Giải Lý lớp 11 Bài 30: Giải bài toán về hệ thấu kính

Giải Lý lớp 11 Bài 30: Giải bài toán về hệ thấu kính

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:

Trường hợp hai thấu kính ghép sát nhau hệ tương đương với một thấu kính có độ tụ:

Có sơ đồ tạo ảnh:

Bài 1 (trang 195 SGK Vật Lý 11): 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 L_1 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

Bài 2 (trang 195 SGK Vật Lý 11): 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:

Sơ đồ tạo ảnh qua hệ thấu kính:

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

a) Sơ đồ tạo ảnh:

Vẽ hình 30.2. Từ hình 30.2 ta thấy:

Vì A₁ B₁ ở vô cực nên chùm tia sáng từ AB tới qua tâm O₁ sẽ qua A₁ B₁ và là chùm tia song song. Tương tự, chùm tai sáng từ A₁ B₁ tới qua tâm O₂ sẽ qua A₂ B₂ cùng là chùm tia song song.

=>tam giác ABO₁ đồng dạng với tam giác A₂ B₂ O₂ suy ra:

b) Ảnh A₂ B₂ là ảnh ảo và bằng hai lần vật. Ta có:

Ảnh A₂ B₂ là ảnh ảo và bằng hai lần vật AB

Giải ra được: d₁=35cm ( nhận)và d₁=45cm (loại)

Đáp số: a)d₂'=-10cm;k=1/2;b) d₁=35 cm

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 qua hệ thấu kính:

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 => a=O₁ O₂=f₁+f₂

Chùm tia sáng tới song song: > d₁=∞=>d₁'=f₁

=> d₂=a-d₁'=f₂=> d₂'=∞

=> 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: hình 30.3a

L₁ là thấu kính hội tụ; L₂ là thấu kính phân kì: Hình 30.3b

L₁ là thấu kính phân kì; L₂ là thấu kính hội tụ: Hình 30.3c

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) Từ hình 30.4 ta thấy:

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. Như vậy sẽ có hai đồng thời được tạo thành như hình 30.4a.

Sơ đồ tạo ảnh:

b) Vì f₂> f₁₂ nên:

* Điều kiện để hai ảnh S₁,S₂ đều thật là: d₁ và d₂>f_max=f₂=30cm

* Điều kiện để hai ảnh S₁,S₂ đều ảo là∶d₁ và d₂< f_min=f₁₂=20cm