Lý thuyết và bài tập Chương IV môn Vật lí Lớp 11 - Trường THPT Thái Phiên

Nội dung text: Lý thuyết và bài tập Chương IV môn Vật lí Lớp 11 - Trường THPT Thái Phiên

1. CHƯƠNG IV: QUANG HÌNH HỌC A. LÝ THUYẾT KHÚC XẠ ÁNH SÁNG 1. Định nghĩa hiện tượng khúc xạ ánh sáng Định nghĩa: Khúc xạ ánh sáng là hiện tượng lệch phương (gãy) của tia sáng khi truyền xiên góc qua mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt khác nhau. 2. Định luật khúc xạ ánh sáng Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới (tạo bởi tia tới và pháp tuyến) và ở phía bên kia pháp tuyến so với tia tới. Với hai môi trường trong suốt nhất định, tỉ số giữa sin góc tới (sini) và sin của góc khúc xạ (sỉn) luôn không đổi n sin i n 2 khuc xa n 21 sin r n1 n toi n21> 1 (n2> n1ta nói môi trường khúc xạ chiết quang hơn môi trường tới) thì sini > sinr hay i > r, trong trường hợp này, khi đi qua mặt phân cách, tia sáng khúc xạ đi gần pháp tuyến hơn tia tới. n21< 1 (n2< n1ta nói môi trường khúc xạ chiết quang kém hơn môi trường tới) thì sini < sinr hay i < r, trong trường hợp này, khi đi qua mặt phân cách, tia sáng khúc xạ đi xa pháp tuyến hơn tia tới. 3. Chiết suất của môi trường a) Chiết suất tỉ đối Trong biểu thức của định luật khúc xạ, n21gọi là chiết suất tỉ đối của môi trường 2 (môi trường khúc xạ) đối với môi trường 1 (môi trường tới). Ý nghĩa của chiết suất tỉ đối: chiết suất tỉ đối cho biết tia sáng khúc xạ nhiều hay ít khi đi từ môi trường này vào môi trường kia. Liên hệ giữa chiết suất tỉ đối với các tốc độ v 1 và v2 của ánh sáng khi đi trong môi trường 1 và môi trường 2. v1 n  n 21 v2 b) Chiết suất tuyệt đối Chiết suất tuyệt đối của một môi trường là chiết suất tỉ đối của môi trường đó đối với chân không. Chiết suất tuyệt đối của môi trường 1 và 2 c c n1 ; n 2 v1 v2 Vì tốc độ của ánh sáng truyền đi trong các môi trường bao giờ cũng nhỏ hơn tốc độ ánh sáng trong chân không (v < c), nên chiết suất tuyệt đối của mọi môi chất đều lớn hơn 1. 1
2. Ý nghĩa của chiết suất tuyệt đối:chiết suất tuyệt đối của một môi trường cho biết tốc độ ánh sáng trong môi trường đó nhỏ hơn tốc độ ánh sáng trong chân không bao nhiêu lần. Dạng đối xứng của biểu thức định luật khúc xạ ánh sáng n1sini= n2 sinr Nguyên nhân của khúc xạ ánh sáng: là do tốc độ ánh sáng bị thay đổi khi truyền từ môi trường trong suốt này sang môi trường trong suốt khác. A Lưu ý: Thông thường khi nói “chiết suất môi trường là n ” ta hiểu đây là chiết suất E tuyệt đối. Nếu đề cặp tới chiết suất tỉ đối thì phải nói rõ. A B 4. Ảnh của một vật được tạo bởi sự khúc xạ ánh sáng qua mặt phân cách hai môi / trường O Xét một điểm O nằm ở đáy một cốc nước. Ta chú ý hai tia tới OA, OB đến mặt nước ; OA vuông góc với mặt nước, đồng thời B rất gần A. Nếu kéo dài các tia của chùm O khúc xạ thì các đường kéo dài gặp nhau tại O’ (hình vẽ). O’ ảnh ảo của O. Đặt mắt ngoài không khí sao cho chùm khúc xạ nói trên đi vào mắt, ta sẽ có cảm giác là đáy cốc như được nâng lên cao hơn so với bình thường. 5. Tính thuận nghịch trong sự truyền ánh sáng Ánh sáng truyền đi theo đường nào thì cũng truyền ngược lại theo đường đó. Nếu ánh sáng truyền từ S tới R, giả sử theo đường truyền là SIJKR, thì khi truyền ngược lại theo tia RK, đường truyền là RKJIS (hình vẽ). Đó là tính thuận nghịch trong sự truyền ánh sáng. PHẢN XẠ TOÀN PHẦN 1. Hiện tượng phản xạ toàn phần Định nghĩa: Phản xạ toàn phần là hiện tượng phản xạ toàn bộ tia sáng tới, xảy ra ở mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt. 2. Điều kiện để có phản xạ toàn phần Ánh sáng truyền từ môi trường chiết quang hơn sang môi trường chiết quang kém (n1> n2) Góc tới lớn hơn hoặc bằng góc tới giới hạn: i ≥ igh với sinigh = n2/n1 = nnhỏ /nlớn 0 A Lưu ý:khi i = igh thì r = 90 , tia khúc xạ nằm sát mặt phân cách giữa hai môi trường. 