Vật lí 11 Bài 30: Giải bài toán về hệ thấu kính

[ad_1]

Nội dung đang xem: Vật lí 11 Bài 30: Giải bài toán về hệ thấu kính

Giải bài tập Vật lí 11 Bài 30: Giải bài toán về hệ thấu kính giúp các em học sinh lớp 11 nắm vững kiến thức lý thuyết về sơ đồ tạo ảnh, đồng thời biết cách giải nhanh được các bài tập Vật lí 11 chương 7 trang 195.

Việc giải bài tập Vật lí 11 Bài 30 trước khi đến lớp các em nhanh chóng nắm vững kiến thức hôm sau ở trên lớp sẽ học gì, hiểu sơ qua về nội dung học. Đồng thời giúp thầy cô tham khảo, nhanh chóng soạn giáo án cho học sinh của mình. Vậy sau đây là nội dung chi tiết giải Lý 11 Bài 30 Giải bài toán về hệ thấu kính, mời các bạn cùng tham khảo tại đây.

Danh Mục Bài Viết

Giải Vật lí 11 Bài 30: Giải bài toán về hệ thấu kính

Lý thuyết Giải bài toán về hệ thấu kính

a) Hệ hai thấu kính đồng trục ghép cách nhau

– Xét hệ quang học đồng trục gồm hai thấu kính L₁ và L₂.

Vật AB được đặt trên trục của hệ và ở trước L₁.

Vật AB có ảnh A’₁B’₁ tạo bởi L₁.

– Các tia sáng truyền đến L₂ có thể coi là do A’₁B’₁ mà có. A’₁B’₁ là vật đối với L₂.

+ Nếu A’₁B’₁ ở trước L₂, đó là vật thật.

Xem thêm: Vật lí 11 Bài 32: Kính lúp

+ Nếu A’₁B’₁ ở sau L₂, đó là vật ảo (không xét).

Thấu kính L₂ tạo ảnh A’₂B’₂ của vật

Ảnh A’₂B’₂ tạo bởi L₂ là ảnh sau cùng

– Sơ đồ tạo ảnh:

vat li 11 bai 30 giai bai toan ve he thau kinh 2

b) Hệ hai thấu kính đồng trục ghép sát nhau

vat li 11 bai 30 giai bai toan ve he thau kinh 3

vat li 11 bai 30 giai bai toan ve he thau kinh 4

Giải Vật lí 11 Bài 30 trang 195

Câu 1

Một học sinh bố trí thí nghiệm theo sơ đồ hình 30.1.

Thấu kính phân kỳ (O1) có tiêu cự là f1=-10cm. Khoảng cách từ ảnh S1 tạo bởi (O1) đến màn có giá trị nào?

A. 60cm

B. 80cm

C. Một giá trị khác A,B

D. Không xác định được, vì không có vật nên L1 không tạo được ảnh.

Lời giải:

Từ hình 30.1, chùm tia tới là chùm song song:

=>d=∞=>d’=f1=-10cm<0

S1 là ảnh ảo nằm tại tiêu điểm ảnh F’, tức là trước thấu kính và cách thấu kính 10cm.

Khoảng cách từ ảnh S1 tạo bởi (O1) đến màn bằng :

S1 H=S1 O+OH=|d’ |+l=10+70=80cm

Đáp án: B

Câu 2

Tiếp theo các giả thiết cho ở bài tập 30.1.

Đặt giữa O1 và H một thấu kính hội tụ (O2). Khi xê dịch (O2) học sinh này nhận thấy chỉ có một vị trí duy nhất của (O2) tạo được điểm sáng tại H.Tiêu cự của (O2) là bao nhiêu?

A. 10cm

B. 15cm.

C. 20cm.

D. Một giá trị khác A,B,C.

Lời giải:

Đáp án C

Câu 3

Hai thấu kính, một hội tụ (f1 = 20 cm), một phân kỳ (f2 = -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 L1 và cách L1 một đoạn d1.

Xem thêm: Công thức thấu kính

a) Cho d1 = 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 d1 để ảnh sau cùng là ảnh ảo và bằng hai lần vật.

Áp dụng công thức thấu kính: $displaystyle{1 over d} + {1 over {d'}} = {1 over f}$

Lời giải chi tiết

Sơ đồ tạo ảnh:

$ABbuildrel {{L_1}} over longrightarrow {A_1}{B_1}buildrel {{L_2}} over longrightarrow {A_2}{B_2}$

a) Ta có: $displaystyle{d_1}' = {{{d_1}{f_1}} over {{d_1} - {f_1}}} = {{20.20} over {20 - 20}} = infty {d_2} = 1 - {d_1}' = 30 - infty = - infty$

$displaystyle{1 over {{f_2}}} = {1 over {{d_2}}} + {1 over {{d_2}'}} = {1 over infty } + {1 over {{d_2}'}} = {1 over {{d_2}'}}$

$Rightarrow {d_2}' = {f_2} = - 10cm$

$k = displaystyle{{{d_1}'{d_2}'} over {{d_1}{d_2}}} = {displaystyle{{d_2}'} over {{d_1}}}.{{{d_1}'} over {l - {d_1}'}} = {{{d_2}'} over {{d_1}}}.{1 over displaystyle{{l over {{d_1}'}} - 1}} = 0,5$

b) Ta có: ${d_1}' = displaystyle{{{d_1}{f_1}} over {{d_1} - {f_1}}} = {{20{d_1}} over {{d_1} - 20}}$

