Các dạng bài tập quang học lớp 9

1

BÀI TẬP QUANG HÌNH HỌC – VẬT LÝ 9

Bài toán1:[ Thấu kính hội tụ và vật đặt ngoài tiêu cự]

Vật sáng AB = h = 1cm được đặt vuông góc với trục chính của TKHT có tiêu cự

f = 12cm. Điểm A nằm trên trục chính và vật AB cách thấu kính một khoảng

d = 36cm.

a, Hãy dựng ảnh A’B’ của vật AB.

b, Vận dụng kiến thức hình học , hãy tính khoảng cách từ ảnh đến TKHT và

chiều cao của ảnh.

Bài giải:

Cách 1:

Sử dụng tia đi qua quang tâm O và tia đi qua tiêu điểm F đến thấu kính cho tia ló song

song với trục chính

a, Vẽ ảnh:

B

O F’ A’

A F

H B’

b, Tóm tắt: OF = OF’ = f = 12cm

OA = 36cm

AB = h = 1cm

Tính OA’, A’B’

Từ nhận xét: OH = A’B’. Ta có:

Tam giác ABF đồng dạng với tam giác OHF [gg]

''

AB BE AF AB OA OF

OH HF OF A B OF



     [AF = OA – OF]

1 36 12 24

' ' 12 12 AB



  

12

' ' 0,5

24

AB    [*]

Tam giác ABO đồng dạng tam giác A’B’O [gg]

1 36

' 0,5.36 18

' ' ' 0,5 '

AB OA

OA

A B OA OA

      

Vậy khoảng cách từ ảnh đến TKHT là 18cm. Độ cao của ảnh là 0,5cm.

Cách 2:

Sử dụng tia tới song song với trục chính đến TKHT cho tia ló qua tiêu điểm F’ và tia đi

qua tiêu điểm F đến TKHT cho tia ló song song với trục chính.

a, Vẽ ảnh:

B K

O A’

A F F’ 2

H B’

b, Bài giải:

Tính A’B’ theo [*] cách 1 và A’B’ = 0,5cm.

Tam giác OKF’ đồng dạng với tam giác A’B’F’

''

' ' ' ' ' ' ' '

OK OF AB OF

A B A F A B OA OF

   



[Vì OK = AB và A’F’ = OA’- OF’]

1 12

0,5 ' 12

' 12 0,5.12 6

' 6 12 18

OA

OA

OA





   

   

Vậy khoảng cách từ ảnh đến TKHT là 18cm. Độ cao của ảnh là 0,5cm.

Cách 3:

Sử dụng tia đi qua quang tâm O và tia song song với trục chính cho tia ló qua tiêu điểm

F’.

a, Vẽ ảnh: B H

F’ A’

A F O

B’

b, Bài giải:

Tam giác OAB đồng dạng với tam giác OA’B’ [gg]

36 1

' ' ' ' ' '

OA OB AB

OA OB A B OA A B

     [1]

Tam giác OHF’ đồng dạng với tam giác A’B’F’ [gg]

''

' ' ' ' ' ' ' '

OH OF AB OF

A B A F A B OA OF

   



[ Vì OH = AB và A’F’ = OA’ – OF’]

12

' ' ' 12

AB

A B OA





[2]

Từ [1] và [2] ta có:

36 12

36. ' 432 12. '

' ' 12

OA OA

OA OA

   



' 432: 24 18 OA   

Thay OA’ = 18 vào [1] ta được:

[1]

36 1

36 ' ' 18 ' ' 0,5

18 ' '

A B A B

AB

     

Vậy khoảng cách từ ảnh đến TKHT là 18cm. Độ cao của ảnh là 0,5cm.

Bài toán 2: [ TKHT và vật đặt nằm trong tiêu cự]

Vật sáng AB = h = 1cm được đặt vuông góc với trục chính của TKHT có tiêu cự

f = 12cm. Điểm A nằm trên trục chính và vật AB cách thấu kính một khoảng

d = 8cm.

a, Hãy dựng ảnh A’B’ của vật AB.

b, Vận dụng kiến thức hình học , hãy tính khoảng cách từ ảnh đến TKHT và

chiều cao của ảnh.

Bài giải: 3

Cách 1:

Sử dụng tia đi qua quang tâm O và tia đi qua tiêu điểm F đến thấu kính cho tia ló song

song với trục chính

a, Vẽ ảnh: ’

B’ H

B

A’ F A O F’

b, Tóm tắt: OF = OF’ = f = 12cm

OA = 8cm

AB = h = 1cm

Tính OA’, A’B’

Tam giác FAB đồng dạng Với tam giác FOH [gg]

AF AB

OF OH

 [1]

Mà AF = OF – OA và OH = A’B’ nên:

[1]

12 8 1

' ' 12 ' '

OF OA AB

OF A B A B



    ' ' 3 AB  cm.

