hình và giải bài tập dựa vào các phép toán và các định lí trong hình học.
Viết và vận dụng được các công thức của hệ 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 30 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết.
Thấu kính phân kỳ \(L_1\) có tiêu cự \(f_1 = - 10 cm\). Đặt giữa \(L_1\) và H một thấu kính hội tụ \(L_2\). Khi xê dịch \(L_2\), người ta nhận thấy chỉ có một vị trí duy nhất của \(L_2\) tạo được điểm sáng tại H. Tiêu cự của \(L_2\) là bao nhiêu trong trường hợp này?
Hai thấu kính, một hội tụ \((f_1 = 20 cm)\), một phân kỳ \((f_2 = -10 cm)\), có cùng trục chính. Khoảng cách hai quang tâm là l = 30 cm. Vật AB vuông góc với trục chính được đặt bên trái \(L_1\) và cách \(L_1\) một đoạn \(d_1= 20 cm\), hãy tính số phóng đại ảnh cuối cùng cho bởi hệ hai thấu kính.
Cho một hệ gồm hai thấu kính hội tụ \(L_1\) và L2 có tiêu cự lần lượt là f1 = 30cm và f2 = 20cm đặt đồng trục cách nhau l = 60cm. Vật sáng AB = 3cm đặt vuông góc với trục chính (A trên trục chính) trước L1 cách O1 một khoảng d1. Xác định tính chất, chiều và độ cao của ảnh cuối cùng A2B2 qua hệ thấu kính trên , biết \(d_1\) =45cm .
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 30để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.
Bài tập 1 trang 195 SGK Vật lý 11
Bài tập 2 trang 195 SGK Vật lý 11
Bài tập 3 trang 195 SGK Vật lý 11
Bài tập 4 trang 195 SGK Vật lý 11
Bài tập 1 trang 256 SGK Vật lý 11 nâng cao
Bài tập 2 trang 256 SGK Vật lý 11 nâng cao
Bài tập 3 trang 256 SGK Vật lý 11 nâng cao
Bài tập 4 trang 256 SGK Vật lý 11 nâng cao
Bài tập 30.1 trang 84 SBT Vật lý 11
Bài tập 30.2 trang 84 SBT Vật lý 11
Bài tập 30.3 trang 84 SBT Vật lý 11
Bài tập 30.4 trang 84 SBT Vật lý 11
Bài tập 30.5 trang 84 SBT Vật lý 11
Bài tập 30.6 trang 85 SBT Vật lý 11
Bài tập 30.7 trang 85 SBT Vật lý 11
Bài tập 30.8 trang 85 SBT Vật lý 11
Bài tập 30.9 trang 85 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
Thấu kính phân kỳ \(L_1\) có tiêu cự \(f_1 = - 10 cm\). Đặt giữa \(L_1\) và H một thấu kính hội tụ \(L_2\). Khi xê dịch \(L_2\), người ta nhận thấy chỉ có một vị trí duy nhất của \(L_2\) tạo được điểm sáng tại H. Tiêu cự của \(L_2\) là bao nhiêu trong trường hợp này?
Hai thấu kính, một hội tụ \((f_1 = 20 cm)\), một phân kỳ \((f_2 = -10 cm)\), có cùng trục chính. Khoảng cách hai quang tâm là l = 30 cm. Vật AB vuông góc với trục chính được đặt bên trái \(L_1\) và cách \(L_1\) một đoạn \(d_1= 20 cm\), hãy tính số phóng đại ảnh cuối cùng cho bởi hệ hai thấu kính.
Cho một hệ gồm hai thấu kính hội tụ \(L_1\) và L2 có tiêu cự lần lượt là f1 = 30cm và f2 = 20cm đặt đồng trục cách nhau l = 60cm. Vật sáng AB = 3cm đặt vuông góc với trục chính (A trên trục chính) trước L1 cách O1 một khoảng d1. Xác định tính chất, chiều và độ cao của ảnh cuối cùng A2B2 qua hệ thấu kính trên , biết \(d_1\) =45cm .
