Giải chi tiết Khoa học tự nhiên 9 Cánh diều bài 6 Sự tạo ảnh qua thấu kính. Kính lúp

MỞ ĐẦU 

Quan sát bông hoa qua thấu kính hội tụ, ta thấy bông hoa lớn hơn so với khi nhìn trực tiếp (Hình 6.1). Vì sao lại như vậy?

Bài làm chi tiết:

• Khi nhìn qua thấu kính hội tụ, mắt ta sẽ nhìn thấy ảnh ảo của bông hoa.
• Ảnh ảo này lớn hơn so với bông hoa thật, do đó ta thấy bông hoa lớn hơn so với khi nhìn trực tiếp.

I. ẢNH CỦA MỘT VẬT TẠO BỞI THẤU KÍNH

Câu 1: Lấy ví dụ về các trường hợp nhìn thấy được ảnh của vật qua thấu kính trong thực tế.

Bài làm chi tiết: 

Kính lúp, máy ảnh, kính mắt, kính thiên văn, …

Câu 2: Vẽ ảnh của điểm sáng S và vật sáng AB vào vở trong một số trường hợp sau. Trong mỗi trường hợp chỉ ra đâu là ảnh ảo đâu là ảnh thật. Nhận xét về chiều và độ lớn của ảnh so với vật 

Bài làm chi tiết:

TH1: Ảnh thật, ngược chiều, ảnh lớn hơn vật.

TH2: Ảnh ảo, cùng chiều, ảnh nhỏ hơn vật.

Câu 3: Từ kết quả xác định ảnh trong mỗi trường hợp trên, nêu điều kiện về vị trí đặt vật trước thấu kính để ảnh thật hoặc ảnh ảo.

Bài làm chi tiết:

Kính hội tụ:

+ d > 2f :Ảnh thật, ngược chiều, nhỏ hơn vật.

+ f < d < 2f: Ảnh ảo, cùng chiều, lớn hơn vật.

+ 0 < d < f: Ảnh ảo, cùng chiều, nhỏ hơn vật.

Kính phân kỳ:

+ Mọi vị trí trước thấu kính: Ảnh ảo, cùng chiều, nhỏ hơn vật.

Câu 4: Tìm hiểu cách vẽ ảnh của vật sáng AB không vuông góc với trục chính của thấu kính ở hình 6.4.

Bài làm chi tiết:

• Bước 1: Vẽ hai tia sáng đặc biệt: Tia sáng 1: Đi từ A qua quang tâm O của thấu kính, tia này đi thẳng không đổi hướng. Tia sáng 2: Đi từ A song song với trục chính, tia này sẽ đi qua tiêu điểm F' của thấu kính. 
• Bước 2: Xác định điểm giao nhau của hai tia sáng sau khi qua thấu kính: Gọi điểm giao nhau của hai tia sáng là A'. 
• Bước 3: Nối A' với B bằng một đường thẳng, đây là ảnh của vật AB.

Câu 5: Khi dịch chuyển màn chắn trong thí nghiệm, trường hợp nào không tìm được vị trí ảnh cho rõ nét trên màn chăn?

Bài làm chi tiết:

Không thể tìm được vị trí ảnh rõ nét trên màn chắn trong trường hợp vật đặt trước tiêu điểm (d < F).

II. VỊ TRÍ VÀ KÍCH THƯỚC CỦA ẢNH QUA THẤU KÍNH HỘI TỤ.

Câu 1: Với hình 6.3 hãy chỉ ra các cặp tam giác đồng dạng. Viết các tỉ số đồng dạng của mỗi cặp tam giác đó.

Bài làm chi tiết:

△A'B'C' và △ABF: Tỉ số đồng dạng: (A'B') / (AB) = (A'F) / (AF) = (B'C') / (BF)

Câu 2: Một thấu kính hội tụ tiêu cự f = 10 cm. Đặt vật ở đâu để thu được ảnh cao bằng vật? Nhận xét tính chất ảnh.

Bài làm chi tiết:

• Để có ảnh cao bằng vật, vật phải đặt ở vị trí d = 2f
• Tính chất ảnh: Ảnh thật, ngược chiều, bằng vật.

Câu 3: Đặt một vật cao 8 mm trước thấu kính hội tụ. Ảnh hứng được trên màn cách thấu kính 12cm, cao 3,2cm, vuông góc với trục chính.

a) Xác định khoảng cách từ vật đến thấu kính.

b) Tìm tiêu cự của thấu kính.

Bài làm chi tiết:

a) h/h’ = d/d’ <=> 0.8 / 3.2 = d / 12 => d = 3 (cm)

b) 1/f = 1/d + 1/d’ => f = 2,4 (cm)

III. THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH ĐO TIÊU CỰ CỦA THẤU KÍNH HỘI TỤ

Câu 1: Dựa vào hình vẽ, em chứng tỏ trong trường hợp vật cách thấu kính d = 2f thì ảnh cách thấu kính  d’ = 2f và ảnh có độ cao bằng vật.

Bài làm chi tiết:

• (1/d) + (1/d') = 1/f 

+ Trong đó: d: Khoảng cách từ vật đến thấu kính 

                   d': Khoảng cách từ thấu kính đến ảnh 

                   f: Tiêu cự của thấu kính 

• Giả sử vật cách thấu kính d = 2f, ta có: (1/2f) + (1/d') = 1/f 
• Ta có thể tính d' như sau: d' = f / (1 - f/2f) = 2f 
• Do đó, khi vật cách thấu kính d = 2f, thì ảnh cách thấu kính d' = 2f. 
• Ta cũng có thể tính độ cao của ảnh bằng công thức: h'/h = -d/d' Trong đó: h: Độ cao của vật h': Độ cao của ảnh Vì d = 2f và d' = 2f, nên: h'/h = -2f/2f = -1 
• Do đó, độ cao của ảnh bằng độ cao của vật với dấu trừ. Tuy nhiên, vì vật và ảnh vuông góc trục chính, nên độ cao của ảnh sẽ bằng độ cao của vật với dấu cộng. 
• Vậy, khi vật cách thấu kính d = 2f, thì ảnh cách thấu kính d' = 2f và ảnh có độ cao bằng vật.
  • Cần đặt sách cách thấu kính 50cm để ảnh của các dòng chữ trên sách cách thấu kính 50cm. 

IV. KÍNH LÚP

Câu 5: Nêu một số trường hợp dùng kính lúp.

Bài làm chi tiết: 

Đọc sách, thiết kế và sản xuất, nhìn các đối tượng nhỏ hoặc từ xa, phẫu thuật, giải trí, ….

Vận dụng: Người già thường đeo kính là thấu kính hội tụ để đọc sách. Nếu thấu kính có tiêu cự f = 50cm thì cần đặt sách cách thấu kính bao nhiêu để ảnh của các dòng chữ trên sách cách thấu kính 50cm?

Bài làm chi tiết: 

• Vị trí đặt sách và ảnh tạo thành một tam giác vuông với góc vuông tại vị trí vật. 
• Ảnh của các dòng chữ sẽ được tạo thành ở đỉnh góc vuông, tức 50cm xa thấu kính.
• 1/50 = 1/d + 1/50 => d = 50(cm)