3. Phân biệt phản xạ thông thường với phản xạ toàn phần Giống nhau: tia phản xạ tuân theo định luật phản xạ ánh sáng. Khác nhau: Trong phản xạ thông thường, chùm tia phản xạ sáng mờ hơn chùm tia tới, trong phản xạ toàn phần chùm tia phản xạ sáng như chùm tia tới. Trong phản xạ toàn phần, tia sáng phảỉ truyền từ môi trường chiết quang hơn sang môi trường chiết quang kém và góc tới phải lớn hơn hoặc bằng góc tới giới hạn. Phản xạ thông thường không có điều kiện rằng buộc. MẮT VÀ CÁC DỤNG CỤ QUANG HỌC I. LĂNG KÍNH 1. Cấu tạo lăng kính Cấu tạo: Lăng kính là một khối trong suốt, đồng chất, được giới hạn bởi hai mặt phẳng không song song. Các phần tử của lăng kính: - Hai mặt phẳng ở trên gọi là các mặt bên của lăng kính. - Giao tuyến của hai mặt bên được gọi là cạnh của lăng kính. - Mặt đối diện với cạnh là đáy của lăng kính. - Một mặt phẳng bất kì vuông góc với cạnh được gọi là mặt phẳng tiết diện chính. Trong thực tế, lăng kính là một khối lăng trụ có tiết diện chính là một tam giác. - Góc A hợp bởi hai mặt lăng kính được gọi là góc chiết quang hay góc ở đỉnh của lăng kính. 2. Đường đi của tia sáng qua lăng kính 2
3. Điều kiện khảo sát:Xét một lăng kính có chiết suất n đặt trong không khí. Ta chỉ xét các tia sáng nằm trong mặt phẳng tiết diện chính của lăng kính và là ánh sáng đơn sắc (ánh sáng chỉ có một màu nhất định). Đường đi của tia sáng qua lăng kính: Chiếu tới mặt bên AB của lăng kính một tia sáng SI. Tia sáng này sẽ bị khúc xạ tại I và J khi đi qua các mặt bên, và ló ra theo tia JR. 3. Các công thức lăng kính sini1 = nsinr1 (1) sini2 = nsinr2 (2) A = r1 + r2 (3) D = i1 + i2 – A (4) với i1 và r1 lần lượt là góc tới và góc khúc xạ ở mặt bên AB; r 2 và i2 lần lượt là góc tới và góc ló ở mặt bên AC; D là góc hợp bởi tia tới SI và tia ló JR được gọi là góc của tia sáng khi đi qua lăng kính. A Lưu ý:khii ≤ 100 thì sini = i; sinr = r → D = A(n – 1) 4. Biến thiên của góc lệch theo góc tới Khi góc tới thay đổi thì góc lệch cũng thay đổi và qua một giá trị cực tiểu (gọi là góc lệch cực tiểu), kí hiệu D m. Khi tia sáng có góc lệch cực tiểu D = Dmin, đường đi của tia sáng đối xứng qua mặt phẳng phân giác của góc ở đỉnh A. Trong trường hợp này, ta có i1 = i2 = im (góc tới ứng với độ lệch cực tiểu) Lúc đó r1 = r2 = A/2 Góc lệch cực tiểu: Dmin = 2im – A D A Hay i m m 2 Suy ra D A A sin m n sin 2 2 II. THẤU KÍNH MỎNG 1. Định nghĩa: Thấu kính là khối chất trong suốt giới hạn bởi hai mặt cầu hoặc một mặt phẳng và một mặt cầu. 2. Phân loại: Điều kiện khảo sát: - Thấu kính mỏng O1O2 1 - Điều kiện tương điểm (điều kiện cho ảnh rõ nét): Các tia sáng tới thấu kính phải lập một góc nhỏ với trục chính của thấu kính. Phân loại: Dựa vào hình dạng và tác dụng chia TK làm hai loại (với n > 1). Thấu kính rìa mỏng ( TKHT) Thấu kính rìa dày ( TKPK) 3. Các phần tử của thấu kính: 3