Tam giác OAB đồng dạng với tam giác OA’B’ [gg]

' ' ' ' 3

' 24

81

OA A B OA

OA

OA AB

      cm.

Vậy độ cao của ảnh là 3cm và khoảng cách từ ảnh đến TKHT là 24cm.

Cách 2:

Sử dụng tia tới song song với trục chính đến TKHT cho tia ló qua tiêu điểm F’ và tia đi

qua tiêu điểm F đến TKHT cho tia ló song song với trục chính.

a, Vẽ ảnh:

B’ H

B K

A’ F A O F’

b, Bài giải:

Tam giác FAB đồng dạng Với tam giác FOH [gg]

AF AB

OF OH

 [1]

Mà AF = OF – OA và OH = A’B’ nên:

[1]

12 8 1

' ' 12 ' '

OF OA AB

OF A B A B



    ' ' 3 AB  cm.

Tam giác F’OK đồng dạng với tam giác F’A’B’ [gg]

'

' ' ' '

OF OK

A F A B

 Mà OK = AB = 1cm nên

' 12 1

' ' 36

' ' ' ' ' ' 3

OF AB

AF

A F A B A F

     cm

Mà OA’ = A’F’ – OF’ = 36 – 12 = 24cm.

Vậy độ cao của ảnh là 3cm và khoảng cách từ ảnh đến TKHT là 24cm. 4

Cách 3:

Sử dụng tia đi qua quang tâm O và tia song song với trục chính cho tia ló qua tiêu điểm

F’.

a, Vẽ ảnh: B’

B H

A’ F O F’

b, Giải:

Cách 3a :

Tam giác OAB đồng dạng với tam giác OA’B’ [gg]

' ' ' ' ' ' '

8

OA OB A B OA A B

OA OB AB AB

     [1]

Tam giác F’OH đồng dạng với tam giác F’A’B’ [gg]

' ' ' '

'

F A A B

F O AB

 Mà F’A’ = OF’ + OA’ = 12 + OA’ nên:

12 ' ' '

12

OA A B

AB



 [2]

Từ [1] và [2]

' 12 '

8 12

OA OA 



Giải phương trình ta có kết quả OA’ = 24cm và thay vào [1] tính được

A’B’ = 3cm.

Cách 3b:

Tam giác OAB đồng dạng với tam giác OA’B’[gg]

' ' ' ' ' '

8

OA OB A B OA OB

OA OB AB OB

     [1’]

Tam giác BB’H đồng dạng với tam giác OB’F’ [gg]

' ' 12

'8

OB OF

BB BH

   [ Vì BH = OA = 8cm]

Aùp dụng tính chất dãy tỉ lệ thức , ta có:

' ' ' ' ' 12

3

12 8 12 8 4 4

OB BB OB BB OB OB

OB



      



[2’]

Từ [1’] và [2’] ta tính được OA’ = 24cm và A’B’ = 3cm.

Bài toán 3: [ Thấu kính phân kỳ và vật đặt nằm ngoài tiêu cự]

Vật sáng AB = h = 3cm được đặt vuông góc với trục chính của TKPK có tiêu cự

f = 12cm. Điểm A nằm trên trục chính và vật AB cách thấu kính một khoảng

d = 36cm.

a, Hãy dựng ảnh A’B’ của vật AB.

b, Vận dụng kiến thức hình học , hãy tính khoảng cách từ ảnh đến TKPK và

chiều cao của ảnh.

Bài giải:

Cách 1:

Sử dụng tia đi qua quang tâm O và tia hướng đến tiêu điểm F’ – đến TKPK có tia ló

song song với trục chính.

5

a, Vẽ ảnh:

B

B’ H

A F A' O F’

b, Tóm tắt: OF = OF’ = f = 12cm

OA = 36cm

AB = h = 3cm

Tính OA’, A’B’

Tam giác F’OH đồng dạng với tam giác F’AB [gg]

'

'

F O OH

F A AB



Vì OH = A’B’ và F’A = OF’ + OA = 12 + 36 = 48 cm

' ' ' 12 ' '

' ' 0,75

' 48 3

F O A B A B

AB

F A AB

      cm

Tam giác OA’B’ đồng dạng tam giác OAB [gg]

' ' ' ' 0,75

'9

36 3

OA A B OA

OA

OA AB

      cm.

Vậy khoảng cách từ ảnh đến TKPK là OA’ = 9cm và độ cao ảnh A’B’ = 0,75cm.

Cách 2:

Sử dụng tia song song với trục chính có tia ló kéo dài qua tiêu điểm F và tia hướng tới

F’đến TKPK có tia ló song song với trục chính.

a, Vẽ ảnh:

B H

B’ K

A F

A’ O F’

b, Bài giải:

Tam giác F’OK đồng dạng với tam giác F’AB

'

'

F O OK

F A AB



Vì OK = A’B’ và F’A = OF’+ OA = 12+36 = 48cm:

12 ' '

' ' 0,75

48 3

AB

A B cm   

Tam giác FA’B’ đồng dạng với tam giác FOH

' ' ' FA A B

OF AB

 Vì OH = AB =3cm: 6

12 ' 0,75

'

12 3

OA

OA



    9cm

Vậy khoảng cách từ ảnh đến TKPK là OA’ = 9cm và độ cao ảnh A’B’ = 0,75cm.