Nếu có 2 thấu kính đồng trục ghép sát thì hai kính trên có thể coi như một kính tương đương có độ tụ thỏa mãn công thức
Số phóng đại ảnh qua một thấu kính có độ lớn nhỏ hơn 1 tương ứng với ảnh:
Chỉ ra câu khẳng định sai:
Chiếu một chùm sáng song song vào một hệ gồm hai thấu kính mỏng đặt đồng trục. Chùm tia ló
Có hệ hai thấu kính ghép đồng trục L1 và L2. Một tia sáng song song với trục chính truyền qua thấu kính . Có thể kết luận những gì về hệ này ?
Có hệ hai thấu kính ghép đồng trục L1 và L2. Một tia sáng song song với trục chính truyền qua thấu kính. Tìm kết luận sai dưới đây về hệ ghép này.
Có hai thấu kính L1 và L2 được ghép đồng trục với F1’ = F2 (tiêu điểm ảnh chính của L1 trùng tiêu điểm vật chính của L2). Nếu L1 và L2 đều là thấu kính hội tụ thì điểm trùng nhau của F1’ và F2 có vị trí :
Đặt một vật sáng song song và cách màn M một đoạn 4m. Một thấu kính được đặt luôn song song với màn M, di chuyển thấu kính trong khoảng giữa vật và màn thì thu được một vị trí cho ảnh rõ nét trên màn và cao gấp 3 lần vật. Tiêu cự của thấu kính là ?
Một học sinh bố trí thí nghiệm theo sơ đố (Hình 30.5)
Thấu kính phân kỳ \(L_1\) có tiêu cự \(f_1 = - 10 cm\). Khoảng cách từ ảnh \(S'_1\) tạo bởi \(L_1\) đến màn có giá trị nào ?.
A. 60 cm.
B. 80 cm.
C. Một giá trị khác A, B.
D. Không xác định được, vì không có vật nên \(L_1\) không tạo được ảnh.
Tiếp theo các giả thiết cho ở bài tập 1.
Đặt giữa \(L_1\) và H một thấu kính hội tụ \(L_2\). Khi xê dịch \(L_2\), học sinh này nhận thấy chỉ có một vị trí duy nhất của \(L_2\) tạo được điểm sáng tại H.
Tiêu cự của \(L_2\) là bao nhiêu ?
A. 10 cm.
B. 15 cm.
C. 20 cm.
D. Một giá trị khác A, B, C.
Hai thấu kính, một hội tụ \((f_1 = 20 cm)\), một phân kỳ \((f_2 = -10 cm)\), có cùng trục chính. Khoảng cách hai quang tâm là l = 30 cm. Vật AB vuông góc với trục chính được đặt bên trái \(L_1\) và cách \(L_1\) một đoạn \(d_1\).
a) Cho \(d_1= 20 cm\), hãy xác định vị trí và tính số phóng đại ảnh cuối cùng cho bởi hệ hai thấu kính. Vẽ ảnh.
b) Tính \(d_1\) để ảnh sau cùng là ảnh ảo và bằng hai lần vật.
Một hệ thấu kính gồm hai thấu kính \(L_1\) và \(L_2\) đồng trục có tiêu điểm ảnh chính của \(L_1\) trùng với tiêu điểm vật chính của \(L_2\). Chiếu một chùm tia sáng song song với \(L_1\) theo phương bất kì.
a) Chứng minh chùm tia ló ra khỏi \(L_2\) cũng là chùm tia song song.
b) Vẽ đường đi của chùm tia sáng ứng với các trường hợp:
\(L_1\) và \(L_2\) đều là thấu kính hội tụ.
\(L_1\) là thấu kính hội tụ; \(L_2\) là thấu kính phân kỳ.
\(L_1\) là thấu kính phân kỳ; \(L_2\) là thấu kính hội tụ.
