Anonymous

Lý thuyết Giải bài toán về hệ thấu kính (mới 2023 + Bài Tập) - Vật lí 11

- asked 6 months agoVotes

0Answers

3Views

Lý thuyết Vật lí 11 Bài 30: Giải bài toán về hệ thấu kính

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.

Lý thuyết Giải bài toán về hệ thấu kính | Vật lí lớp 11 (ảnh 1)

- Sơ đồ tạo ảnh:

Lý thuyết Giải bài toán về hệ thấu kính | Vật lí lớp 11 (ảnh 1)

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:

$\frac{1}{f} = \frac{1}{f_{1}} + \frac{1}{f_{2}}$

- 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:

Lý thuyết Giải bài toán về hệ thấu kính | Vật lí lớp 11 (ảnh 1)

2. Thực hiện tính toán

Gọi d₁ là khoảng cách từ thấu kính L₁ đến thấu kính L₂

Khoảng cách từ ảnh A'₁B'₁ đến thấu kính L₁:

$d_{1}' = \frac{d_{1} f_{1}}{d_{1} - f_{1}}$

Khoảng cách từ A'₁B'₁ (xem như là vật) đến thấu kính L₂: d₂ = l - d'₁

(l là khoảng cách giữa hai thấu kính)

Khoảng cách từ ảnh A'₂B'₂ đến thấu kính L₂:

$d_{2}' = \frac{d_{2} f_{2}}{d_{2} - f_{2}}$

Số phóng đại ảnh sau cùng: $k = k_{1} . k_{2} = \frac{d_{1}' d_{2}'}{d_{1} d_{2}}$

Trắc nghiệm Vật Lí 11 Bài 30: Giải bài toán về hệ thấu kính

Câu 1.

A. 15 cm.

B. 10cm.

C. 20 cm.

D. 35cm

Hiển thị đáp án

Đáp án: B

Giải thích:

+ Từ $\underset{d_{1}^{/}}{\underset{⎵}{A_{1} B_{2}}} \overset{O_{1}}{\leftarrow} \underset{l}{\underset{⎵}{\underset{d_{1} d_{2}}{\underset{⎵}{A B}}}} \overset{O_{2}}{\to} \underset{d_{2}^{/}}{\underset{⎵}{A_{2} B_{2}}}$

+ Để có hai ảnh có vị trí trùng nhau thì hai ảnh đều là ảnh ảo và $- l = d_{1}^{/} + d_{2}^{/}$

$\Rightarrow - l = \frac{d_{1} f_{1}}{d_{1} - f_{1}} + \frac{d_{2} f_{2}}{d_{2} - f_{2}}$

$\Rightarrow - 40 = \frac{d_{1} .15}{d_{1} - 15} + \frac{(40 - d_{1}) (- 15)}{40 - d_{1} + 15}$

$\Rightarrow d_{1} = 10 (c m)$

Câu 2.

A. 15 cm.

B. 10cm.

C. 20 cm.

D. 35 cm.

Hiển thị đáp án

Đáp án: D

Giải thích:

+ $\underset{d_{1}^{/}}{\underset{⎵}{A_{1} B_{1}}} \overset{O_{1}}{\leftarrow} \underset{l}{\underset{⎵}{\underset{d_{1} d_{2}}{\underset{⎵}{A B}}}} \overset{O_{2}}{\to} \underset{d_{2}^{/}}{\underset{⎵}{A_{2} B_{2}}}$

+ Để hai ảnh có độ lớn bằng nhau: $k_{1}| = k_{2}| \to_{d_{2} = l - d_{1}}^{k = \frac{- f}{d - f}} \frac{15}{d_{1} - 15|} = \frac{15}{40 - d_{1} + 15|}$

$\Rightarrow d_{1} = 35 (c m)$

Câu 3.

