Vật lý 9 Bài 46: Thực hành Đo tiêu cự của thấu kính hội tụ


Qua bài học Bài 46: Thực hành Đo tiêu cự của thấu kính hội tụ giúp các em Trình bày được phương pháp đo tiêu cự của thấu kính hội tụ. Đo được tiêu cự của thấu kính hội tụ theo phương pháp nêu trên. Rèn được kĩ năng thiết kế kế hoạch đo tiêu cự bằng kiến thức thu thập được .

Tóm tắt lý thuyết

1. Dụng cụ (Cho mỗi nhóm học sinh)

  • Một thấu kính hội tụ có tiêu cự cần đo.
  • Một vật sáng có hình dạng chữ F.
  • Một màn ảnh.
  • Một giá quang học thẳng trên có các giá đỡ vật, thấu kính và màn ảnh. Vị trí vật, thấu kính và màn ảnh có thể xác định được một cách chính xác.
  • Một thước thẳng chia độ đến milimet.

2. Tóm tắt lý thuyết

a. Hãy nêu đặc điểm đường truyền của ba tia sáng đặc biệt qua thấu kính hội tụ

  • Tia tới đến quang tâm thì tia ló tiếp tục truyền thẳng
  • Tia tới song song trục chính thì tia ló qua tiêu điểm
  • Tia tới qua tiêu điểm thì tia ló song song với trục chính

b. Khoảng cách giữa vật và ảnh

Dựa vào cách dựng ảnh của một vật qua thấu kính hội tụ, hãy chứng minh rằng: Nếu ta đặt một vật AB có độ cao là h vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ và cách thấu kính một khoảng bằng 2 lần tiêu cự (OA=2f) thì ta sẽ thu được một ảnh ngược chiều, cao bằng vật (A'B'=h' = h = AB) và cũng nằm cách thấu kính khoảng 2f. Khi đó, khoảng cách giữa vật và ảnh sẽ là 4f.

c. Cách đo f 

Thoạt tiên đặt vật đặt vật và màn ảnh khá gần thấu kính, cách thấu kính những khoảng bằng nhau d=d'. Xê dịch đồng thời vật và màn ảnh ra xa dần thấu kính, nhưng phải luôn luôn giữ sao cho d=d', cho đến khi thu được một ảnh rõ nét, cao vằng vật. Lúc này ta sẽ có d=d'= 2f và d+d' = 4f

3. Nội dung thực hành

a. Lắp ráp thí nghiệm:

b. Tiến hành thí nghiệm:

Bước 1: Đo chiều cao vật (chữ F).
Bước 2: Dịch chuyển đồng thời vật và màn ảnh ra xa dần thấu kính cho đến khi thu được ảnh rõ nét.
Gợi ý: mỗi lần dịch chuyển màn ảnh 1cm thì đồng thời dịch chuyển nến và chữ F 1cm
Bước 3: Khi đã thấy ảnh rõ nét, cần kiểm tra lại xem hai điều kiện d=d' , h=h' có được thoả mãn hay không.
Bước 4: Nếu hai điều kiện trên đã được thoả mãn thì đo khoảng cách từ vật đến màn ảnh 
và tính tiêu cự của thấu kính theo công thức:  f=\(d+d' \over 4\)
Yêu cầu : Cho đèn hoạt động ở U = 12V ; thấu kính đặt cố định ở chính giữa giá quang học. Ban đầu để màn ảnh cách kính 4cm, chữ F cách kính 4cm. Nến luôn ở sát sau chữ F trong quá trình di chuyển.

Bài tập minh họa

a. Dựng (vật AB có độ cao là h và vuông góc với trục chính của TKHT)

ảnh của 1 vật đặt cách thấu kính hội tụ 1 khoảng bằng 2f.

 

b, Dựa vào hình vẽ chứng minh rằng trong trường hợp này thì ta thu được ảnh ngược chiều cao bằng vật và khoảng cách từ vật và từ ảnh đến thấu kính là bằng nhau (=2f).

Ta có BI=AO=2f=2OF', \(BI \over OF'\) nên OF' là đường trung bình của tam giác B'BI. Từ đó suy ra OB=OB'.
Lại có góc O1= góc O2 (đối đỉnh); AB vuông góc AO và A'B' vuông góc OA'
Vậy tam giác vuông ABO = tam giác vuông  A'B'O (theo trường hợp có cạnh huyền và một góc nhọn bằng nhau).

Kết quả, ta có  A'B' = AB và OA'= OA = 2f

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

AB=A'B' hay h = h'

d. Công thức tính tiêu cự thấu kính trong trường hợp này   f=\(d+d' \over 4\)

e. Tóm tắt các bước tiến hành đo tiêu cự thấu kính hội tụ:

  • Đo chiều cao của vật, đánh dấu chiều cao này trên màn ảnh
  • Dịch chuyển vật và màn ảnh ra xa thấu kính những khoảng bằng nhau cho đến khi thu được ảnh rõ nét
  • Kiểm tra lại xem các điều kiện d = d’ và h = h’ có thõa mãn
  • Tính tiêu cự của thấu kính theo công thức    f=\(d+d' \over 4\)

Lời kết

Qua bài này, các em sẽ được làm quen với các kiến thức liên quan đến Thực hành: Đo tiêu cự của thấu kính hội tụ cùng với các bài tập liên quan theo nhiều cấp độ từ dễ đến khó…, các em cần phải nắm được: 

  • Phương pháp đo tiêu cự của thấu kính hội tụ.
  • Đo được tiêu cự của thấu kính hội tụ theo phương pháp nêu trên.
  • Rèn được kĩ năng thiết kế kế hoạch đo tiêu cự bằng kiến thức thu thập được .

Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ giúp gì thì các em hãy đặt câu hỏi ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng vật lý HOC247 sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!

Chúc các em học tập tốt! Đạt kết quả cao trong kỳ thi tới!

-- Mod Vật Lý 9 HỌC247