Giải bài tập Vật lí 9 Bài 51: Bài tập quang hình học

Bài tập trang 135,136 SGK Vật lí 9

Bài 1 trang 135 SGK Vật lí 9: Một bình hình trụ tròn có chiều cao 8cm và đường kính 20cm. Một học sinh đặt mắt nhìn vào trong bình sao cho thành bình vừa vặn che khuất hết đáy (hình 51.1 SGK). Khi đổ nước vào khoảng xấp xỉ 3/4 bình thì bạn đó vừa vặn nhìn thấy tâm O của đáy. Hãy vẽ tia sáng từ tâm O của đáy bình truyền tới mắt.

Phương pháp giải

   a. Vẽ mặt cắt dọc của bình theo đúng tỉ lệ. Sau đó vẽ tia sáng từ mép của đáy bình đến mắt.

   b. Vẽ đường thẳng biểu diễn mặt nước sau khi đổ nước vào bình. Xác định vị trí của điểm tới trên mặt nước, biết rằng tia ló ra ngoài không khí vẫn truyền theo hướng cũ. Cuối cùng, vẽ tia sáng truyền từ tâm O của đáy bình đến mặt nước, và từ mặt nước đến mắt.

Lời giải 

   - Bước 1: Vẽ đường thẳng PQ biểu diễn mặt nước sau khi đổ nước vào . Đường PQ này cắt tia sáng BM đi từ mép của đáy bình đến mắt tại I.

   - Bước 2: Nối OI : OI là tia tới, tia OI bị khúc xạ tại I theo phương IM. 

    => Đường đi của tia sáng từ O đến mắt là OIM

   - Tia sáng từ tâm O của đáy bình truyền tới mắt:

Bài 2 trang 135 SGK Vật lí 9: Một vật sáng AB có dạng mũi tên được đặt vuông góc với trục chính của thấu kính hội tụ, cách thấu kính 16 cm, A nằm trên trục chính. Thấu kính có tiêu cự 12 cm.

   a) Hãy vẽ ảnh của vật AB theo đúng tỉ lệ.

   b) Hãy đo chiều cao của ảnh và của vật trên hình vẽ và tính xem ảnh cao gấp bao nhiêu lần vật?

Phương pháp giải

   a. Chọn một tỉ lệ xích thích hợp trên trục chính.

   b. Dùng 2 trong 3 tia đặc biệt để dựng ảnh.

   - Đường truyền của ba tia sáng đặc biệt qua thấu kính hội tụ:

      + Tia tới đến quang tâm O thì tia ló tiếp tục truyền thẳng theo phương của tia tới.

      + Tia tới song song với trục chính thì tia ló qua tiêu điểm.

      + Tia tới qua tiêu điểm thì tia ló song song với trục chính.

Lời giải 

   a) Vẽ ảnh của AB.

   b)

   - Với hình vẽ trên ta đo được chiều cao của vật AB = 10mm, chiều cao của ảnh A'B' = 30mm => A'B' = 3AB.

   - Dựa vào hình để tính xem chiều cao của vật gấp mấy lần chiều cao của ảnh.

     OA = 16cm.

     OF = OF' = 12cm.

     Ta có:

        $\mathrm{\Delta }OAB\sim \mathrm{\Delta }O{A}^{\prime }{B}^{\prime }\Rightarrow \frac{AB}{A^{\prime }{B}^{\prime }}=\frac{OA}{O{A}^{\prime }}$ (1)

     Lại có:

        $\mathrm{\Delta }\mathrm{O}\mathrm{I}\mathrm{F}\sim \mathrm{\Delta }{A}^{\prime }{B}^{\prime }{F}^{\prime }\Rightarrow \frac{OI}{A^{\prime }{B}^{\prime }}=\frac{O{F}^{\prime }}{A^{\prime }{F}^{\prime }}$ (2)

     Mà: OI = AB (3)

     Từ (1), (2) và (3) suy ra: 

       $\frac{OA}{O{A}^{\prime }}=\frac{{\mathrm{O}\mathrm{F}}^{\prime }}{A^{\prime }{F}^{\prime }}\iff \frac{OA}{O{A}^{\prime }}=\frac{{\mathrm{O}\mathrm{F}}^{\prime }}{O{A}^{\prime }-O^{\prime }{F}^{\prime }}\iff \frac{16}{O{A}^{\prime }}=\frac{12}{O{A}^{\prime }-12}$

       $\Rightarrow O{A}^{\prime }=48cm$

     Thay vào (1) ta có:

       $\frac{AB}{A^{\prime }{B}^{\prime }}=\frac{OA}{O{A}^{\prime }}=\frac{16}{48}=\frac{1}{3}\Rightarrow A^{\prime }{B}^{\prime }=3AB$

   Vậy ảnh cao gấp 3 lần vật.

Bài 3 trang 136 SGK Vật lí 9: Hòa bị cận thị có điểm cực viễn C_v nằm cách mắt 40 cm. Bình cũng bị cận thị có điểm cực viễn C_v nằm cách mắt 60 cm.

   a) Ai cận thị nặng hơn ?

   b) Hòa và Bình đều phải đeo kính để khắc phục tật cận thị. Kính được đeo sát mắt. Đó là thấu kính loại gì ? Kính của ai có tiêu cự ngắn hơn ?

Phương pháp giải

   - Mắt cận nhìn rõ những vật ở gần, nhưng không nhìn rõ những vật ở xa. 

   - Kính cận là thấu kính phân kì. Người cận thị phải đeo kính để có thể nhìn rõ những vật ở xa mắt. Kính cận thích hợp có tiêu điểm F trùng với điểm cực viễn Cv của mắt.

Lời giải 

   a) Ta có: C_v1 = 40cm (Hòa); C_v2 = 60cm (Bình)

       Do C_v1 < C_v2 => Hòa bị cận thị nặng hơn.

   b) Đó là các thấu kính phân kì. Muốn nhìn rõ các vật ở xa thì người cận phải đeo kính có tiêu cự thỏa mãn điều kiện tiêu điểm F của kính trùng với điểm cực viễn của mắt: F ≡ Cv 

      Do kính cận thích hợp có tiêu cự f = Cv nên Hoà đeo kính có tiêu cự f1 = 40cm, Bình đeo kính có tiêu cự f₂ = 60cm. Vậy kính của Hòa có tiêu cự ngắn hơn