Cách 3:

Sử dụng tia đi qua quang tâm O và tia song song với trục chính đến TKPK – có tia ló

kéo dài qua tiêu điểm F.

a, Vẽ ảnh:

B H

B’

A F A’ O F’

b, Giải:

Cách 3a:

Tam giác OAB đồng dạng với tam giác OA’B” [gg]

' ' ' ' ' ' ' '

36

OA OB A B OA OB A B

OA OB AB OB AB

      [1]

Tam giác FA’B’ đồng dạng tam giác FOH [gg]

' ' ' ' A F FB A B

OF FH AB

  

Vì OH = AB; A’F = OF – OA’ = 12 – OA’

12 ' ' '

12

OA A B

AB



 [2]

Từ [1] và [2] ta có :

' 12 '

'9

36 12

OA OA

OA



   cm.

Thay OA’ = 9cm vào [1] ta được A’B’ = 0,75cm.

Vậy khoảng cách từ ảnh đến TKPK là OA’ = 9cm và độ cao ảnh A’B’ = 0,75cm.

Cách 3b:

Tam giác OAB đồng dạng tam giác OA’B’[gg]

' ' ' ' ' ' ' '

36

OA OB A B OA OB A B

OA OB AB OB AB

      [1]

Tam giác FB’O đồng dạng với tam giác HB’B[gg]

' ' ' 12 1

' ' ' 36 3

FB OB OF OB

HB BB HB BB

     

Aùp dụng tính chất tỉ lệ thức. Ta có:

' 1 1

' ' 1 3 4

OB

OB BB





[2].

Từ [1] và [2] ta tính được OA’=9cm và A’B’=0,75cm.

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Chuyên đề bài tập Vật lý Lớp 9: Quang học", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

