Bài tập quang hình học - Giải Vật lí 9

Vật lí 9 Bài 51 Bài tập quang hình học giúp các bạn học sinh có thêm nhiều gợi ý tham khảo để trả lời các câu trong sách giáo khoa trang 135, 136 thuộc chương 3 Quang học.

Soạn Vật lí 9 bài 51 được biên soạn với các lời giải chi tiết, đầy đủ và chính xác bám sát chương trình sách giáo khoa. Hi vọng đây sẽ là tài liệu cực kì hữu ích hỗ trợ các em học sinh lớp 9 trong quá trình giải bài tập. Đồng thời qua bài học này các bạn hiểu được kiến thức về cách dựng ảnh của một vật tạo bởi thấu kính hội tụ. Ngoài ra các bạn xem thêm nhiều tài liệu khác tại chuyên mục Vật lý lớp 9.

Giải Vật lí 9 Bài 51 trang 135, 136

Câu 1

Một bình hình trụ tròn có chiều cao 8cm và đường kính 20 cm. Một học sinh đặt mắt nhìn vào trong bình sao cho thành bình vừa vặn che khuất hết đáy (hình 51.1 SGK trang 135). Khi đổ nước vào khoảng xấp xỉ 2/4 bình thì bạn đó vừa văn nhìn thấy tâm O của đáy. Hãy vẽ tia sáng từ tâm O của đáy bình truyền tới mắt.

Gợi ý đáp án

- Vẽ đường thẳng PQ biểu diễn mặt nước sau khi đổ nước vào đường PQ này cắt tia sáng BD đi từ mép của đáy bình đến mắt tại điểm I.

Vậy I là điểm tới.

- Nối OI: OI là tia tới, tia OI bị khúc xạ tại I theo phương IM.

- IM: tia khúc xạ đến mắt.

* Kết quả đo: AB =0,5cm; A’B’ = 1,5cm ⇒ A’B’ = 3AB

Câu 2

Một vật sáng AB có dạng mũi tên được đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ, cách thấu kính 16 cm, A nằm trên trục chính. Thấu kính có tiêu cự 12 cm.

a. Hãy vẽ ảnh của vât AB theo đúng tỉ lệ.

b. Hãy đo chiều cao của ảnh và của vật trên hình vẽ và tính xem ánh cao gấp bao nhiêu lần vật.

Gợi ý đáp án

a) Vẽ ảnh theo đúng tỷ lệ

b) Trên hình vẽ, xét hai cặp tam giác đồng dạng:

ΔABO và ΔA’B’O; ΔA’B’F’ và ΔOIF’.

Từ hệ thức đồng dạng được:

$\frac{\mathrm{AB}}{\mathrm{A}^{\prime} \mathrm{B}^{\prime}}=\frac{\mathrm{AO}}{\mathrm{A}^{\prime} \mathrm{O}}(*) ; \frac{\mathrm{OI}}{\mathrm{A}^{\prime} \mathrm{B}^{\prime}}=\frac{\mathrm{OF}^{\prime}}{\mathrm{F}^{\prime} \mathrm{A}^{\prime}}=\frac{\mathrm{OF}^{\prime}}{\mathrm{OA}^{\prime}-\mathrm{OF}^{\prime}}$

Vì AB = OI (tứ giác BIOA là hình chữ nhật)

$\rightarrow \frac{\mathrm{AO}}{\mathrm{A}^{\prime} \mathrm{O}}=\frac{\mathrm{OF}^{\prime}}{\mathrm{OA}^{\prime}-\mathrm{OF}^{\prime}} \leftrightarrow \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}^{\prime}}=\frac{\mathrm{f}}{\mathrm{d}^{\prime}-\mathrm{f}}$
$\leftrightarrow \mathrm{dd}^{\prime}-\mathrm{df}=\mathrm{d}^{\prime} \mathrm{f}(1)$

Chia cả hai vế của (1) cho tích d.d'.f ta được:

