Giáo án Bồi dưỡng học sinh giỏi Vật Lí Lớp 9 - Quang học

2 bất kỳ - Dựng các pháp tuyến I1N1, I2N2 - Đo góc tới và lấy các góc phản xạ tương ứng S • S’ • Cách trình như bài số 1 . Để vẽ ảnh của một vật ta có thể dùng 2 cách Cách 1: theo tính chất đối xứng Cách 2: Theo định luật phản xạ II. Sự khúc xạ ánh sáng Chủ đề 1:ảnh của vật ở trong nước tạo thành do sự khúc xạ A/ Tóm tắt lý thuyết . 1. Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng chứa tia tới và pháp tuyến tại điểm tới .Khi gớc tới tăng thì góc khúc xạ cũng tăng và ngược lại . 2. Khi ánh sáng đi từ không khí vào nước (hoặc thủy tinh) thì góc tới lớn hơn góc khúc xạ và ngược lại. 3. Mắt ta nhìn thấy ảnh của một vật tạo thành do sự khúc xạ ánh sáng.khi chùm tia khúc xạ truyền vào mắt ta 4. Điểm sáng là giao của chùm sáng tới còn ảnh của S là giao của chùm tia khúc xạ B/. bài tập: 1.1 Giải thích sự tạo thành ảnh của một vật ở trong nước. 1.2 Nhìn một hòn sỏi ở trong nước ta thấy hòn sỏi hình như bị nâng lên .tại sao? 1.3 Nhìn vào chiếc đũa nhúng trong một chậu nước ta thấy chiếc đũa hình như bị gãy ở mặt phân cách .tại sao? Chủ đề 2.Dụng cụ quang học A/. lý thuyết: 1.Thấu kính:quang tâm,trục chính, tiêu điểm, tiêu diện,tiêu điểm chính, tiêu điểm phụ, trục chính, trục phụ. 2. đường đi của các tia sáng đặc biệt trong thấu kính. -Tia đi qua quang tâm truyền thẳng -Tia song song với trục chính, (hoặctrục phụ), tia ló đi qua tiêu điểmchính (hoặc phụ) -Tia đi qua tiêu điểm chính (hoặc phụ,)tia ló đi song song với trục chính (hoặc trục phụ) 3.Thấu kính hội tụ có thể cho ảnh thật hoậc ảnh ảo. -vật đặt ở ngoài tiêu điểm của thấu kính cho ảnh thật, ngược chiều với vật.vật ở xa vô cùng cho ảnh ở tiêu điểm, vật tiến lại gần tiêu điểm thì ảnh tiến ra xa thấu kính. Vật ở tiêu điểm ảnh ở xa vô cùng -Vật ở trong tiêu điểm, cho ảnh ảo cùng chiều,lớn hơn vật. Khi vật ở sát thấu kính ảnh trùng với vật(ở sát thấu kính). (chú ý :vật ẩnh luôn di chuyển cùng chiều) 4. Thấu kính phân kỳ luôn cho ảnh ảo cùng chiều,nhỏ hơn vật. 5.Sơ đồ tạo ảnh của vật bởi hệ thấu kính: L1 L2 L3 L4 S S1 S3 S4 .. ảnh tạo bởi dụng cụ thứ nhất làvật của dụng cụ thứ 2... 6.ảnh của một vật là tập hợp ảnh của tất cả các điểm sáng trên vật. Do đó để vẽ ảnh của một vật sáng ta vẽ ảnh của một số điểm đặc biệt rồi nối chúng lại. ( chú ý: nếu một vật vừa nầm trong tiêu điểm vừa nằm ngoài tiêu điểm thì ảnh của vật gồm hai phần :ảnh ảo và ảnh thật do đó làm như trên có thể sai). Ví dụ 6.Điểm sáng là giao của chùm sáng tới phân kỳ, điểm vật ảo là giao của chùm tới hội tụ kéo dài(ở phía sau dụng cụ quang học).giao của chùm sáng ló hội tụ là ảnh thật,giao điểm của chùm ló phân kỳ là ẩnh ảo ứng dụng của thấu kính - Kính lúp:muốn quan sất ảnh ảo của vật bằng lúp phải đặt vật ở trong tiêu điểm của thấu kính. B /. Luyện tập: 1.1: Vẽ tiếp đường đi của một tia sáng cho trước a F o F F F F F ( H-1) (h-2) (h-3 F1 F12 F2 F1 F1 F2 F2 F O F 1.2.Vẽ ảnh của điểm S tạo bơỉ hệ quang học sau .S S. S. F1 F12 F2 F1 F1 F2 F2 F O F ( hình 2.1) (hình 2.2) (hình 2.3) 1.3.Vẽ đường đi của một tia sáng từ điểm S qua hệ quang học rồi đi đến điểm I S. S. S. L G F1 F12 .I F2 F1 F1 F2 .I F2 F .I F L1 L2 L1 L2 (hình3.1) (hình 3.2) (hình 3.3) L G S. S. . . . . F .I I. (hìng3.4) (hình 3.5) 1.4.Vẽ ảnh của một vật sáng taọ bởi thấu kính hoặc một hệ quang học: . . . . . . . F F F F F F ( h 4.1 ) ( h 4.2 ) ( h 4.3 ) . . . . . . . F F F F F F ( h 4.4 ) ( h 4.5) (h 4.6) . . . . . . . . . F1 F12 F2 F1 F1 F2 F2 F F ( hình 4.7) (hình .4.8) (hình 4.9) B 1.5: Cho điểm sáng S ,một thấu kính, một khe hở S. A AB( Hình 5) hãy vẽ một chùm sáng từ S sau . . . . . khi qua thấu kính thì vừa vặn đi qua khe hở AB F F F1 F12 F2 ( giải bài toán khi thay thấu kính hội tụ bằng thấu kính phân kỳ) (Hình 5.1) (4.10) 2:Xác định vị trí thấu kính,loại thấu kính, các yếu tố của thấu kính,tính chất của ảnh tạo bởi thấu kính. 2.1 Cho thấu kính L,và các tia sáng như hình vẽ. Hỏi thấu kính là thấu kính gì ? vẽ tiếp đường đi của tia sáng b 2.2**. Vật AB có dạng một đoạn thẳng cao h=3cm vuông góc với trục chính của thấu kính L,cách quang tâm của thấu kính một khoảng là d=1,5f (B nằm trên trục chính), cho ảnh thật nằm trong tiêu điểm của thấu kính . a. Thấu kính L là thấu kính gì?vì sao? b. Vẽ ảnh của vật AB và tính khoảng cách từ ảnh đến thấu kính Gợi ý: Vật thật đặt ngòai tiêu điểm của thấu kính hội tụ hay cho thật ở ngoài tiêu điểm của thấu kính. vật AB trong bài lại cho ảnh thật ở trong tiêu điểm của thấu kính do đó AB phải là vật aỏ và L phải là thấu kính hội tụ.Từ đó ta có cách vẽ ảnh của vật AB như sau: vẽ tia SI song song với trục chính và có đường kéo dài đi qua A ,tia phản xạ tương ứng đi qua tiêu điểm F,'; vẽ tia đi qua quang tâm có đường kéo dài đi qua A và tia ló op truyền thẳng...... Các bài tập (S200cl)178.,179*,181* 182,183 184*, 185* ,186,*187*,190,191*,193* ; (S121/8)bài 121 3. Vẽ đường đi của tia sáng qua bản mặt song song,giải thích sự tạo thành ảnh của một vật ở trong nước... bài 106,107,103,104,105 (S121/nc8) IV.Bài tập bổ sung Xác định vị trí của vật và ảnh- tính chất của vật,ảnh . Xác định các yếu tố của thấu kính bằng phép vẽ. 4.1. Cho hình vẽ 4.1. đường thẳng xy là trục chính, o là quang tâm,Flà tiêu điểm của thấu kính.Nếu đặt vật tại A thì ảnh cao 3cm, nếu đặt vật tại B thì ảnh cao 1,5 cm. Hỏi khi đặt vật tại trung điểm I của AB thì ảnh cao bao nhiêu? 4.2. Hai vật phẳng nhỏ A1B1 và A2B2 giống nhau, đặt cách nhau 45cm, cùng vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ( h4.2). Hai ảnh của hai vật ở cùng một vị trí, ảnh của A1B1 là ảnh thật, ảnh của A2B2 là ảnh ảo. Hãy: a. Vẽ hai ảnh của hai vật đó trên cùng mặt phẳng hình vẽ. b. Xác định khoảng cách từ A1B1 đến quang tâm của thấu kính. c. Tìm khoảng cách từ F đến 0? 4.3. xem câu 3 đề thi tuyển sinh vào trường lam sơn.(2004-2005) 4.4. Xem bài 4( đề thi HSG bảngB năm 1996-1997). 4.5. ở hình vẽ bên, S là điểm sáng; S/ là ảnh, F là tiêu điểm vật của thấu kính. a.Bằng phép vẽ hình học, Hãy xác định vị trí quang tâm của thấu kính. b. kiểm tra bằng tính toán: biết S S'=L=45cm, SF=l =5cm. 4.6.đề tuyển sinh lớp 10 chuyên lí KHTN 2002-2003 Vật là một đoạn thẳng sáng AB được đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ (A ẻ trục chính), cho ảnh thật A1B1 cao 1,2cm. Khoảng cách từ tiêu điểm đến quang tâm của thấu kính là f=20cm. Dịch chuyển vật đi một khoảng 15cm dọc theo trục chính thì thu được ảnh ảo A2B2 cao 2,4 cm. a. Xác định khoảng cách từ vật đến thấu kính khi dịch chuyển. b. Tìm độ cao của vật. 4.7 xemcâu 4 đề thituyển sinh vao lớp 10 ĐHKHTN( năm 2004) 4.8. xem câu 4 đề thi tuyển sinh ĐHKHTN( 2003-2004) Quỹ tích 4.6.Cho điểm sáng