• chuyen_de_bai_tap_vat_ly_lop_9_quang_hoc.doc

Nội dung text: Chuyên đề bài tập Vật lý Lớp 9: Quang học

1. PHẦN IV PHẦN QUANG HỌC A. MỘT SỐ KIẾN THỨC CƠ BẢN 1. Nguồn sáng – Vật sáng - Nguồn sáng: Là những vật tự phát ra ánh sáng, như: Mặt trời, đèn đang sáng, - Vật sáng: Bao gồm nguồn sáng và các vật được chiếu sáng, như: Mặt trời, quyển sách, bàn, ghế, nhà, cây cối dướiánh mặt trời hay ánh đèn 2. Định luật truyền thẳng của ánh sáng Trong môi trường trong suốt và đồng tính, ánh sáng truyền đi theo đường thẳng. 3. Tia sáng và chùm tia sáng - Tia sáng: Là đường truyền của ánh sáng được biểu diễn bằng một đường thẳng có hướng. - Chùm tia sáng: Là tập hợp của vô số các tia sáng. Có thể phân thành 3 loại chùm tia sáng: + Chùm tia phân kỳ: Là chùm tia sáng xuất phát từ một điểm và có đường truyền loe rộng ra. + Chùm tia hội tụ: Là chùm các tia sáng có hướng hội tụ tại một điểm. + Chùm tia song song: Là chùm tia có các tia sáng song song với nhau. 4. Bóng tối – bóng nửa tối - Bóng tối: Là vùng nằm ở phía sau vật cản, không nhận được ánh sáng từ nguồn sáng truyền tới. - Bóng nửa tối: Là vùng nằm ở phía sau vật cản, nhận được ánh sáng từ một phần của nguồn sáng truyền tới. - Nhật thực toàn phần [hay một phần] quan sát được ở chỗ có bóng tối [hay bóng nửa tối] của Mặt Trăng trên Trái Đất. - Nguyệt thực xẩy ra khi mặt trăng bị Trái Đất che khuất không được Mặt Trời chiếu sáng. 5. Định luật phản xạ ánh sáng - Hiện tượng phản xạ ánh sáng: Là hiện tượng ánh sáng bị đổi hướng, trở lại môi trườg cũ khi gặp một bề mặt nhẵn bóng - Định luật phản xạ ánh sáng: + Tia phản xạ nằm trong mặt phẳng chứa tia tới và đường pháp tuyến của gương ở điểm tới. 217
2. + Góc phản xạ bằng góc tới. + Ảnh của một vật tạo bởi gương phẳng là ảnh ảo, có kích thước bằng vật và đối xứng với vật qua gương. 6. Gương - Gương phẳng: Là một mặt phẳng nhẵn bóng. Ảnh của một vật tạo bởi gương phẳng là ảnh ảo, có kích thước bằng vật và đối xứng với vật qua gương. - Gương cầu lồi: Là một mặt cầu lồi nhẵn bóng. Ảnh của một vật tạo bởi gương cầu lồi là ảnh ảo và nhỏ hơn vật. Vùng nhìn thấy của gương cầu lồi rộng hơn vùng nhìn thấy của gương phẳng có cùng kích thước. - Gương cầu lõm: Là một mặt cầu lõm nhẵn bóng. Ảnh của một vật tạo bởi gương cầu lõm là ảnh ảo và lớn hơn vật. Gương cầu lõm có tác dụng biến đổi một chùm tia tới song song thàng một chùm tia phản xạ hội tụ vào một điểm và ngược lại, biến đổi một chùm tia tới phân kỳ thích hợp thành một chùm tia phản xạ song song. N A i 7. Hiện tượng khúc xạ ánh sáng I Hiện tượng tia sáng truyền từ môi trường trong suốt này sang môi trường r a] / trong suốt khác bị gãy khúc tại mặt N B phân cách giữa hai môi trường được N/ gọi là hiện tượng khúc xạ ánh sáng. D - Khi tia sáng truyền từ không khí sang r I nước, góc khúc xạ nhỏ hơn góc tới. Hình 205.a. i b] - Khi tia sáng truyền từ nước sang N C không khí thì góc khúc xạ lớn hơn góc tới. Hình 205.b. Hình 205 - Khi tia sáng đi từ không khí sang các môi trường trong suốt rắn, lỏng khác nhau thì góc khúc xạ nhỏ hơn góc tới và ngược lại. - Khi góc tới tăng [hoặc giảm] thì góc khúc xạ cũng tăng [hoặc giảm] theo. - Khi góc tới bằng 0o thì góc khúc xạ cũng bằng 0o, tia sáng không bị gãy khúc khi truyền qua hai môi trường. 218
