Giải SBT Lí 11 Bài 29: Thấu kính mỏng

Mục lục Giải SBT Lí 11 Bài 29: Thấu kính mỏng

Bài 29.1 trang 79 SBT Lí 11: Tìm phát biểu sai trong các phát biểu về thấu kính thủy tinh đặt trong không khí sau đây:

A. Thấu kính hai mặt lồi luôn luôn là thấu kính hội tụ.

B. Thấu kính hai mặt lõm luôn luôn là thấu kính phân kì.

C. Thấu kính một mặt phẳng, một mặt lõm là thấu kính phân kì; thấu kính một mặt phẳng, một mặt lồi là thấu kính hội tụ.

D. Thấu kính một mặt lồi, một mặt lõm luôn luôn không làm lệch đường truyền của các tia sáng.

Lời giải

Thấu kính một mặt lồi, một mặt lõm có thể là thấu kính phân kì hoặc thấu kính hội tụ và đều làm lệch đường truyền của các tia sáng.

Đáp án D

Bài 29.2 trang 79 SBT Lí 11: Gọi D là độ tụ của một thấu kính mỏng; d, d' là khoảng cách từ thấu kính đến vật và đến ảnh. Công thức nào dưới đây là đúng?

A. $D=\frac{dd\text{'}}{d+d\text{'}}$.

B. $D=\frac{dd\text{'}}{d-d\text{'}}$.

C. $D=\frac{d+d\text{'}}{dd\text{'}}$.

D. $D=\frac{d-d\text{'}}{dd\text{'}}$.

Lời giải

Ta có:  $D=\frac{1}{f}=\frac{1}{d}+\frac{1}{d\text{'}}=\frac{d\text{'}+d}{\text{dd}\text{'}}$

Đáp án C

* Có bốn thấu kính với đường truyền của một tia sáng như trong hình 29.1. hãy chọn đáp án đúng ở các câu hỏi 29.3 và 29.4.

Bài 29.3 trang 80 SBT Lí 11: (Các) thấu kính nào là thấu kính hội tụ ?

A. (1).    

B. (4).    

C. (3) và (4).    

D. (2) và (3).

Lời giải

Vận dụng kiến thức về thấu kính; thấu kính hội tụ là (2) và (3).

Đáp án D

Bài 29.4 trang 80 SBT Lí 11: (Các) thấu kính nào là thấu kính phân kì?

A. (2).                           

B. (3).

C. (l) và (2).                 

D. (1) và (4).

Lời giải

Vận dụng kiến thức về thấu kính; thấu kính hội tụ là (1) và (4).

Đáp án D

* Có một thấu kính hội tụ, trục chính là xy. Xét bốn tia sáng được ghi số như trên Hình 29.2.

Dùng các giả thiết trên Hình 29.2 để chọn đáp án đúng ở các câu : 29.5, 29.6, 29.7.

Bài 29.5 trang 80 SBT Lí 11: (Các) tia sáng nào thể hiện tính chất quang học của quang tâm thấu kính?

A. Tia(l).    

B. Tia (2).

C. Hai tia (1) và (2).    

D. Không có.

Lời giải

Ta có: Tia sáng đi qua quang tâm thấu kính thể hiện tính chất quang học của quang tâm thấu kính.

Đáp án C

Bài 29.6 trang 80 SBT Lí 11: Tia nào thể hiện tính chất quang học của tiêu điểm ảnh?

A. Tia (1).           

B. Tia (2).

C. Tia (3).           

D.Tia (4).

Lời giải

Ta có: Tiêu điểm ảnh là điểm hội tụ của chùm tia ló khi chiếu chùm sáng song song qua thấu kính. 

=> Tia (3) thể hiện tính chất quang học của tiêu điểm ảnh.

Đáp án C

Bài 29.7 trang 81 SBT Lí 11: Tia nào thể hiện tính chất quang học của tiêu điểm vật ?

A.Tia (l)                       

B. Tia (2).

C. Tia (3).                     

D. Tia (4).

Lời giải

Ta có: Tiêu điểm vật là điểm mà chùm tia tới xuất phát từ đó sẽ cho chùm tia ló song song.

=> Tia (4) thể hiện tính chất quang học của tiêu điểm vật.

Đáp án D

Bài 29.8 trang 81 SBT Lí 11: Có hai tia sáng truyền qua một thấu kính như Hình 29.3 (tia (2) chỉ có phần ló). Chọn phát biểu đúng.

A. Thấu kính là hội tụ ; A là ảnh thật.

B. Thấu kính là hội tụ ; A là vật ảo.

C. Thấu kính là phân kì ; A là ảnh thật.

D. Thấu kính là phân kì ; A là vật ảo.

Lời giải

Ta có: Thấu kính là phân kì ; A là ảnh thật.

