Các dạng bài tập Mắt, Các dụng cụ quang chọn lọc có đáp án chi tiết - Vật Lí lớp 11
Các dạng bài tập Mắt, Các dụng cụ quang chọn lọc có đáp án chi tiết
Với Các dạng bài tập Mắt, Các dụng cụ quang chọn lọc có đáp án chi tiết Vật Lí lớp 11 tổng hợp các dạng bài tập, 200 bài tập trắc nghiệm có lời giải chi tiết với đầy đủ phương pháp giải, ví dụ minh họa sẽ giúp học sinh ôn tập, biết cách làm dạng bài tập Mắt, Các dụng cụ quang từ đó đạt điểm cao trong bài thi môn Vật Lí lớp 11.
- Lý thuyết Lăng kính Xem chi tiết
- Lý thuyết Thấu kính mỏng Xem chi tiết
- Lý thuyết Giải bài toán về hệ thấu kính Xem chi tiết
- Lý thuyết Mắt Xem chi tiết
- Lý thuyết Kính lúp Xem chi tiết
- Lý thuyết Kính hiển vi Xem chi tiết
- Lý thuyết Kính thiên văn Xem chi tiết
- Lý thuyết tổng hợp chương: Mắt. Các dụng cụ quang Xem chi tiết
Bài tập trắc nghiệm Mắt, Các dụng cụ quang
- 100 câu trắc nghiệm Mắt, Các dụng cụ quang có lời giải chi tiết (cơ bản) Xem chi tiết
- 100 câu trắc nghiệm Mắt, Các dụng cụ quang có lời giải chi tiết (nâng cao) Xem chi tiết
Lý thuyết Lăng kính
A. Tóm tắt lý thuyết
1. Cấu tạo lăng kính
- Lăng kính là một khối chất trong suốt, đồng chất (thủy tinh, nhựa…), thường có dạng lăng trụ tam giác.
Lăng kính được biểu diễn bằng tam giác tiết diện thẳng.
- Các phần tử của lăng kính gồm: cạnh, đáy, hai mặt bên.
+ Hai mặt phẳng giới hạn ở trên gọi là các mặt bên của lăng kính.
+ Giao tuyến của hai mặt bên gọi là cạnh của lăng kính.
+ Mặt đối diện với cạnh là đáy của lăng kính.
- Về phương diện quang học, một lăng kính được đặc trưng bởi:
+ Góc chiết quang A (góc hợp bởi hai mặt của lăng kính).
+ Chiết suất n
2. Đường truyền của tia sáng qua lăng kính
a) Tác dụng tán sắc ánh sáng trắng
Lăng kính có tác dụng phân tích chùm sáng trắng truyền qua nó thành nhiều chùm sáng màu khác nhau. Đó là sự tán sắc ánh sáng bởi lăng kính.
b) Đường truyền của tia sáng qua lăng kính
Khi có tia ló ra khỏi lăng kính thì tia ló bao giờ cũng lệch về đáy lăng kính so với tia tới.
Góc tạo bởi tia ló và tia tới gọi là góc lệch D của tia sáng khi truyền qua lăng kính.
3. Các công thức lăng kính
∗ Công thức lăng kính đặt trong không khí:
sini1 = nsinr1
sini2 = nsinr2
A = r1 + r2
D = i1 + i2 – A
∗ Trong trường hợp góc i1 và góc chiết quang A nhỏ (<10o) thì:
i1 = nr1
i2 = nr2
A = r1 + r2
D = (n - 1)A
4. Công dụng của lăng kính
a) Máy quang phổ
Lăng kính là bộ phận chính của máy quang phổ.
Máy quang phổ phân tích ánh sáng từ nguồn phát ra thành các thành phần đơn sắc, nhờ đó xác định được cấu tạo của nguồn sáng.
b) Lăng kính phản xạ toàn phần
Lăng kính phản xạ toàn phần là lăng kính thủy tinh có tiết diện thẳng là một tam giác vuông cân.
Lăng kính phản xạ toàn phần được sử dụng để điều hỉnh đường đi của tia sáng hoặc tạo ảnh thuận chiều (ống nhòm, máy ảnh…)
Lý thuyết Thấu kính mỏng
A. Tóm tắt lý thuyết
1. Thấu kính. Phân loại thấu kính
- Thấu kính là một khối chất trong suốt, giới hạn bởi hai mặt cong hoặc bởi một mặt cong và một mặt phẳng.
- Phân loại thấu kính:
+ Thấu kính lồi (rìa mỏng) là thấu kính hội tụ (tạo ra chùm tia ló hội tụ khi chùm tia tới là chùm song song).
+ Thấu kính lõm (rìa dày) là thấu kính phân kì (tạo ra chùm tia ló phân kì khi chùm tia tới là chùm song song).
