- Tải app VietJack. Xem lời giải nhanh hơn!
1. Lập sơ đồ tạo ảnh
a] Hệ hai thấu kính đồng trục ghép cách nhau
Quảng cáo
- Xét hệ quang học đồng trục gồm hai thấu kính L1 và L2.
Vật AB được đặt trên trục của hệ và ở trước L1.
Vật AB có ảnh A'1B'1 tạo bởi L1.
- Các tia sáng truyền đến L2 có thể coi là do A'1B'1 mà có. A'1B'1 là vật đối với L2.
+ Nếu A'1B'1 ở trước L2, đó là vật thật.
+ Nếu A'1B'1 ở sau L2, đó là vật ảo [không xét].
Thấu kính L2 tạo ảnh A'2B'2 của vật
Ảnh A'2B'2 tạo bởi L2 là ảnh sau cùng
- Sơ đồ tạo ảnh:
b] Hệ hai thấu kính đồng trục ghép sát nhau
Hệ hai thấu kính L1 và L2 được ghép sát nhau, có tiêu cự lần lượt là f1 và f2 tương đương với một thấu kính L có tiêu cự f:
Độ tụ của hệ hai thấu kính mỏng đồng trục ghép sát nhau bằng tổng đại số các độ tụ của từng thấu kính ghép thành hệ: D = D1 + D2
Vật AB qua hệ cho ảnh như qua thấu kính L:
Quảng cáo
2. Thực hiện tính toán
Gọi l là khoảng cách từ thấu kính L1 đến thấu kính L2
Khoảng cách từ ảnh A'1B'1 đến thấu kính L1:
Khoảng cách từ A'1B'1 [xem như là vật] đến thấu kính L2: d2 = l - d'1
Khoảng cách từ ảnh A'2B'2 đến thấu kính L2:
Số phóng đại ảnh sau cùng:
Xem thêm các phần Lý thuyết Vật Lí lớp 11 Ôn thi THPT Quốc gia hay, chi tiết khác:
Giới thiệu kênh Youtube VietJack
- Hỏi bài tập trên ứng dụng, thầy cô VietJack trả lời miễn phí!
Đã có app VietJack trên điện thoại, giải bài tập SGK, SBT Soạn văn, Văn mẫu, Thi online, Bài giảng....miễn phí. Tải ngay ứng dụng trên Android và iOS.
Nhóm học tập facebook miễn phí cho teen 2k5: fb.com/groups/hoctap2k5/
Theo dõi chúng tôi miễn phí trên mạng xã hội facebook và youtube:Nếu thấy hay, hãy động viên và chia sẻ nhé! Các bình luận không phù hợp với nội quy bình luận trang web sẽ bị cấm bình luận vĩnh viễn.
mat-cac-dung-cu-quang.jsp
Phương pháp giải dạng bài tập hệ thấu kính ghép sát môn Vật Lý 11 năm 2021-2022
[rule_3_plain]Xin giới thiệu với các em Phương pháp giải dạng bài tập hệ thấu kính ghép sát môn Vật Lý 11 do Thư Viện Hỏi Đáp biên soạn nhằm ôn tập và củng cố các tri thức về chương Khúc xạ ánh sáng trong chương trình Vật Lý lớp 11 năm học 2021-2022. Mời các em tham khảo tại đây!
1. PHƯƠNG PHÁP GIẢI
Hệ 2 thấu kính đồng trục ghép sát nhau:
Với hệ này có 2 cách:
+ Lập sơ đồ như hệ 2 thấu kính ghép đồng trục nhưng khoảng cách L1 tới L2 là l = 0
+ Hoặc dùng thấu kính tương đương
Thay hệ thấu kính bằng một thấu kính tương đương có độ tụ: [{{D}_{h}}={{D}_{1}}+{{D}_{2}}+…+{{D}_{n}}Leftrightarrow frac{1}{{{f}_{h}}}=frac{1}{{{f}_{1}}}+frac{1}{{{f}_{2}}}+…+frac{1}{{{f}_{n}}}] [*]
+ Thực hiện các tính toán trên hệ thấu kính tương đương
+ Khi hai thấu kính ko cùng kích thước ghép sát nhau:
Phần chung [phần giữa] được thay bằng thấu kính tương đương.
