SBT Vật lí 11 Bài 29: Thấu kính mỏng | Giải SBT Vật lí lớp 11

Chúng tôi giới thiệu Giải sách bài tập Vật lí lớp 11 Bài 29: Thấu kính mỏng chi tiết giúp học sinh xem và so sánh lời giải từ đó biết cách làm bài tập trong SBT Vật lí 11. Mời các bạn đón xem:

Giải SBT Vật lí 11 Bài 29: Thấu kính mỏng

Bài 29.1 trang 79 SBT Vật 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.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về thấu kính mỏng.

Lời giải:

Phát biểu sai trong các phát biểu về thấu kính thủy tinh đặt trong không khí là: Thấu kính một mặt lồi, một mặt lõm luôn luôn không làm lệch đường truyền của các tia sáng vì thấu kính trên có làm lệch đường truyền của các tia sáng.

Chọn đáp án: D

Bài 29.2 trang 80 SBT Vật Lí 11: Gọi D là độ tụ của một thấu kính mỏng; d, d' là các giá trị đại số của các khoảng cách từ thấu kính đến vật và đến ảnh. Công thức nào dưới đây là đúng.

A. $D={\displaystyle \frac{d{d}^{\prime }}{d+d^{\prime }}}$

B. $D={\displaystyle \frac{d{d}^{\prime }}{d-d^{\prime }}}$

C. $D={\displaystyle \frac{d+d^{\prime }}{d{d}^{\prime }}}$

D. $D={\displaystyle \frac{d-d^{\prime }}{d{d}^{\prime }}}$

Phương pháp giải:

Sử dụng biểu thức tính độ tụ $D={\displaystyle \frac{1}{f}}$

Lời giải:

Ta có: $D={\displaystyle \frac{1}{f}}={\displaystyle \frac{1}{d}}+{\displaystyle \frac{1}{d^{\prime }}}={\displaystyle \frac{d+d^{\prime }}{d{d}^{\prime }}}$

Chọn 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 Vật Lí 11: (Các) thấu kính nào là thấu kính hội tụ ?

A. (1). 

B. (4)

C. (3) và (4).

D. (2) và (3)

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về thấu kính

Lời giải:

Thấu kính hội tụ là : (2) và (3)

Chọn đáp án: D

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

A. (2)

B. (3).

C. (l) và (2).

D. (1) và (4). 

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về thấu kính mỏng.

Lời giải:

Thấu kính phân kì là: (1) và (4).

Chọn đáp án: D

Bài 29.5 trang 80 SBT Vật Lí 11: * 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.

(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.

Phương pháp giải:

Sử dụng lý thuyết: Tia sáng đi qua quang tâm thấu kính thể hiện tính chất quang học của quang tâm thấu kính.

Lời giải:

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

Chọn đáp án: C

Bài 29.6 trang 80 SBT Vật 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).

Phương pháp giải:

Sử dụng lí thuyết về tiêu điểm ảnh: Tiểu điểm ảnh là điểm hội tụ của chùm tia ló khi chiếu chùm sáng song song qua thấu kính.

Lời giải:

Ta có: Tiểu 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

Chọn đáp án: C

Bài 29.7 trang 81 SBT Vật 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).

Phương pháp giải:

Sử dụng lý thuyết về tiêu điểm vật: Tiêu điểm vật là điểm mà chùm tia tới xuất phát từ đó sẽ cho chùm tia ló song song

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

Chọn đáp án: D

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

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về thấu kính mỏng

Lời giải:

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

Chọn 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 chọn đáp án đúng ở hai câu hỏi 29.9 và 29.10.

Bài 29.9 trang 81 SBT Vật 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. 

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về thấu kính hội tụ.

Lời giải:

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

Chọn đáp án: C

Bài 29.10 trang 81 SBT Vật 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.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về thấu kính mỏng

Lời giải:

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

Chọn đáp án: B

Bài 29.11 trang 81 SBT Vật Lí 11: 

Bài 29.12 trang 82 SBT Vật 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.

Phương pháp giải:

Sử dụng biểu thức tính  : ${\displaystyle \frac{1}{f}}={\displaystyle \frac{1}{d}}+{\displaystyle \frac{1}{d^{\prime }}}$

Lời giải:

a) Giải bằng tính toán

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

* Ảnh thật:

$k_1={\displaystyle \frac{f}{f-d}}=-4\Rightarrow d={\displaystyle \frac{5f}{4}}={\displaystyle \frac{5.20}{4}}=25cm$

* Ảnh ảo:

$k_2={\displaystyle \frac{f}{f-d}}=4\Rightarrow d={\displaystyle \frac{3f}{4}}={\displaystyle \frac{3.20}{4}}=15cm$

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   $\overline{\mathrm{O}\mathrm{J}}=-4\overline{OI}$

- 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 à OA = 25cm

* Ảnh ảo:

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

Ta có FA = 5cm; $OA=20–5=15cm.$

Bài 29.13 trang 82 SBT Vật 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.

Phương pháp giải:

Sử dụng biểu thức tính: ${\displaystyle \frac{1}{f}}={\displaystyle \frac{1}{d}}+{\displaystyle \frac{1}{d^{\prime }}}$

Lời giải:

a) Trong mọi trường hợp (Hình 29.3G):

AA’ = |d + d’|

Do đó theo đề bài: |d + d’|  = 18cm

Với $d^{\prime }={\displaystyle \frac{df}{d-f}}={\displaystyle \frac{20d}{d-20}}$

  ta suy ra:

$\begin{array}{l}d+{\displaystyle \frac{20d}{d-20}}=\pm 18\\ \Rightarrow d^2\pm 8d\mp 360=0\end{array}$

Giải:

* 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 à : d1’ = -30cm

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

Bài 29.14 trang 82 SBT Vật Lí 11: Thấu kính phân kì tạo ảnh ảo bằng 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 hoạ sự tạo ảnh.