2. Khảo sát thấu kính hội tụ
a) Quang tâm. Tiêu điểm. Tiêu diện
∗ Quang tâm
- Quang tâm: Điểm O nằm chính giữa thấu kính mà mọi tia sáng qua O đều truyền thẳng.
- Trục chính: Là đường thẳng đi qua quang tâm O và vuông góc với mặt thấu kính
- Trục phụ: Là các đường thẳng khác (không phải trục chính) đi qua quang tâm O
∗ Tiêu điểm. Tiêu diện
- Tiêu điểm ảnh
+ Chùm tia tới song song với trục chính của thấu kính hội tụ thì cho chùm tia ló hội tụ tại một điểm F’ nằm trên trục chính. Điểm F’ gọi là tiêu điểm ảnh chính của thấu kính.
Lưu ý: Chỉ có duy nhất một tiêu điểm ảnh chính.
+ Chùm tia tới song song với trục phụ của thấu kính hội tụ thì cho chùm tia ló hội tụ tại một điểm F’n nằm trên trục phụ. Điểm F’n là tiêu điểm ảnh phụ của thấu kính (n = 1, 2, 3…).
Lưu ý: Có vô số tiêu điểm ảnh phụ
+ Các tiêu điểm ảnh của thấu kính hội tụ là tiêu điểm ảnh thật vì hứng được trên màn.
- Tiêu điểm vật
+ Tiêu điểm vật chính F là điểm nằm trên trục chính, đối xứng với F’ qua quang tâm O. Khi chùm tia tới xuất phát từ F sẽ cho chùm tia ló song song với trục chính.
+ Tiêu điểm vật phụ Fn (n = 1, 2, 3…) là điểm nằm trên trục phụ, đối xứng với F’n qua quang tâm O. Chùm tia tới xuất phát từ Fn sẽ cho chùm tia ló song song với trục phụ.
- Vị trí của tiêu điểm ảnh hoặc tiêu điểm vật phụ thuộc vào chiều truyền ánh sáng.
Theo chiều truyền ánh sáng, tiêu điểm ảnh của thấu kính hội tụ nằm phía sau thấu kính, tiêu điểm vật nằm phía trước thấu kính.
- Tiêu diện
+ Tiêu diện là mặt phẳng vuông góc với trục chính và qua tiêu điểm chính.
+ Mỗi thấu kính có hai tiêu diện: Tiêu diện ảnh và tiêu diện vật
b) Tiêu cự. Độ tụ
- Tiêu cự của thấu kính: f = OF'−
Đối với thấu kính hội tụ: f < 0 (ứng với tiêu điểm ảnh F’ thật).
- Độ tụ của thấu kính:
Trong đó:
f là tiêu cực (m)
D là độ tụ (dp)
Thấu kính có khả năng hội tụ chùm tia sáng càng mạnh khi f càng nhỏ (D càng lớn).
3. Khảo sát thấu kính phân kì
a) Quang tâm. Tiêu điểm. Tiêu diện
Quang tâm, trục chính, trục phụ của thấu kính phân kì tương tự như thấu kính hội tụ
b) Tiêu điểm. Tiêu diện
- Tiêu điểm ảnh
+ Chùm tia tới song song với trục chính của thấu kính phân kì thì có đường kéo dài của chùm tia ló hội tụ tại một điểm F’ nằm trên trục chính. Điểm F’ gọi là tiêu điểm ảnh chính của thấu kính.
Lưu ý: Chỉ có duy nhất một tiêu điểm ảnh chính.
+ Chùm tia tới song song với trục phụ của thấu kính phân kì thì có đường kéo dài của chùm tia ló hội tụ tại một điểm F’n nằm trên trục phụ. Điểm F’n là tiêu điểm ảnh phụ của thấu kính (n = 1, 2, 3…).
Lưu ý: Có vô số tiêu điểm ảnh phụ
- Tiêu điểm vật
+ Tiêu điểm vật chính F là điểm nằm trên trục chính, đối xứng với F’ qua quang tâm O. Khi đường kéo dài của chùm tia tới xuất phát từ F sẽ cho chùm tia ló song song với trục chính.
+ Tiêu điểm vật phụ Fn (n = 1, 2, 3…) là điểm nằm trên trục phụ, đối xứng với F’n qua quang tâm O. Chùm tia tới xuất phát từ Fn sẽ cho chùm tia ló song song với trục phụ.
- Vị trí của tiêu điểm ảnh hoặc tiêu điểm vật phụ thuộc vào chiều truyền ánh sáng.
Theo chiều truyền ánh sáng, tiêu điểm ảnh của thấu kính phân kì nằm phía trước thấu kính, tiêu điểm vật nằm phía sau thấu kính.