Chọn câu đúng
Trong trường hợp nào của các trường hợp sau, mắt nhìn thấy ở xa vô cực
A. Mắt không có tật, không điều tiết
B. Mắt không có tật và điều tiết tối đa
C. Mặt cận không điều tiết
D. Mắt viễn không điều tiết
Chọn câu đúng.
Mắt lão nhìn thấy vật ở xa vô cùng khi
A. đeo kính hội tụ và mắt không điều tiết.
B. đeo kính phân kì và mắt không điều tiết
C. mắt không điều tiết.
D. đeo kính lão.
Mắt cận có điểm cực viễn cách mắt 50 cm và điểm cực cận cách mắt 12,5 cm.
a) Tính độ tụ của kính phải đeo để mắt thấy rõ vật ở xa vô cực.
b) Khi đeo kính thì mắt sẽ nhìn rõ được vật đặt cách mắt gần nhất là bao nhiêu?
Kính đeo sát mắt, quang tâm của kính coi như trùng với quang tâm của mắt.
Mắt viễn nhìn rõ được vật đặt cách mắt gần nhất 40 cm. Tính độ tụ của kính phải đeo để có thể nhìn rõ vật đặt cách mắt gần nhất là 25 cm trong hai trường hợp:
a) Kính đeo sát mắt
b) Kính đeo cách mắt 1 cm
Chỉ ra câu khẳng định sai
Chiếu một chùm sáng song song vào một hệ gồm hai thấu kính mỏng đặt đồng trục. Chùm tia ló
A. có thể là chùm hội tụ
B. có thể là chùm phân kì
C. có thể là chùm song song
D. không thể là chùm song song
Có hai thấu kính L1 và L2 (Hình 30.1) được ghép đồng trục với F1’ = F2 (tiêu điểm ảnh chính của L1 trùng tiêu điểm vật chính của L2).
Dùng các giả thiết này để chọn đáp án đúng ở các câu hỏi từ 30.2 tới 30.5 theo quy ước :
(1): ở trên O1X
(2): ở trên O2Y.
(3): ở trong đoạn O1O2
(4): không tồn tại (trường hợp không xảy ra).
Bài 30.2 trang 84 Sách bài tập Vật Lí 11: Nếu L1 và L2 đều là thấu kính hội tụ thì điểm trùng nhau của F1’ và F2 có vị trí :
A. (1). B. (2).
C. (3) D.(4).
Nếu L1 là thấu kính hội tụ và L2 là thấu kính phân kì thì điểm trùng nhau của F1’ và F2 có vị trí:
A.(1). B. (2).
C.(3) D.(4).
Nếu L1 là thấu kính phân kì và L2 là thấu kính hội tụ thì điểm trùng nhau của F1’ và F2 có vị trí :
A. (1). B. (2).
C. (3). D.(4).
Nếu L1 và L2 đều là thấu kính phân kì thì điểm trùng nhau của F1’ và F2 có vị trí :
A. (1) B. (2)
C. (3). D.(4).
Có hệ hai thấu kính ghép đồng trục L1 và L2. Một tia sáng song song với trục chính truyền qua thấu kính như Hình 30.2. Có thể kết luận những gì về hệ này ?
A. L1 và L2 đều là thấu kính hội tụ.
B. L1 và L2 đều là thấu kính phân kì.
C. L1 là thấu kính hội tụ, L2 là thấu kính phân kì.
D. L1 là thấu kính phân kì, L2 là thấu kính hội tụ.
Tiếp Câu hỏi 30.6, tìm kết luận sai dưới đây về hệ ghép này.
