Tài liệu Bài tập giải chi tiết mắt dụng cụ quang học

Hocmai.vn – Website học trực tuyến số 1 tại Việt Nam Cộng đồng học sinh lớp 11 : https://www.facebook.com/congdonghocsinhlop11/ BÀI TẬP CỐT LÕI MẮT VÀ DỤNG CỤ QUANG HỌC Môn : Vật lí 11 Biên soạn : Cộng đồng học sinh lớp 11 I. BÀI TẬP VÍ DỤ : Bài 1: Cho một lăng kính có góc chiết quang A = 60 có chiết suất n= 2 , chiếu tia sáng đơn sắc nằm trong một thiết diện thẳng của lăng kính, vào mặt bên của lăng kính dưới góc tới i  45 .Tính góc ló và góc lệch của tia sáng Bài làm: Áp dụng các công thức lăng kính ta có : + sin i1  n sin r1  sin r1  sin i1 sin 45 thay số vào ta có: sin r1   r1  30 n 2 + A= r1+r2  r2= 60 - 30 = 30 + sin i2  n sin r2  sin i2  2.sin 30  i2  45 + D= i1+i2-A= 45 + 45 - 60 = 30 Đáp số : Góc ló 45 và góc lệch D= 30 Bài 2: Đặt một vật AB vuông góc với trục chính của thấu kính .A nằm trên trục chính .Gọi O,F, F ' quang tâm tiêu điểm của thấu kính . Xác định vị trí tính chất, độ lớn của ảnh khi vật AB nằm ngoài 2.0F; AB nằm tại 2.0F; AB nằm ngoài .0F ;AB nằm tại 0F; AB nằm trong 0F. Trong 2 trường hợp sau: a, Thấu kính hội tụ b, Thấu kính phân kỳ. Bài làm: Bằng cách vẽ ảnh của vật AB theo cách khoảng cách đả cho ta có bảng giá trị của d, d ' a, Thấu kính hội tụ: ảnh Vật Tính chất Vật thật vị trí Tính chất vị trí d>2f Thật f< d ' <2f d=2f Thật d' = f< d<2f Thật d ' >2f d=f Không xác định Hocmai – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 69 33 độ lớn -11 d' < 0 k=1 d' = 0 b, Thấu kính phân kỳ ảnh Vật Tính chất Vật thật Vị trí Tính chất Vị trí d>2f ảo f< d ' <0 d=2f ảo f< d ' <0 f< d<2f ảo d=f ảo 0< d< f ảo d =0 Không xác định Độ lớn 0 0 , D>0 . Thấu kính phân kỳ: f < 0 ,D<0 Hocmai – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 69 33 - Trang | 2 - Hocmai.vn – Website học trực tuyến số 1 tại Việt Nam Cộng đồng học sinh lớp 11 : https://www.facebook.com/congdonghocsinhlop11/ Bài 4: Đặt một thấu kính cách một trang sách 20 cm , nhìn qua thấu kính ta thấy ảnh của dòng chử cùng chiều và cao bằng một nửa các dòng chử đó. Đó là thấu kính gì? Tính tiêu cự của thấu kính đó. Bài làm: Bài làm: + Cho biết : d= 20cm; k= 1 yêu cầu : Thấu kính gì? Tính f 2 Ta thấy ảnh của dòng chử cùng chiều và cao bằng một nửa các dòng chử đó suy ra ảnh ảo nhỏ hơn vật nên thấu kính trên là thấu kính phân kỳ. Tiêu cự : Ta áp dụng công thức K   f 1 f    f  20cm. 2 20  f d f Bài 5: Đặt một vật cách một thấu kính hội tụ 12 cm ta thu được một ảnh cao gấp 3 lần vật . Tính tiêu cự của thấu kính. Bài làm: + Cho biết : d= 12cm; k=  3 yêu cầu Tính f a, Nếu là ảnh thật thì k=- 3 Ta áp dụng công thức K   b, Nếu là ảnh ảo thì k=+3 Ta áp dụng công thức K   f f  3    f  9cm. 12  f d f f f 3   f  18cm. 12  f d f Bài 6: Một thấu kính hội tụ L1 tiêu cự 30cm. Điểm sáng S đặt trên trục chính cách thấu kính 40cm. a/ Xaùc ñònh vò trí, độ lớn tính chất ảnh của điểm sáng qua