- Tiêu diện
Các tiêu điểm và tiêu diện của thấu kính phân kì đều là ảo, được tạo bởi đường kéo dài của các tia sáng.
c) Tiêu cự. Độ tụ
- Tiêu cự của thấu kính: f = OF'−
Đối với thấu kính phân kì: f < 0 (ứng với tiêu điểm ảnh F’ ảo).
- Độ tụ của thấu kính:
Trong đó:
f là tiêu cực (m)
D là độ tụ (dp)
Đối với thấu kính phân kì: D < 0
4. Sự tạo ảnh bởi thấu kính
a) Khái niệm ảnh và vật trong quang học
- Ảnh điểm là điểm đồng quy của chùm tia ló hay đường kéo dài của chúng.
+ Ảnh điểm là thật nếu chùm tia ló hội tụ.
+ Ảnh điểm là ảo nếu chùm tia ló phân kì.
- Vật điểm là điểm đồng quy của chùm tia tới hay đường kéo dài của chúng.
+ Vật điểm là thật nếu chùm tia tới là chùm phân kì.
+ Vật điểm là ảo nếu chùm tia tới là chùm hội tụ.
b) Cách dựng ảnh tạo bởi thấu kính
- Các tia đặc biệt:
+ Tia tới đi qua quang tâm O thì truyền thẳng.
+ Tia tới song song với trục chính thì tia ló hoặc đường kéo dài đi qua tiêu điểm ảnh chính F’.
+ Tia tới đi qua tiêu điểm vật chính F hoặc đường kéo dài đi qua F thì tia ló song song với trục chính.
- Tia bất kì:
+ Cách 1:
• Vẽ trục phụ song song với tia tới.
• Xác định tiêu điểm tiêu điểm ảnh phụ.
• Tia ló (đường kéo dài) đi qua tiêu điểm ảnh phụ
+ Cách 2:
• Vẽ tiêu điểm vật phụ.
• Vẽ trục phụ đi qua tiêu điểm vật phụ đó.
• Tia ló song song với trục phụ.
- Xác định ảnh bằng cách vẽ đường đi của tia sáng.
c) Các trường hợp ảnh tạo bởi thấu kính
5. Các công thức về thấu kính
Quy ước: OA− = d:
Vật thật: d > 0
Vật ảo: d < 0 (không xét)
OA'− = d':
Ảnh thật: d’ > 0
Ảnh ảo: d’ < 0
Chiều và độ lớn của ảnh được xác định bằng số phóng đại ảnh là k
k > 0: Vật và ảnh cùng chiều (trái tính chất)
k < 0: Vật và ảnh ngược chiều (cùng tính chất)
a) Công thức xác định vị trí ảnh
b) Công thức xác định số phóng đại ảnh
6. Công dụng của thấu kính
- Khắc phục tật của mắt (cận, viễn, lão)
- Kính lúp
- Máy ảnh, máy ghi hình (camera)
- Kính hiển vi
- Kính thiên văn, ống nhòm
- Máy quang phổ
- Đèn chiếu
Lý thuyết Giải bài toán về hệ thấu kính
A. Tóm tắt lý thuyết
1. Lập sơ đồ tạo ảnh
a) Hệ hai thấu kính đồng trục ghép cách nhau
- Xét hệ quang học đồng trục gồm hai thấu kính L1 và L2.
Vật AB được đặt trên trục của hệ và ở trước L1.
Vật AB có ảnh A'1B'1 tạo bởi L1.
- Các tia sáng truyền đến L2 có thể coi là do A'1B'1 mà có. A'1B'1 là vật đối với L2.
+ Nếu A'1B'1 ở trước L2, đó là vật thật.
+ Nếu A'1B'1 ở sau L2, đó là vật ảo (không xét).
Thấu kính L2 tạo ảnh A'2B'2 của vật
Ảnh A'2B'2 tạo bởi L2 là ảnh sau cùng
- Sơ đồ tạo ảnh:
b) Hệ hai thấu kính đồng trục ghép sát nhau
Hệ hai thấu kính L1 và L2 được ghép sát nhau, có tiêu cự lần lượt là f1 và f2 tương đương với một thấu kính L có tiêu cự f:
Độ tụ của hệ hai thấu kính mỏng đồng trục ghép sát nhau bằng tổng đại số các độ tụ của từng thấu kính ghép thành hệ: D = D1 + D2
Vật AB qua hệ cho ảnh như qua thấu kính L:
2. Thực hiện tính toán
Gọi l là khoảng cách từ thấu kính L1 đến thấu kính L2
Khoảng cách từ ảnh A'1B'1 đến thấu kính L1:
Khoảng cách từ A'1B'1 (xem như là vật) đến thấu kính L2: d2 = l - d'1
Khoảng cách từ ảnh A'2B'2 đến thấu kính L2:
Số phóng đại ảnh sau cùng:
