Giáo án Vật lý Lớp 9 - Chủ đề 26: Thấu kính

CHỦ ĐỀ 26: THẤU KÍNH.
KHÁI QUÁT VỀ THẤU KÍNH:
Thấu kính – Thấu kính rìa mỏng, thấu kính rìa dày:
Thấu kính: là một khối chất trong suốt thường làm bằng thuỷ tinh hoặc nhựa, được giới hạn bởi hai mặt cong hoặc một mặt cong và một mặt phẳng. Mặt cong thường là mặt cầu.
Phân loại thấu kính:
**Theo hình dạng: hai loại: Thấu kính rìa mỏng và thấu kính rìa dày.
Thấu kính rìa mỏng (Hội tụ)
Thấu kính rìa dày (Phân kì)
Thấu kính hội tụ và thấu kính phân kì:
Thấu kính hội tụ(rìa mỏng) là thấu kính có phần rìa mỏng hơn phần giữa.
Thấu kính phân kì(rìa dày) là thấu kính có phần rìa dày hơn phần giữa.
Thấu kính hội tụ
Thấu kính phân kì
F
F’
O
∆
Chiều truyền ánh sáng
∆: Trục chính của thấu kính.
O: Quang tâm. 
F: Tiêu điểm vật; F’: Tiêu điểm ảnh.
OF = OF’ = f : Tiêu cự của thấu kính.
***Đường truyền của 3 tia sáng đặc biệt(dùng để vẽ ảnh qua thấu kính HT).
_Tia tới đến quang tâm O thì tia ló tiếp tục truyền thẳng theo phương tia tới.
_Tia tới song song với trục chính thì tia ló qua tiêu điểm chính F’.
_Tia tới qua tiêu điểm F thì tia ló song song trục chính.
***Cách dựng ảnh của một vật qua thấu kính HT: dùng 2 trong 3 tia đặc biệt ở trên.
F
F’
O
2F’
B
B’
A
A’
*Vật nằm trong khoảng từ F đến 2F:
(f < d = OA < 2.f)
2F
A’
B’
∆
B
A
F
F’
O
O
B’
A’
A
F
B
F’
* Vật nằm trong khoảng từ O đến F:
(d = OA < f)
A’
B’
O
F’
F
A
B
2F’
*Vật nằm trong khoảng từ 2F đến ∞:
(d = OA > 2.f)
Học sinh tự vẽ!
*Đặc điểm của ảnh tạo bởi TKHT:
_Nếu d < f: Ảnh ảo, cùng chiều, lớn 
 hơn vật.
_Nếu f < d < 2.f: Ảnh thật, ngược 
 chiều, lớn hơn vật.
_Nếu d > 2.f: Ảnh thật, ngược chiều,
 nhỏ hơn vật.
F
F’
O
∆
Chiều truyền ánh sáng
∆: Trục chính của thấu kính.
O: Quang tâm. 
F: Tiêu điểm vật; F’: Tiêu điểm ảnh.
OF = OF’ = f : Tiêu cự của thấu kính.
***Đường truyền của 3 tia sáng đặc biệt(dùng để vẽ ảnh qua thấu kính PK).
_Tia tới đến quang tâm O thì tia ló tiếp tục truyền thẳng theo phương tia tới.
_Tia tới song song với trục chính thì tia ló có đường kéo dài qua tiêu điểm chính F’.
_Tia tới có đường kéo dài qua tiêu điểm F thì tia ló song song trục chính.
***Cách dựng ảnh của một vật qua thấu kính HT: dùng 2 trong 3 tia đặc biệt ở trên.
*Vật nằm trong khoảng từ F đến 2F:
 (f < d = OA < 2.f) 
*Vật nằm trong khoảng từ O đến F:
(d = OA < f)
* Vật nằm trong khoảng từ 2F đến ∞:
(d = OA > 2.f)
Học sinh tự vẽ!
*Đặc điểm của ảnh tạo bởi TKPK:
Vật thật luôn 
cho ảnh ảo.
	**Chú ý:
	_d: Khoảng cách từ vật tới thấu kính.
	_d’: Khoảng cách từ ảnh của vật đến thấu kính.	
	_f: Tiêu cự của thấu kính.
	Thông thường, những đại lượng này được tính bằng đơn vị: cm.
II, MỘT SỐ BÀI TẬP VỀ THẤU KÍNH
Bài 1: Dựng ảnh của vật sáng AB và nhận xét tính chất ảnh của thấu kính hội tụ trong mỗi hình sau:
A
B
F
F’
O
Vật đặt ngoài 2 lần tiêu cự: OA > 2OF
A
B
F
F’
O
Vật đặt cách thấu kính 2 lần tiêu cự: OA = 2OF
Vật đặt ngoài 1 lần tiêu cự: OA > 1OF
A
B
F
F’
O
\
Vật đặt trong tiêu cự: OA < OF
A
B
F
F’
O
∆
F’
F
A
B
O
∆
Bài 2 : Dựng ảnh của vật sáng AB và nhận xét tính chất ảnh của thấu kính phân kỳ trong hình sau:
Hướng dẫn giải: BÀI TẬP THẤU KÍNH
Loại 1: TKHT CHO ẢNH THẬT 
Loại 2: TKHT CHO ẢNH ẢO 
Loại 3: TKPK 
Cách giải
Bước 1: Tóm tắt, lập tỉ lệ OA /OF, vẽ hình theo tỉ lệ và nhận xét tính chất ảnh A’B’.
Bước 2: Tính OA’
Ta có ∆OAB ~ ∆OA’B’ (g.g)
=> (1)
Ta lại có: ∆OIF’ ~ ∆A’B’F’ (g.g)
=>
=>
Mà OI = AB;
=> (2)
Từ (1)&(2): 
Thay A’F’ = OA’ – OF’ (trường hợp TKHT cho ảnh thật)
A’F’ = OA’ + OF’ (trường hợp TKHT cho ảnh ảo)
A’F’ = OF’ – OA’ (trường hợp TKPK)
Thay số ta tính được khoảng cách từ ảnh đến thấu kính OA’.
Bước 3: Tính A’B’ 
Thay ngược lại vào (1) ta tính được chiều cao ảnh A’B’.
Bài tập mẫu: Vật sáng AB có dạng mũi tên được đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ, cách thấu kính 20cm, A nằm trên trục chính. Tiêu cự của thấu kính là 15cm.
Dựng ảnh A’B’ của AB qua thấu kính theo tỉ lệ thích hợp. Ảnh A’B’ là ảnh thật hay ảnh ảo?
Hãy tính khoảng cách từ ảnh A’B’ đến thấu kính và cho biết ảnh A’B’ cao gấp mấy lần AB?
Tóm tắt
 d = OA = 20cm
 f = OF = OF’ = 15cm
F
A
B’
F’
I
O
B
A’
Vẽ ảnh theo tỉ lệ thích hợp.
Ảnh thật hay ảo?
d’ = ?(cm).
Ảnh cao gấp bao nhiêu lần vật?
Giải
Vẽ ảnh theo tỉ lệ OA = OF ( bởi vì )
 Ảnh A’B’ này là ảnh thật.
b. Ta có ∆OAB ~ ∆OA’B’(g.g):
 (1)
Ta lại có ∆OIF’ ~ ∆A’B’F’(g.g):
 (2)
Mà OI = AB (3)
Từ (1), (2), (3) (*)
Thay A’F’ = OA’ – OF’ vào (*), ta được:
 hay (**)
Thay d = 20cm và f = 15cm vào (**), ta tính được:
 d’ = OA’ = 60cm
Thay OA = 20cm và OA’ = 60cm vào (1), ta được:
Vậy khoảng cách từ ảnh A’B’ đến thấu kính là 60cm và ảnh A’B’ cao gấp 3 lần vật AB.
Bài tập tự làm:
BÀI 1 : Cho vật AB đặt vuông góc trục chính của một thấu kính O như hình vẽ. A’B’ là ảnh của nó tạo bởi thấu kính : 
A’B’ là ảnh là ảnh gì ? Vì sao ?
O là thấu kính gì? Dùng cách dựng ảnh hãy xác định quang tâm và tiêu điểm của thấu kính 
B
Nếu AB cao 2cm đặt cách thấu kính một khoảng 15cm . Tính khoảng cách từ ảnh đến thấu kính và chiều cao của ảnh biết tiêu cự của thấu kính là 5cm. 
A’
(ê)
B’
A
BÀI 2 : Một vật sáng AB có dạng mũi tên cao 2cm đặt vuông góc trục chính của một thấu kính hội tụ, A nằm trên trục chính. Thấu kính có tiêu cự 12cm. Vẽ hình theo đúng tỉ lệ và nhận xét tính chất ảnh sau đó tính khoảng cách từ ảnh đến thấu kính và chiều cao của ảnh trong 2 trường hợp :
a. Vật cách thấu kính 20cm.
b. Vật cách thấu kính 8cm.
BÀI 3 : Một vật sáng AB có dạng mũi tên cao 2cm đặt vuông góc trục chính của một thấu kính phân kỳ, A nằm trên trục chính. Thấu kính có tiêu cự 12cm. Vẽ hình theo đúng tỉ lệ và nhận xét tính chất ảnh sau đó tính khoảng cách từ ảnh đến thấu kính và chiều cao của ảnh khi vật cách thấu kính 20cm.