Ảnh của một vật tạo bởi thấu kính hội tụ

Vật lí 9 Bài 43: Ảnh của một vật tạo bởi thấu kính hội tụ giúp các em học sinh lớp 9 nắm vững kiến thức về cách dựng ảnh của một vật tạo bởi thấu kính hội tụ. Đồng thời giải nhanh được các bài tập Vật lí 9 trang 116, 117, 118.

Giải bài tập Vật lí 9 bài 43 được biên soạn chi tiết, chính xác, đầy đủ lý thuyết và giải các bài tập trong SGK phần câu hỏi in nghiêng và phần bài tập. Qua đó giúp các bạn học sinh có thể so sánh với kết quả mình đã làm, củng cố, bồi dưỡng và kiểm tra vốn kiến thức của bản thân. Vậy sau đây là nội dung chi tiết soạn Vật lý 9 Bài 43 Ảnh của một vật tạo bởi thấu kính hội tụ, mời các bạn cùng theo dõi và tải tại đây.

Vật lí 9 Bài 43: Ảnh của một vật tạo bởi thấu kính hội tụ

Lý thuyết Ảnh của một vật tạo bởi thấu kính hội tụ
Giải bài tập Vật lí 9 trang 116, 117, 118

Lý thuyết Ảnh của một vật tạo bởi thấu kính hội tụ

1. Đặc điểm ảnh của một vật tạo bởi thấu kính hội tụ

- Vật đặt ngoài khoảng tiêu cự cho ảnh thật ngược chiều với vật. Khi vật đặt rất xa thấu kính thì ảnh thật có vị trí cách thấu kính một khoảng bằng tiêu cự.

- Vật đặt trong khoảng tiêu cự cho ảnh ảo lớn hơn vật và cùng chiều với vật.

Chú ý:

+ Ảnh ảo không hiện được trên màn nhưng có thể nhìn thấy bằng mắt khi mắt đặt sau thấu kính để nhận chùm tia ló.

+ Ảnh thật có thể hiện rõ trên màn hoặc được nhìn thấy bằng mắt khi mắt đặt sau điểm hội tụ của chùm tia ló.

2. Cách dựng ảnh của một vật tạo bởi thấu kính hội tụ

a) Cách dựng ảnh của điểm sáng S tạo bởi thấu kính hội tụ

- Từ S ta dựng hai tia (trong ba tia đặc biệt) đến thấu kính, sau đó vẽ hai tia ló ra khỏi thấu kính.

- Nếu hai tia ló cắt nhau thực sự thì giao điểm cắt nhau đó chính là ảnh thật S’ của S, nếu hai tia ló không cắt nhau thực sự mà có đường kéo dài của chúng cắt nhau, thì giao điểm cắt nhau đó chính là ảnh ảo S’ của S qua thấu kính.

b) Dựng ảnh của vật sáng AB tạo bởi thấu kính hội tụ

Muốn dựng ảnh A’B’ của AB qua thấu kính (AB vuông góc với thấu kính, A nằm trên trục chính), chỉ cần dựng ảnh B’ của B bằng hai trong ba tia sáng đặc biệt, sau đó từ B’ hạ vuông góc xuống trục chính ta có ảnh A’ của A.

Giải bài tập Vật lí 9 trang 116, 117, 118

Câu C1

Đặt vật ở xa thấu kính và màn ở sát thấu kính. Từ từ dịch chuyển màn ra xa thấu kính cho đến khi xuất hiện ảnh rõ nét của vật ở trên màn, đó là ảnh thật. Ảnh thật cùng chiều hay ngược chiều với vật?

Gợi ý đáp án

Đối với thấu kính hội tụ, vật đặt ngoài khoảng tiêu cự và trong khoảng tiêu cự có cho ảnh không giống nhau
Vật đặt ngoài khoảng tiêu cự cho ảnh thật, ngược chiều với vật. Khi vật đặt rất xa thấu kính thì ảnh thật có vị trí cách thấu kính một khoảng bằng tiêu cự

Câu C2

Dịch vật vào gần thấu kính hơn. Tiến hành thí nghiệm như trên, có thu được ảnh của vật trên màn nữa không? Ảnh thật hay ảo? Ảnh cùng chiều hay ngược chiều với vật?

Gợi ý đáp án

Vật đặt trong khoảng tiêu cự cho ảnh ảo, lớn hơn vật và cùng chiều với vật

Câu C3

Hãy chứng minh rằng không hứng được ảnh của vật ở trên màn. Hãy quan sát ảnh của vật qua thấu kính và cho biết đó là ảnh thật hay ảo, cùng chiều hay ngược chiều, lớn hơn hay nhỏ hơn vật.

Gợi ý đáp án

Đặt vật trong khoảng tiêu cự,màn ở sát thấu kính. Từ từ di chuyển màn ra xa thấu kính, không hứng được ảnh ở trên màn. Đặt mắt trên đường truyền của chòm tia ló, ta quan sát thấy ảnh cùng chiều, lớn hơn vật. Đó là ảnh ảo và không hứng được trên màn.

Câu C4

Hãy dựng ảnh S' của điếm sáng S trên hình 43.3 SGK.

Gợi ý đáp án

Dùng 2 trong 3 tia đặc biệt đã học để dựng ảnh (H.43.3a)

+ Tia tới SI là tia đi song song với trục chính nên cho tia ló đi qua tiêu điểm F’

+ Tia tới SO là tia đi quang tâm O nên cho tia ló đi thẳng

Hai tia ló trên giao nhau tại S’, ta thu được ảnh thật S’ của S qua thấu kính.