3. * Lưu ý: Khi tia sáng đi từ nước sang không khí, nếu góc tới lơn hơn 48030/ thì tia sáng không đi ra khỏi nước, tức không xẩy ra hiện tượng khíc xạ mà xẩy ra hiện tượng phản xạ toàn phần. 8. Thấu kính hội tụ a] Đặc điểm của thấu kính hội tụ: - Thấu kính hội tụ thường dùng có phần rìa mỏng hơn phần giữa. - Một chùm tia tới song song với trục chính của thấu kính hội tụ cho chùm tia ló hội tụ tại tiêu điểm của thấu kính. b] Đường truyền của ba tia sáng đặc biệt hình 206: - Tia tới song song với trục chính cho tia ló đi qua tiêu điểm F /. - Tia tới qua quang tâm O cho tia [II] [I] ló tiếp tục truyền thẳng. F O F/ - Tia tới qua tiêu điểm F cho tia [III] ló song song với trục chính. c] Đặc điểm ảnh của một vật tạo bởi thấu kính hội tụ: Hình 206 Gọi d: là khoảng cách từ vật đến thấu kính. d/: là khoảng cách từ ảnh đến thấu kính. f: là tiêu cự của thấu kính hội tụ. - d >> f: Ảnh thật có d/ = f. - d > 2f: Ảnh thật, ngược chiều với vật và nhỏ hơn vật. Hình 207.a]. - d = 2f: Ảnh thật, ngược chiều với vật và bằng vật. Hình 207.b]. B I B I F/ A/ F/ A/ A A O F O F B/ B/ a] b] Hình 207 - f < d < 2f: Ảnh thật, ngược chiều và lớn hơn vật. Hình 207.c]. - d < f: Ảnh ảo, cùng chiều và lớnB/ hơn vật. Hình 207.d]. B I B I F/ A/ F F/ A A F O A/ O 219 d] c] B/ Hình 207
4. 9. Thấu kính phân kỳ a] Đặc điểm của thấu kính phân kỳ: - Thấu kính phân kì thường dùng có phần rìa dày hơn phần giữa. - Một chùm tia tới song song với trục chính của thấu kính phân kì cho chùm tia ló phân kì và có đường kéo dài cắt nhau tại tiêu điểm của thấu kính. b] Đường truyền của ba tia sáng đặc biệt. Hình 208.a. + Tia tới qua quang tâm O cho [II] [I] tia ló tiếp tục truyền thẳng. F O F/ + Tia tới song song với trục chính cho tia ló có đường kéo [III] dài đi qua tiêu điểm F. + Tia tới hướng tới tiêu điểm F/ Hình 208.a cho tia ló song song với trục chính. c] Đặc điểm ảnh của một vật tạo bởi thấu kính phân kì: - Vật sáng đặt ở mọi vị trí B trước thấu kính phân kì B/ I đều cho ảnh ảo, cùng F F/ chiều, nhỏ hơn vật và A A/ O luôn nằm trong khoảng tiêu cự của thấu kính. Hình 208.b Hình 208.b. - Vật đặt rất xa thấu kính, ảnh ảo của vật có vị trí cách thấu kính một khoảng bằng tiêu cự. *Lưu ý: Ta có thể sử dụng các công thức sau để áp dụng giải bài tập một cách nhanh gọn. - Đối với thấu kính hội tụ: 1 1 1 + Khi cho ảnh là thật: . f d d/ 1 1 1 + Khi cho ảnh là ảo: . f d d/ 220
5. 1 1 1 - Đối với thấu kính phân kỳ:. f d/ d 10. Máy ảnh - Máy ảnh là một dụng cụ dùng để thu ảnh một vật mà ta muốn chụp trên một phim. - Hai bộ phận chính của máy ảnh là vật kính và buồng tối. Vật kính là một thấu kính hội tụ, trong buống tối có lắp phim [đóng vai trò là màn] để thu ảnh của vật. - Ảnh của vật trên phim là ảnh thật, ngược chiều và nhỏ hơn vật. 11. Mắt a] Cấu tạo của mắt: Hai bộ phận quan trọng nhất của mắt là thể thủy tinh [là một thấu kính hội tụ bằng một chất trong suốt và mềm, dễ dàng phồng lên hay dẹt xuống nên tiêu cự của nó có thể thay đổi được] và màng lưới [còn gọi là võng mạc]. b] Điểm cực cận và điểm cực viễn của mắt: - Điểm xa mắt nhất mà ta có thể nhìn rõ được khi không điều tiết gọi là điểm cực viễn [kí hiệu CV]. - Điểm gần mắt nhất mà ta có thể nhìn rõ được [khi đìều tiết tối đa] gọi là điểm cực cận [kí hiệu CC]. c] Mắt cận thị - Mắt cận thị là mắt có thể nhìn rõ những vật ở gần, nhưng không nhìn rõ được những vật ở xa. - Để khắc phục tật cận thị người ta phải đeo kính cận thị là thấu kính phân kì. Kính cận thị thích hợp có tiêu điểm F trùng với điểm cực viễn [CV] của mắt. d] Mắt lão - Mắt lão là mắt có thể nhìn rõ những vật ở xa, nhưng không nhìn rõ được những vật ở gần. - Để khắc phục tật mắt lão, người mắt lão phải đeo kính lão là thấu kính hội tụ. 12. Kính lúp - Kính lúp là một thấu kính hội tụ có tiêu cự ngắn. Người ta dùng kính lúp để quan sát các vật nhỏ. 25 - Số bội giác G = . 1,5x G 40x f => tiêu cự của kính lúp: 0,625cm f 16,67cm. 221
6. - Cách quan sát một vật nhỏ qua kính lúp, ta phải đặt vật trong khoảng tiêu cự của kính sao. Ảnh của vật qua kính lúp là ảnh ảo lớn hơn vật. B. BÀI TẬP IV.1. Một điểm sáng S cách tường một khoảng ST = d. Tại vị trí M 1 trên ST cách S một khoảng SM = d người ta đặt một tấm bìa hình 4 tròn vuông góc với ST có bán kính là R và có tâm trùng với M. a. Tìm bán kính vùng tối trên tường. b. Cần di chuyển tấm bìa theo phương vuông góc với màn một đoạn bao nhiêu? Theo chiều nào để bán kính vùng tối giảm đi một nửa. Tìm tốc độ thay đổi của bán kính vùng tối biết tấm bìa di chuyển đều với vận tốc v. c. Vị trí tấm bìa như ở câu b, thay điểm sáng S bằng một nguồn sáng hình cầu có bán kính r Tìm diện tích vùng tối trên tường. Tìm diện tích của vùng nửa tối trên tường. IV.2. Một đĩa tròn tâm O 1, bán kính R1 = 20cm, phát sáng được đặt song song với một màn ảnh và cách màn một khoảng D = 120cm. Một đĩa tròn khác, tâm O2, bán kính R2 = 12cm, chắn sáng, cũng được đặt song song với màn và đường nối O1O2 vuông góc với màn. a. Tìm vị trí đặt O 2 để vùng tối trên màn có đường kính R = 4cm. Khi đó bán kính R’ của đường giới hạn ngoài cùng của vùng nửa tối trên màn bằng bao nhiêu? b. Từ vị trí O2 xác định ở câu a, cần di chuyển đĩa chắn sáng như thế nào để trên màn vừa vặn không còn vùng tối. IV.3. Một người có chiều cao h, đứng ngay dưới bóng đèn treo ở độ cao H [H > h]. Nếu người đó bước đi đều với vận tốc v. Hãy xác định chuyển động của bóng của đỉnh đầu in trên đất. IV.4. Một vũng nước nhỏ cách chân cột điện 6m. Một học sinh đứng cách chân cột điện 8m nhìn thấy ảnh của bóng đèn treo trên đỉnh cột điện. Biết mắt học sinh cách mặt đất 1,5m. Tính chiều cao của cột điện. IV.5. Hai người M và N đứng trước một gương phẳng như hình vẽ: a. Bằng hình vẽ 209 hãy xác định vùng quan sát được ảnh của từng người. Từ đó cho biết 2 người có thấy nhau trong gương không? b. Nếu hai người cùng tiến đến gần gương [với vận tốc như 222
7. nhau] theo phương vuông góc thì họ có nhìn thấy nhau 1m 1m trong gương không? c. Một trong hai người di P Q chuyển theo phương vuông góc với gương để nhìn thấy 1m nhau trong gương. Hỏi phải 0,5m di chuyển về phía nào? Cách gương bao nhiêu? M N IV.6. Chùm sáng song song có T độ rộng như hình vẽ 210 chiếu Hình 209 xuống một gương phẳng G đặt nằm ngang trên mặt đất, chùm phản xạ hắt lên bức tường T. Trên mặt gương có vật AB đặt A thẳng đứng có chiều cao là h. Tìm chiều cao bóng của AB [G] B trên bức tường. Hình 210 IV.7. Cho gương phẳng hình vuông cạnh a đặt thẳng đứng trên sàn nhà, mặt hướng vào tường và song song với tường. Trên sàn nhà, sát chân tường, trước gương có nguồn sáng điểm S. a. Xác định kích thước của vệt sáng trên tường do chùm tia phản xạ từ gương tạo nên. b. Khi gương dịch chuyển với vận tốc v vuông góc với tường [sao cho gương luôn ở vị trí thẳng đứng và song song với tường] thì kích thước của vệt sáng trên tường thay đổi như thế nào? Giải thích. Tìm vận tốc của ảnh S’. c. Nếu giữ nguyên vị trí của gương và dịch chuyển điểm sáng S với vận tốc v theo phương vuông góc với tường, khi đó kích thước vệt sáng trên tường và vận tốc ảnh S’có thay đổi so với câu b không? Tại sao? IV.8. Một vật sáng AB đặt trước một gương A phẳng, song song với mặt gương. Bằng hình vẽ 211 hãy xác định vùng không gian đặt mắt để mắt có thể: B a. Chỉ quan sát được ảnh của đầu A Hình 211 b. Chỉ quan sát được ảnh của đầu B c. Quan sát được ảnh của cả hai đầu AB của vật. IV.9. Một người cao 1,55m đứng trước một gương phẳng được treo thẳng đứng. Mắt người đó cách đỉnh đầu 15cm. 223
8. a. Tính chiều cao tối thiểu của gương và khoảng cách nhiều nhất từ gương đó tới sàn nhà để người đó nhìn được toàn bộ ảnh của mình trong gương. b. Các kết quả trên có phụ thuộc vào khoảng cách từ người đó tới gương không? Vì sao? IV.10. Hai gương phẳng M 1, M2 đặt song song, mặt phản xạ quay vào nhau, cách nhau một khoảng AB = d. Trên đoạn thẳng AB có đặt một điểm sáng S cách gương [M1] một đoạn SA = a. Xét một điểm Q nằm trên đường thẳng đi qua S và vuông góc với AB cách AB một đoạn QS = h. a. Trình bày cách vẽ tia sáng đi từ S đến Q trong hai trường hợp: Từ S đến gương [M1] tại I rồi phản