Lý thuyết Tổng kết chương 3 Quang học (mới 2024 + Bài Tập) - Vật lí 9

Lý thuyết Vật lí 9 Tổng kết chương 3: Quang học

1. Hiện tượng khúc xạ ánh sáng

a. Hiện tượng khúc xạ ánh sáng

- Hiện tượng tia sáng truyền từ môi trường trong suốt này sang môi trường trong suốt khác bị gãy khúc tại mặt phân cách giữa hai môi trường được gọi là hiện tượng khúc xạ ánh sáng.

- Trên hình vẽ, người ta gọi:

+ I là điểm tới; SI là tia tới.

+ IK là tia khúc xạ.

+ Đường NN’ vuông góc với mặt phân cách là pháp tuyến tại điểm tới.

+ $\widehat{SIN}$ là góc tới, kí hiệu là i.

+ $\widehat{ KIN\text{'}}$ là góc khúc xạ, kí hiệu là r.

+ Mặt phẳng chứa tia tới SI và pháp tuyến NN’ là mặt phẳng tới.

- Khi tia sáng truyền từ không khí sang nước: Góc khúc xạ nhỏ hơn góc tới.

- Khi tia sáng truyền từ nước sang không khí: Góc khúc xạ lớn hơn góc tới.

b. Quan hệ giữa góc tới và góc khúc xạ

- Khi tia sáng truyền từ không khí sang các môi trường trong suốt rắn, lỏng khác nhau thì góc khúc xạ nhỏ hơn góc tới và ngược lại.

- Khi góc tới tăng (giảm) thì góc khúc xạ cũng tăng (giảm).

- Khi góc tới bằng 0⁰ thì góc khúc xạ cũng bằng 0⁰, tia sáng không bị gãy khúc khi truyền thẳng qua hai môi trường.

2. Thấu kính hội tụ. Ảnh của một vật tạo bởi thấu kính hội tụ

a. Đặc điểm của thấu kính hội tụ

- Thấu kính hội tụ được làm bằng vật liệu trong suốt, được giới hạn bởi hai mặt cầu (một trong hai mặt có thể là mặt phẳng). Phần rìa ngoài mỏng hơn phần chính giữa.

- Mỗi thấu kính đều có trục chính, quang tâm, tiêu điểm, tiêu cự.

Trên hình vẽ ta quy ước gọi:

+ Δ là trục chính của thấu kính

+ O là quang tâm của thấu kính

+ F và F’ là tiêu điểm của thấu kính

+ Khoảng cách OF = OF’ = f gọi là tiêu cự của thấu kính.

b. Đường truyền của một số tia sáng đặc biệt qua thấu kính hội tụ

+ (1) Tia tới đến quang tâm thì cho tia ló tiếp tục truyền thẳng theo phương của tia tới.

+ (2) Tia tới song song với trục chính thì cho tia ló đi qua tiêu điểm.

+ (3) Tia tới qua tiêu điểm cho tia ló song song với trục chính.

c. Đặc điểm của ảnh của một vật tạo bởi thấu kính hội tụ

d. Cách dựng ảnh

- Dựng ảnh của điểm sáng S tạo bởi thấu kính hội tụ:

+ Từ S ta dựng hai tia (trong ba tia đặc biệt) đến thấu kính, sau đó vẽ hai tia ló ra khỏi thấu kính.

+ Nếu hai tia ló cắt nhau thực sự thì giao điểm cắt nhau đó chính là ảnh thật S’ của S, nếu hai tia ló không cắt nhau thực sự mà có đường kéo dài của chúng cắt nhau, thì giao điểm cắt nhau đó chính là ảnh ảo S’ của S qua thấu kính.

- Dựng ảnh của một vật sáng AB tạo bởi thấu kính hội tụ:

Muốn dựng ảnh A’B’ của AB qua thấu kính (AB vuông góc với thấu kính, A nằm trên trục chính) ta làm như sau:

+ Dựng ảnh B’ của B bằng hai trong ba tia sáng đặc biệt.

+ Từ B’ hạ vuông góc xuống trục chính ta có ảnh A’ của A.

e. Công thức thấu kính hội tụ

- Tỉ lệ chiều cao vật và ảnh: $\frac{h}{h\text{'}}=\frac{d}{d\text{'}}$

- Quan hệ giữa d, d’ và f:

+ Ảnh thật: $\frac{1}{f}=\frac{1}{d}+\frac{1}{d\text{'}}$

+ Ảnh ảo: $\frac{1}{f}=\frac{1}{d}-\frac{1}{d\text{'}}$

Trong đó:

+ h: chiều cao của vật

+ h’: chiều cao của ảnh

+ d: khoảng cách từ vật đến thấu kính

+ d’: khoảng cách từ ảnh đến thấu kính

+ f: tiêu cự của thấu kính

3. Thấu kính phân kì. Ảnh của một vật tạo bởi thấu kính phân kì

a. Đặc điểm của thấu kính phân kì

- Thấu kính phân kì được làm bằng vật liệu trong suốt, được giới hạn bởi hai mặt cầu (một trong hai mặt có thể là mặt phẳng). Phần rìa ngoài dày hơn phần chính giữa.