A. ảnh thật, cách L₂ là 10 cm.

B. ảnh ảo, cách L₂ là 10 cm.

C. ảnh ngược chiều và cao bằng nửa vật.

D. ảnh cùng chiều và cao gấp đôi vật.

Hiển thị đáp án

Đáp án: B

Giải thích:

+ $\frac{1}{d_{1}} + \frac{1}{d_{1}^{/}} = \frac{1}{f_{1}} \overset{d_{1} = f_{1} = 20}{\to} d_{1}^{/} = \infty \Rightarrow d_{2} = l - d_{1}^{/} = - \infty \overset{\frac{1}{d_{2}} + \frac{1}{d_{2}^{/}} = \frac{1}{f_{2}}}{\to} d_{2} = f_{2} = - 10$

=> Ảnh A₂B₂ là ảnh ảo cách O₂ là 10cm

+ $k = k_{1} k_{2} = \frac{- d_{1}^{/}}{d_{1}} \frac{- d_{2}^{/}}{d_{2}} = \frac{- \infty + 10}{20 - \infty} = \frac{1}{2}$ => Ảnh A₂B₂ cùng chiều và bằng nửa vật.

Câu 4.

A. 15 cm.

B. 45 cm.

C. 20 cm.

D. 35 cm.

Hiển thị đáp án

Đáp án: D

Giải thích:

+ $\begin{array}{l} d_{1}^{/} = \frac{d_{1} f_{1}}{d_{1} - f_{1}} = \frac{20 d_{1}}{d_{1} - 20} \Rightarrow d_{2} = l - d_{1}^{/} = 30 - \frac{20 d_{1}}{d_{1} - 20} = \frac{10 d_{1} - 600}{d_{1} - 20} \\ k = k_{1} k_{2} = - \frac{f_{1}}{d_{1} - f_{1}} . \frac{- f_{2}}{d_{2} - f_{2}} = \frac{- 20}{d_{1} - 20} . \frac{10}{\frac{10 d_{1} - 600}{d_{1} - 20} + 10} = \frac{10}{- d_{1} + 40} \end{array}$

$\overset{k = \pm 2}{\to} \begin{array}{l} d_{1} = 45 \Rightarrow d_{2} = \frac{10.45 - 600}{45 - 20} = - 6 \Rightarrow d_{2}^{/} = \frac{d_{2} f_{2}}{d_{2} - f_{2}} = 15 > 0 \\ d_{1} = 35 \Rightarrow d_{2} = \frac{10.35 - 600}{35 - 20} = - \frac{50}{3} \Rightarrow d_{2}^{/} = \frac{d_{2} f_{2}}{d_{2} - f_{2}} = - 25 < 0 \end{array}$

Câu 5.

A. 175 cm.

B. 181 cm.

C. 178 cm.

D. 171 cm.

Hiển thị đáp án

Đáp án: B

Giải thích:

- $d_{1}^{/} = \frac{d_{1} f_{1}}{d_{1} - f_{1}} = \frac{36.30}{36 - 30} = 180 \Rightarrow d_{2} = l - d_{1}^{/} = l - 180$

- Đối với thấu kính phân kì, muốn có ảnh thật thì vật phải là vật ảo nằm trong khoảng từ tiêu điểm đến quang tâm: f₂ < d₂ = $l - 180 < 0 \Leftrightarrow 170 < l < 180$ .

Câu 6.

A. d₁ > 200cm.

B. d₁ > 180cm.

C. d₁ > 250cm.

D. d₁ > 150cm.

Hiển thị đáp án

Đáp án: A

Giải thích:

+ $d_{1}^{/} = \frac{d_{1} f_{1}}{d_{1} - f_{1}} = \frac{40 d_{1}}{d_{1} - 40}$

$\Rightarrow d_{2} = l - d_{1}^{/} = 30 - \frac{40 d_{1}}{d_{1} - 40} = - 10 \frac{d_{1} + 120}{d_{1} - 40}$

$d_{2}^{/} = \frac{d_{2} f_{2}}{d_{2} - f_{2}} = \frac{- 10 \frac{d_{1} + 120}{d_{1} - 40} (- 20)}{- 10 \frac{d_{1} + 120}{d_{1} - 40} + 20}$

$= 20. \frac{d_{1} + 120}{d_{1} - 200} > 0 \Rightarrow d_{1} > 200$

Câu 7.

