1. Thí nghiệm

C1:

Từ thí nghiệm ta thấy: Ảnh thật ngược chiều so với vật.

C2:

Dịch vật vào gần thấu kính hơn ta không còn thu được ảnh thật ngược chiều với vật trên màn nữa, mà ta sẽ quan sát thấy một ảnh ảo, cùng chiều với vật và lớn hơn vật.

C3:

Đặt vật trong khoảng tiêu cự, màn ở sát thấu kính. Từ từ dịch chuyển màn ra xa thấu kính, không hứng được ảnh ở trên màn. Đặt mắt trên đường truyền của chùm tia ló, ta quan sát thấy ảnh cùng chiều, lớn hơn vật. Đó là ảnh ảo và không hứng được trên màn.

2. Hãy ghi các nhận xét ở trên vào bảng 1

 BẢNG 1

* Chú ý

- Một điểm sáng nằm ngay trên trục chính ở rất xa thấu kính cho ảnh tại tiêu điểm của thấu kính.

- Vật đặt vuông góc với trục chính của thấu kính cho ảnh cùng vuông góc với trục chính.

1. Dựng ảnh của điểm sáng S tạo bởi thấu kính hội tụ

Chú ý: Ảnh của một điểm sáng là một điểm sáng.

C4:

Ảnh S’ của điếm sáng S được vẽ trên hình 

+ Tia tới SI là tia đi song song với trục chính nên cho tia ló đi qua tiêu điểm F’

+ Tia tới SO là tia đi quang tâm O nên cho tia ló đi thẳng

Hai tia ló trên giao nhau tại S’, ta thu được ảnh thật S’ của S qua thấu kính.

C5:

Dựng ảnh:

- Vật AB cách thấu kính một khoảng d = 36cm (hình 43.2a).

- Vật AB cách thấu kính một khoảng d = 8cm (hình 43.2b).

C6:

- TH1: Vật AB cách thấu kính một khoảng d = 36cm.

AB = h = 1cm

OA = d = 36cm

OF = OF' = f = 12cm

A'O = ? A'B' = ?

Ta có:  (1)

Ta có:  (2)

Mà: OI = AB (3)

Từ (1), (2) và (3) 

Thay A’O = 18cm vào (1) ta có: .

Vậy chiều cao của ảnh là 0,5cm, khoảng cách từ ảnh đến thấu kính là 18 cm.

- TH2: Vật AB cách thấu kính một khoảng d = 8cm.

AB = h = 1cm

OA = d = 8cm

OF = OF' = f = 12cm

A'O = ? A'B' = ?

Ta có:  (1)

Ta có:  (2)

Mà: OI = AB (3)

Từ (1), (2) và (3) 

Thay A’O = 24cm vào (1) ta có: 

Vậy chiều cao của ảnh là 3cm, khoảng cách từ ảnh đến thấu kính là 24 cm.

C7:

Từ từ dịch chuyển thấu kính hội tụ ra xa trang sách, ảnh của dòng chữ quan sát qua thấu kính cùng chiều và to hơn dòng chữ quan sát trực tiếp. Đó là ảnh ảo của dòng chữ tạo bởi thấu kính hội tụ khi dòng chữ nằm trong khoảng tiêu cự của thấu kính.

Tuy nhiên, khi dịch chuyển đến một vị trí nào đó thì ảnh của dòng chữ lại ngược chiều với vật. Đó là ảnh thật của dòng chữ tạo bởi thấu kính hội tụ khi dòng chữ nằm ngoài khoảng tiêu cự của thấu kính. 

Đặt một điểm sáng S trước một thấu kính hội tụ và nằm trong khoảng tiêu cự (hình 42-43.1). Dựng ảnh S^’ của điểm S qua thấu kính đã cho. S^’ là ảnh thật hay ảnh ảo?

Phương pháp giải:

Vật đặt trước thấu kính hội tụ (trong khoảng tiêu cự) sẽ cho ảnh ảo, cùng chiều, lớn hơn vật.

Lời giải:

S’ tạo ra từ ảnh s là ảnh ảo (hình bên dưới)

- Tia SI đi song song với trục chính nên cho tia ló đi qua F’

- Tia tới SO là tia đi quang tâm O nên cho tia ló đi thẳng

- Hai tia ló trên có đường kéo dài giao nhau tại S’, ta thu được ảnh ảo S’ của S qua thấu kính.

Hình 42-43.2 cho biết Δ là trục chính của một thấu kính, S là điểm sáng, S^’ là ảnh của S tạo bởi thấu kính đó.

a) Ảnh S' là ảnh thật hay ảnh ảo?

b) Thấu kính là thấu kính gì? Xác định quang tâm và tiêu điểm của Thấu kính?

Phương pháp giải:

- ảnh thật: ngược chiều so với vật; ảnh ảo: cùng chiều với vật

- Thấu kính hội tụ vừa có thể cho ảnh thật, vừa có thể cho ảnh ảo (tùy vị trí đặt vật); Thấu kính phân kì luôn cho ảnh ảo nhỏ hơn vật

Lời giải:

a) Vì S và S’ nằm về 2 phía đối với trục chính Δ nên S’ là ảnh thật.

b) Vì điểm sáng S qua thấu kính cho ảnh thật nên thấu kính đã cho là thấu kính hội tụ.

Xác định quang tâm O, hai tiêu điểm F và F’ bằng cách:

- Nối S với S' cắt trục chính của thấu kính tại O.

