Vật Lí 9 Bài 43: Ảnh của một vật tạo bởi thấu kính hội tụ được THPT Ngô Thì Nhậm biên soạn hy vọng sẽ là là tài liệu hữu ích giúp các em nắm vững kiến thức bài học và đạt kết quả tốt trong các bài thi, bài kiểm tra trên lớp.
Tóm tắt lý thuyết Vật Lí 9 Bài 43
Đặc điểm ảnh của một vật tạo bởi thấu kính hội tụ
– Vật đặt ngoài khoảng tiêu cự cho ảnh thật ngược chiều với vật. Khi vật đặt rất xa thấu kính thì ảnh thật có vị trí cách thấu kính một khoảng bằng tiêu cự.
– Vật đặt trong khoảng tiêu cự cho ảnh ảo lớn hơn vật và cùng chiều với vật.
Chú ý:
+ Ảnh ảo không hiện được trên màn nhưng có thể nhìn thấy bằng mắt khi mắt đặt sau thấu kính để nhận chùm tia ló.
+ Ảnh thật có thể hiện rõ trên màn hoặc được nhìn thấy bằng mắt khi mắt đặt sau điểm hội tụ của chùm tia ló.
Cách dựng ảnh của một vật tạo bởi thấu kính hội tụ
a) Cách 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.
b) Dựng ảnh của 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), chỉ cần dựng ảnh B’ của B bằng hai trong ba tia sáng đặc biệt, sau đó từ B’ hạ vuông góc xuống trục chính ta có ảnh A’ của A.
Chú ý: Khi dựng ảnh, ảnh ảo và đường kéo dài của tia sáng được vẽ bằng nét đứt
Cách xác định vị trí của ảnh khi biết vị trí của vật và tiêu cự hay xác định vị trí của vật khi biết vị trí của ảnh và tiêu cự hay xác định tiêu cự khi biết vị trí của ảnh và vị trí của vật.
Cách 1: Vẽ ảnh của một vật theo phương pháp nêu trên. Sử dụng tính chất của tam giác đồng dạng để suy ra đại lượng cần xác định.
Cách 2: Áp dụng công thức để xác định.
Trong đó: vật là vật thật.
f là tiêu cự của thấu kính (là khoảng cách từ tiêu điểm đến quang tâm).
d là khoảng cách từ vị trí của vật đến thấu kính.
d’ là khoảng cách từ vị trí của ảnh đến thấu kính (khi ảnh thật thì d’ > 0, khi ảnh ảo thì d’ < 0).
Xác định độ cao của vật hay của ảnh
Cách 1: Áp dụng tính chất của tam giác đồng dạng.
Cách 2: Áp dụng công thức
Trong đó: h và h’ là độ cao của vật và của ảnh (khi ảnh thật thì h’ > 0, khi ảnh ảo thì h’ < 0).
Giải bài tập SGK Vật Lí 9 Bài 43
Bài C1 (trang 116 SGK Vật Lý 9)
Đặt vật ở xa thấu kính và màn ở sát thấu kính. Từ từ dịch chuyển màn ra xa thấu kính cho đến khi xuất hiện ảnh rõ nét của vật ở trên màn, do là ảnh thật. Ảnh thật cùng chiều hay ngược chiều so với vật?
Lời giải:
Ảnh thật ngược chiều so với vật.
Bài C2 (trang 116 SGK Vật Lý 9)
Dịch chuyển vật vào gần thấu kính hơn. Tiến hành thí nghiệm như trên, có thu được ảnh của vật trên màn nữa không? Ảnh thật hay ảo? Ảnh cùng chiều hay ngược chiều so với vật?
Lời giải:
Dịch vật vào gần thấu kính hơn, vẫn thu được ảnh của vật ở trên màn. Đó là ảnh thật, ngược chiều với vật.
Bài C3 (trang 116 SGK Vật Lý 9)
Hãy chứng tỏ rằng không hứng được ảnh của vật ở trên màn. Hãy quan sát ảnh của vật qua thấu kính và cho biết đó là ảnh thật hay ảo, cùng chiều hay ngược chiều, lớn hơn hay nhỏ hơn vật.