Phân riêng [phần rìa] là một thấu kính đơn.
Chứng minh [*]
+ Ta có:
[left{ begin{align} & frac{1}{{{d}_{1}}}+frac{1}{d_{1}^{/}}=frac{1}{{{f}_{1}}} & frac{1}{{{d}_{2}}}+frac{1}{d_{2}^{/}}=frac{1}{{{f}_{2}}} end{align} right.]
+ Vì ghép sát nên:[l=d_{1}^{/}+{{d}_{2}}=0Rightarrow {{d}_{2}}=-d_{1}^{/}]
+ Vậy: [frac{1}{{{d}_{1}}}+frac{1}{d_{2}^{/}}=frac{1}{{{f}_{1}}}+frac{1}{{{f}_{2}}}Leftrightarrow frac{1}{{{f}_{h}}}=frac{1}{{{f}_{1}}}+frac{1}{{{f}_{2}}}Leftrightarrow {{D}_{h}}={{D}_{1}}+{{D}_{2}}]
2. VÍ DỤ MINH HỌA
Ví dụ 1: Hai thấu kính ghép đồng trục như hình. Thấu kính phẳng lồi L1 có bán kính mặt lồi là 20 cm, thấu kính phẳng lõm có bán kính mặt lõm 30 cm. Chiết suất của chất làm hai thấu kính như nhau và đều bằng 1,5.
a] Đặt vật AB trước L1 một đoạn 40 cm vuông góc với trục chính. Xác định vị trí của ảnh cho bởi hệ thấu kính trên.
b] Vật AB đặt trong vòng nào thì các ảnh trên cùng chiều với vật.
Hướng dẫn giải
+ Tiêu cự của thấu kính phẳng – lồi:
[frac{1}{{{f}_{1}}}=left[ n-1 right]frac{1}{{{R}_{li}}}=left[ 1,5-1 right]frac{1}{20}=frac{1}{40}Rightarrow {{f}_{1}}=40left[ cm right]]
+ Tiêu cự của thấu kính phẳng – lõm:
[frac{1}{{{f}_{2}}}=left[ n-1 right]frac{1}{{{R}_{lhat{a}m}}}=left[ 1,5-1 right]frac{1}{-30}=-frac{1}{60}Rightarrow {{f}_{2}}=-60left[ cm right]]
+ Gọi fh là tiêu cự của hệ thấu kính ghép sát. Ta có:
[frac{1}{{{f}_{h}}}=frac{1}{{{f}_{1}}}+frac{1}{{{f}_{2}}}=frac{1}{40}-frac{1}{60}=frac{1}{120}Rightarrow {{f}_{h}}=120left[ cm right]]
+ Phần nhưng hai thấu kính O1, O2 chắn lẫn nhau cho ta hệ 2 thấu kính ghép sát nên hệ này cho một ảnh S1. Phần của thấu kính lớn ko bị chắn bởi thấu kính nhỏ cho ta một ảnh S2. Vậy có 2 ảnh của S được tạo bởi hệ.
+ Sơ đồ tạo ảnh của thấu kính tương đương và thấu kính đơn có rìa lớn
[underbrace{text{S}}_{d}xrightarrow{{{L}_{12}}}underbrace{{{S}_{1}}}_{{{d}_{1}}}] và [underbrace{text{S}}_{d}xrightarrow{{{L}_{2}}}underbrace{{{S}_{2}}}_{{{d}_{2}}}]
+ Vị trí ảnh cho bởi thấu kính tương đương:
[frac{1}{{{f}_{h}}}=frac{1}{d}+frac{1}{d_{1}^{/}}Rightarrow d_{1}^{/}=frac{d.{{f}_{h}}}{d-{{f}_{h}}}=frac{40.120}{40-120}=-60left[ cm right]]
+ Vị trí ảnh cho bởi thấu kính đơn L2 có rìa lớn:
[frac{1}{{{f}_{2}}}=frac{1}{d}+frac{1}{d_{2}^{/}}Rightarrow d_{2}^{/}=frac{d.{{f}_{2}}}{d-{{f}_{2}}}=frac{40.left[ -60 right]}{40+60}=-24left[ cm right]]
b] Thấu kính tương đương coi như thấu kính tụ hội, thấu kính đơn L2 là thấu kính phân kì. Thấu kính phân kì luôn cho ảnh ảo cùng chiều với vật do đó chỉ cần biện luận với thấu kính tương đương.