4. + O: Quang tâm (điểm trùng nhau của hai đỉnh cầu O1 và O2). + XY: Trục chính (đường thẳng nối tâm hai chỏm cầu). + : Trục phụ (đường thẳng qua quang tâm không trùng với trục chính). + F': Tiêu điểm ảnh chính (điểm hội tụ của chùm tia tới song song trục chính). + F : Tiêu điểm vật chính (vị trí của nguồn sáng điểm để có chùm sáng ló song song trục chính, F và F’ dối xứng với nhau qua quang tâm). + (P): Tiêu diện vật (mặt phẳng qua tiêu điểm vật chính và vuông góc với trục chính). + (P'): Tiêu diện ảnh (mặt phẳng qua tiêu điểm ảnh chính và vuông góc với trục chính). + F '1: Tiêu điểm ảnh phụ (giao điểm giữa trục phụ và tiêu diện ảnh). + F1: Tiêu điểm vật phụ (giao điểm giữa trục phụ và tiêu diện vật). 4. Đường truyền của tia sáng qua thấu kính a) Với các tia cơ bản - Tia tới qua quang tâm thì đi thẳng. - Tia tới song song trục chính thì tia ló (hoặc đường kéo dài của tia ló) đi qua tiêu điểm ảnh chính F '. - Tia tới (hoặc đường kéo dài của tia tới) qua tiêu điểm vật chính F thì tia ló song song trục chính. b) Với tia có phương bất kì - Tia tới song song trục phụ thì tia ló (hoặc đường kéo dài của tia ló) đi qua tiêu diểm ảnh phụ F '1. Cách vẽ như sau : - Vẽ trục phụ song song với tia tới SI. - Vẽ tiêu diện ảnh (P ‘) cắt trục phụ tại tiêu điểm ảnh phụ F ’1. - Vẽ tia ló IL đi qua 9hoặc có phương đi qua) F ’1, ta được tia ló cần vẽ. 5. Ảnh của một vật qua thấu kính a) Ảnh của một điểm sáng nằm trên trục chính Dùng 2 tia tới sau đây để dựng ảnh:Tia tới qua quang tâm (trùng với trục chính); Tia tới có phương bất kì. b) Ảnh của một điểm sáng nằm ngoài trục chính Dùng 2 trong 3 tia tới sau đây để dựng ảnh: 4
5. - Tia tới qua quang tâm. - Tia tới song song trục chính. - Tia tới qua tiêu điểm vật chính. c) Ảnh của vật nhỏ AB có dạng đoạn thẳng nhỏ vuông góc trục chính - Vẽ ảnh A' của A, từ A' hạ đường vuông góc với trục chính, cắt trục chính tại B' là ảnh của B. Lúc đó A'B' là ảnh của AB qua thấu kính + Bảng tổng kết sự tạo ảnh qua TK  TKHT - Vật thật nằm ngoài OF luôn cho ảnh thật, ngược chiều với vật (tùy thuộc vị trí của vật mà ảnh có thể lớn hơn hoặc nhỏ hơn). - Vật thật nằm trong OF luôn cho ảnh ảo, cùng chiều, lớn hơn vật và nằm xa thấu kính hơn đối với vật. - Vật thật ở tiêu diện vật luôn cho ảnh ở vô cùng. - Vật ảo luôn cho ảnh thật cùng chiều, nhỏ hơn vật và nằm trong OF’.  TKPK - Vật thật luôn cho ảnh ảo, cùng chiều, nhỏ hơn vật, nằm trong OF’ và gần thấu kính hơn đối với vật. - Vật ảo nằm trong khoảng OF’ luôn cho ảnh thật cùng chiều lớn hơn vật. - Vật ảo nằm ngoài OF luôn cho ảnh ảo ngược chiều với vật (tùy thuộc vị trí của vật mà ảnh có thể lớn hơn hoặc nhỏ hơn). Chung cho cả 2 loại thấu kính: Vật và ảnh qua thấu kính luôn dịch chuyển cùng chiều dọc theo trục chính của thấu kính. 6. Các công thức của thấu kính a) Tiêu cự - Độ tụ của thấu kính Tiêu cự: Khoảng cách từ các tiêu điểm chính đến quang tâm bằng giá trị tuyệt đối của tiêu cự của thấu kính. f = OF = OF' Độ tụ của thấu kính: là đại lượng đặc trưng cho khả năng làm hội tụ chùm tia nhiều hay ít và được đo bằng nghịch đảo của tiêu cự. D = 1/f với f(m), D(đp); đp đọc là điốp Đối với thấu kính mỏng thì 1 1 1 D = = (n – 1)( + ) f R1 R 2 5