Câu C5

Vật sáng AB được đặt vuông góc với trục chính của thấu kính hội tụ có tiêu cự f = 12cm. Điểm A nằm trên trục chính. Hãy dựng ảnh A'B' của AB và nhận xét đặc điểm của ảnh A'B' trong hai trường hợp:

- Vật AB cách thấu kính một khoảng d = 36cm (hình 43.4a SGK).

- Vật AB cách thấu kính một khoảng d = 8cm (hình 43.4b SGK).

Gợi ý đáp án

Dựng ảnh của vật sáng AB qua thấu kính hội tụ. Dùng hai trong ba tia sáng đã học để dựng ảnh B’ của điểm B.

+ Vật AB cách thấu kính d = 36 cm, vật ngoài khoảng OF.

Tia BI đi song song với trục chính nên cho tia ló đi qua F’

Tia tới BO là tia đi quang tâm O nên cho tia ló đi thẳng

Hai tia ló trên giao nhau tại B’, ta thu được ảnh thật B’ của B qua thấu kính.

Từ B’ hạ vuông góc với trục của thấu kính, cắt trục chính tại điểm A’. A’ là ảnh của điểm A. A’B’ là ảnh của AB tạo bởi thấu kính hội tụ.

Nhận xét: Ảnh A’B” là ảnh thật ngược chiều với vật khi vật được đặt ngoài khoảng tiêu cự ( Hình 43.4a)

+ Vật AB cách thấu kính d = 8 cm, vật nằm trong khoảng OF.

Tia BI đi song song với trục chính nên cho tia ló đi qua F’

Tia tới BO là tia đi quang tâm O nên cho tia ló đi thẳng

Hai tia ló trên có đường kéo dài giao nhau tại B’, ta thu được ảnh ảo B’ của B qua thấu kính.

Từ B’ hạ vuông góc với trục của thấu kính, cắt trục chính tại điểm A’. A’ là ảnh của điểm A. A’B’ là ảnh của AB tạo bởi thấu kính hội tụ.

Nhận xét: Ảnh ảo A’B’ cùng chiều với vật và lớn hơn vật khi vật được đặt trong khoảng tiêu cự (Hình 43.4b)

Câu C6

Vận dụng kiến thức hình học, hãy tính khoảng cách từ ảnh đến thấu kính và chiều cao của ảnh trong hai trường hợp ở C5. Cho biết vật AB có chiều cao h = lcm.

Gợi ý đáp án

Ta đặt: OA = d; OA’ = d’; OF = OF’ = f

+) Vật AB cách thấu kính d = 36 cm, vật ngoài khoảng OF.

AB = h = 1cm

OA = d = 36cm

OF = OF' = f = 12cm

A'O = ? A'B' = ?

Ta có: $\Delta OAB \sim \Delta OA'B' \Rightarrow {{A'B'} \over {AB}} = {{A'O} \over {AO}} (1)$

Ta có: $\Delta {\rm{OIF'}} \sim \Delta A'B'F' \Rightarrow {{A'B'} \over {OI}} = {{A'F'} \over {OF'}} (2)$

Mà: OI = AB (3)

Từ (1), (2) và (3) $\Rightarrow {{A'O} \over {AO}} = {{A'F'} \over {{\rm{OF}}'}} = {{A'O - {\rm{OF}}'} \over {{\rm{OF}}'}} \Leftrightarrow {{A'O} \over {36}} = {{A'O - 12} \over {12}}$

$\Rightarrow A'O = 18cm$

Thay A’O = 18cm vào (1) ta có: ${{A'B'} \over 1} = {{18} \over {36}} \Rightarrow A'B' = 0,5cm.$

Vậy chiều cao của ảnh là 0,5cm, khoảng cách từ ảnh đến thấu kính là 18 cm.

- TH2: Vật AB cách thấu kính một khoảng d = 8cm.

AB = h = 1cm

OA = d = 8cm

OF = OF' = f = 12cm

A'O = ? A'B' = ?

Ta có: $\Delta OAB \sim \Delta OA'B' \Rightarrow {{A'B'} \over {AB}} = {{A'O} \over {AO}} (1)$

Ta có: $\Delta {\rm{OIF'}} \sim \Delta A'B'F' \Rightarrow {{A'B'} \over {OI}} = {{A'F'} \over {OF'}} (2)$

Mà: OI = AB (3)

Từ (1), (2) và (3) $\Rightarrow {{A'O} \over {AO}} = {{A'F'} \over {{\rm{OF}}'}} = {{A'O + {\rm{OF}}'} \over {{\rm{OF}}'}} \Leftrightarrow {{A'O} \over 8} = {{A'O + 12} \over {12}}$

$\Rightarrow A'O = 24cm$

Thay A’O = 24cm vào (1) ta có: ${{A'B'} \over 1} = {{24} \over 8} \Rightarrow A'B' = 3cm$

Vậy chiều cao của ảnh là 3cm, khoảng cách từ ảnh đến thấu kính là 24 cm.

Câu C7

Trả lời câu hỏi nêu ra ở phần đầu bài.

Gợi ý đáp án

Dịch chuyển thấu kính hội tụ ra xa trang sách, ảnh của dòng chữ quan sát qua thấu kính cùng chiều và to hơn dòng chữ quan sát trực tiếp. Đó là ảnh ảo của dòng chữ tạo bởi thấu kính hội tụ khi dòng chữ nằm trong khoảng tiêu cự của thấu kính.

Đến một vị trí nào đó, ảnh của dòng chữ ngược chiều với vật. Đó là ảnh thật của dòng chữ tạo bởi thấu kính hội tụ, khi dòng chữ nằm ngoài khoảng tiêu cự của thấu kính, và ảnh thật đó nằm ở trước mắt.