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

Video Giải Vật Lí 11 Bài 30: Giải bài toán về hệ thấu kính - Phần 1 - Thầy Lê Xuân Vượng (Giáo viên VietJack)

C1 trang 192 SGK: Chứng tỏ rằng, với hệ hai thấu kính đồng trục ghép sát nhau ta luôn có: d₂=-d₁'

Trả lời:

Sơ đồ tạo ảnh của hệ hai thấu kính đồng trục:

l = d’₁ + d₂

Với hệ hai thấu kính đồng trục ghép sát nhau thì khoảng cách giữa hai thấu kính l = 0 nên ta luôn có: d₂ = -d’₁

Bài 1 (trang 195 SGK Vật Lý 11): Một học sinh bố trí thí nghiệm theo sơ đồ hình 30.5. Thấu kính phân kỳ L1 có tiêu cự là f₁ = -10cm Khoảng cách từ ảnh S’₁ tạo bởi L1 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 30.5, chùm tia tới là chùm song song:

⇒ d = ∞ ⇒ d'= f₁ = -10cm < 0

S’₁ là ảnh ảo nằm tại tiêu điểm ảnh F’, tức là trước thấu kính và cách thấu kính 10cm.

Khoảng cách từ ảnh S’₁ tạo bởi L₁ đến màn bằng:

S₁H = S₁O + OH = |d'| + l = 10 + 70 = 80cm

Đáp án: B

Bài 2 (trang 195 SGK Vật Lý 11): Tiếp theo các giả thiết cho ở bài tập 1.

_{1 2 2 2 2}

A.10cm

B.15cm.

C.20cm.

D.Một giá trị khác A,B,C.

Lời giải:

Sơ đồ tạo ảnh của hệ hai thấu kính đồng trục:

Trong đó: d₁ = ∞ ⇒ d'₁ = f₁ = -10cm

→ d₂ + d₂’ = 70 – (-10) = 80cm

Điều kiện để chỉ có một vị trí duy nhất của (O₂) tạo được điểm sáng tại H là:

d'₂ = d₂ và d₂ + d'₂ = S₁H = 80cm ⇒ d'₂ = d₂ = 40cm

Tiêu cự của L₂ là:

Đáp án: C

Bài 3 (trang 195 SGK Vật Lý 11): Hai thấu kính, một hội tụ (f₁=20cm), một phân kỳ(f₂=-10cm), có cùng trục chính. Khoảng cách hai quang tâm là l=30cm. Vật AB vuông góc với trục chính được đặt bên trái (L₁ )và cách (L₁ )một đoạn d₁.

a) Cho d₁=20cm, hãy xác định vị trí và tính số phóng đại ảnh cuối cùng cho bởi hệ hai thấu kính. Vẽ ảnh.

b) Thấu kính d₁ để ảnh sau cùng là ảnh ảo và bằng hai lần vật.

Lời giải:

Sơ đồ tạo ảnh của hệ hai thấu kính đồng trục:

Ta có: d₁ = 20cm; f₁ = 20cm; l = 30cm

d₂ = l - d'₁ = -∞ ⇒ d'₂ = f₂ = -10cm

Từ hình vẽ ta thấy:

Vì A₁B₁ ở vô cực nên chùm tia sáng từ AB tới qua tâm O₁ sẽ qua A₁B₁ và là chùm tia song song. Tương tự, chùm tai sáng từ A₁B₁ tới qua tâm O₂ sẽ qua A’₂B’₂ cũng là chùm tia song song. 

⇒ tam giác ABO₁ đồng dạng với tam giác A’₂B’₂O₂ suy ra:

b) Ảnh A’₂B’₂ là ảnh ảo và bằng hai lần vật. Ta có:

Ta có:

Giải phương trình ta được: d₁ = 35cm (thỏa mãn) hoặc d₁ = 45 cm (không thỏa mãn)

Đáp số: a) d’₂ = -10cm; k = 1/2; b) d₁ = 35cm

Bài 4 (trang 195 SGK Vật Lý 11): Một hệ bao gồm hai thấu kính (L₁ )và (L₂) đồng trục có tiêu điểm ảnh chính của (L₁) trùng với tiểu điểm chính của (L₂). Chiếu một chùm tia sáng song song tới (L₁) theo bất kì.

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

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

- (L₁) và (L₂) đều là thấu kính hội tụ.

- (L₁) là thấu kính hội tụ; (L₂) là thấu kính phân kì.

- (L₁) là thấu kính phân kì; (L₂) là thấu kính hội tụ.

Lời giải:

a) Sơ đồ tạo ảnh của hệ hai thấu kính đồng trục:

Trong đó:

Hệ gồm hai thấu kính L₁ và L₂ đồng trục có tiêu điểm ảnh chính của (L₁) trùng với tiêu điểm vật chính của L2 ⇒ l = O1O2 = f1 + f2

Chùm tia sáng tới song song: d₁ = ∞ ⇒ d'₁ = f₁

⇒ d₂ = l - d'₁ = f₂ ⇒ d'₂ = ∞

⇒ 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 kì:

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

Bài 5 (trang 195 SGK Vật Lý 11): Một thấu kính mỏng phẳng – lồi L₁ có tiêu cự f₁=60 cm được ghép sát đồng trục với một thâu kính mỏng phẳng – lồi khác L₂ có tiêu cự f₂=30 cm.Mặt phẳng có hai thấu kính sát nhau.

Thấu kính (L₁) có đường kình 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.

Lời giải:

a)

   + 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 S’2. Như vậy sẽ có hai đồng thời được tạo thành như hình vẽ:.

Sơ đồ tạo ảnh qua thấu kính L1:

Sơ đồ tạo ảnh của hệ hai thấu kính đồng trục:

Trong đó:

Trong đó:

Vì f₁ ≠ f₁₂ ⇒ d'₁ ≠ d'₂ ⇒ Hai hình ảnh S’₁ và S’₂ không trùng nhau.

b) Vì f₁ > f₁₂ nên:

• Điều kiện để hai ảnh S’₁ và S’₂ đều thật là: d₁ > f₁ = 60cm

• Điều kiện để hai ảnh S’₁ và S’₂ đều ảo: d₁ > f₁₂ = 20cm.

Video Giải Vật Lí 11 Bài 30: Giải bài toán về hệ thấu kính - Phần 2 - Thầy Lê Xuân Vượng (Giáo viên VietJack)

Xem thêm các bài Giải bài tập Vật Lí 11 (có video) hay khác:

• Bài 31: Mắt
• Bài 32: Kính lúp
• Bài 33: Kính hiển vi
• Bài 34: Kính thiên văn

---