xạ qua Q. Từ S phản xạ lần lượt trên gương [M 1] tại H, trên gương [M 2] tại K rồi truyền qua Q. b. Tính các khoảng cách từ từ I, K, H tới AB. IV.11. Hai gương phẳng [G 1], [G2] có các mặt phản xạ hợp với nhau một góc . Chiếu một tia sáng SI đến gương thứ nhất, phản xạ theo phương IP đến gương thứ hai rồi phản xạ tiếp theo phương PQ. Tìm góc hợp bởi hai tia SI và PQ trong các trường hợp: a. là góc nhọn b. là góc tù c. là góc vuông IV.12. Hai gương phẳng [G 1], [G2] giao nhau tại điểm O có mặt phản xạ hợp với nhau một góc . Trên mặt phẳng phân giác của góc có nguồn sáng điểm S cách O một khoảng a không đổi. Chứng minh rằng khoảng cách giữa hai ảnh ảo đầu tiên [1 qua gương thứ nhất, 1 qua gương thứ hai] có giá trị như nhau đối với hai trường hợp =600 và = 1200 M IV.13. Hai gương phẳng hình chữ nhật [G1] giống nhau [G1], [G2] giao nhau tại điểm O có mặt phản xạ hợp với nhau một góc như hình vẽ 212. [OM = ON]. Trong khoảng giữa 2 gương gần O, có một điểm sáng S. O [G2] N Biết rằng tia sáng từ S đập vuông góc vào G1 sauHình khi 212phản xạ ở G1 thì đập vào G2, sau khi phản xạ ở G2 lại đập vào G1 và phản xạ trên G1 một lần nữa. Tia phản xạ cuối cùng vuông góc với MN. Tính . 224
9. IV.14. Một điểm sáng S đặt trên đường phân giác của góc hợp bởi hai gương phẳng [G 1], [G2] là . Xác định số ảnh của S tạo bởi hai gương khi: a. = 800 b. = 900 c. =1200 2 d. Tìm số ảnh khi = với n là số nguyên n IV.15. Chiếu một tia tới SI lên một gương phẳng nằm ngang. Nếu giữ nguyên tia này rồi quay gương đi một góc quanh một trục O nằm trong mặt gương và vuông góc với mặt phẳng tới thì tia phản xạ sẽ quay một góc bằng bao nhiêu? Xét hai trường hợp: a. Trục O đi qua điểm tới I. b. Trục O không đi qua điểm tới I. IV.16. Chiếu một tia sáng SI tới một gương phẳng. Nếu quay tia này xung quanh điểm S một góc thì tia phản xạ quay một góc bằng bao nhiêu? IV.17. Chiếu một tia sáng tới một gương phẳng. a. Nếu quay tia tới quanh điểm tới một góc thì tia phản xạ sẽ quay một góc bao nhiêu? b. Nếu đặt thêm một gương phẳng nữa hợp với gương trước một góc nhọn  thì khi tia tới trên quay, tia phản xạ trên gương thứ hai sẽ quay một góc bao nhiêu? Góc quay đó có phụ thuộc vào  không? Tại sao? S IV.18. Vẽ ảnh của điểm sáng S tạo bởi gương cầu lồi. Biết rằng pháp tuyến tại mỗi điểm trên gương cầu lồi là C đường thẳng đi qua tâm C của mặt cầu. Hình 213. A Hình 213 IV.19. Vẽ ảnh của vật sáng AB tạo bởi gương cầu lồi. Bằng lý thuyết chứng minh ảnh cuả một vật tạo bởi gương cầu lồi luôn là ảnh ảo B C nhỏ hơn vật . Hình 214. Hình 214 IV.20. Biết C là tâm mặt cầu, ban đầu vật sáng AB đặt ngoài tâm C sau đó di chuyển lại gần gương tại các vị trí khác nhau. 225
10. a. Hình 215. Hãy vẽ ảnh của vật sáng AB tạo bởi gương cầu lõm trong các trường hợp sau: A A A C O C B O B  C O B a] b] c] A A C C O B O B d] OB=BC e] Hình 215 b. Từ câu a rút ra nhận xét gì về tính chất ảnh của một vật tạo bởi gương cầu lõm. IV.21. Người ta muốn dùng gương cầu lồi để tạo ra một ảnh nhỏ hơn vật trên một màn ảnh. Hỏi phải dùng loại gương cầu lồi hay gương cầu lõm và khi đó vật phải đặt ở vị trí nào đối với gương cầu? IV.22. Trên hình vẽ 216, đường thẳng MN là quang trục chính của một gương cầu [đường thẳng đi qua tâm C và đỉnh O của gương]. AB là vật, A’B’ là ảnh của vật tạo bởi gương. Gương đó là gương cầu lồi hay gương cầu lõm trong mỗi trường hợp? Tại sao? Hãy vẽ vị trí O của đỉnh gương và tâm C của gương. A A ’ A A A ’ B’ M B B N B B N M B N ’ ’ A’ a] b] c] Hình 216 IV.23. Hình 217. Trong một cốc chưa có nước đặt vào đó một cái thước. Nếu đổ nước vào trong cốc và giữ nguyên vị trí đặt mắt sẽ quan sát thấy hiện tượng gì xảy ra đối với chiếc đũa? Hãy giải thích tại sao? Hình 217 226