6. Trong đó: - n chiết suất tỉ đối của thấu kính đối với môi trường đặt thấu kính. - R1, R2 là bán kính hai mặt thấu kính. b) Vị trí vật và ảnh 1 1 1 d d' f Các công thức hệ quả df d'f dd' d'= ; d = ; f = d f d' f d d' Với d là khoảng cách từ vật tới thấu kính; d' là khoảng cách từ ảnh tới thấu kính c. Số phóng đại của ảnh Số phóng đại được định nghĩa A'B' d' f k = = – = – AB d d f Vậy giá trị tuyệt đối của số phóng đại ảnh bằng tỉ số giữa chiều cao của ảnh (đo theo phương vuông góc với trục chính) với chiều cao của vật. * Qui ước dấu: f > 0 ( D > 0): thấu kính hội tụ; f 0 : Mặt cầu lồi; R 0 : Vật thật; d 0 : Ảnh thật; d' 0: Vật và ảnh cùng chiều (trái tính chất). k < 0 : Vật và ảnh ngược chiều (cùng tính chất). A Lưu ý: Đối hệ thấu kính dấu của k chỉ cho biết chiều giữa vật và ảnh cuối cùng qua hệ. Để nhận biết tính chát của ảnh cuối cùng phải căn cứ vào dấu của d' Một số điểm cần lưu ý khi giải bài tập Trên trục chính của thấu kính có hai chiều dương, một chiều dương dành cho vật và một chiều dương dành cho ảnh, vì vậy ảnh và vật cùng tính chất thì nằm về hai phía của TK; ngược tính chất thì nằm về một phía của TK. Vật và ảnh luôn dịch chuyển cùng chiều nhau đối với thấu kính. + Đối với TKHT Trường hợp vật thật cho ảnh ảo - Khi vật dịch ra xa TK thì ảnh ảo dịch ra xa TK và ảnh ảo lúc sau lớn hơn ảnh ảo lúc đầu. - Khi vật dịch lại gần TK thì ảnh ảo dịch lại gần TK và ảnh ảo lúc sau nhỏ hơn ảnh lúc đầu. Trường hợp vật thật cho ảnh thật - Khi vật dịch ra xa TK thì ảnh thật dịch lại gần TK và ảnh thật lúc sau nhỏ hơn ảnh thật lúc đầu. - Khi vật dịch lại gần TK thì ảnh thật dịch ra xa TK và ảnh thật lúc sau lớn hơn ảnh thật lúc đầu. + Đối với TKPK (vật thật cho ảnh ảo) - Khi vật dịch ra xa TK thì ảnh ảo dịch ra xa TK và ảnh ảo lúc sau nhỏ hơn ảnh ảo lúc đầu. 6
7. - Khi vật dịch lại gần TK thì ảnh ảo dịch lại gần TK và ảnh ảo lúc sau lớn hơn ảnh ảo lúc đầu. III. MẮT VÀ CÁC TẬT CỦA MẮT 1. Cấu tạo Về phương diện quang hình học, ta có thể coi hệ thống bao gồm các bộ phận cho ánh sáng truyền qua của mắt tương đương với một thấu kính hội tụ. Thấu kính tương đương này gọi là thấu kính mắt. Đặc điểm quan trọng của mắt là tiêu cự của thấu kính mắt có thể thay đổi được khi độ cong của các mặt thể thuỷ tinh thay đổi nhờ sự co dãn của cơ vòng và khoảng cách từ quang tâm thể thủy tinh đến màng lưới (còn gọi là võng mạc) không đổi. 2. Sự điều tiết. Điểm cực cận và điểm cực viễn Sự điều tiết của mắt Để nhìn rõ một vật thì ảnh của vật phải nằm trên màng lưới của mắt, ảnh này là ảnh thật, ngược chiều với vật. Khi khoảng cách từ vật đến mắt thay đổi, muốn cho mắt nhìn rõ vật thì tiêu cự của thấu kính mắt cần phải thay đổi sao cho ảnh của vật nằm trên màng lưới. Điều đó được thực hiện bằng cách thay đổi độ căng của cơ vòng, làm thay đổi độ cong của thuỷ tinh thể. Sự thay đổi độ cong các mặt của thể thuỷ tinh (dẫn đến sự thay đổi tiêu cự của thấu kính mắt) để giữ cho ảnh của vật cần quan sát hiện rõ trên màng lưới được gọi là sự điều tiết của mắt. Điểm cực viễn Điểm xa nhất trên trục chính của mắt mà vật đặt tại đó thì ảnh của vật nằm trên màng lưới khi mắt không điều tiết gọi là điểm cực viễn (C V). Đối với mắt không có tật, điểm cực viễn ở vô cực. Khi quan sát vật đặt ở điểm cực viễn mắt không điều tiết, cơ vòng ở trạng thái nghỉ, nên mắt không mỏi. Trong trường hợp này, thuỷ tinh thể của mắt dẹt nhất (tức là tiêu cự của thấu kính mắt lớn nhất, độ tụ nhỏ nhất), tiêu điểm nằm ngay trên màng lưới. (fmax = OV). Điểm cực cận Điểm gần nhất trên trục chính của mắt mà nếu vật đặt tại đó thì ảnh của vật nằm trên màng lưới khi mắt điều tiết cực đại được gọi là điểm cực cận (CC). Khi nhìn vật ở điểm cực cận, thể thuỷ tinh căng phồng đến mức tối đa, tiêu cự của thấu kính mắt giảm đến mức nhỏ nhất. Khoảng cách từ điểm cực cận đến mắt được gọi là khoảng cực cận của mắt và kí hiệu bằng chữ Đ. Độ lớn của khoảng khoảng này phụ thuộc vào độ tuổi. Nếu vật tiến lại gần mắt hơn