Bài toán Vật lý: Vật sáng AB đặt vuông góc với trục chính của thấu kính

Trong chương trình Vật lý lớp 11, bài toán về “Vật Sáng Ab đặt Vuông Góc” là một dạng bài tập quan trọng, giúp học sinh hiểu rõ hơn về sự hình thành ảnh qua thấu kính, đặc biệt là thấu kính hội tụ và thấu kính phân kỳ. Dưới đây là một ví dụ điển hình, cùng với phân tích chi tiết và các yếu tố ảnh hưởng.

Đề bài:

Vật sáng AB đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính. Khoảng cách từ vật đến thấu kính là 20cm. Qua thấu kính, ảnh A’B’ của vật cao gấp 3 lần và ngược chiều với vật. Tính tiêu cự của thấu kính.

Phân tích bài toán:

• Vật sáng AB đặt vuông góc với trục chính: Điều này giúp xác định phương của vật và ảnh, đơn giản hóa việc tính toán.
• Ảnh A’B’ cao gấp 3 lần và ngược chiều với vật: Thông tin này cho biết độ phóng đại ảnh k = -3 (ảnh ngược chiều có độ phóng đại âm).
• Yêu cầu tính tiêu cự f: Đây là mục tiêu chính của bài toán.

Lời giải chi tiết:

1. Xác định loại thấu kính: Vì ảnh ngược chiều và lớn hơn vật, đây là thấu kính hội tụ.

2. Sử dụng công thức độ phóng đại:

   k = -d'/d = -3

   Trong đó:

   • d là khoảng cách từ vật đến thấu kính (d = 20cm).
   • d' là khoảng cách từ ảnh đến thấu kính.

   Suy ra: d' = 3d = 3 * 20 = 60cm

3. Áp dụng công thức thấu kính:

   1/f = 1/d + 1/d'

   Thay số: 1/f = 1/20 + 1/60

   1/f = (3 + 1) / 60 = 4/60 = 1/15

   Vậy, f = 15cm

Kết luận:

Tiêu cự của thấu kính là 15cm.

Alt: Sơ đồ minh họa vật sáng AB đặt trước thấu kính hội tụ, tạo ảnh A’B’ ngược chiều và lớn hơn vật, thể hiện rõ khoảng cách d, d’ và tiêu cự f để học sinh dễ hình dung.

Các yếu tố ảnh hưởng đến ảnh của vật sáng AB:

• Khoảng cách từ vật đến thấu kính (d):
  • d > 2f: Ảnh thật, ngược chiều, nhỏ hơn vật.
  • d = 2f: Ảnh thật, ngược chiều, bằng vật.
  • f < d < 2f: Ảnh thật, ngược chiều, lớn hơn vật.
  • d = f: Ảnh ở vô cực.
  • d < f: Ảnh ảo, cùng chiều, lớn hơn vật.
• Tiêu cự của thấu kính (f): Tiêu cự càng nhỏ, độ tụ của thấu kính càng lớn, ảnh càng lớn và gần thấu kính hơn.
• Loại thấu kính (hội tụ hay phân kỳ):
  • Thấu kính hội tụ: Có thể tạo ra cả ảnh thật và ảnh ảo, tùy thuộc vào vị trí của vật.
  • Thấu kính phân kỳ: Luôn tạo ra ảnh ảo, cùng chiều và nhỏ hơn vật.

Lưu ý khi giải bài tập:

• Vẽ hình minh họa để dễ hình dung.
• Xác định rõ các thông số đã cho và yêu cầu của bài toán.
• Sử dụng đúng công thức và quy ước về dấu.
• Kiểm tra lại kết quả và đơn vị.

Mở rộng:

Bài toán “vật sáng AB đặt vuông góc” có thể được mở rộng bằng cách thay đổi vị trí của vật, loại thấu kính, hoặc yêu cầu tính các đại lượng khác như độ phóng đại, chiều cao ảnh. Nắm vững kiến thức cơ bản và các công thức liên quan sẽ giúp bạn giải quyết các bài tập này một cách dễ dàng.