Điều kiện để ảnh cùng chiều với [thấu kính tương đương] là vật phải nằm trong vòng từ quang tâm tới tiêu cự nên: [0]
Ví dụ 2: Một thấu kính phẳng – lõm làm bằng thủy tinh có tiêu cự f1 = -20 cm. Thấu kính được đặt sao cho trục chính thẳng đứng, mặt lõm hướng lên trên. Một điểm sáng S nằm trên trục chính và cách thấu kính một đoạn d [hình vẽ].
a] Ảnh S/ của S tạo bởi thấu kính cách thấu kính 12 cm. Tính d.
b] Giữ nguyên S và cố định thấu kính. Đổ một chất lỏng trong suốt vào mặt lõm. Hiện giờ ảnh S/ của S là ảnh ảo và cách thấu kính 20 cm. Tính tiêu cự f2 của thấu kính chất lỏng phẳng – lồi.
Hướng dẫn giải
a] Tính d
+ Vì S/ là ảnh của thấu kính phân kì nên: [{{d}^{/}}=-12left[ m right]]
+ Vận dụng công thức thấu kính ta có:
[frac{1}{f}=frac{1}{d}+frac{1}{{{d}^{/}}}Rightarrow d=frac{{{d}^{/}}f}{{{d}^{/}}-f}=frac{left[ -12 right]left[ -20 right]}{-12+20}=30left[ cm right]]
b] Tiêu cự f2
+ Hệ thấu kính hiện thời gồm thấu kính chất lỏng dạng phẳng – lồi và thấu kính thủy tinh dạng phẳng – lõm được ghép sát đồng trục với nhau.
+ Theo đề, ảnh S/ là ảnh ảo và cách thấu kính tương đương 20 cm → [{{d}^{/}}=-20][cm]
+ Vì vật được giữ cố định nên lúc này vật cách thấu kính tương đương d = 30 cm
+ Ta có: [frac{1}{f}=frac{1}{d}+frac{1}{{{d}^{/}}}Rightarrow f=frac{d.{{d}^{/}}}{d+{{d}^{/}}}=frac{30.left[ -20 right]}{30-20}=-60left[ cm right]]
+ Lại có: [frac{1}{f}=frac{1}{{{f}_{1}}}+frac{1}{{{f}_{2}}}Leftrightarrow frac{1}{-60}=frac{1}{-20}+frac{1}{{{f}_{2}}}Rightarrow {{f}_{2}}=30left[ cm right]]
Ví dụ 3: Một thấu kính phẳng lồi L1 có tiêu cự f1 = 20 cm được ghép sát đồng trục với một thấu kính phẳng lồi L2 có tiêu cự f2 = 60cm. Mặt phẳng 2 kính ghép sát nhau như hình vẽ. Thấu kính L2 có đường kính gấp đôi L1. Một điểm sáng S nằm trên trục chính của hệ, trước L1.
a] Chứng tỏ rằng có 2 ảnh của S được tạo bởi hệ.
b] Tìm điều kiện về vị trí của S để 2 ảnh đều thật và đều ảo.
Hướng dẫn giải
a] Phần nhưng hai thấu kính O1, O2 chắn lẫn nhau cho ta hệ 2 thấu kính ghép sát nên hệ này cho một ảnh S1. Phần của thấu kính lớn ko bị chắn bởi thấu kính nhỏ cho ta một ảnh S2. Vậy có 2 ảnh của S được tạo bởi hệ.