- Dựng đường thẳng vuông góc với trục chính tại O. Đó là vị trí đặt thấu kính.

- Từ S dựng tia tới SI song song với trục chính của thấu kính. Nối I với S’ cắt trục chính tại tiêu điểm F'. Lấy OF = OF’.

Trên hình 42-43.3 có vẽ trục chính Δ, quang tâm O, hai tiêu điểm F, F^’ của một thấu kính, hai tia ló 1, 2 cho ảnh S^’ của điểm sáng S.

a. Vì sao em biết thấu kính đã cho là thấu kính hội tụ ?

b. Bằng cách vẽ hãy xác định điểm sáng S.

Phương pháp giải:

- Chùm tia ló qua thấu kính hội tụ cắt nhau; chùm tia ló qua thấu kính phân kì không cắt nhau

- Đường truyền của 3 tia sáng đặc biệt ( tia qua O, tia qua F và tia song song với trục chính).

Lời giải:

a) Thấu kính đã cho là thấu kính hội tụ vì chùm tia ló ra khỏi thấu kính cắt nhau tại ảnh S’ và S’ là ảnh thật.

b) Xác định điểm sáng S (hình 43.5).

- Tia ló 1 đi qua tiêu điểm F’, vậy tia tới là tia đi song song với trục chính của thấu kính. Tia ló 2 là tia đi song song với trục chính, vậy tia tới là tia đi qua tiêu điểm của thấu kính.

- Từ I vẽ tia song song với trục chính Δ. Nối K với F. Hai đường trên cắt nhau ở S, ta được điểm sáng S cần vẽ.

Hình 42-43.4 cho biết Δ là trục chính của một thấu kính, AB là vật sáng. A^’B^’ là ảnh của AB.

a. A^’B^’ là ảnh thật hay ảnh ảo ? Vì sao ?

b. Vì sao em biết thấu kính đã cho là thấu kính hội tụ ?

c. Bằng cách vẽ, hãy xác định quang tâm O và tiêu điểm F, F^’ của thấu kính trên.

Phương pháp giải:

- ảnh thật ngược chiều với vật, ảnh ảo cùng chiều với vật

- thấu kính hội tụ cho ảnh ảo lớn hơn vật; thấu kính phân kì cho ảnh ảo nhỏ hơn vật

Lời giải:

 a) Vì A’B’ cùng chiều với vật nên nó là ảnh ảo.

b) Vì ảnh A’B’ là ảnh ảo lớn hơn vật nên thấu kính đã cho là thấu kính hội tụ.

c) Xác định quang tâm O, hai tiêu điểm F và F’ bằng cách vẽ như hình trên

- B’ là ảnh của điểm B nên ta nối B’ với B cắt trục chính của thấu kính tại quang tâm O.

- Từ O dựng đường thẳng vuông góc với trục chính, ta có vị trí đặt thấu kính.

- Từ B dựng tia BI song song với trục chính của thấu kính. Nối IB' kéo dài cắt trục chính tại F'. Lấy OF = OF'.

Vật sáng AB có độ cao h được đặt vuông góc trước một thấu kính hội tụ tiêu cự f như hình 42-43.5. Điểm A nằm trên trục chính cách thấu kính một khoảng d=2f.

a. Dựng ảnh A^’B^’ của AB tạo bởi thấu kính đã cho.

b. Vận dụng kiến thức hình học, tính chiều cao h^’ của ảnh theo h và tính khoảng cách d^’ từ ảnh đến thấu kính theo d.

Phương pháp giải:

Cách dựng ảnh qua thấu kính (vẽ 2 trong 3 tia sáng đặc biệt).

Lời giải:

a) Dùng hai trong ba tia sáng đã học để dựng ảnh như hình dưới:

b) 

Ta có h’ = h và d’ = s = 2f

- Xét 2 tam giác ∆OAB ~∆OA’B’(gg)

$\Rightarrow {\displaystyle \frac{OA}{O{A}^{\prime }}=\frac{AB}{A^{\prime }{B}^{\prime }}}$ (1)

- Xét 2 tam giác ∆F’OC ~ ∆F’A’B’ (gg)

$\Rightarrow {\displaystyle \frac{OC}{A^{\prime }{B}^{\prime }}=\frac{\mathrm{O}{\mathrm{F}}^{\prime }}{F^{\prime }{A}^{\prime }}}$  (2)

Mà OC = AB và F’A’ = OA’ – OF’

Từ (1) và (2), ta có:

$$\begin{gathered} {\displaystyle \frac{OA}{O{A}^{\prime }}=\frac{O{F}^{\prime }}{F^{\prime }{A}^{\prime }}=\frac{OF}{O{A}^{\prime }-O{F}^{\prime }}} \\ \Rightarrow \frac{2f}{O{A}^{\prime }}=\frac{f}{O{A}^{\prime }-f}\Rightarrow d^{\prime }=s=2f \end{gathered}$$

Thay phương trình (3) vào phương trình (1), ta được: h = h

Hãy ghép mỗi phần a, b, c, d, e với một phần 1, 2, 3, 4, 5 để được một câu có nội dung đúng.

Phương pháp giải:

Sử dụng tính chất của thấu kính hội tụ và tính chất ảnh của vật qua thấu kính hội tụ.

Lời giải: a -3, b - 1, c - 4, d - 5, e -