- Mỗi thấu kính đều có trục chính, quang tâm, tiêu điểm, tiêu cự.

- Trên hình vẽ ta quy ước gọi:

+ Δ là trục chính của thấu kính.

+ O là quang tâm của thấu kính.

+ F và F’ là tiêu điểm của thấu kính.

+ Khoảng cách OF = OF’ = f gọi là tiêu cự của thấu kính.

b. Đường truyền của một số tia sáng đặc biệt qua thấu kính hội tụ

+ (1) Tia sáng tới song song với trục chính, tia ló có phương đi qua tiêu điểm.

+ (2) Tia sáng tới qua quang tâm thì tia ló tiếp tục truyền thẳng theo phương tia tới.

+ (3) Tia tới có phương đi qua tiêu điểm, tia ló có phương song song với trục chính.

c. Đặc điểm của ảnh của một vật tạo bởi thấu kính phân kì

- Vật sáng đặt ở mọi vị trí trước thấu kính phân kì luôn cho ảnh ảo, cùng chiều, nhỏ hơn vật và luôn nằm trong khoảng tiêu cự của thấu kính.

- Vật đặt rất xa thấu kính, ảnh ảo của vật có vị trí cách thấu kính một khoảng bằng tiêu cự.

d. Cách dựng ảnh tạo bởi thấu kính phân kì

- Muốn dựng ảnh A’B’ của AB qua thấu kính (AB vuông góc với thấu kính, A nằm trên trục chính) ta làm như sau:

+ Dựng ảnh B’ của B bằng hai tia sáng đặc biệt.

+ Từ B’ hạ vuông góc xuống trục chính ta có ảnh A’ của A.

e. Công thức thấu kính phân kì

- Tỉ lệ chiều cao vật và ảnh: $\frac{h}{h\text{'}}=\frac{d}{d\text{'}}$

- Quan hệ giữa d, d’ và f: $\frac{1}{f}=\frac{1}{d\text{'}}-\frac{1}{d}$

Trong đó:

+ h: chiều cao của vật

+ h’: chiều cao của ảnh

+ d: khoảng cách từ vật đến thấu kính

+ d’: khoảng cách từ ảnh đến thấu kính

+ f: tiêu cự của thấu kính

4. Máy ảnh.

- Hai bộ phận chính của máy ảnh là vật kính và buồng tối.

+ Vật kính là một thấu kính hội tụ.

+ Trong buồng tối có lắp phim (đóng vai trò là màn) để thu ảnh của vật trên đó.

- Ảnh trên màn hứng ảnh là ảnh thật, nhỏ hơn vật và ngược chiều với vật.

5. Mắt – Mắt cận và mắt lão

a. Cấu tạo của mắt

- Hai bộ phận quan trọng nhất của mắt là thể thủy tinh và màng lưới (còn gọi là võng mạc).

+ Thể thủy tinh là một thấu kính hội tụ có thể thay đổi tiêu cự.

+ Màng lưới (võng mạc) là một màng ở đáy mắt, tại đó ảnh của vật mà ta nhìn thấy sẽ hiện lên rõ nét.

b. So sánh mắt và máy ảnh

- Thể thủy tinh đóng vai trò như vật kính trong máy ảnh.

- Màng lưới đóng vai trò như màn hứng ảnh. Ảnh của vật mà ta nhìn hiện trên màng lưới.

c. Sự điều tiết của mắt

- Khi nhìn rõ một vật thì ảnh của vật đó sẽ hiện rõ nét trên màng lưới. Cơ vòng đỡ thể thủy tinh đã phải co giãn một chút khiến thể thủy tinh phồng lên hoặc dẹt lại và làm thay đổi tiêu cự của thể thủy tinh, quá trình này được gọi là sự điều tiết của mắt.

- Sự điều tiết xảy ra hoàn toàn tự nhiên.

d. Điểm cực cận và điểm cực viễn

- Điểm xa mắt nhất mà khi có vật ở đó mắt không điều tiết có thể nhìn rõ vật gọi là điểm cực viễn (kí hiệu là C_v). Khoảng cách từ mắt đến điểm cực viễn được gọi là khoảng cực viễn.

- Điểm gần mắt nhất mà khi có vật ở đó mắt còn có thể nhìn rõ vật (khi điều tiết tối đa) gọi là điểm cực cận (kí hiệu là C_c). Khoảng cách từ mắt đến điểm cực cận được gọi là khoảng cực cận.