thì thấu kính mắt sẽ không còn cho ảnh rõ nét của vật trên màng lưới được nữa. Khi nhìn vật đặt ở điểm cực cận, mắt cần phải điều tiết mạnh nhất, do đó chóng mỏi. Để mắt có thể nhìn được lâu và rõ người ta thường đặt vật cách mắt cỡ 25 cm, tức là lớn hơn khoảng cách từ mắt đến điểm cực cận một chút. Khoảng cách từ điểm cực cận (CC) đến điểm cực viễn (CV) gọi là khoảng nhìn rõ của mắt. 3. Góc trông vật và năng suất phân li của mắt Góc trông vật AB có dạng đoạn thẳng là góc hợp bởi 2 tia sáng đi từ A và B tới mắt. Năng suất phân li của mắt: là góc trông nhỏ nhất min khi nhìn vật AB mà mắt còn có thể phân biệt được hai điểm A, B. Vậy muốn phân biệt được A và B thì min. Năng suất –4 phân li phụ thuộc vào mắt của từng người. Đối với mắt bình thường min 1’ 3.10 rad 4. Sự lưu ảnh của mắt Sau khi ánh sáng trên màng lưới tắt, ảnh hưởng của nó vẫn còn kéo dài khoảng 0,1 s. Trong khoảng thời gian đó, ta vẫn còn cảm giác nhìn thấy vật. Đó là sự lưu ảnh của mắt. Hiện tượng này được ứng dụng trong điện ảnh. Khi chiếu phim, cứ sau 0,033 s hay 0,04 s người ta lại chiếu một cảnh. Do hiện tượng lưu ảnh trên màng lưới nên người xem có cảm giác quá trình diễn ra là liên tục. 5. Cận thị a) Đặc điểm của mắt cận Mắt cận là mắt nhìn xa kém hơn mắt thường. Điểm điểm cực cận (C C) của mắt cận cách mắt một khoảng không lớn (cỡ 2 m trở lại, khoảng cách này phụ thuộc vào mắt bị cận nặng hay nhẹ). 7
8. Khi không điều, thấu kính của mắt cận có tiêu điểm nằm trước màng lưới. Điểm cực cận (CC) của mắt cận ở gần mắt hơn so với mắt bình thường. b) Cách khắc phục tật cận thị Để khắc phục tật cận thị có hai cách: Dùng thấu kính phân kì có độ tụ thích hợp đeo trước mắt hay gắn nó sát giác mạc. Thấu kính phân kì được chọn sao cho, nếu người cận thị đeo kính thì ảnh của vật ở xa vô cực hiện lên trong khoảng nhìn rõ của mắt cận (tốt nhất là hiện lên tại điểm cực viễn của mắt để mắt cận nhìn rõ ảnh này mà không phải điều tiết). Tiêu cự kính đeo OkF’= OCv – OOk – fk = OCv – a fk = a – OCv với a là khoảng cách giữa thấu kính mắt và thấu kính đeo Khi đeo kính, điểm gần nhất nhì thấy rõ sẽ ở xa hơn điểm cực cận khi không đeo kính. Phẩu thuật giác mạc làm thay đổi độ cong bề mặt giác mạc. 6. Viễn thị a) Đặc điểm của mắt viễn thị Mắt viễn là mắt nhìn gần kém hơn so với mắt bình thường. So với mắt bình thường điểm cực cận (CC) của mắt viễn nằm xa mắt hơn. Khoảng cách này phụ thuộc vào mắt bị viễn nặng hay nhẹ. Khi không điều tiết, thấu kính mắt của mắt viễn có tiêu điểm nằm sau màng lưới. Khi nhìn vật ở vô cực, mắt viễn đã phải điều tiết. b) Cách khắc phục tật viễn thị Để khắc phục tật viễn thị có hai cách: Dùng một thấu kính hội tụ có độ tụ thích hợp đeo trước mắt hay gần sát giác mạc. Cần chọn kính sao cho khi đeo kính, mắt viễn thị nhìn được vật ở gần như mắt không có tật. Điều đó có nghĩa là ảnh của vật tạo bởi kính nằm ở điểm cực cận của mắt viễn. Ảnh này là ảnh ảo đối với kính, nằm xa mắt hơn vật. Đeo kính như vậy thì khi nhìn vật ở xa vô cực cũng đở phải điều tiết hơn (so với khi không đeo). Phẩu thuật giác mạc làm thay đổi độ cong bề mặt giác mạc. 3. Lão thị a) Đặc điểm của mắt lão Lão thị là tật thông thường của mắt những người nhiều tuổi, thường từ 40 trở lên. Khi tuổi tăng, tính đàn hồi của thuỷ tinh thể giảm và cơ vòng không thể căng phồng thuỷ tinh thể lên như hồi trẻ, do vậy khoảng cực cận của mắt Đ tăng lên, nghĩa là điểm cực cận (CC) xa mắt hơn so với mắt bình thường. b) Cách