A. 200 cm.

B. 104 cm.

C. 96 cm.

D. 150 cm.

Hiển thị đáp án

Đáp án: B

Giải thích:

+ Tính $d_{1}^{/} = \frac{d_{1} f_{1}}{d_{1} - f_{1}} = \frac{60.40}{60 - 40} = 120 \Rightarrow d_{2} = l - d_{1}^{/} = l - 120$

$\Rightarrow k = k_{1} k_{2} = \frac{- d_{1}^{/}}{d_{1}} . \frac{- f_{2}}{d_{2} - f_{2}} = \frac{- 120}{60} . \frac{20}{l - 120 + 20}$

$\overset{k = \pm 10}{\to} \begin{array}{l} l = 104 \Rightarrow d_{2} = - 16 \Rightarrow d_{2}^{/} = \frac{160}{7} > 0 : a n h t h a t \\ l = 96 \Rightarrow d_{2} = - 24 \Rightarrow d_{2}^{/} = - 120 < 0 : a n h a o \end{array}$

Câu 8.

A. 20 cm.

B. 25 cm.

C. 28 cm.

D. 15 cm.

Hiển thị đáp án

Đáp án: A

Giải thích:

+ Vì hệ số phóng đại ảnh cuối cùng của AB tạo bởi hệ không phụ thuộc vào khoảng cách AO₁ nên chùm tia tới đi qua A song song với trục chính thì chùm tia ló đi qua B₂ và cũng song song với trục chính. Nghĩa là nếu AB ở vô cùng thì A₂B₂ cũng ở vô cùng.

+ Sơ đồ tạo ảnh: $\underset{d_{1} = \infty}{\underset{⎵}{A B}} \overset{O_{1}}{\to} \underset{l}{\underset{⎵}{\underset{d_{1}^{/} = f_{1} d_{2} = f_{2}}{\underset{⎵}{A_{1} B_{1}}}}} \overset{O_{2}}{\to} \underset{d_{2}^{/} = \pm \infty}{\underset{⎵}{A_{2} B_{2}}}$

$\Rightarrow l = f_{1} + f_{2} = 20 (c m)$

Câu 9.

A. 50 cm.

B. 25 cm.

C. 30 cm.

D. 12 cm.

Hiển thị đáp án

Đáp án: C

Giải thích:

+ Sơ đồ tạo ảnh: $\underset{d_{1} = \infty}{\underset{⎵}{S}} \overset{O_{1}}{\to} \underset{d_{1}^{/} = f_{1} d_{2}}{\underset{⎵}{S_{1}}} \overset{O_{2}}{\to} \underset{d_{2}^{/}}{\underset{⎵}{S_{2}}}$

+ S₁ là vật thật đối với O₂ và cho ảnh thật S₂ trên màn nên khoảng cách giữa S₁ và S₂ là:

$L = d_{2} + d_{2}^{/} = d_{2} + \frac{d_{2} f_{2}}{d_{2} - f_{2}} \Rightarrow d_{2}^{2} - L d_{2} + L f_{2} = 0$

Phương trình có nghiệm kép: $Δ = L^{2} - 4 L f_{2} = 0 \Rightarrow f_{2} = \frac{l}{4} = \frac{20 + 100}{4} = 30 (c m)$

Câu 10.

A. 5 cm.

B. 4 cm.

C. 3 cm.

D. 1,5 cm.

Hiển thị đáp án

Đáp án: C

Giải thích:

+ Sơ đồ tạo ảnh: $\underset{d_{1}}{\underset{⎵}{A B}} \overset{O_{1}}{\to} \underset{l}{\underset{⎵}{\underset{d_{1}^{/} d_{2}}{\underset{⎵}{A_{1} B_{1}}}}} \overset{O_{2}}{\to} \underset{d_{2}^{/}}{\underset{⎵}{A_{2} B_{2}}}$

+ $\begin{array}{l} d_{1}^{/} = \frac{d_{1} f_{1}}{d_{1} - f_{1}} = \frac{3 d_{1}}{d_{1} - 3} \Rightarrow d_{2} = 2 - d_{1}^{/} = \frac{- 6 - d_{1}}{d_{1} - 3} \\ k = k_{1} k_{2} = \frac{- f_{1}}{d_{1} - f_{1}} . \frac{- f_{2}}{d_{2} - f_{2}} = \frac{- 3}{d_{1} - 3} \frac{- 3}{\frac{- 6 - d_{1}}{d_{1} - 3} - 3} \end{array} = \frac{9}{3 - 4 d_{1}}$