A. F1’ =F2. B.O1O2 = f2 – f1
C. IJ kéo dài cắt trục chính tại F2 D. O1O2 = f1 + f2
Cho một hệ gồm hai thấu kính L1 và L2 đồng trục. Các tiêu cự lần lượt là : f1 = 20 cm; f2 = - 10 cm. Khoảng cách giữa hai quang tâm O1O2 = a = 30 cm. Vật phẳng nhỏ AB đặt trên trục chính, vuông góc với trục chính và ở trước L1, cách L1 là 20 cm.
a) Xác định ảnh sau cùng của vật, vẽ ảnh.
b) Tìm vị trí phải đặt vật và vị trí của ảnh sau cùng biết rằng ảnh này là ảo và bằng hai lần vật.
Cho hệ quang học như Hình 30.3 : f1 = 30 cm ; f2 = -10 cm ; O1O2 = a.
a) Cho AO1 = 36 cm, hãy :
- Xác định ảnh cuối cùng A'B' của AB tạo bởi hệ với a = 70 cm.
- Tìm giá trị của a để A'B' là ảnh thật.
b) Với giá trị nào của a thì số phóng đại ảnh cuối cùng A'B' tạo bởi hệ thấu kính
không phụ thuộc vào vị trí của vật ?
Họ và tên
Tiêu đề câu hỏi
Nội dung câu hỏi
Câu trả lời của bạn
+ Cường độ điện trường gây bởi điện tích Q trong chân không tại vị trí cách Q một khoảng r được xác định bằng biểu thức \(E=k\frac{\left| Q \right|}{{{r}^{2}}}.\)
Câu trả lời của bạn
+ Từ thông qua diện tích S được xác định bởi công thức \(\Phi =BS\cos \alpha .\)
Câu trả lời của bạn
+ Pha ban đầu của dao động tổng hợp được xác định bằng biểu thức
\(\tan \varphi =\frac{{{A}_{1}}\sin {{\varphi }_{1}}+{{A}_{2}}\sin {{\varphi }_{2}}}{{{A}_{1}}\cos {{\varphi }_{1}}+{{A}_{2}}\cos {{\varphi }_{2}}}.\)
Câu trả lời của bạn
+ Biểu thức liên hệ giữa tần số f, vận tốc truyền sóng v và bước sóng \(\lambda \)là \(f=\frac{v}{\lambda }.\)
Câu trả lời của bạn
+ Công suất của nguồn \(P=\xi I.\)
Câu trả lời của bạn
+ Với hai nguồn ngược pha, các điểm cực đại giao thoa thỏa mãn \({{d}_{2}}-{{d}_{1}}=\left( 2k+1 \right)\frac{\lambda }{2}.\)
Câu trả lời của bạn
+ Khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên phương truyền sóng dao động cùng pha là một bước sóng.
Câu trả lời của bạn
+ Chuyển động của đu trong trường hợp này gọi là dao động cưỡng bức.
Câu trả lời của bạn
+ Phương trình dao động của phần tử tại O:
\({{u}_{O}}=A\cos \left( \omega t+\frac{2\pi d}{\lambda } \right)\)
Câu trả lời của bạn
+ Biểu diễn các vị trí tương ứng trên hình vẽ \(\left\{ \begin{align} & x=-\frac{\sqrt{2}}{2}A={{x}_{1}} \\ & x=-\frac{\sqrt{3}}{2}A={{x}_{2}} \\ \end{align} \right.\)
Ta thấy \(\Delta {{t}_{\min }}=\frac{T}{6}+\frac{T}{8}=\frac{7T}{24}\)
Câu trả lời của bạn
+ Công suất tiêu thụ ở mạch ngoài:
\(P={{I}^{2}}R=\frac{{{\xi }^{2}}}{{{\left( R+r \right)}^{2}}}R\Leftrightarrow 16=\frac{{{12}^{2}}}{{{\left( R+2 \right)}^{2}}}R\Rightarrow 16{{R}^{2}}-80R+64=0.\)
Phương trình trên cho ta hai nghiệm của R:
+Với \(R=1\Omega \to H=\frac{U}{\xi }=\frac{\frac{\xi }{R+r}R}{\xi }=\frac{R}{R+r}=0,33.\)
+ Với \(R=4\text{ }\Omega \to H=\frac{U}{\xi }=\frac{\frac{\xi }{R+r}R}{\xi }=\frac{R}{R+r}=0,67.\)
Câu trả lời của bạn
+ Trong quá trình chuyển động của proton lực Lorenxo đóng vai trò là lực hướng tâm.