11. IV.24. Đặt mắt nhìn dọc theo ống A như hình vẽ 218. A a. Mắt có nhìn thấy đồng xu ở dưới đáy chậu không? Tại sao? b. Hãy nêu và giải thích một phương án đơn giản để ta có thể nhìn thấy được đồng xu đó mà không cần di chuyển đồng xu hay ống A. Hình 218 IV.25. Trên hình vẽ 219, biết là trục chính của một thấu kính, S’ là ảnh của một điểm sáng S qua thấu kính. Cho biết thấu kính thuộc loại gì? Dùng hình vẽ để xác định vị trí đặt thấu kính và tiêu điểm của nó. . S/ S . S . S . / . S . S/ a] b] c] Hình 219 IV.26. Trên hình vẽ 220, biết là trục chính, A’B’ là ảnh của AB qua một thấu kính. Cho biết thấu kính thuộc loại nào? Dùng hình vẽ để xác định vị trí đặt thấu kính và tiêu điểm của nó trong mỗi trường hợp. B B’ B’ B B A’ A A’ A A’ A a] b] c] B’ Hình 220 IV.27. Chỉ rõ thấu kính loại nào và vẽ tia ló hoặc tia tới còn thiếu trong các trường hợp ở các hình vẽ 221sau: 2’ 2 2’ 2’ 2 1’ 1 1 1 a] b] c] Hình 221 227
12. IV.28. Trên hình vẽ 222, A’B’ là A ảnh của vật AB qua thấu kính. B’ Cho biết thấu kính đó thuộc loại nào? Dùng hình vẽ để xác định B A’ quang tâm, dựng thấu kính, trục Hình 222 chính. Xác định tiêu điểm. IV.29. Đặt vật sáng AB trước thấu kính hội tụ như hình vẽ 223 cho B ảnh A’B’. Gọi d = OA là khoảng O cách từ AB đến thấu kính, d’= A OA’ là khoảng cách từ A’B’ đến F F/ thấu kính, f = OF là tiêu cự của thấu kính, h và h’ là chiều cao của vật và ảnh. Hình 223 a. Tìm công thức liên hệ giữa d, d’, h và h’ ; công thức liên giữa d, d’ và f b. Làm lại câu a, khi di chuyển vật AB vào trong tiêu điểm F [d f [d 2f ]2 d f > 0 mà [d 2f]2 0 do đó 0 d f [d 2f ]2 Từ biểu thức trên ta thấy x nhỏ nhất khi 0 d = 2f. d f Nghĩa là phải đặt vật cách thấu kính một khoảng bằng 2f. * Kết quả trên cũng có thể tính theo cách sau: 272
13. d2 Biểu thức x= có thể viết thành: d f d2 xd+xf=0 phương trình bậc 2 đối với d có =x2 4xf=x[x 4f] Để phương trình có nghiệm đối với d thì 0 x[x 4f] 0 với x 0 x 4f nghĩa là giá trị nhỏ nhất của x ứng với trường hợp bài toán còn có nghiệm là x=4f. Như vậy ta sẽ có xmin=4f. 2 dmin Từ đó ta có: xmin = =4f dmin=2f dmin f ĐS : dmin=2f IV.62. B B2 A1 O2 ’ A F1 O1 F2 A2 B1 ’ ’ d2 d1 d1 d2 Hình 281 Sự tạo ảnh của vật AB cho bởi hệ hai thấu kính hội tụ O 1 và O2 được vẽ như trên hình 281. A 1B1 là ảnh thật cho bởi thấu kính O 1 và được coi là vật thật đối với thấu kính O 2, còn A2B2 là ảnh của A1B1 cho bởi thấu kính O 2 [để đơn giản khi vẽ ảnh A 2B2 ta cũng dùng 2 trong 3 tia sáng đặc biệt xuất phát từ B1]. Từ hệ quả bài IV.29 ta dùng công thức: 1 1 1 df d' . f d d' d f d1f1 40.8 Ta có: d1' = 10cm . d1 f1 40 8 Ta có d2 = O1O2 d1’=16 10 = 6cm. d2f2 6.5 d2 ' 30cm . d2 f2 6 5 Vậy ảnh của vật AB sẽ nằm cách thấu kính thứ hai một khoảng 30cm h' d' Từ hệ quả bài IV.29 ta dùng công thức: h d h1' d1' d1' 10 Đối với thấu kính O1: h1' .h1 .9 2,25cm h1 d1 d1 40 273
14. h2' d2 ' Đối với thấu kính O2: với h2 = h1’ h2 d2 d2 ' 30 h2 ' .h1' .2,25 11,25cm . d2 6 Chiều cao của ảnh là 11,25cm. ĐS: 30cm; 11,25cm. IV.63. Hình 282.a và 282.b. Trước hết ta chứng minh công thức: 1 1 1 h' d' và B I f d d' h d [tương tự bài IV.29] A’ A - Thấu kính tại vị trí ban đầu: F O1 F’ h1' d1' = 2 d1’= 2d1 B’ d1 d1’ h d1 1 1 1 1 1 3 Hình 282 Ta có: [1] f d1 d1' d1 2d1 2d1 B I’ - Khi đã dịch chuyển F’ A” thấu kính ta có: A F O2 1 1 1 [2] B” f d2 d2 ' d2 d2’ Lúc này d2 = d1 + 15 Hình 98 Đối với thấu kính hội tụ trường hợp vật thật cho ảnh thật nếu càng dịch chuyển vật ra xa thấu kính thì ảnh càng dịch chuyển lại gần thấu kính [như hình vẽ] [Hoặc có thể lập luận cách khác: nếu ảnh A”B” dịch chuyển ra xa thấu kính khi đó với điều kiện bài toán 1 1 1 này d2’=d1’ mà d2>d1 điều này vô lí vì công thức f d d' không thỏa mãn] Nên ta có: d2’=d1’ 15 15=d1’ 30=2d1 30. Thay d2 và d2’ vào [2] 1 1 1 ta có: [3] f d1 15 2d1 20 Từ [1] và [3] ta tìm được f = 30cm. ĐS: 30cm. 274