khắc phục tật lão thị Để khắc phục tật lão thị có hai cách như ở tật viễn thị: Dùng một thấu kính hội tụ có độ tụ thích hợp đeo trước mắt hay gần sát giác mạc. Do tật lão thị là tật thông thường đối với mọi người nhiều tuổi nên đối với những người hồi trẻ mắc tật cận thị phải đeo kính phân kì để nhìn xa thì khi về già mắc thêm tật lão thị, thì tuỳ theo mức độ nặng, nhẹ của tật lão thị, họ có thể phải đeo kính hội tụ để nhìn gần. Đối với những người này, tiện lợi nhất là dùng loại “kính hai tròng” có phần trên là kính phân kì, phần dưới là kính hội tụ. Phẩu thuật giác mạc làm thay đổi độ cong bề mặt giác mạc. IV. KÍNH LÚP 1. Định nghĩa Kính lúp là một dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt trong việc quan sát các vật nhỏ. Nó có tác dụng làm tăng góc trông ảnh bằng cách tạo ra một ảnh ảo lớn hơn vật và nằm trong giới hạn nhìn rõ của mắt 8
9. Kính lúp đơn giản nhất là một thấu kính hội tụ có tiêu cự ngắn 2. Cách ngắm cừng ở điểm cực cận và cách ngắm chừng ở vô cực a. Ngắm chừng là gì? Ngắm chừng nghĩa là điều chỉnh khoảng cách giữa vật và kính lúp để cho ảnh ảo nằm trong giới hạn nhìn rõ của mắt. b. Ngắm chừng ở điểm cực cận: điều chỉnh kính để cho ảnh ảo A’B’ của vật hiện lên ở điểm cực cận của mắt. c. Ngắm chừng ở điểm cực viễn: Điều chỉnh cho ảnh ảo A’B’ hiện lên ở điểm cực viễn của mắt (đỡ mỏi mắt). Với mắt bình thường điểm cực viễn ở vô cực nên gọi là ngắm chừng ở vô cực 3. Độ bội giác của kính lúp a. Định nghĩa độ bội giác: Độ bội giác G của một dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt là tỉ số giữa góc trông ảnh của một vật qua dụng cụ đó ( ) với góc trông trực tiếp vật đó khi đặt vật ở điểm cực cận của mắt ( 0) G (*) 0 Vì , 0 thường rất nhỏ nên công thức (*) có thể viết: tg G ( ) tg 0 AB Với tg (Đ = OCc) 0 Đ b. Độ bội giác của kính lúp: Gọi: l là khoảng cách từ mắt đến kính d’: là khoảng cách từ ảnh A’B’ đến kính (d’<0) A'B' Theo hình vẽ: tg d' l tg A'B' Đ Suy ra G . tg 0 AB d' l Đ  G k. ( ) d' l Các trường hợp: - Ngắm chừng ở cực cận d' l Đ G Cc k AB Đ Ngắm chừng ở vô cực tg G f f Ý nghĩa của ngắm chừng ở vô cực: - Muốn G lớn thì f phải nhỏ. Cách nhắm chừng ở vô cực không những giúp mắt đỡ mỏi mà còn làm cho độ bội giác của kính không phụ thuộc vào vị trí đặt mắt. - Khi ngắm chừng ở vô cực khái niệm độ phóng đại không còn ý nghĩa nữa 0,25 Tiêu chuẩn đánh giá kính lúp: G f (m) G có giá trị từ 2,5 đến 25 và thường ghi X2,5; X5; ; X25. 9
10. B. BÀI TẬP Câu 1: Từ không khí, người ta chiếu xiên góc tới mặt nước nằm ngang một chùm tia sáng hẹp, mỏng, song song. Khi đó chùm tia khúc xạ có bề rộng A. lớn hơn bề rộng chùm tia tới. B. nhỏ hơn bề rộng chùm tia tới. C. bằng bề rộng chùm tia tới. D. lớn hay nhỏ hơn bề rộng chùm tia tới là tùy thuộc vào góc tới. Câu 2: Một bản có hai mặt song song. Bản có bề dày là e, chiết suất n và được đặt trong không khí. Chiếu xiên góc tới bản một tia sáng SI dưới góc tới i, tia ló khỏi bản A. hợp với tia tới một góc i. B. vuông góc với tia tới. C. song song với tia tới. D. vuông góc với bản mặt song song. Câu 3: Chiếu một tia sáng đi từ không khí vào nước có chiết suất n = 4/3, biết góc tới i = 42 0. Góc hợp bởi tia khúc xạ và mặt nước là A. 630. B. 270. C. 600. D. 300. Câu 4: Một bể chứa nước có thành cao 80 cm, đáy phẳng dài 120 cm. Chiều cao mực nước trong bể là 60 cm, chiết suất của nước là 4/3. Một tia sáng đơn sắc chiếu theo phương hợp với mặt nước góc 30 0. Độ dài bóng đen tạo