Home - HỌC TẬP - Bài tập Quang hình học: Bài tập về Khúc xạ ánh sáng, Thấu kính hội tụ và Tật của mắt – Vật lý 9 bài 51
Prev Article Next Article
Sau khi học các khái niệm về khúc xạ, cách dựng ảnh của vật sáng qua thấu kính hội tụ, mắt cận thị.
Trong bài này chúng ta sẽ sử dụng lời giải minh họa một số bài tập quang hình học về nội dung khúc xạ ánh sáng, cách tạo ảnh của vật sáng qua thấu kính hội tụ và mắt cận thị.
1. Bài tập về khúc xạ
* Bài 1 trang 135 SGK Vật Lý 9: Một hình trụ tròn có chiều cao 8 cm, đường kính 20 cm. Một học sinh đặt mắt vào kính sao cho bức tường vừa che hết mặt đáy (hình 51.1 SGK, trang 135). Nếu bạn đổ đầy nước vào bình khoảng 2/4 thì bạn chỉ nhìn thấy chữ O ở giữa của đáy. Vẽ tia sáng từ tâm O của miệng bình tới mắt.
* Câu trả lời:
– Vẽ đoạn thẳng PQ biểu diễn mặt nước sau khi đổ nước vào đoạn thẳng PQ này, cắt tia sáng BD đi từ mép đáy bình đến mắt tại điểm I.
Vì vậy, tôi là mục tiêu.
– Nối OI: OI là tia tới, tia OI khúc xạ tại I theo phương IM.
– IM: tia khúc xạ tới mắt.
⇒ Kết quả đo: AB = 0,5 cm; A’B ‘= 1,5cm ⇒ A’B’ = 3AB.
2. Bài tập về dựng ảnh của một vật sáng qua thấu kính hội tụ
* Bài 2 trang 135 SGK Vật Lý 9: Vật sáng AB có dạng mũi tên đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ cách thấu kính 16 cm, A nằm trên trục chính. Thấu kính có tiêu cự 12 cm.
a) Vẽ ảnh của vật AB theo đúng tỉ lệ.
b) Đo độ cao của ảnh và vật trong hình rồi tính xem vật sáng hơn vật bao nhiêu lần.
* Câu trả lời:
a) Vẽ hình theo đúng tỷ lệ
b) Xét hai cặp tam giác đồng dạng trong hình bên:
ΔABO và ΔA’B’O; ΔA’B’F ‘và ΔOIF’.
Từ công thức tính tương tự:
Vì AB = OI (tứ giác BIOA là hình chữ nhật) nên:
d ‘- df = d’f (**)
Chia cả hai vế của (**) cho tích d.d’.f ta được:
(Đây được gọi là công thức thấu kính cho trường hợp ảnh thật)
Thay d = 16 cm, f = 12 cm, ta được: OA ‘= d’ = 48 cm
Thay vì điều này
chúng tôi nhận được:
⇒ Ảnh cao gấp ba lần vật.
3. Bài tập về các tật của mắt * Bài 3 trang 136 SGK Vật Lý 9:Hoa cận thị với điểm C xa vCách mắt 40 cm. Bình cũng cận thị với điểm C xa v
Cách mắt 60 cm.
a) Ai bị cận thị lớn hơn?
b) Hai bạn Hoa và Bình đều cần đeo kính để khắc phục tật cận thị. Kính được đeo sát mắt. Thấu kính đó là gì? Thấu kính của ai có tiêu cự ngắn hơn?
* Câu trả lời:a) Ta có: OCv( Vẽ)= 40cm; ĐƯỢC RỒIv( Cái bình)
= 60cmĐến hạn: OK v (hòa)
1. Áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng
i: góc tới
r: góc khúc xạ
n1: chiết suất của môi trường chứa tia tới
n2: chiết suất của môi trường chứa tia khúc xạ
Ví dụ 1
Viết công thức củađịnh luật khúc xạ với các góc nhỏ (<10o).
