Giải KHTN 9 Bài 9 (Kết nối tri thức): Thực hành đo tiêu cự của thấu kính hội tụ

Giải KHTN 9 Bài 9: Thực hành đo tiêu cự của thấu kính hội tụ

Giải KHTN 9 trang 47

Mở đầu trang 47 Bài 9 KHTN 9: Ta đã biết, khi chiếu chùm sáng song song với trục chính của một thấu kính hội tụ thì chùm tia ló sẽ đi qua tiêu điểm chính của thấu kính. Vậy để đo tiêu cự của thấu kính hội tụ có thể dùng phương án đo trực tiếp khoảng cách từ quang tâm O tới tiêu điểm chính F hay không?

Cách đo này có nhược điểm gì?

Lời giải:

Có thể dùng phương án đo trực tiếp khoảng cách từ quang tâm O tới tiêu điểm chính F tuy nhiên cách này sẽ khó xác định quang tâm một cách chính xác

I. Chuẩn bị

Hoạt động trang 47 KHTN 9: Dựng ảnh của một vật AB có độ cao h, đặt vuông góc với trục chính của thấu kính hội tụ và cách thấu kính một khoảng d = 2f (f là tiêu cự của thấu kính).

1. Dựa vào hình vẽ để chứng minh rằng trong trường hợp này, khoảng cách từ ảnh đến thấu kính và khoảng cách từ vật đến thấu kính bằng nhau

2. Ảnh này có kích thước như thế nào so với vật?

3. Chứng minh công thức tính tiêu cự trong trường hợp này $f=\frac{d+d^{\prime }}{4}$. Trong đó, d’ là khoảng cách từ ảnh của vật đến thấu kính

Lời giải:

1. Ta có:

$\begin{array}{l}\frac{AB}{A^{\prime }{B}^{\prime }}=\frac{OA}{O{A}^{\prime }}=\frac{d}{d^{\prime }}\\ \frac{AB}{A^{\prime }{B}^{\prime }}=\frac{OI}{A^{\prime }{B}^{\prime }}=\frac{O{F}^{\prime }}{O{A}^{\prime }-O{F}^{\prime }}=\frac{f}{d^{\prime }-f}\\ \Rightarrow \frac{d}{d^{\prime }}=\frac{f}{d^{\prime }-f}=\frac{d-f}{f}=1\Rightarrow d^{\prime }=d=2f\\ \end{array}$

2. Ảnh có kích thước bằng vật

3. Ta có:

$\begin{array}{l}O{A}^{\prime }=OA=2f\\ \Rightarrow d^{\prime }=d=2f\\ \Rightarrow f=\frac{d+d^{\prime }}{4}\end{array}$

III. Kết quả

Báo cáo thực hành trang 48 KHTN 9:

BÁO CÁO THỰC HÀNH

Họ và tên: … Lớp: …

1. Mục đích thí nghiệm

Đo tiêu cự của thấu kính hội tụ bằng dụng cụ thực hành.

2. Chuẩn bị

Dụng cụ thí nghiệm: …

3. Các bước tiến hành

Mô tả các bước tiến hành: …

4. Kết quả thí nghiệm

Hoàn thành bảng ghi kết quả thí nghiệm đo tiêu cự của thấu kính hội tụ theo mẫu Bảng 9.1.

Bảng 9.1

Lần đo	Khoảng cách từ vật đến màn (mm)	Khoảng cách từ ảnh đến màn (mm)	Chiều cao của vật (mm)	Chiều cao của ảnh (mm)
1	d1 = ?	d'1 = ?	h1 = ?	h'1 = ?
2	d2 = ?	d'2 = ?	h2 = ?	h'2 = ?
3	d3 = ?	d'3 = ?	h3 = ?	h'3 = ?
Trung bình	$\overline{d}=\frac{d_1+d_2+d_3}{3}=?$	$\overline{d}\text{'}=\frac{d{\text{'}}_1+d{\text{'}}_2+d{\text{'}}_3}{3}=?$	$\overline{h}=\frac{h_1+h_2+h_3}{3}=?$	$\overline{h}\text{'}=\frac{h{\text{'}}_1+h{\text{'}}_2+h{\text{'}}_3}{3}=?$

Giá trị trung bình của tiêu cự: $\overline{f}=\frac{\overline{d}+\overline{d^{\prime }}}{4}=?$

Thực hiện các yêu cầu và trả lời các câu hỏi sau:

1. Nhận xét về chiều cao $\overline{h}$ của vật và chiều cao $\overline{h^{\prime }}$ của ảnh.

2. So sánh giá trị $\overline{f}$ với số liệu tiêu cự ghi trên thấu kính.

3. So sánh ưu điểm và nhược điểm khi đo tiêu cự thấu kính hội tụ bằng phương pháp Silbermann với phương pháp đo trực tiếp khoảng cách từ quang tâm O tới tiêu điểm chính F như phần mở đầu

Lời giải:

BÁO CÁO THỰC HÀNH

Họ và tên: … Lớp: …

1. Mục đích thí nghiệm

Đo tiêu cự của thấu kính hội tụ bằng dụng cụ thực hành.

2. Chuẩn bị

Dụng cụ thí nghiệm: …

3. Các bước tiến hành

Mô tả các bước tiến hành: …

4. Kết quả thí nghiệm

Hoàn thành bảng ghi kết quả thí nghiệm đo tiêu cự của thấu kính hội tụ theo mẫu Bảng 9.1.

Lần đo	Khoảng cách từ vật đến màn (mm)	Khoảng cách từ ảnh đến màn (mm)	Chiều cao của vật (mm)	Chiều cao của ảnh (mm)
1	d1 = 99	d'1 = 99	h1 = 20	h'1 = 19
2	d2 = 100	d'2 = 100	h2 = 20	h'2 = 20
3	d3 = 101	d'3 = 101	h3 = 20	h'3 = 20
Trung bình	$\begin{array}{l}\overline{d}=\frac{d_1+d_2+d_3}{3}\\ =\frac{99+100+101}{3}\\ =100\end{array}$	$\begin{array}{l}\overline{d^{\prime }}=\frac{d{1}_{\prime }^{}+d{2}_{\prime }^{}+d{3}_{\prime }^{}}{3}\\ =\frac{99+100+101}{3}\\ =100\end{array}$	$\begin{array}{l}\overline{h}=\frac{h_1+h_2+h_3}{3}\\ =\frac{20+20+20}{3}\\ =20\end{array}$	$\begin{array}{l}\overline{h^{\prime }}=\frac{h{1}_{\prime }^{}+h{2}_{\prime }^{}+h{3}_{\prime }^{}}{3}\\ =\frac{19+20+20}{3}\\ =19,7\end{array}$

Giá trị trung bình của tiêu cự: $\overline{f}=\frac{\overline{d}+\overline{d^{\prime }}}{4}=\frac{100+100}{4}=50mm$

1. Chiều cao $\overline{h}$ của vật gần bằng chiều cao $\overline{h^{\prime }}$ của ảnh.

2. Giá trị $\overline{f}$ bằng số liệu tiêu cự ghi trên thấu kính.

3. So sánh Phương pháp Silbermann với phương pháp đo trực tiếp khoảng cách từ quang tâm O tới tiêu điểm chính F như phần mở đầu:

- Ưu điểm:

+ Đo đạc gián tiếp thông qua các đại lượng dễ lấy thông số, từ đó dựa vào mối quan hệ của các đại lượng để tính cái cần đo

+ Số liệu chính xác hơn

- Nhược điểm:

+ Cần lấy nhiều giá trị của nhiều đại lượng