b] Gọi fh là tiêu cự của hệ thấu kính ghép sát [thấu kính tương đương]. Ta có:
[frac{1}{{{f}_{h}}}=frac{1}{{{f}_{1}}}+frac{1}{{{f}_{2}}}Rightarrow {{f}_{h}}=frac{{{f}_{1}}{{f}_{2}}}{{{f}_{1}}+{{f}_{2}}}=frac{20.60}{20+60}=15left[ cm right]]
+ Sơ đồ tạo ảnh của thấu kính tương đương và thấu kính đơn có rìa lớn
[underbrace{text{S}}_{d}xrightarrow{{{L}_{12}}}underbrace{{{S}_{1}}}_{{{d}_{1}}}] và [underbrace{text{S}}_{d}xrightarrow{{{L}_{2}}}underbrace{{{S}_{2}}}_{{{d}_{2}}}]
+ Vì thấu kính tương đương và thấu kính đơn L2 đều là thấu kính tụ hội nên điều kiện để cho ảnh thật là:
[left{ begin{align} & text{d}>{{f}_{2}}=60left[ cm right] & d>{{f}_{h}}=15left[ cm right] end{align} right.Rightarrow d>60left[ cm right]]
+ Muốn cho hai ảnh đều là ảnh ảo thì
Ví dụ 4: Có ba thấu kính [L1], [L2] và [L3] có thể ghép sát để tạo thành một bản mặt song song như hình vẽ.
– Khi ghép sát [L1] và [L2] hệ có tiêu sự f’.
– Khi ghép sát [L2] và [L3] hệ có tiêu sự f”.
Hãy tính theo f’ và f” các tiêu cự f1, f2, f3 của ba thấu kính.
Hướng dẫn giải
Ta có: Thấu kính [L1] và [L3] là thấu kính tụ hội, thấu kính [L2] là thấu kính phân kì.
– Khi ghép sát [L1] và [L2] hệ có tiêu cự: [frac{text{1}}{{{text{f}}^{text{ }!!’!!text{ }}}}text{ = }frac{text{1}}{{{text{f}}_{text{1}}}}text{+}frac{text{1}}{{{text{f}}_{text{2}}}}] [1]
– Khi ghép sát [L2] và [L3] hệ có tiêu cự: [frac{text{1}}{{{text{f}}^{text{”}}}}text{ = }frac{text{1}}{{{text{f}}_{text{2}}}}text{+}frac{text{1}}{{{text{f}}_{text{3}}}}] [2]
– Từ [1] và [2], ta có: [frac{text{1}}{{{text{f}}^{text{ }!!’!!text{ }}}}text{+}frac{text{1}}{{{text{f}}^{text{”}}}}text{ = }frac{text{1}}{{{text{f}}_{text{1}}}}text{+}frac{text{2}}{{{text{f}}_{text{2}}}}text{+}frac{text{1}}{{{text{f}}_{text{3}}}}] [3]
– Tiêu cự của thấu kính [L1]: [frac{text{1}}{{{text{f}}_{text{1}}}}text{ = [n}-text{1]}left[ frac{text{1}}{{{text{R}}_{text{1}}}}+frac{1}{infty } right]text{ = }frac{text{n}-text{1}}{{{text{R}}_{text{1}}}}] [4]
– Tiêu cự của thấu kính [L3]: [frac{text{1}}{{{text{f}}_{text{3}}}}text{ = [n}-text{1]}left[ frac{text{1}}{{{text{R}}_{text{3}}}}+frac{1}{infty } right]text{ = }frac{text{n}-text{1}}{{{text{R}}_{text{3}}}}] [5]
[với quy ước: R1 > 0, R3 > 0].