thành trên đáy bể là A. 11,5 cm. B. 34,6 cm. C. 51,6 cm. D. 85,9 cm. Câu 5: Một người thợ săn cá nhìn con cá dưới nước theo phương đứng. Cá cách mặt nước 40 cm, mắt người cách mặt nước 60 cm. Chiết suất của nước là 4/3. Mắt người nhìn thấy cá cách mình một khoảng là A. 95cm. B. 85cm. C. 80cm. D. 90cm. Câu 6: Một người thợ săn cá nhìn con cá dưới nước theo phương đứng. Cá cách mặt nước 40 cm, mắt người cách mặt nước 60 cm. Chiết suất của nước là 4/3. Cá nhìn thấy mắt người cách mình một khoảng là A. 100cm. B. 120cm. C. 110cm. D. 125 cm. Câu 7: Có tia sáng truyền từ không khí vào ba môi trường (1), (2), (3) như sau (hình vẽ). Phản xạ toàn phần không thể xảy ra khi ánh sáng truyền từ môi trường nào tới môi trường nào? A. Từ (1) tới (2). B. Từ (2) tới (3). C. Từ (1) tới (3). D. Từ (3) tới (2). Câu 8: Chiếu một tia sáng đơn sắc từ không khí vào một chất lỏng trong suốt dưới góc tới 45 0 thì góc khúc xạ là 300. Bây giờ, chiếu tia sáng đó từ chất lỏng ra không khí dưới góc tới i. Với giá trị nào của i để có tia khúc xạ ra ngoài không khí? A. i > 450. B. i < 450. C. 300< i < 900. D. i < 600. Câu 9: Một ngọn đèn nhỏ S đặt ở đáy một bể nước có chiết suất n = 4/3, độ cao mực nước h = 60 cm. Bán kính R bé nhất của tấm gỗ tròn nổi trên mặt nước có tâm nằm trên đường vuông góc với mặt nước và đi qua ngọn đèn S, sao cho không có một tia sáng nào từ S lọt ra ngoài không khí là A. R = 45 cm. B. R = 68 cm. C. R = 55 cm. D. R = 53 cm. Câu 10: Một miếng gỗ hình tròn, bán kính R = 4 cm. Ở tâm O của tấm gỗ cắm thẳng góc một đinh OA = 6 cm. Thả miếng gỗ nổi trong chậu nước có chiết suất n = 4/3. Đinh OA ở trong nước. Mắt ở trong không khí sẽ thấy đầu A cách mặt nước đoạn lớn nhất bằng bao nhiêu? A. 4,5 cm. B. 8 cm. C. 1,5 cm. D. 3,64 cm. Câu 11: Phát biểu nào dưới đây không chính xác? Chiếu một chùm tia sáng vào mặt bên thứ nhất của một lăng kính ở trong không khí A góc khúc xạ r1 bé hơn góc tới i1. B. góc tới r2 tại mặt bên thứ hai bé hơn góc ló i2. C. chùm tia sáng bị lệch khi đi qua lăng kính. 10
11. D. luôn luôn có chùm tia sáng ló ra ở mặt bên thứ hai. Câu12: Một tia sáng tới vuông góc với mặt AB của một lăng kính có chiết suất n = 2 và góc ở đỉnh A = 300, B là góc vuông. Góc lệch của tia sáng qua lăng kính là A. 50. B. 130. C. 150. D. 220. Câu13: Cho tia sáng truyền tới lăng kính như hình vẽ. Tia ló truyền đi sát mặt BC. Góc lệch của tia sáng qua lăng kínhlà A. 00. B. 22,50. C. 450. D. 900. Câu14: Tiếp theo bài 13 chiết suất n của lăng kính có giá trị nào sau đây? (Tính tròn với một chữ số thập phân). A. 1,4. B. 1,5. C. 1,7. D. Khác A, B,C. Câu 15: Một tia sáng chiếu đến mặt bên của lăng kính có góc chiết quang A = 60 0, chiết suất chất làm lăng kính n = 3 . Góc lệch cực tiểu giữa tia ló và tia tới là 0 0 0 0 A. Dmin = 30 . B. Dmin = 45 . C. Dmin = 60 . D. Dmin = 75 . Câu16 Lăng kính có góc chiết quang A và chiết suất n =3 . Khi ở trong không khí thì góc lệchcó giá trị cực tiểu Dmin =A. Giá trị của A là A.300. B.600. C.450. D.150. Câu 17: Phát biểu nào sau đây là sai về thấu kính mỏng? Thấu kính mép (rìa) A.mỏng khi đặt trong không khí là thấu kính hội tụ. B. dày khi đặt trong không khí là thấu kính phân kì. C. mỏng khi dìm vào trong chất lỏng thì có thể là thấu kính hội tụ hay phân kì. D. dày luôn luôn là thấu phân kì. Câu 18: Thấu kính hai mặt lồi là thấu kính phân kì khi nó đặt trong môi trường có chiết suất A.lớn hơn chiết suất của không khí. B. nhỏ hơn