Phương pháp giải:

Sử dụng biểu thức tính số phóng đại: $k=-{\displaystyle \frac{d^{\prime }}{d}}$

Lời giải:

a) Tiêu cự:

Vật thật có ảnh ảo --> $k=-{\displaystyle \frac{d^{\prime }}{d}}={\displaystyle \frac{1}{2}};d^{\prime }=-{\displaystyle \frac{d}{2}}$.

Theo đề ra: d + d’ = 10cm

-->  d = 20cm; d’ = -10cm

$f={\displaystyle \frac{{\mathrm{d}\mathrm{d}}^{\prime }}{d+d^{\prime }}}=-20cm$

b) Đường truyền của chùm tia sáng

Xem Hình 29.4G

Bài 29.15 trang 82 SBT Vật 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

Phương pháp giải:

Sử dụng biểu thức tính tiêu cự: ${\displaystyle \frac{1}{f}}={\displaystyle \frac{1}{d}}+{\displaystyle \frac{1}{d^{\prime }}}$

Lời giải:

Theo giả thiết: d2 = d1’; d2’ = d1;   ${\displaystyle \frac{\overline{{A_2}^{\prime }{B_2}^{\prime }}}{\overline{{A_1}^{\prime }{B_1}^{\prime }}}}={\displaystyle \frac{k_2}{k_1}}=k$

Suy ra:  ${\left({\displaystyle \frac{d_1}{{d_1}^{\prime }}}\right)}^2=k\Rightarrow {\displaystyle \frac{d_1}{{d_1}^{\prime }}}=\sqrt{k}$

Do đó:  

$\begin{array}{l}{\displaystyle \frac{d_1}{\sqrt{k}}}={\displaystyle \frac{{d_1}^{\prime }}{1}}={\displaystyle \frac{L}{1+\sqrt{k}}}\Rightarrow {\displaystyle \frac{1}{f}}={\displaystyle \frac{1+\sqrt{k}}{L}}+{\displaystyle \frac{1+\sqrt{k}}{L\sqrt{k}}}\\ f={\displaystyle \frac{L\sqrt{k}}{{(1+\sqrt{k})}^2}}\end{array}$

Áp dụng bằng số: f = 24cm

Bài 29.16 trang 82 SBT Vật 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.

Phương pháp giải:

Sử dụng biểu thức: ${\displaystyle \frac{1}{f}}={\displaystyle \frac{1}{d}}+{\displaystyle \frac{1}{d^{\prime }}}$

Lời giải:

a) lấy đạo hàm của d’ theo d 

$(d^{\prime }{)}^{\prime }=-{\left({\displaystyle \frac{f}{d-f}}\right)}^2<0\Rightarrow {\displaystyle \frac{\mathrm{\Delta }{d}^{\prime }}{\mathrm{\Delta }d}}<0$

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

b)  

$\mathrm{\Delta }d=d_2-d_1;\mathrm{\Delta }{d}^{\prime }={d_2}^{\prime }-{d_1}^{\prime }={\displaystyle \frac{d_{2}f}{d_2-f}}-{\displaystyle \frac{d_{1}f}{d_1-f}}$

Suy ra: 

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

Hay  

${\displaystyle \frac{\mathrm{\Delta }{d}^{\prime }}{\mathrm{\Delta }d}}=-k_1{k}_2$

Bài 29.17* trang 82 SBT Vật 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?

Phương pháp giải:

+ Vận dụng kiến thức về thấu kính hội tụ.

+ Sử dụng biểu thức tính tiêu cự:${\displaystyle \frac{1}{f}}={\displaystyle \frac{1}{d}}+{\displaystyle \frac{1}{d^{\prime }}}$

Lời giải:

a)$$\begin{gathered} d=2f=>d^{\prime }=2f, \\ A{A}^{\prime }=d+d^{\prime }=4f=40cm \end{gathered}$$(Hình 29.5G)

Tổng quát với vật thật và ảnh thật:

$$\begin{gathered} A{A}^{\prime }=d+d^{\prime }\ge 2\sqrt{{\mathrm{d}\mathrm{d}}^{\prime }} \\ \Rightarrow \sqrt{d+d^{\prime }}\ge 2\sqrt{{\displaystyle \frac{{\mathrm{d}\mathrm{d}}^{\prime }}{d+d^{\prime }}}}=2\sqrt{f} \end{gathered}$$

$A{A}^{\prime }\ge 4f$  hay $A{A}^{\prime }min=4f$

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 Vật 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.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về thấu kính mỏng.

Lời giải:

${A_1}^{\prime }{B_1}^{\prime }--->{A_2}^{\prime }{B_2}^{\prime }:d_1=x,d_2=l-x$

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

Vậy: $|d_1^{\prime }|+|d_2^{\prime }|=l$ => $d_1^{\prime }+d_2^{\prime }=-l$ 

Hay
 

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

--> x2 – 70x + 600 = 0

--> x = 10cm

b) Ta phải có:

|k2| = |k1|

$\begin{array}{l}\Rightarrow {\displaystyle \frac{|f_1|}{|f_1-x|}}={\displaystyle \frac{|f_2|}{|f_2-(l-x)|}}\\ \Rightarrow |15-x|=|x-55|\\ \Rightarrow x=35cm\end{array}$

Bài 29.19* trang 83 SBT Vật 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).

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về thấu kính.

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 Vật 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.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về đường truyền của tia sáng qua thấu kính.

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 Vật 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.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về đường truyền của tia sáng qua thấu kính.

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).