$\frac{\mathrm{dd}^{\prime}-\mathrm{df}}{\mathrm{d} \mathrm{d}^{\prime} \cdot \mathrm{f}}=\frac{\mathrm{d}^{\prime} \mathrm{f}}{\mathrm{d} \cdot \mathrm{d}^{\prime} \cdot \mathrm{f}} \leftrightarrow \frac{1}{\mathrm{f}}-\frac{1}{\mathrm{~d}^{\prime}}=\frac{1}{\mathrm{~d}} \leftrightarrow \frac{1}{\mathrm{f}}=\frac{1}{\mathrm{~d}}+\frac{1}{\mathrm{~d}^{\prime}}$

(đây được gọi là công thức thấu kính cho trường hợp ảnh thật)

Thay $\mathrm{d}=16 \mathrm{~cm}, \mathrm{f}=12 \mathrm{~cm}$ ta tính được: $\mathrm{OA}^{\prime}=\mathrm{d}^{\prime}=48 \mathrm{~cm}$

Thay vào $( \left.^{\star}\right)$ ta được:

$\mathrm{A}^{\prime} \mathrm{B}^{\prime}=\mathrm{AB} \cdot \frac{\mathrm{A}^{\prime} \mathrm{O}}{\mathrm{AO}}=\mathrm{AB} \cdot \frac{\mathrm{d}^{\prime}}{\mathrm{d}}=1 \cdot \frac{48}{16}=3 . \mathrm{AB}$

Ảnh cao gấp 3 lần vật.

Câu 3

Hòa bị cận thị có điểm cực viễn C_v nằm cách mắt 40 cm. Bình cũng bị cận thị có điểm cực viễn C_v nằm cách mắt 60 cm.

a. Ai bị cận thị nặng hơn?

b. Hòa và bình đều phải đeo kính để khắc phục tật cận thị. Kính được đeo sát mắt. Đó là thấu kính loại gì? Kính của ai có tiêu cự ngắn hơn?

Gợi ý đáp án

a) Ta có: (OC_v)Hòa = 40 cm; (OC_v)Bình = 60 cm

Do: (OC_v)Hòa < (OC_v)Bình nên bạn Hòa nhìn xa kém hơn → Hòa cận nặng hơn Bình.

b) + Để sửa tật cận thị, cần phải đeo kính sao cho:

Vật AB cần quan sát ở rất xa (coi như vô cực, khoảng cách từ vật đến kính là d₁ = ∞ ) qua kính sẽ tạo ảnh ảo A’B’ nằm tại điểm cực viễn của mắt người đó. Khi đó mắt sẽ nhìn thấy ảnh A’B này mà không cần điều tiết và qua thể thủy tinh của mắt cho ảnh A”B” trên màng lưới như hình vẽ:

Tức là: B’ ≡ C_V (1)

Khi d₁ = ∞ → d’ = f → B’ ≡ F (2)

Từ (1) và (2) → F ≡ C_v

Vậy kính cận là kính phân kỳ. Muốn nhìn rõ các vật ở xa thì người cận phải đeo kính có tiêu cụ thỏa mãn điều kiện tiêu điểm F của kính trùng với điểm cực viễn của mắt: F ≡ C_v

Do kính cận thích hợp có tiêu cự thỏa mãn: fk = OC_v

nên (f_k)_Bình = (OC_v)_Bình = 60 cm > (fk)Hòa = (OC_v)Hòa = 40 cm.

Vậy kính của Hòa có tiêu cự ngắn hơn

Lý thuyết Bài tập quang hình học

1. Hiện tượng khúc xạ ánh sáng

Hiện tượng tia sáng truyền từ môi trường trong suốt này sang môi trường trong suốt khác bị gãy khúc tại mặt phân cách giữa hai môi trường được gọi là hiện tượng khúc xạ ánh sáng.

Ghi chú:

f là tiêu cự của thấu kính

d là khoảng cách từ vị trí của vật đến thấu kính.

d’ là khoảng cách từ vị trí của ảnh đến thấu kính

1. 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.