– Tiêu cự của thấu kính [L2]:
[frac{text{1}}{{{text{f}}_{text{2}}}}text{=[n}-text{1]}left[ frac{text{1}}{-{{text{R}}_{text{1}}}}+frac{text{1}}{-{{text{R}}_{text{3}}}} right]text{=}-text{[n}-text{1]}left[ frac{text{1}}{{{text{R}}_{text{1}}}}text{+}frac{text{1}}{{{text{R}}_{text{3}}}} right]] [6]
– Từ [4], [5] và [7], ta có: [frac{text{1}}{{{text{f}}_{text{2}}}}text{ =}-left[ frac{text{1}}{{{text{f}}_{text{1}}}}text{ + }frac{text{1}}{{{text{f}}_{text{3}}}} right]] [7]
– Từ [3] và [7], ta có: [frac{text{1}}{{{text{f}}^{text{ }!!’!!text{ }}}}text{ + }frac{text{1}}{{{text{f}}^{text{”}}}}text{ = }frac{text{1}}{{{text{f}}_{text{2}}}}] [8]
→ [{{text{f}}_{text{2}}}text{ = }frac{{{text{f}}^{text{ }!!’!!text{ }}}{{text{f}}^{text{”}}}}{{{text{f}}^{text{ }!!’!!text{ }}}text{ + }{{text{f}}^{text{”}}}}]
– Thay [8] vào [1], ta có: [frac{text{1}}{{{text{f}}^{text{ }!!’!!text{ }}}}text{ = }frac{text{1}}{{{text{f}}_{text{1}}}}text{+}frac{text{1}}{{{text{f}}^{text{ }!!’!!text{ }}}}text{+}frac{text{1}}{{{text{f}}^{text{”}}}}] → [{{text{f}}_{text{1}}}text{ =}-{{text{f}}^{text{”}}}]
– Thay [8] vào [2], ta có: [frac{text{1}}{{{text{f}}^{text{”}}}}text{ = }frac{text{1}}{{{text{f}}^{text{ }!!’!!text{ }}}}text{+}frac{text{1}}{{{text{f}}^{text{”}}}}text{+}frac{text{1}}{{{text{f}}_{text{3}}}}]Þ [{{text{f}}_{text{3}}}text{ =}-{{text{f}}^{text{ }!!’!!text{ }}}]
Vậy: [{{text{f}}_{text{1}}}text{ =}-{{text{f}}^{text{”}}}]; [{{text{f}}_{text{2}}}text{ = }frac{{{text{f}}^{text{ }!!’!!text{ }}}{{text{f}}^{text{”}}}}{{{text{f}}^{text{ }!!’!!text{ }}}text{ + }{{text{f}}^{text{”}}}}]; [{{text{f}}_{text{3}}}text{ =}-{{text{f}}^{text{ }!!’!!text{ }}}].
3. LUYỆN TẬP
Bài 1. Một thấu kính mẳng, phẳng lõm làm bằng thuỷ tinh, chiết suất n = 1,5 Mặt lõm có bán kính R = 20 cm. Thấu kính được đặt sao cho trục chính thẳng đứng là mặt lõm hướng lên trên. Một điểm sang S đặt trên trục chính ở phía trên thấu kính và cách nó một khoảng d.
a] Biết ảnh S/ của S cho bởi thấu kính nằm cách thấu kính một khoảng 20 cm. Xác định d.
b] Giữ cố định S và thấu kính. Đổ một lớp chất lỏng vào mặt lõm. Hiện giờ ảnh cuối cùng của S nằm cách thấu kính 30cm. Tính chiết suất n/ của chất lỏng, biết n/ < 2.
Bài 2. Đặt thấu kính phẳng – lõm bằng thủy tinh nằm ngang, đổ một chất lỏng trong suốt có chiết suất n/ = 1,8125 vào mặt lõm [quay lên]. Biết bán kính cong của mặt lõm là 12,5 cm và chiết suất của thủy tinh n = 1,5. Từ bề mặt của chất lỏng ta truyền cho viên bi một véc tơ vận tốc tức thời v0 = 3 m/s thẳng đứng hướng lên. Hỏi viên bi cho ảnh thật và cho ảnh ảo qua thấu kính trong bao lâu? Lấy g = 10 m/s2.
Bài 3. Một thấu kính phẳng – lõm làm bằng thủy tinh có chiết suất n = 1,5 ghép sát với một thấu kính khác có tụ số 8dp. Hệ thấu kính ghép tạo ảnh thật cách hệ một đoạn 66,7cm ≈ [frac{200}{3}] cm lúc vật thật đặt cách hệ 40cm.
a] Tính bán kính mặt lõm.
b] Đặt thấu kính phẳng – lõm nằm ngang. Đổ vào mặt lõm một chất lỏng trong suốt chiết suất n¢.
c] Định n’ để thấu kính chứa chất lỏng là thấu kính tụ hội.