thấu kính. b/ Phía sau thấu kính ( không cùng phía với S) đặt thêm một thấu kính hội tụ L2 cách L1 một khảng 90cm, xác định vị trí tính chất độ lớn ảnh cuối cùng : Bài làm: + Cho biết : f1=30 cm; d1=40 cm; f2=20cm;l=90cm Yêu cầu : Tính a, d1' =?; k1=? Tính b, d 2' =?; k=? + Bài giải : câu a, Vị trí ảnh : d1'  d1. f thay số d1' = 120 cm d1  f Tính chất ảnh d1' >0 ảnh thật Độ lớn ảnh k=  d1' = -3 d1 Hocmai – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 69 33 - Trang | 3 - Hocmai.vn – Website học trực tuyến số 1 tại Việt Nam Cộng đồng học sinh lớp 11 : https://www.facebook.com/congdonghocsinhlop11/ Câu b, vì hệ thấu kính nên có sơ đồ tạo ảnh: AB O1 O2 AB A2 B2 ' 1 1 d1; d1 d 2 ; d 2' Từ trên ta có d1' = 120 cm nên d2= l - d1' =90-120=-30cm Vị trí ảnh : d 2'  d2 . f2 thay số vào d 2' =60 cm d2  f2 Tính chất ảnh thật Độ lớn ảnh: k  k1.k2  d1' .d 2' =-6 d1.d 2 Bài 7: Một người có mắt bình thừơng nhìn thấy được các vật ở rất xa mà không phải điều tiết. khoảng cực cận của người này là 25 cm. Độ tụ của mắt người này khi điều tiết tối đa tăng thêm bao nhiêu? Bài làm: + Cho biết : OCC= 25cm ;OCV=  ;OV= hằng số không đổi Yêu cầu : Tính D =? Ta có phương trình tạo ảnh : Khi nhìn điều tiết tối đa : Dmin  Khi nhìn không điều tiết Dmax  1 f min 1 f max Lấy (2)-(1) ta có D  Dmax  Dmin  Bài 8  1 1  (1) OV OCC  1 1  (2) OV OCV 1 1 1    4dp OCC OCV OCC Một người cận thị lớn tuổi có điểm cực viễn cách mắt 100cm và điểm cực cận cách mắt 50cm tính độ tụ của kính phải đeo để người này có thể (kính đeo sát mắt ): a, Nhìn xa vô cùng không phải điều tiết b, Đọc được trang sách khi đặt gần mắt nhất, cách mắt 25 cm Bài làm: + Cho biết: OCV=100cm, OCC=50 cm,l=0 Yêu cầu : Tính a, D=? b, d=25cm, d ' = -50cm,D=? Câu a : Để nhìn xa vô cùng không phải điều tiết thì phải có f = -OCV = -100 cm= -1m nên D= 1 = -1 dp f Câu b: Để đọc trang sách gần mắt nhất, cách mắt 25 cm phải đeo kính có tiêu cự xác định bởi: Hocmai – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 69 33 - Trang | 4 - Hocmai.vn – Website học trực tuyến số 1 tại Việt Nam Cộng đồng học sinh lớp 11 : https://www.facebook.com/congdonghocsinhlop11/ d=25cm, d ' = - OCC = -50cm, D  1 1 1    2dp f 0, 25 0,50 Bài 9: Một người mắt bị tật có điểm cực viễn cách mắt 50cm và điểm cực cận cách mắt 12,5cm . a/Mắt người này bị tật gì?Tính ñoä tụ của TK phải đeo đeå tật này ( kính đeo sát mắt ) . b/ Khi đeo kính khắc phục tật trên thì mắt nhìn được điểm gần nhất là bao nhiêu? . Bài làm: + Cho biết : OCC= 12,5cm ;OCV=50cm ;l=0 Yêu cầu : Mắt bị tật gì? tính D =? dC=? Câu a :Do mắt có OCC= 12,5cm < Đ= 25 cm mắt bị tật cận thị . Để nhìn xa vô cùng không phải điều tiết thì phải có : .f = -OCV = -50 cm= -0,5m nên D= 1 = -2 dp f Câu b: Khi đeo kính khắc phục tật trên nhìn vật gần nhất thi: d ' = - OCC = -12,50cm,f= - 50 cm , nên dC  d '. f  16, 7cm d'  f Bài 10: Một người có khoảng nhìn rỏ từ 20 cm đến vô cùng. Quan sát một vật nhỏ qua kính lúp có ký hiệu 5X.mắt đặt sát kính.Khoảng nhìn rỏ ngắn nhất là 25 cm a, Phải đặt vật trong khoảng nào trước kính. b, Tính số bội giác khi ngắm chừng ở vô cực. Bài làm: + Cho biết : OCC= 20cm ;OCV=  ;l=0, Yêu cầu : dc  d  dv ; G  ? Câu a :Do kính 5X nên tiêu cự là f= 25 = 5cm . 