- Mắt chỉ có thể nhìn rõ các vật trong khoảng từ điểm cực cận đến điểm cực viễn của mắt. Khoảng cách từ điểm cực cận đến điểm cực viễn gọi là giới hạn nhìn rõ của mắt.

e. Mắt cận

- Điểm cực viễn của mắt cận ở gần hơn so với mắt bình thường (nhìn rõ những vật ở gần nhưng không nhìn rõ những vật ở xa).

- Khắc phục: Đeo kính cận để có thể nhìn rõ những vật ở xa.

+ Kính cận là thấu kính phân kì.

+ Kính cận thích hợp có tiêu điểm F trùng với điểm cực viễn (Cv) của mắt.

f. Mắt lão

- Điểm cực cận của mắt lão xa mắt hơn so với mắt bình thường (nhìn rõ những vật ở xa nhưng không nhìn rõ những vật ở gần).

- Khắc phục: Đeo kính lão để nhìn rõ các vật ở gần.

+ Kính lão là thấu kính hội tụ.

+ Kính lão phù hợp cho ảnh của vật nằm ở vùng nhìn rõ của mắt.

5. Kính lúp

- Kính lúp là một thấu kính hội tụ có tiêu cự ngắn. Người ta dùng kính lúp để quan sát các vật nhỏ.

- Mỗi kính lúp có số bội giác (kí hiệu G) được ghi trên vành kính bằng các con số như 2x, 3x, 5x...

- Số bội giác của kính lúp cho biết ảnh mà mắt thu được khi dùng kính lớn gấp bao nhiêu lần so với ảnh mắt thu được khi quan sát trực tiếp vật mà không dùng kính.

- Giữa số bội giác G và tiêu cự f (đo bằng cm) của một kính lúp có hệ thức:

G = $\frac{25}{f}$

- Khi quan sát một vật nhỏ qua kính lúp, ta phải đặt vật trong khoảng tiêu cự của kính sao cho thu được một ảnh ảo lớn hơn vật. Mắt nhìn thấy ảnh ảo đó.

6. Ánh sáng trắng và ánh sáng màu. Màu sắc các vật. Các tác dụng của ánh sáng

a. Ánh sáng trắng và ánh sáng màu

- Nguồn sáng trắng:

+ Ánh sáng Mặt trời (trừ lúc bình minh và hoàng hôn).

+ Đèn dây tóc nóng sáng (đèn pin, đèn pha ô tô, …).

- Nguồn sáng màu:

+ Nguồn sáng phát ra trực tiếp ánh sáng màu (đèn LED, đèn laze, đèn ống quảng cáo,…)

+ Chiếu chùm sáng trắng qua tấm lọc màu.

Tấm lọc màu có thể là tấm kính màu, tấm nhựa trong có màu hay một lớp nước màu,…

Tấm lọc màu nào thì cho ánh sáng màu đó đi qua và hấp thụ nhiều ánh sáng màu khác.

b. Phân tích ánh sáng trắng

- Có thể phân tích một chùm sáng trắng thành những chùm sáng màu khác nhau bằng cách cho chùm sáng trắng đi qua một lăng kính hoặc phản xạ trên mặt ghi của một đĩa CD.

- Trong chùm sáng trắng có chứa nhiều chùm sáng màu khác nhau.

c. Sự trộn các ánh sáng màu

- Có thể trộn hai hay nhiều ánh sáng màu với nhau để được màu khác hẳn.

- Trộn các ánh sáng đỏ, lục và lam với nhau một cách thích hợp ta sẽ được ánh sáng trắng.

- Trộn các ánh sáng có màu từ đỏ đến tím với nhau cũng sẽ được ánh sáng trắng.

d. Màu sắc các vật dưới ánh sáng trắng và ánh sáng màu

- Khi nhìn thấy vật màu nào thì có ánh sáng màu đó từ vật đến mắt ta.

- Vật màu trắng có khả năng tán xạ tất cả các màu.

- Vật màu nào thì tán xạ mạnh ánh sáng màu đó, nhưng tán xạ kém ánh sáng các màu khác.

- Vật màu đen không có khả năng tán xạ bất kì ánh sáng màu nào.

e. Các tác dụng của ánh sáng

- Tác dụng nhiệt của ánh sáng: Ánh sáng chiếu vào các vật sẽ làm chúng nóng lên. Khi đó năng lượng ánh sáng đã bị biến thành nhiệt năng.

- Tác dụng sinh học của ánh sáng: Ánh sáng có thể gây ra một số biến đổi nhất định ở các sinh vật. Đó là tác dụng sinh học của ánh sáng.