Bài 4. Hai thấu kính phẳng – lồi giống nhau cùng tiêu cự f = 40cm được ghép sát đồng trục sao cho hai mặt lồi xúc tiếp nhau.
a]Vật là điểm sáng trên trục chính cách hệ thấu kính 40cm. Xác định ảnh.
b] Đổ một chất lỏng trong suốt vào khoảng trống giữa hai thấu kính ghép. Ảnh của điểm vật nói trên dời xa vị trí thuở đầu một đoạn 80cm. Tính chiết suất của chất lỏng. Biết chiết suất của thủy tinh làm thấu kính là n = 1,5.
Bài 5. Hai thấu kính phẳng – lồi [O] và [O’] cùng làm bằng thủy tinh, chiết suất n = 1,5 có tiêu cự tuần tự là f và f’. Thấu kính [O’] nhỏ hơn [O] và mặt phẳng của hai thấu kính được dán với nhau sao cho trục chính của chúng trùng nhau. Một vật phẳng nhỏ AB đặt trên trục chung, vuông góc với trục.
a] Tính bán kính cong R và R’ của hai mặt lồi của [O] và [O’].
b] Chứng minh rằng vật AB có hai ảnh. Tìm điều kiện để hai ảnh đấy là thật cả hoặc ảo cả.
c] Phcửa ải đặt vật ở cách hệ bao nhiêu để hai ảnh đấy là thật cả và ảnh nọ lớn gấp k lần ảnh kia. Biện luận.
Bài 6. Thấu kính L1 có tiêu cự f1 = 15cm có kích thước nhỏ được ghép sát vào thấu kính tụ hội L2, f2 = 10 cm có kích thước lớn hơn L1 nhiều lần. Hai thấu kính được coi là mỏng có trục chính trùng nhau.
a] Xác định vị trí của vật AB để 2 ảnh có độ lớn bằng nhau.
b] Tìm điều kiện đặt vật để cho 2 ảnh thật hoặc 2 ảnh ảo. Chứng minh lúc cả 2 ảnh đều thật hoặc đều ảo thì độ lớn của chúng ko thể bằng nhau.
—–[ Để xem đầy đủ nội dung của tài liệu, các em vui lòng xem Online hoặc Đăng nhập để tải về máy]——
Trên đây là trích dẫn một phần nội dung tài liệu Phương pháp giải dạng bài tập hệ thấu kính ghép sát môn Vật Lý 11 năm 2021-2022. Để xem thêm nhiều tư liệu hữu ích khác, các em đăng nhập vào trang hoc247.net để tải tài liệu về máy tính.
Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học trò ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong học tập.
Ngoài ra các em có thể tham khảo thêm một số tư liệu cùng phân mục sau:
Phương pháp giải dạng bài tập về phản xạ toàn phần môn Vật Lý 11 năm 2021-2022
Phương pháp giải bài tập chuyên đề lăng kính môn Vật Lý 11 năm 2021-2022
Phương pháp giải bài tập về Độ giảm điện thế của đoạn mạch môn Vật Lý 9
276
Rèn luyện kỹ năng giải bài toán mạch điện bằng phương pháp điện thế nút – Định luật Kiếc-Sốp môn Vật Lý 9
488
Rèn luyện kỹ năng giải bài toán mạch điện bằng phương pháp điện thế nút – Chọn gốc điện thế môn Vật Lý 9
172
Rèn luyện kỹ năng giải bài toán mạch điện bằng phương pháp điện thế nút – Định luật Ôm môn Vật Lý 9 năm 2020
157
Chuyên đề Sự phụ thuộc của cường độ dòng điện vào hiệu điện thế giữa hai đầu dây dẫn môn Vật Lý 9
119
Phương pháp giải bài tập Sự phụ thuộc của cường độ dòng điện vào hiệu điện thế môn Vật Lý 9 năm 2020
106
[rule_2_plain]#Phương #pháp #giải #dạng #bài #tập #hệ #thấu #kính #ghép #sát #môn #Vật #Lý #năm