Đáp án C

* Cho thấu kính hội tụ với các điểm trên trục chính như Hình 29.4

Sử dụng các giả thiết đã cho để Đáp án đúng ở hai câu hỏi 29.9 và 29.10.

Bài 29.9 trang 81 SBT Lí 11: Muốn có ảnh ảo thì vật thật phải có vị trí trong khoảng nào ?

A. Ngoài đoạn IO.

B. Trong đoạn IF.

C. Trong đoạn FO.

D. Không có khoảng nào thích hợp.

Lời giải

Muốn có ảnh ảo thì vật thật phải có vị trí trong đoạn FO.  

Đáp án C

Bài 29.10 trang 81 SBT Lí 11: Muốn có ảnh thật lớn hơn vật thì vật thật phải có vị trí trong khoảng nào ?

A. Ngoài đoạn IO.

B. Trong đoạn IF.

C. Trong đoạn FO.

D. Không có vị trí nào thích hợp.

Lời giải

Muốn có ảnh thật lớn hơn vật thì vật thật phải có vị trí trong đoạn IF.

Đáp án B

Bài 29.11 trang 81 SBT Lí 11: Một học sinh kết luận như sau về thấu kính. Tìm phát biểu đúng.

A. Thấu kính hội tụ luôn tạo chùm tia ló hội tụ.

B. Thấu kính phân kì luôn tạo ảnh ảo nhỏ hơn vật thật.

C. Ảnh của vật tạo bởi cả hai loại thấu kính luôn có độ lớn khác với vật.

D. Ảnh và vật cùng tính chất (thật ; ảo) thì cùng chiều và ngược lại.

Lời giải

Thấu kính phân kì luôn tạo ảnh ảo nhỏ hơn vật thật.

Đáp án B

Bài 29.12 trang 82 SBT Lí 11: Một thấu kính hội tụ có tiêu cự f = 20cm. Tìm vị trí của vật trước thấu kính để ảnh của vật tạo bởi thấu kính gấp 4 lần vật.

Giải bài toán bằng hai phương pháp:

a) Tính toán.

b) Vẽ.

Lời giải

a) Giải bằng tính toán:

Vật thật có thể có ảnh thật hoặc ảnh ảo qua thấu kính hội tụ

* Ảnh thật: $k_1=\frac{f}{f-d}=-4\Rightarrow d=\frac{5f}{4}=\frac{5.20}{4}=25cm$  

* Ảnh ảo: $k_2=\frac{f}{f-d}=4\Rightarrow d=\frac{3f}{4}=\frac{3.20}{4}=15cm$

b) Giải bằng phép vẽ:

* Ảnh thật:

Ảnh ngược chiều so với vật và bằng 4 lần vật (Hình 29.1G)

- Lấy trên thấu kính $\overline{OJ}=-4\overline{OI}$ 

- Kẻ đường thẳng qua I song song với trục chính.

- Nối JF cắt đường thẳng trên tại B.

- Hạ BA vuông góc với trục chính.

AB là vị trí vật.

Tính đồng dạng cho: FA = 5cm và OA = 25cm

* Ảnh ảo:

Ảnh cùng chiều so với vật. Thực hiện cách vẽ tương tự (Hình 29.2G) nhưng với $\overline{OJ}=4\overline{OI}$

Ta có FA = 5cm; OA = 20 – 5 = 15cm.

Bài 29.13 trang 82 SBT Lí 11: Thấu kính hội tụ có tiêu cự f = 20 cm. Vật AB trên trục chính, vuông góc với trục chính có ảnh A'B' cách vật 18 cm.

a) Xác định vị trí của vật.

b) Xác định ảnh, vẽ ảnh.

Lời giải

a) Trong mọi trường hợp (Hình 29.3G):

AA’ = |d + d’|

Do đó theo đề bài: |d + d’| = 18cm

Với $d\text{'}=\frac{df}{d-f}=\frac{20d}{d-20}$  

Ta suy ra: $d+\frac{20d}{d-20}=\pm 18\Rightarrow d^2\pm 8d\mp 360=0$  

Giải phương trình trên:

* d₂ – 18d + 360 = 0: phương trình vô nghiệm.

* d₂ + 18d – 360 = 0: có hai nghiệm.

Hai vị trí của vật:

d₁ = 12cm; d₂ = -30cm.

Chú ý: Phương trình d² – 18d + 360 = 0 ứng với vật thật - ảnh thật.