Lời giải:
Đặt vật trong khoảng tiêu cự, màn ở sát thấu kính. Từ từ dịch chuyến màn ra xa thấu kính, không hứng được ảnh ở trên màn. Đặt mắt trên đường truyền của chùm tia ló, ta quan sát thấy ảnh cùng chiều, lớn hơn vật. Đó là ảnh ảo và không hứng được trên màn.
Bài C4 (trang 117 SGK Vật Lý 9)
Hãy dựng ảnh S’ của điếm sáng S trên hình 43.3 SGK.
Lời giải:
Dùng 2 trong 3 tia đặc biệt đã học để dựng ảnh (H.43.3a)
+ Tia tới SI là tia đi song song với trục chính nên cho tia ló đi qua tiêu điểm F’
+ Tia tới SO là tia đi quang tâm O nên cho tia ló đi thẳng
Hai tia ló trên giao nhau tại S’, ta thu được ảnh thật S’ của S qua thấu kính.
Bài C5 (trang 117 SGK Vật Lý 9)
Vật sáng AB được đặt vuông góc với trục chính của thấu kính hội tụ có tiêu cự f = 12cm. Điểm A nằm trên trục chính. Hãy dựng ảnh A’B’ của AB và nhận xét đặc điểm của ảnh A’B’ trong hai trường hợp:
– Vật AB cách thấu kính một khoảng d = 36cm (hình 43.4a SGK).
– Vật AB cách thấu kính một khoảng d = 8cm (hình 43.4b SGK).
Lời giải:
Dựng ảnh của vật sáng AB qua thấu kính hội tụ. Dùng hai trong ba tia sáng đã học để dựng ảnh B’ của điểm B.
+ Vật AB cách thấu kính d = 36 cm, vật ngoài khoảng OF.
Tia BI đi song song với trục chính nên cho tia ló đi qua F’
Tia tới BO là tia đi quang tâm O nên cho tia ló đi thẳng
Hai tia ló trên giao nhau tại B’, ta thu được ảnh thật B’ của B qua thấu kính.
Từ B’ hạ vuông góc với trục của thấu kính, cắt trục chính tại điểm A’. A’ là ảnh của điểm A. A’B’ là ảnh của AB tạo bởi thấu kính hội tụ.
Nhận xét: Ảnh A’B” là ảnh thật ngược chiều với vật khi vật được đặt ngoài khoảng tiêu cự ( Hình 43.4a)
+ Vật AB cách thấu kính d = 8 cm, vật nằm trong khoảng OF.
Tia BI đi song song với trục chính nên cho tia ló đi qua F’
Tia tới BO là tia đi quang tâm O nên cho tia ló đi thẳng
Hai tia ló trên có đường kéo dài giao nhau tại B’, ta thu được ảnh ảo B’ của B qua thấu kính.
Từ B’ hạ vuông góc với trục của thấu kính, cắt trục chính tại điểm A’. A’ là ảnh của điểm A. A’B’ là ảnh của AB tạo bởi thấu kính hội tụ.
Nhận xét: Ảnh ảo A’B’ cùng chiều với vật và lớn hơn vật khi vật được đặt trong khoảng tiêu cự (Hình 43.4b)
Bài C6 (trang 118 SGK Vật Lý 9)
Vận dụng kiến thức hình học, hãy tính khoảng cách từ ảnh đến thấu kính và chiều cao của ảnh trong hai trường hợp ở C5. Cho biết vật AB có chiều cao h = lcm.
Lời giải:
Tóm tắt:
TH1: OA = d = 36cm; OF = OF’ = f = 12cm; AB = h = 1cm
TH2: OA = d = 8cm; OF = OF’ = f = 12cm; AB = h = 1cm
A’B’ = h’ = ?
TH1: Vật AB cách thấu kính d = 36 cm, vật ngoài khoảng OF.
