Chuyên đề Di chuyển thấu kính trên trục chính cho ảnh rõ nét trên màn

Chuyên đề DI CHUYỂN THẤU KÍNH TRÊN TRỤC CHÍNH CHO ẢNH RÕ NÉT TRÊN MÀN Mục đích - Khảo sát bài toán : Vật thật đặt cách màn ảnh một khoảng không đổi L, đặt thấu kính hội tụ giữa vật và màn sao cho khi di chuyển thấu kính trên trục chính của nó có thể thu được ảnh rõ nét trên màn. - Sử dụng các công thức thấu kính, tính chất ảnh để tìm điều kiện sao cho có hai vị trí của thấu kính cho ảnh rõ nét trên màn; Xác định vị trí thấu kính, độ phóng đại ảnh tại mỗi vị trí đó. - Nêu được một cách đo tiêu cự của thấu kính hội tụ - Vận dụng để làm một số bài toán. II. Nội dung Cơ sở lý thuyết Xét bài toán: Vật thật AB đặt cách màn ảnh đoạn L, thấu kính hội tụ đặt trong khoảng giữa vật và màn sao cho trục chính vuông góc với AB. Tìm điều kiện để có hai vị trí của thấu kính đều cho ảnh rõ nét của vật trên màn. Bài giải Do vật và ảnh đều thật nên d và d’ đều dương B A1’=A2’ A O1 O2 B2’ B1’ Ta có:
(1) Để có 2 vị trí cho ảnh rõ nét trên màn thì phương trình (1) phải có 2 nghiệm phân biệt
Lưu ý : nếu L= 4f chỉ có một vị trí cho ảnh rõ nét nếu L< 4f, thì không có vị trí nào cho ảnh rõ nét của vật trên màn Phương trình (1) có 2 nghiệm phân biệt là d1 và d2 :
;
thì theo viet d1+d2 =L mặt khác d1+ d1’= L suy ra d2 = d1’ hay d1 = d2’ Kết luận: vậy hai vị trí của thấu kính ( cho ảnh rõ nét trên màn) nằm đối xứng nhau qua mặt phẳng trung trực của đoạn nối vật và màn Độ phóng đại ảnh
;
suy ra: Ứng dụng: đo tiêu cự của thấu kính hội tụ Biết khoảng cách giữa vật và màn là L, khoảng cách giữa hai vị trí của thấu kính là l thì:
suy ra: Bài tập vận dụng Bài tập tự luận Bài 1. Vật sáng AB đặt song song và cách màn ảnh một khoảng L = 72 cm, thấu kính có thể đặt ở hai vị trí trong khoảng vật và màn để trên màn thu được ảnh rõ nét, hai vị trí này cách nhau l=48 cm. Tính tiêu cự của thấu kính? Xác định các vị trí của thấu kính? Tính độ phóng đại ảnh trong mỗi trường hợp. Bài giải : do tính chất thuận nghịch nên đặt: d1 = d2’=d; d2=d1’=d’ có
suy ra
suy ra
thay số được f =10 cm có d1 = d2’ =
cm d2 = d1’ =
cm Độ phóng đại k1 =-
k1 =-
Bài 2 Vật AB và màn cố định. Thấu kính đặt trong khoảng giữa vật và màn, sao cho AB vuông góc với trục chính. Ở vị trí thứ nhất thấu kính cho ảnh có kích thước a1, ở vị trí thứ hai thấu kính cho ảnh có kích thước a2 . Hai vị trí thấu kính cách nhau khoảng l. Tính tiêu cự của thấu kính theo l, a1, a2 . Áp dụng với a1 = 4cm, a2 =1cm , l = 30cm. Bài giải Do tính thuận nghịch, đặt d1= d2’=d, d2 = d1’ =d’ Nếu a1>a2 thì d’>d Ta có:
mà k1 k2 =1 suy ra a2 =a1a2 Ta được
(1) , mặt khác d’=d+l (2) Giải hệ (1) và (2) được :
Tiêu cự của thấu kính là :
Thay số được f=20 cm B.Bài tập trắc nghiệm 1. Vật AB đặt song song với màn, trong khoảng giữa vật và màn đặt một thấu kính hội tụ, di chuyển thấu kính dọc theo trục chính thì có hai vị trí cho ảnh rõ nét trên màn, kích thước ảnh lần lượt là 1,6 và 0,4 cm. Kích thước của vật là : A. 0,4 cm B. 0,8 cm C. 1,6 cm D. 3,2 cm 2. Vật AB đặt song song và cách màn khoảng L= 40 cm, thấu kính hội tụ có tiêu cự f=10cm đặt trong khoảng giữa vật và màn sao cho AB vuông góc với trục chính. Trả lời các câu hỏi sau : 2.1. Chọn đáp án đúngvề vị trí của thấu kính A. Không có vị trí nào của thấu kính cho ảnh rõ nét của vật trên màn. B. Có một vị trí của thấu kính cho ảnh rõ nét của vật trên màn. C. Có hai vị trí của thấu kính cho ảnh rõ nét của vật trên màn. D. Chưa đủ dữ kiện để xác định. 2.2. Độ phóng đại ảnh là : A. k1 =3, k2 =1/3 B. k1 =k2 =1 C. k1 =5/3, k2 =3/5 D. Đáp án khác. 3. Vật thật đặt song song và cách màn ảnh một khoảng L, đặt một thấu kính hội tụ có tiêu cự f= 16cm trong khoảng giữa vật và màn thì thấy có hai vị trí của thấu kính cho ảnh rõ nét của vật trên màn, hai vị trí đó cách nhau 60 cm. L có giá trị : A. 80cm B. 160cm C. 100 cm D. 200cm.