Ta biết khi đó AA’_min = 4f = 80cm

Do đó trị số AA’ = 18cm không phù hợp.

b)

– Với d₁ = 12cm: ảnh ảo là : d₁’ = -30cm

- Với d₂ = -30cm: vật ảo là d₂’ = 12cm (không xét).

Bài 29.14 trang 82 SBT Lí 11: Thấu kính phân kì tạo ảnh ảo bằng $\frac{1}{2}$ vật thật và cách vật 10 cm.

a) Tính tiêu cự của thấu kính.

b) Vẽ đường đi của một chùm tia sáng minh họa sự tạo ảnh.

Lời giải

a) Tiêu cự:

Vật thật có ảnh ảo $\Rightarrow k=-\frac{d\text{'}}{d}=\frac{1}{2};d\text{'}=-\frac{d}{2}$ .

Theo đề ra: d + d’ = 10cm

 $\Rightarrow$d = 20cm; d’ = -10cm

Tiêu cự của thấu kính: $f=\frac{dd\text{'}}{d+d\text{'}}=-20cm$ 

b) Đường truyền của chùm tia sáng được thể hiển như hình vẽ.

Bài 29.15 trang 82 SBT Lí 11: Vật phẳng nhỏ AB đặt trước và song song với một màn, cách màn khoảng L. Đặt một thấu kính hội tụ giữa vật và màn, song song với vật sao cho điểm A của vật ở trên trục chính. Ta tìm được hai vị trí O₁, O₂ của thấu kính tạo ảnh rõ nét của vật trên màn, ảnh này gấp k lần ảnh kia.

Tính tiêu cự của thấu kính.

Áp dụng bằng số : L = 100 cm ; k = 2,25

Lời giải

Theo giả thiết: d₂ = d₁’; d₂’ = d₁; $\frac{\overline{A_2\text{'}{B}_2\text{'}}}{\overline{A_1\text{'}{B}_1\text{'}}}=\frac{k_2}{k_1}=k$ 

Suy ra: ${\left(\frac{d_1}{d_2}\right)}^2=k\Rightarrow \frac{d_1}{d_1\text{'}}=\sqrt{k}$  

Do đó:

$\frac{d_1}{\sqrt{k}}=\frac{d_1\text{'}}{1}=\frac{L}{1+\sqrt{k}}\Rightarrow \frac{1}{f}=\frac{1+\sqrt{k}}{L}+\frac{1+\sqrt{k}}{L\sqrt{k}}$

$f=\frac{L\sqrt{k}}{{\left(1+\sqrt{k}\right)}^2}$

Thay số vào ta có:  $f=\frac{100.\sqrt{2,25}}{{\left(1+\sqrt{2,25}\right)}^2}=24cm$

Bài 29.16 trang 82 SBT Lí 11: Với cả hai loại thấu kính, khi giữ thấu kính cố định và dời vật theo phương trục chính, hãy :

a) Chứng tỏ ảnh của vật tạo bởi thấu kính luôn luôn chuyển động cùng chiều với vật.

b) Thiết lập công thức liên hệ giữa độ dời của vật và độ dời tương ứng của ảnh.
Lời giải

Sử dụng biểu thức $\frac{1}{f}=\frac{1}{d}+\frac{1}{d\text{'}}$ 

a) Lấy đạo hàm của d’ theo d 

  $\left(d\text{'}\right)\text{'}=-{\left(\frac{f}{d-f}\right)}^2<0\Rightarrow \frac{\Delta d\text{'}}{\Delta d}<0$

Δd và Δd’ luôn trái dấu, vậy ảnh và vật chuyển động cùng chiều.

b)

Ta có: $\Delta d=d_2-d_1;\Delta d\text{'}=d_2\text{'}-d_1\text{'}=\frac{d_{2}f}{d_2-f}-\frac{d_{1}f}{d_1-f}$ 

Suy ra: 

  $\Delta d\text{'}=f\left[\frac{d_2}{d_2-f}-\frac{d_1}{d_1-f}\right]=-f^2.\frac{d_1-d_2}{\left(d_2-f\right)\left(d_1-f\right)}$

Hay  $\frac{\Delta d\text{'}}{\Delta d}=-k_1{k}_2$

Bài 29.17 trang 82 SBT Lí 11: Thấu kính hội tụ có tiêu cự 5 cm. A là điểm vật thật trên trục chính cách thấu kính 10 cm, A’ là ảnh của A.

a) Tính khoảng cách AA’. Chứng tỏ rằng, đây là khoảng cách ngắn nhất từ A tới ảnh thật của nó tại bởi thấu kính.

b) Giữ vật cố định và tịnh tiến thấu kính theo một chiều nhất định. Ảnh chuyển động ra sao?