Trên hình 43.4a, xét các cặp tam giác đồng dạng:
ΔABO ∼ ΔA’B’O; (g.g) =>
ΔA’B’F’ ∼ ΔOIF’ (g.g) =>
Vì AB = OI (tứ giác BIOA là hình chữ nhật)
↔ dd’ – df = d’f (1)
Chia cả hai vế của (1) cho tích d.d’.f ta được:
(đây được gọi là công thức thấu kính cho trường hợp ảnh thật)
Thay d = 36cm, f = 12cm ta tính được: OA’ = d’ = 18cm
Thay vào (*) ta được:
TH2: Vật AB cách thấu kính d = 8 cm, vật nằm trong khoảng OF
Trên hình 43.4b, xét hai cặp tam giác đồng dạng:
ΔA’B’F’ ∼ ΔOIF’; =>
ΔOAB ∼ ΔOA’B’ =>
Vì AB = OI (tứ giác BIOA là hình chữ nhật)
↔ dd’ + df = d’f (2)
Chia cả hai vế của (2) cho tích d.d’.f ta được:
(đây được gọi là công thức thấu kính cho trường hợp ảnh ảo)
Thay d = 8cm, f = 12cm ta tính được: OA’ = d’ = 24cm
Thay vào (**) ta được:
Bài C7 (trang 118 SGK Vật Lý 9)
Trả lời câu hỏi nêu ra ở phần đầu bài.
Lời giải:
Dịch chuyển thấu kính hội tụ ra xa trang sách, ảnh của dòng chữ quan sát qua thấu kính cùng chiều và to hơn dòng chữ quan sát trực tiếp. Đó là ảnh ảo của dòng chữ tạo bởi thấu kính hội tụ khi dòng chữ nằm trong khoảng tiêu cự của thấu kính.
Đến một vị trí nào đó, ảnh của dòng chữ ngược chiều với vật. Đó là ảnh thật của dòng chữ tạo bởi thấu kính hội tụ, khi dòng chữ nằm ngoài khoảng tiêu cự của thấu kính, và ảnh thật đó nằm ở trước mắt.
Trắc nghiệm Vật Lí 9 Bài 43 có đáp án
Bài 1: Vật AB đặt trước thấu kính hội tụ cho ảnh A’B’; ảnh và vật nằm về cùng một phía đối với thấu kính. Ảnh A’B’
A. là ảnh thật, lớn hơn vật.
B. là ảnh ảo, nhỏ hơn vật.
C. ngược chiều với vật.
D. là ảnh ảo, cùng chiều với vật.
Lời giải
Ta có, ảnh và vật nằm về cùng một phía so với thấu kính
=> ảnh A’B’ là ảnh ảo và cùng chiều với vật.
Đáp án: D
Bài 2: Ảnh A’B’ của một vật sáng AB đặt vuông góc với trục chính tại A và ở trong khoảng tiêu cự của một thấu kính hội tụ là:
A. ảnh ảo ngược chiều vật.
B. ảnh ảo cùng chiều vật.
C. ảnh thật cùng chiều vật.
D. ảnh thật ngược chiều vật.
Lời giải
Khi đặt vật trong khoảng tiêu cự => ảnh là ảnh ảo, cùng chiều với vật, lớn hơn vật
Đáp án: B
Bài 3: Vật AB đặt trước thấu kính hội tụ cho ảnh A’B’, ảnh và vật nằm về hai phía đối với thấu kính thì ảnh đó là:
A. thật, ngược chiều với vật.
B. thật, luôn lớn hơn vật.
C. ảo, cùng chiều với vật.
D. thật, luôn cao bằng vật.
Lời giải
Ta có, ảnh và vật nằm về hai phía đối với thấu kính.
=> ảnh là ảnh thật, ngược chiều với vật có thể nhỏ hoặc bằng hoặc lớn hơn vật tùy vị trí của vật.
Đáp án: A
Bài 4: Đặt một vật AB hình mũi tên vuông góc với trục chính của thấu kính hội tụ tiêu cự f và cách thấu kính một khoảng d > 2f thì ảnh A’B’ của AB qua thấu kính là:
A. ảnh thật, ngược chiều và nhỏ hơn vật.
B. ảnh thật, cùng chiều và nhỏ hơn vật.
C. ảnh thật, ngược chiều và lớn hơn vật.
D. ảnh thật, cùng chiều và lớn hơn vật.
Lời giải
=> Khi đặt vật AB vuông góc với trục chính của thấu kính hội và cách thấu kính một khoảng d > 2f thì ảnh A’B’ của AB qua thấu kính là ảnh thật ngược chiều với vật và nhỏ hơn vật
Đáp án: A
Bài 5: Đặt một vật AB hình mũi tên vuông góc với trục chính của thấu kính hội tụ tiêu cự f và cách thấu kính một khoảng d = 2f thì ảnh A’B’của AB qua thấu kính có tính chất:
A. ảnh thật, cùng chiều và nhỏ hơn vật.
B. ảnh thật, ngược chiều và lớn hơn vật.
C. ảnh thật, ngược chiều và nhỏ hơn vật.
D. ảnh thật, ngược chiều và lớn bằng vật.
Lời giải
=> Khi đặt vật AB trước thấu kính hội tụ và cách thấu kính một khoảng d =2f => ảnh A’B’ là ảnh thật, ngược chiều và cao bằng vật.
Đáp án: D
Bài 6: Chỉ ra phương án sai. Đặt một cây nến trước một thấu kính hội tụ
A. Ta có thể thu được ảnh của cây nến trên màn
B. Ảnh của cây nến trên màn ảnh có thể lớn hơn hoặc nhỏ hơn cây nến
C. Ảnh của cây nến trên màn ảnh có thể là ảnh thật hoặc ảnh ảo
D. Ảnh ảo của cây nến luôn luôn lớn hơn cây nến
Lời giải
Ta có:
Đặc điểm ảnh của một vật tạo bởi thấu kính hội tụ:
+ Vật đặt ngoài khoảng tiêu cự cho ảnh thật, ngược chiều với vật.
+ Khi vật đặt rất xa thấu kính thì ảnh thật có vị trí cách thấu kính một khoảng bằng tiêu cự.
+ Vật đặt trong khoảng tiêu cự cho ảnh ảo, lớn hơn vật và cùng chiều với vật
+ Vật đặt vuông góc với trục chính của thấu kính cho ảnh cũng vuông góc với trục chính của vật.
Nên câu sai là câu C: Ảnh của cây nến trên màn ảnh có thể là ảnh thật hoặc ảnh ảo.
Vì ảnh ảo không hứng được trên màn chắn
Đáp án: C
Bài 7: Khi vật đặt rất xa thấu kính thì ảnh thật có vị trí cách thấu kính một khoảng bằng:
A. 2F
B. F
C. 3F
D. 4F
Lời giải
Ta có: Khi vật đặt rất xa thấu kính thì ảnh thật có vị trí cách thấu kính một khoảng bằng tiêu cự
Đáp án: B
Bài 8: Sự khác nhau giữa ảnh thật và ảnh ảo ở thấu kính hội tụ:
A. Ảnh thật luôn cùng chiều với vật
B. Ảnh ảo luôn cùng chiều với vật
C. Ảnh thật luôn lớn hơn vật
D. Ảnh ảo luôn nhỏ hơn vật
Lời giải
Ta có, sự khác nhau giữa ảnh thật và ảnh ảo ở thấu kính hội tụ là:
+ Ảnh thật luôn ngược chiều với vật
+ Ảnh ảo luôn cùng chiều với vật
+ Ảnh thật có thể lớn hơn, nhỏ hơn hoặc bằng vật
+ Ảnh ảo luôn lớn hơn vật
=> Các phương án: A, C, D – sai
B – đúng
Đáp án: B
Bài 9: Ảnh (S’ ) của điểm sáng (S ) được đặt như hình là:
A.
B.
C.
D.
Lời giải
+ Kẻ tia tới SISI bất kì
+ Kẻ trục phụ song song với SISI
+ Qua F′F′ kẻ đường vuông góc với trục chính, cắt trục phụ tại tiêu điểm phụ Fp′Fp′
+ Tia tới song song với trục phụ thì tia ló qua tiêu điểm phụ nên tia ló qua II và Fp′Fp′, tia ló này cắt trục chính tại S′S′. S′S′ là ảnh cần xác định.