\({{f}_{L}}=m{{a}_{ht}}\Leftrightarrow qvB=m\frac{{{v}^{2}}}{r}\Rightarrow v=\frac{qBr}{m}=4,{{79.10}^{4}}\) m/s.
Câu trả lời của bạn
+ Biên độ dao động tổng hợp \(A=\sqrt{A_{1}^{2}+A_{2}^{2}+2{{A}_{1}}{{A}_{2}}\cos \Delta \varphi }=8\sqrt{7}\text{ }cm.\)
Câu trả lời của bạn
+ Ta có \(\frac{T'}{T}=\sqrt{\frac{l'}{l}}=\sqrt{\frac{121}{100}}=1,1\to \)chu kì tăng lên 10%.
Câu trả lời của bạn
+ Độ biến dạng của lò xo tại vị trí cân bằng \(\Delta {{l}_{0}}=\frac{g}{{{\omega }^{2}}}=2,5\) cm.
→ Chiều dài của lò xo tại vị trí cân bằng \(l={{l}_{0}}+\Delta {{l}_{0}}=32,5\) cm.
Câu trả lời của bạn
+ Ta có \(\left\{ \begin{array}{l} \omega = \frac{{2\pi }}{{0,5}}\\ \frac{{2\pi }}{\lambda } = \frac{{2\pi }}{5} \end{array} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l} \omega = 4\pi \\ \lambda = 5 \end{array} \right. \Rightarrow v = \frac{\lambda }{T} = \frac{{\lambda \omega }}{{2\pi }} = 10\) m/s.
Câu trả lời của bạn
+Ta có\(k=\frac{d'}{d}=-3\Rightarrow d'=3d=60\) cm.
Kết hợp với \(\frac{1}{d}+\frac{1}{d'}=\frac{1}{f}\Rightarrow f=15\)cm.
Câu trả lời của bạn
Tần số góc của dao động \(\omega =\sqrt{\frac{k}{m}}=10\pi \) rad/s.
+ Độ biến dạng của lò xo tại vị trí cân bằng \(\Delta {{l}_{0}}=\frac{mg}{k}=1\)cm.
Biên độ dao động của vật là \(A=\sqrt{x_{0}^{2}+{{\left( \frac{{{v}_{0}}}{\omega } \right)}^{2}}}=5\)cm.
+ Chọn chiều dương của trục tọa độ hướng xuống, Thời gian vật chuyển động từ vị trí thấp nhất đến vị trí lò xo bị nén 1,5 cm ứng với chuyển động của vật từ \(x=+5\) cm đến \(x=-2,5\text{ }cm.\)
Ta có \(\Delta t=\frac{T}{4}+\frac{T}{12}=\frac{1}{15}\) s.
Câu trả lời của bạn
+ Ta có \(\left\{ \begin{align} & {{F}_{\max }}=m{{\omega }^{2}}A \\ & {{a}_{\max }}={{\omega }^{2}}A \\ \end{align} \right.\Rightarrow m=\frac{{{F}_{\max }}}{{{a}_{\max }}}=1\) kg.
Câu trả lời của bạn
+ Từ đồ thị ta xác định được \(\lambda =6\) độ chia và \(\Delta {{x}_{MN}}=3\)độ chia.
→ Độ lệch pha \(\Delta \varphi =\frac{2\pi \Delta {{x}_{MN}}}{\lambda }=\pi \) rad.
0 Bình luận
Để lại bình luận
Địa chỉ email của hạn sẽ không được công bố. Các trường bắt buộc được đánh dấu *