Lời giải

a) d = 2f => d′ = 2f, AA′ = d + d′ = 4f = 40cm (Hình 29.5G)

Tổng quát với vật thật và ảnh thật:

  $AA\text{'}=d+d\text{'}\ge 2\sqrt{dd\text{'}}\Rightarrow \sqrt{d+d\text{'}}\ge 2\sqrt{\frac{dd\text{'}}{d+d\text{'}}}=2\sqrt{f}$

b)

– Tịnh tiến O ra xa A:

Vật ở ngoài OF: A’ thật. Vì ban đầu AA’_min nên sau đó AA’ tăng.

Vậy A’ rời xa A.

- Tịnh tiến O tới gần A:

Ta phân biệt:

+ A ngoài OF: A’ rời xa A.

+ A ≡F: A’ tiến tới ∞ (thật rồi tức thì chuyển sang ảo).

+ A trong OF: A’ ảo tiến về A.

+ A ≡ O: A’ ≡ O.

Bài 29.18 trang 83 SBT Lí 11: Có hai thấu kính L₁, L₂ được đặt đồng trục. Các tiêu cự lần lượt là f₁ = 15 cm, f₂ = -15 cm. Vật AB được đặt trên trục chính, vuông góc với trục chính và ở trong khoảng giữa hai quang tâm O₁, O₂. Cho O₁O₂ = l = 40 cm. Xác định vị trí của vật để :

a) Hai ảnh có vị trí trùng nhau.

b) Hai ảnh có độ lớn bằng nhau.

Lời giải

A₁’B₁′ −−−> A₂′B₂′: d₁ = x, d₂ = l − x

a) Vị trí trùng nhau của A₁’B₁’ và A₂’B₂’ ở trong đoạn AO₂ (Hình 29.6G).

Vậy: |d₁′| + |d₂′| = l  => d₁′ + d′₂ = −l

Hay
 $15\left[\frac{40-x}{55-x}-\frac{x}{x-15}\right]=40$

  $\Rightarrow x^2-70x+600=0$

 $\Rightarrow$x = 10cm

b) Ta phải có: |k₂| = |k₁|

$\Rightarrow \frac{\left|f_1\right|}{\left|f_1-x\right|}=\frac{\left|f_2\right|}{\left|f_2-\left(l-x\right)\right|}$

$\Rightarrow \left|15-x\right|=\left|x-55\right|$

$\Rightarrow x=35cm$

Bài 29.19 trang 83 SBT Lí 11: Trên Hình 29.5, xy là trục chính của thấu kính L, (1) là đường đi của một tia sáng truyền qua thấu kính. Tia sáng (2) chỉ có phần tia tới.

Hãy vẽ tia ló của tia sáng (2).

Lời giải

- Kéo dài phần tia tới của (1) và (2) cắt nhau tại S (Hình 29.7G).

- Nối OS cắt tia ló của (1) tại S’.

- Nối JS’: Tia ló của (2)

Bài 29.20 trang 83 SBT Lí 11: Trên Hình 29.6, xy là trục chính của thấu kính phân kì, F là tiêu điểm vật, A' là ảnh của A tạo bởi thấu kính. Bằng phép vẽ hãy xác định vị trí của vật điểm A.

Lời giải

- Vẽ tia ló theo A’l (bất kỳ)

- Dựng trục phụ (Δ’) song song với tia ló và xác định tiêu điểm vật phụ F₁.

- Vẽ tia tới có đường kéo dài là IF₁. Tia này cắt trục chính tại A: vật điểm (Hình 29.8G).

Bài 29.21 trang 83 SBT Lí 11: Trên Hình 29.7, xy là trục chính của thấu kính, AB là vật, A'B' là ảnh của vật tạo bởi thấu kính. Bằng phép vẽ hãy xác định vị trí của thấu kính và các tiêu điếm chính.

Lời giải

- Nối B’B cắt trục chính tại O: quang tâm.

- Dựng thấu kính (hội tụ; ảnh ảo > vật thật).

- Vẽ tia BI song song với trục chính. Tia ló nằm trên đường thẳng B’I cắt trục chính tại F’: tiêu điểm ảnh chính (Hình 29.9G).

Xem thêm lời giải bài tập Vật lí lớp 11 hay, chi tiết khác:

Bài 30: Giải bài toán về hệ thấu kính

Bài 31: Mắt

Bài 32: Kính lúp

Bài 33: Kính hiển vi

Bài 34: Kính thiên văn

Xem thêm tài liệu Vật lí lớp 11 hay, chi tiết khác:

Lý thuyết Thấu kính mỏng

Trắc nghiệm Thấu kính mỏng có đáp án