chiết suất của vật liệu tạo ra thấu kính. C. lớn hơn chiết suất của vật liệu tạo ra thấu kính. D. không bao giờ trở thành thấu kính phân kì. Câu 19: Chọn câu sai. Khi nói về sự tương quan giữa ảnh và vật qua thấu kính. A. Vật thật và ảnh thật luôn nằm về hai phía của thấu kính. B. Vật thật và ảnh ảo luôn nằm về một phía của thấu kính. C. Vật thật cho ảnh ảo luôn ngược chiều với vật. D. Vật thật cho ảnh thật luôn ngược chiều với vật. Câu 20: Chọn câu đúng khi nói về tính chất ảnh của một vật thật qua thấu kính phân kì. A. Ảnh thật, cùng chiều và lớn hơn vật. B. Ảnh thật, ngược chiều và nhỏ hơn vật. C. Ảnh ảo, cùng chiều và lớn hơn vật. D. Ảnh ảo, cùng chiều và nhỏ hơn vật. Câu 21: Một tia sáng từ S trước thấu kính L; qua thấu kính cho tia ló như hình vẽ. Điều nào sau đây là đúng khi nói về loại thấu kính của L và tính chất ảnh của S? A. Thấu kính phân kì, ảnh thật. B. Thấu kính hội tụ, ảnh ảo. C. Thấu kính hội tụ, ảnh thật. D. Thấu kính phân kì, ảnh ảo. Câu 22:Trong các hình vẽ dưới đây, S là vật, S’ là ảnh của S, O là quang tâm của thấu kính (chiều truyền ánh sáng từ trái sáng phải). Ở trường hợp nào, thấu kính đã cho là thấu kính hội tụ ? A. S S’ O S’ O S S’ O S O S’ S H.4. x y x y x y x y H.1 H.2 H.3 H.4 B. H.1. C. H.3. D. H.2. Câu 23: Một thấu kính phẳng - lồi, có độ tụ bằng 4 điốp. Tiêu cự của thấu kính là A.-25 cm. B. 25 cm. C. 2,5 cm. D. 0,25 cm. 11
12. Câu 24: Một thấu kính hội tụ có tiêu cự 20 cm. Một vật sáng AB = 6 cm, đặt vuông góc với trục chính và cách thấu kính 20 cm. Ảnh A’B’ của AB qua thấu kính A. là ảnh thật đối xứng với vật qua quang tâm O. B. là ảnh ảo cao 6 cm, cách thấu kính 20 cm. C. ở vô cùng. D. làảnh thật cao 3 cm cách thấu kính 15 cm. Câu 25: Qua một thấu kính, ảnh thật của một vật thật cao gấp 2 lần vật và cách vật 36 cm. Đây là thấu kính A. hội tụ, có tiêu cự 24 cm. B. phân kì, có tiêu cự 8 cm. C. phân kì, có tiêu cự 24 cm. D. hội tụ, có tiêu cự 8 cm. Câu 26: Vật sáng AB đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính hội, thấu kính cho ảnh A 1B1 cao bằng 0,5 lần vật. Di chuyển vật AB dọc theo trục chính đoạn 5 cm thì thấu kính cho ảnh A 2B2 cao bằng 0,25 lần vật. Tính tiêu cự của thấu kính. A. 2,5 cm. B. 10 cm. C. 5 cm. D. Không xác định được. Câu 27: Trong giờ thực hành, để đo tiêu cự f của một thấu kính hội tụ, một học sinh dùng một vật sáng phẳng nhỏ AB và một màn ảnh. Đặt vật sáng song song với màn và cách màn ảnh một khoảng 90 cm. Dịch chuyển thấu kính dọc trục chính trong khoảng giữa vật và màn thì thấy có hai vị trí thấu kính cho ảnh rõ nét của vật trên nàm, hai vị trí này cách nhau một khoảng 30 cm. Giá trị của f là A. 15 cm. B. 40 cm. C. 20 cm. D. 30 cm. Câu 28:Một người chưa đeo kính nhìn được vật gần nhất cách mắt 12cm. Để đọc sách gần nhất cách mắt 24cm. Người này cần phải đeo sát mắt A. TKHT có tiêu cự f = 24cm. B. TKHT có tiêu cự f = 8cm. C. TKPK f = - 24cm. D. TKPK có tiêu cự f = - 8cm. Câu 29: Một người có khoảng nhìn rõ ngắn nhất là 50cm. Để đọc được dòng chữ cách mắt 30cm thì phải đeo sát mắt kính có độ tụ A. D=2,86đp. B.D=1,33đp. C.D=4,86đp. D.D=-1,33đp. Câu 30: Một người có điểm cực cận cách mắt 25cm và điểm cực viễn ở vô cực, quan sát một vật nhỏ qua kính lúp có độ tụ +10 đp. Mắt đặt sát sau kính. Hỏi phải đặt vật trong khoảng nào trước kính? A. Vật cách mắt từ 7,1cm đến 10cm. B. Vật cách mắt từ 0,07cm đến 0,1cm. C. Vật cách mắt từ 16,7cm đến 10cm. D. Vật cách mắt từ 7,1cm đến 16,7cm. 12