- Tác dụng quang điện của ánh sáng: Tác dụng của ánh sáng lên pin quang điện gọi là tác dụng quang điện.

Trắc nghiệm Vật lí 9 Bài 58: Tổng kết chương 3: Quang học

Câu 1. Dùng kẹp gắp một viên bi dưới đáy chậu lúc không có nước và lúc chậu đầy nước. Phát biểu nào sau đây đúng?

A. Chậu có nước khó gắp hơn vì có hiện tượng phản xạ ánh sáng.

B. Chậu có nước khó gắp hơn vì ánh sáng từ viên bi truyền đến mắt bị khúc xạ nên khó xác định vị trí của viên bi.

C. Chậu có nước khó gắp hơn vì bi có nước làm giảm ma sát.

D. Chậu có nước khó gắp hơn vì có hiện tượng tán xạ ánh sáng.

Câu 2. Khi nói về hiện tượng khúc xạ ánh sáng, nhận định nào sau đây là đúng?

A. Góc khúc xạ bao giờ cũng nhỏ hơn góc tới.

B. Góc khúc xạ bao giờ cũng lớn hơn góc tới.

C. Tuỳ từng môi trường tới và môi trường khúc xạ mà góc tới hay góc khúc xạ sẽ lớn hơn

D. Góc khúc xạ bao giờ cũng bằng góc tới.

Câu 3. Chiếu một tia sáng từ nước vào không khí với góc tới bằng 30^o thì

A. góc khúc xạ nhỏ hơn 30^o.

B. góc khúc xạ bằng 30^o.

C. góc khúc xạ lớn hơn 30^o.

D. Cả ba câu A, B, C đều sai.

Câu 4. Khi nhìn một vật qua ánh sáng phản chiếu từ nước ta thấy vật không sáng bằng khi nhìn vật đó qua gương phẳng? Vì sao?

A. Một phần ánh sáng bị phản xạ trở về môi trường không khí.

B. Một phần ánh sáng bị khúc xạ vào nước.

C. Cả A và B đều sai.

D. Cả A và B đều đúng.

Câu 5. Cho một thấu kính hội tụ có khoảng cách giữa hai tiêu điểm là 60 cm. Tiêu cự của thấu kính là

A. 30 cm.

B. 120 cm.

C. 60 cm.

D. 90 cm.

Câu 6. Chọn phát biểu sai trong các phát biểu sau.

Một thấu kính hội tụ có thể có

A. hai mặt lồi.

B. một mặt lồi và một mặt lõm thì mặt lồi có bán kính lớn hơn.

C. một mặt lồi và một mặt lõm thì mặt lồi có bán kính nhỏ hơn.

D. một mặt phẳng và một mặt lồi.

Câu 7. Vật sáng AB đặt trước một thấu kính hội tụ và vuông góc với trục chính có ảnh qua thấu kính là A’B’. Ảnh A’B’ không thể có đặc điểm nào sau đây?

A. Ảnh ảo, cùng chiều với vật và lớn hơn vật.

B. Ảnh thật, ngược chiều với vật và nhỏ hơn vật.

C. Ảnh thật, ngược chiều với vật và nhỏ hơn vật.

D. Ảnh ảo, cùng chiều với vật và nhỏ hơn vật.

Câu 8. Chọn câu trả lời sai.

Đối với thấu kính hội tụ: một vật đặt trong khoảng OF luôn cho

A. ảnh ngược chiều và nhỏ hơn vật.

B. ảnh cùng chiều với vật.

C. ảnh lớn hơn vật.

D. ảnh ảo.

Câu 9. Chọn phát biểu sai trong các phát biểu sau.

Đối với thấu kính phân kì

A. tia sáng đi qua quang tâm O sẽ truyền thẳng.

B. tia sáng tới có phương kéo dài qua tiêu điểm vật chính F thì tia ló song song với trục chính.

C. tia sáng tới song song với trục chính thì tia ló sẽ đi qua tiêu điểm ảnh chính F’.

D. tia sáng tới qua tiêu điểm ảnh chính F’ thì tia ló không song song với trục chính.

Câu 10. Vật liệu nào được dùng làm thấu kính?

A. Đồng.

B. Thủy tinh trong.

C. Nhôm.

D. Sắt.

Xem thêm các bài tổng hợp lý thuyết Vật lí lớp 9 đầy đủ, chi tiết khác:

Lý thuyết Bài 56: Các tác dụng của ánh sáng

Lý thuyết Bài 59: Năng lượng và sự chuyển hoá năng lượng

Lý thuyết Bài 60: Định luật bảo toàn năng lượng

Lý thuyết Bài 61: Sản xuất điện năng - nhiệt điện và thuỷ điện

Lý thuyết Bài 62: Điện gió - Điện mặt trời - Điện hạt nhân