5 - Khi nhìn xa vô cùng không phải điều tiết thì phải có : dv'  OCV  dv  f .dv'  f= 5cm dv'  f - Khi đeo kính lúp trên nhìn vật gần nhất thi: d ' = - OCC = -20 cm,f= 5 cm , nên dC  d '. f  4cm d'  f Khi đeo kính nhìn vật đặt trong khoảng 4cm  d  5cm Câu b: Số bội giác khi ngắm chừng vô cực Hocmai – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 69 33 - Trang | 5 - Hocmai.vn – Website học trực tuyến số 1 tại Việt Nam Cộng đồng học sinh lớp 11 : https://www.facebook.com/congdonghocsinhlop11/ 20 Thay số vào ta có G  5  4 Bài 11: Vật kính của kính hiển vi có tiêu cự f1= 1cm, thị kính có tiêu cự f2= 4 cm. vật kính và thị kính cách nhau l= 21 cm không đổi . Mắt người quan sát không bị tật đặt sát kính có khoảng cực cận là Đ= 20 cm . a, Phải đặt vật trong khoảng nào trước kính để người quan sát có thể nhìn thấy ảnh của vật qua kính. b, Tính số bội giác khi ngắm chừng ở vô cực. Bài làm: + Cho biết : OCC= 20cm ;OCV=  ; f1= 1cm, f2= 4 cm; l=21cm, Yêu cầu : d1c  d  d1v ; G  ? Câu a: tacó sơ đồ tạo ảnh: AB O1 O2 AB A2 B2 ' 1 1 d1; d1 d 2 ; d 2' + Khi ngắm chừng ở cực cận thì : d2'  OCC  20cm  d 2  Mặt khác d1' + d2= l 10 d 2' . f 2 cm thay số d2= ' d2  f2 3 nên d1' = 53 cm 3 d1' . f1 Vậy d1v  '  1, 06cm d1  f + Khi ngắm chừng ở vô cùng thì : d 2' . f 2 d  OCv    d 2  ' thay số d2= f 2  4cm d2  f2 ' 2 Mặt khác d1' + d2= l  d1c  nên d1' = l  d2  17cm d1' . f1  1, 0625cm d1'  f Vậy đặt vật trong khoảng : 1,0600cm  d  1,0625cm Câu b: Số bội giác khi ngắm chừng vô cực là : Với   l  f1  f 2  16cm Hocmai – Ngôi trường chung của học trò Việt thay số vào G  16.20  80 1.4 Tổng đài tư vấn: 1900 69 33 - Trang | 6 - Hocmai.vn – Website học trực tuyến số 1 tại Việt Nam Cộng đồng học sinh lớp 11 : https://www.facebook.com/congdonghocsinhlop11/ Bài 12: Vật kính của kính thiên văn học sinh có tiêu cự f1= 85cm, thị kính có tiêu cự f2= 5cm, khoảng cách từ vật kính đến thị kính là l thay đổi được. Một người mắt bình thường quan sát mặt trăng ở trạng thái không điều tiết. a, Tính khoảng cách từ vật kính đế thị kính. b, Số bội giác khi ngắm chừng ở vô cực. Bài làm: + Cho biết :OCV=  ; f1= 85cm, f2= 5 cm; , Yêu cầu : d2'  OCv   , l=? ; G  ? Câu a: tacó sơ đồ tạo ảnh: AB O1 O2 AB A2 B2 ' 1 1 d1; d1 d 2 ; d 2' + Khi ngắm chừng ở vô cùng thì : d2'  OCv    d 2  d 2' . f 2 thay số d2= f 2  4cm d 2'  f 2 Mặt khác d1=   d1' = f1= 85 cm, mà: d1' + d2= l nên l= 90cm Câu b: Số bội giác khi ngắm chừng vô cực là : G  f1 85   17 f2 5 Hocmai – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 69 33 - Trang | 7 -