S, và thấu kính hội tụ (hình 4.3). a. Hãy vẽ ảnh của S tạo bởi thấu kính. b. ảnh của điểm S di chuyển như thế nào khi : S di chuyển trên đường thẳng đi qua S và song song với trục chính. S di chuyển trên đường thẳng vuông góc với trục chính S di chuyển trên đường thẳng đi qua F và S. S di chuyển trên đường thẳng đi qua S và 0. Thấu kính di chuyển theo phương vuông góc với trục chính Thấu kính di chuyển dọc theo phương trục chính. Thấu kính quay quanh trục đi qua 0 và vuông góc với mặt phẳng hình vẽ. 4.7. Cho vật sáng AB (h-4.4) và thấu kính hội tụ. ảnh của vật AB sẽ di chuyển như thế nào, tính chất ảnh của vật sẽ ra sao khi: a. AB di chuyển trên đường thẳng a b. Thấu kính di chuyển trên đường thẳng Xác định vị trí của vật và ảnh- tính chất của vật,ảnh tính chất thấu kính bằng công thức. 5.1. A'B' là ảnh của vật thật AB qua một thấu kính hội tụ 0( A ẻ xy; AB ^xy). Gọi d', d là khoảng cách tương ứng từ ảnh và vật đến thấu kính. Chứng minh K== và. 5.2 Vật ảo AB =5cm, đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ tiêu cự f=20cm, ở sau thấu kính, cách thấu kính 20cm. Xác định vị trí, tính chất, độ cao của ảnh và vẽ ảnh. 5.3 Vật sáng đặt song song với một màn ảnh và cách màn 90cm. Người ta dùng TK để thu ảnh thật của vật trên màn, trục chính của thấu kính vuông góc với màn. Người ta tìm thấy 2 vị thí của thấu kính cho ảnh rõ nét trên màn cách nhau một khoảng O1O2 =30cm. a. Xác định vị trí đặt thấu kính và tiêu cự của thấu kính. b. So sánh độ lớn của ảnh thu được ứng với 2 vị trí trên của thấu kính.. (114/S1218) 5.4. Một vật sáng đặt trước một hấu kính hội tụ cho một ảnh rõ nét có độ cao h1 trên màn ảnh sau thấu kính. Nếu giữ vật và màn ảnh cố định , di chuyển thấu kính đến gần màn ảnh thì lại thu được một ảnh thứ hai rõ nét có độ cao h2.hãy tính độ cao h của vật.(115/S1218) 8.1. Nhìn một cái gậy cắm xuống nước, ta thấy hình như nó bị gãy ngay ở mặt nước. Giải thích? 8.2. Nhìn vào một bể đựng nước, ta thấy đáy bể không bằng phẳng mà bị cong lên, những điểm càng xa mắt người quan sát càng bị nâng lên cao hơn. Hãy giải thích hiện tượng trên. 8.3. Một người cao 1,5 m đứng cách máy ảnh 4,5m, phim trong máy ảnh này đặt cách thấu kính 6cm.Hỏi ảnh của người ấy ở trên phim cao bao nhiêu. 8.4. Hình 8.6 vẽ sơ đồ của một đèn chiếu: đèn Đ và gương cầu lõm G1 có chức năng tập chung ánh sáng chiếu và Pim P , L là một thấu kính hội tụ, G2 là một gương phẳng, MN là một màn chắn .Pim P cách L một khoảng l=20cm, OI=40cm, tiêu cự của thấu kính là f=15cm. Góc hợp bởi G2 và phương nằm ngang là 450. Hỏi phải đặt Màn MN ở vị trí nào để thu được ảnh rõ nét của mũi tên AB trong Pim. Thực hành 15.4. Xác định góc tới và góc khúc xạ trong hiện tượng khúc xạ của tia sáng đi từ nước ra không khí 15.5.Trong một cái phòng có thắp một ngọn đèn điện, có hai thấu kính hội tụ đường kính như nhau. Không dùng thêmdụng cụ nào khác , làm thế nào biết được thấu kính nào quang lực( nghịch đảo của tiêu cự lớn hơn). 15.6.Có hai thấu kính đường kính như nhau, một kính hội tụ ,một kính phân kỳ. Làm thể nào biết được kính nào có quang lực lớn hơn mà không dùng các dụng cụ đo. 15.7*. Nêu phương án xác định tiêu cự của một thấu kính hội tụ (thực hiện trong phòng thí nghiệm) với dụng cụ như sau:một ngọn nến (đang cháy), một thước thẳng ( có thang đo), một tấm bìa (màn chắn sáng).