$displaystyle{d_2} = 1 - {d_1}' = 30 - {{20{{rm{d}}_1}} over {{d_1} - 20}} = {{10{{rm{d}}_1} - 600} over {{d_1} - 20}}$

$displaystyle{d_2}' = displaystyle{{{d_2}{f_2}} over {{d_2} - {f_2}}} = {displaystyle{{{10{d_1} - 600} over {{d_1} - 20}}.( - 10)} over {displaystyle{{10{d_1} - 600} over {{d_1} - 20}} + 10}} = {{600 - 10{{rm{d}}_1}} over {2{{rm{d}}_1} - 80}} < 0$

Ta suy ra điều kiện của d_1:

$left[ begin{array}{l}left{ begin{array}{l}600 - 10{d_1} < 0\2{d_1} - 80 > 0end{array} right.\left{ begin{array}{l}600 - 10{d_1} > 0\2{d_1} - 80 < 0end{array} right.end{array} right. Rightarrow left[ begin{array}{l}{d_1} > 60cm\{d_1} < 40cmend{array} right.$

+ Theo đầu bài, ta có hệ số phóng đại:

$k = displaystyle{{{d_1}'{d_2}'} over {{d_1}{d_2}}}.{displaystyle{{{20{{rm{d}}_1}} over {{d_1} - 20}}.{{600 - 10{{rm{d}}_1}} over {2{{rm{d}}_1} - 90}}} over displaystyle{{d_1}.{{10{{rm{d}}_1} - 600} over {{d_1} - 20}}}} = {{10} over {40 - {d_1}}} = pm 2$

Giải ra ta có $d_1= 35cm$ (thỏa mãn) hoặc $d_1=45cm$ (loại)

Vậy $d_1=35cm$ thì ảnh sau cùng là ảnh ảo và bằng hai lần vật

Câu 4

Một hệ thấu kính gồm hai thấu kính L1 và L2 đồng trục có tiêu điểm ảnh chính của L1 trùng với tiêu điểm vật chính của L2. Chiếu một chùm tia sáng song song với L1 theo phương bất kì.

a) Chứng minh chùm tia ló ra khỏi L2 cũng là chùm tia song song.

b) Vẽ đường đi của chùm tia sáng ứng với các trường hợp:

L1 và L2 đều là thấu kính hội tụ.

L1 là thấu kính hội tụ; L2 là thấu kính phân kỳ.

L1 là thấu kính phân kỳ; L2 là thấu kính hội tụ.

Lời giải chi tiết

a) Sơ đồ tạo ảnh : $ABbuildrel {{L_1}} over longrightarrow {A_1}{B_1}buildrel {{L_2}} over longrightarrow {A_2}{B_2}$

Hệ gồm hai thấu kính L1 và L2 đồng trục có tiêu điểm ảnh chính của (L1) trùng với tiêu điểm vật chính của ${L_2} = > {rm{ }}a = {O_1}{O_2} = {f_1} + {f_2}$

Chùm tia sáng tới song song: = > ${d_1} = infty = > d{'_1} = {f_1} = > {d_2} = a - d{'_1} = {f_2} = > {rm{ }}d{'_2} = infty$

=> chùm tia ló ra khỏi (L2) cũng là chùm tia song song.

b) Vẽ đường đi của chùm tia sáng ứng với các trường hợp:

Xem thêm: Vật lí 11 Bài 29: Thấu kính mỏng

+ Trường hợp (L1 ) và (L2 ) đều là thấu kính hội tụ:

+ Trường hợp: L1 là thấu kính hội tụ; L2 là thấu kính phân kì

+ Trường hợp: L1 là thấu kính phân kì; L2 là thấu kính hội tụ: Hình 30.3

Câu 5

Một thấu kính mỏng phẳng – lõi L1 có tiêu cự f1 = 60 cm được ghép sát đồng trục với một thấu kính mỏng phẳng – lồi khác L2 có tiêu cự f2 = 30 cm. Mặt phẳng của hai thấu kính sát nhau.

Thấu kính L1 có đường kính rìa gấp đôi đường kính rìa của thấu kính L2. Một điểm sáng S nằm trên trục chính của hệ, trước L1.

a) Chứng tỏ có hai ảnh của S được tạo bởi hệ.

b) Tìm điều kiện về vị trí của S để hai ảnh đều thật và hai ảnh đều ảo.

Gợi ý đáp án

Khi chùm tia sáng từ S tới các điểm tới từ miền vành ngoài của thấu kính L2 trở ra thì chỉ đi qua thấu kính L1 và chùm tia ló sẽ tạo ảnh S1

Còn chùm tia sáng từ S tới các điểm tới trong trong khoảng từ tâm thấu kính tới miền vành của thấu kính L2 thì đi qua cả hai thấu kính L1 và L2 và chùm tia ló sẽ tạo ảnh S2.

Sơ đồ tạo ảnh qua thấu kính L1

vat li 11 bai 30 giai bai toan ve he thau kinh 6