Đáp án: A
Bài 10: Cho hình sau:
Với (∆) – trục chính của một thấu kính, AB là vật sáng và A’B’ là ảnh của AB. Chọn phương án đúng trong các phương án sau:
A. A’B’ là ảnh ảo
B. A’B’ là ảnh thật
C. Thấu kính đã cho là thấu kính phân kì
D. B và C đúng
Lời giải
Ta có,
+ A’B’ cùng chiều với AB => A’B’ là ảnh ảo
+ ảnh A’B’ là ảnh ảo lớn hơn vật => thấu kính đã cho là thấu kính hội tụ
Đáp án: A
Bài 11: Ảnh thật cho bởi thấu kính hội tụ bao giờ cũng
A. cùng chiều, nhỏ hơn vật
B. cùng chiều với vật
C. ngược chiều, lớn hơn vật
D. ngược chiều với vật
Lời giải
Ảnh thật cho bởi thấu kính hội tụ luôn ngược chiều với vật
Đáp án: D
Bài 12: Vật AB đặt trước thấu kính hội tụ có tiêu cự f. Điểm A nằm trên trục chính, cho ảnh thật A’B’ nhỏ hơn vật thì AB nằm cách thấu kính một khoảng:
A. OA < f
B. OA > 2f
C. OA = f
D. OA = 2f
Lời giải
=> Để thu được ảnh thật ngược chiều, nhỏ hơn vật => vật phải cách thấu kính một khoảng OA > 2f
Đáp án: B
Bài 13: Ảnh của một vật sáng đặt ngoài khoảng tiêu cự của thấu kính hội tụ có tiêu cự (f = 16cm ). Có thể thu được ảnh nhỏ hơn vật tạo bởi thấu kính này khi đặt vật cách thấu kính:
A. 8 cm
B. 16 cm
C. 32 cm
D. 48 cm
Lời giải
Ta có: Để thu được ảnh thật ngược chiều, nhỏ hơn vật => vật phải cách thấu kính một khoảng d > 2f
Theo đầu bài ta có:
f = 16cm→2f = 32cm
=> Để thu được ảnh nhỏ hơn vật => vật cần đặt cách thấu kính một khoảng
d > 32cm
Đáp án: D
Bài 14: Một thấu kính hội tụ có tiêu cự (f = 20cm ). Một vật thật AB cách thấu kính (40cm ). Ảnh thu được là:
A. ảnh thật, cách thấu kính 40cm, ngược chiều vật và độ cao bằng vật.
B. ảnh thật, cách thấu kính 20cm, ngược chiều vật và độ cao bằng vật.
C. ảnh thật, cách thấu kính 40cm, cùng chiều vật và độ cao bằng vật.
D. ảnh ảo, cách thấu kính 10cm, cùng chiều vật và lớn hơn vật.
Lời giải
Ta có: f=20cm; d=40cm
+ Vật đặt tại d=2f=40cm => ảnh thu được là ảnh thật ngược chiều với vật và bằng vật
+ Áp dụng biểu thức:
Ta suy ra:
=> Ảnh thu được là ảnh thật ngược chiều với vật, cách thấu kính một khoảng 40cm và cao bằng vật.
Đáp án: A
Bài 15: Một vật đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ, cho ảnh ảo cao gấp 3 lần vật. Ảnh cách vật 32cm. Tiêu cự của thấu kính là bao nhiêu?
A. 24cm
B. 16cm
C. 48 cm
D. 29cm
Lời giải
+ Ảnh ảo cao gấp 3 lần vật, ta suy ra:
+ Lại có: d’ – d =32 => 3d – d = 32 => d = 16 (cm)
+ Do ảnh là ảnh ảo, sử dụng công thức thấu kính, ta có:
Đáp án: A
******************
Trên đây là nội dung bài học Vật Lí 9 Bài 43: Ảnh của một vật tạo bởi thấu kính hội tụ do THPT Ngô Thì Nhậm biên soạn bao gồm phần lý thuyết, giải bài tập và các câu hỏi trắc nghiệm có đáp án đầy đủ. Hy vọng các em sẽ nắm vững kiến thức về Ảnh của một vật tạo bởi thấu kính hội tụ. Chúc các em học tập thật tốt và luôn đạt điểm cao trong các bài thi bài kiểm tra trên lớp.
Biên soạn bởi: Trường THPT Ngô Thì Nhậm
Chuyên mục: Vật Lý 9