Trả lời:
Định luật khúc xạánh sáng:
Hay n1.sin i = n2.sin r
Nếu i,r < 10othì: sin i≈ i; sin r≈ r (khiđó i, r tính bằngđơn vị radian)
Công thức củađịnh luật khúc xạ với các góc nhỏ (< 10o) là: n1.i = n2.r (i, r tính bằng radian)
Ví dụ 2:Áp dụngđịnh luật khúc xạ cho trường hợp i=0o. Kết luận.
Trả lời:
Công thức củađịnh luật khúc xạ: n1sin i = n2sin r
Trường hợp i = 0o= >r =0
Kết luận: Tia sáng qua mặt phân cách của hai môi trường có phương theo phương vuông góc với mặt phân cách không bị khúc xạ.
2. Liên hệ giữa chiết suất và vận tốc ánh sáng
Trong đó:
v: vận tốc ánh sáng trong môi trường chiết suất n
c: vận tốc ánh sáng trong chân không
n: chiết suất của môi trường
Ví dụ 1:Chiết suất ( tuyệtđối) n của một số môi trường là gì? Viết hệ thức liên hệ giữa chiết suất tỉđối và chiết suất tuyệtđối.
Lời giải:
Chiết suất tuyệtđối của một môi trường là tỉ số vận tốcánh sáng c trong chân không so với vận tốcánh sáng v trong môi trườngđó.
Hệ thức liên hệ giữa chiết suất tỉđối và chiết suất tuyệtđối
Ví dụ 2: Theo công thức củađịnh luật khúc xạánh sáng, trường hợp nào không có hiện tượng khúc xạ?
Lời giải:
Công thức củađịnh luật khúc xạ: n1sin i = n2sin r
Trường hợp i = 0o =>r = 0o
* Tia sáng qua mặt phân cách của hai môi trường theo phương vuông góc với mặt phân cách không bị khúc xạ.
3. Khúc xạ qua bản mặt song song
- Bản mặt song song là một môi trường trong suất và đồng chất giới hạn bởi hai mặt phẳng song song.
- Tính chất:
+ Tia ló song song với tia ló
+Vật thật cho ảnh ảo và vật ảo cho ảnh thật
+Vật và ảnh song song nhau và cùng độ lớn
- Đường đi của tia sáng qua bản mặt song song như hình vẽ
Độ dời ngang của tia sáng (khoảng cách giữa tia tới và tia ló)
Trong đó:
e: độ dày của bản mặt song song
Độ dời ảnh qua bản mặt song song
4. Khúc xạ qua lưỡng chất cầu và qua khối cầu
+ Nếu mặt phân cách hai môi trường là hình cầu thì pháp tuyến là đường thẳng nối điểm tới và tâm cầu.
+ Áp dụng các công thức về khúc xạ giải bình thường.
5. Bài tập khúc xạ ánh sáng:
Bài tập 1: Tia sáng đi từ nước có chiết suất 4/3 sang thủy tinh có chiết suất 1,5. Tính góc khúc xạ và góc lệch D tạo bởi tia khúc xạ và tia tới, biết góc tới i = 30o.
Lời giải
Bài tập 2: Tia sáng truyền trong không khí tới gặp mặt thoáng của chất lỏng có chiết suất. Ta được hai tia phản xạ và khúc xạ vuông góc với nhau. Tính góc tới.
Lời giải
Bài tập 3: Một cây cọc dài được cắm thẳng đứng xuống một bể nước chiết suất 4/3. Phần cọc nhô ra ngoài mặt nước là 30 cm, bóng của nó trên mặt nước dài 40 cm và dưới đáy bể nước dài 190 cm. Tính chiều sâu của lớp nước.
Lời giải
Bài tập 4:Khi một tia sángđi từ môi trường này sang môi trường khác, chiết suất tỉđối của hai môi trường cho ta biết gì vềđườngđi của tia sángđó?
Lời giải:
Khi một tia sángđi từ môi trường (1) này sang môi trường (2), chiết suất tỉđối của hai môi trường n21cho ta biết:
+ Nếu n21> 1 thìđườngđi của tia khúc xạ trong môi trường (2)đi gần pháp tuyến của mặt phân cách hơn tia tới.
+ Nếu n21< 1 thìđườngđi của tia khúc xạ trong môi trường (2)đi xa pháp tuyến của mặt phân cách hơn tia tới