Tất cảMầm nonTiểu họcTHCSTHPT
Khoa học tự nhiên lớp 9
Chủ điểm 3 · ⚡ Vật lí

Thấu kính, ảnh qua thấu kính và kính lúp

Phân biệt thấu kính hội tụ và phân kì, vẽ ảnh bằng tia sáng đặc biệt, nói được đặc điểm ảnh theo vị trí vật và tính khoảng cách, chiều cao ảnh.

Ứng với SGK Kết nối tri thức: Bài 8, Bài 9, Bài 10

⚡ Nhớ nhanh

  • 1Thấu kính hội tụ (rìa mỏng): chùm song song → hội tụ tại F′. Thấu kính phân kì (rìa dày): chùm song song → loe rộng ra.
  • 2Ba tia đặc biệt (hội tụ): qua quang tâm O → truyền thẳng · song song trục chính → qua F′ · qua F → ló song song trục chính.
  • 3Hội tụ: vật ngoài f → ảnh thật, ngược chiều · vật trong f → ảnh ảo, cùng chiều, lớn hơn vật · vật tại F → không có ảnh.
  • 4Phân kì: vật ở đâu cũng cho ảnh ảo, cùng chiều, nhỏ hơn vật, nằm trong khoảng tiêu cự.
  • 5Tính d′, h′: dựng ảnh rồi dùng hai cặp tam giác đồng dạng. Kính lúp là thấu kính hội tụ tiêu cự ngắn, G = 25/f (f tính bằng cm).
  • 6Vẽ xong luôn kiểm tra bằng tia thứ ba: nó cũng phải đi qua ảnh.

👀 Nhìn là hiểu

Kéo vật lại gần hoặc ra xa thấu kính. Xem ảnh đổi từ thật sang ảo, từ nhỏ sang to, và tia sáng tạo ra ảnh ở đâu.

2FFF′2F′OB′BA

Kéo vật AB sang trái, phải. Nét đứt là đường kéo dài, ảnh nét đứt là ảnh ảo.

Tiêu cự f = 10 cm

Vật ngoài 2f

Ảnh thật, ngược chiều, nhỏ hơn vật.

  • Ảnh cách thấu kính d′ = 15 cm, ở phía bên kia thấu kính.
  • Ảnh cao h′ = 2 cm, bằng 0,5 lần vật (vật cao 4 cm).

qua quang tâm song song trục chính qua F

1 🔍 Hai loại thấu kính

Cần nhớ

  • ✦Thấu kính là khối trong suốt giới hạn bởi hai mặt cong, hoặc một mặt cong và một mặt phẳng.
  • ✦Quang tâm O nằm giữa thấu kính. Trục chính đi qua O, vuông góc với thấu kính. Hai tiêu điểm F, F′ nằm hai bên, cách đều O.
  • ✦Tiêu cự f = OF = OF′. Ví dụ: thấu kính có f = 10 cm thì F và F′ cách O 10 cm.
  • ✦Nhận biết bằng tay: đặt sát dòng chữ, chữ to lên là hội tụ, chữ nhỏ đi là phân kì.
🔆 Thấu kính hội tụ

Rìa mỏng hơn phần giữa. Chùm song song đi qua thì hội tụ tại tiêu điểm F′. Dùng làm kính lúp, kính lão, ống kính máy ảnh.

🔅 Thấu kính phân kì

Rìa dày hơn phần giữa. Chùm song song đi qua thì loe ra, đường kéo dài gặp nhau ở F. Dùng làm kính cận.

2 ✏️ Tia sáng đặc biệt và cách dựng ảnh

Ba tia đặc biệt

Tia tớiThấu kính hội tụThấu kính phân kì
Qua quang tâm OTruyền thẳngTruyền thẳng
Song song trục chínhLó ra đi qua F′Ló ra có đường kéo dài đi qua F
Qua F (hội tụ) / hướng tới F′ (phân kì)Ló ra song song trục chínhLó ra song song trục chính

Dạng bài

Dựng ảnh A′B′ của vật AB

  1. 1 Từ điểm B (đỉnh vật) vẽ hai trong ba tia đặc biệt.
  2. 2 Hai tia ló cắt nhau tại B′ thì B′ là ảnh thật. Hai tia ló loe ra thì kéo dài ngược lại (nét đứt), chỗ cắt là ảnh ảo.
  3. 3 Từ B′ hạ vuông góc xuống trục chính được A′. Nối A′B′.
  4. 4 Kiểm tra: tia đặc biệt thứ ba cũng đi qua B′ ✓.

⚠️ Bẫy hay gặp: Ảnh ảo vẽ bằng nét đứt, các đường kéo dài cũng nét đứt. Vẽ nét liền là sai quy ước và hay bị trừ điểm.

3 🖼️ Đặc điểm ảnh theo vị trí vật

Thấu kính hội tụ, d là khoảng cách từ vật đến thấu kính

Vị trí vậtẢnhVí dụ khi f = 10 cm
d > 2fThật, ngược chiều, nhỏ hơn vậtd = 30 cm → ảnh cách 15 cm, cao bằng 12 vật
d = 2fThật, ngược chiều, bằng vậtd = 20 cm → ảnh cách 20 cm
f < d < 2fThật, ngược chiều, lớn hơn vậtd = 15 cm → ảnh cách 30 cm, cao gấp 2
d = fKhông có ảnh: tia ló song songd = 10 cm
d < fẢo, cùng chiều, lớn hơn vậtd = 5 cm → ảnh ảo cách 10 cm, cao gấp 2

Mẹo nhớ

  • ✦Vật đi từ xa vào gần F: ảnh thật lùi ra xa thấu kính và to dần. Qua khỏi F thì ảnh "nhảy" sang bên kia, thành ảnh ảo.
  • ✦Ảnh thật hứng được trên màn và luôn ngược chiều. Ảnh ảo không hứng được, chỉ nhìn qua thấu kính.
  • ✦Thấu kính phân kì: vật càng gần, ảnh càng to nhưng không bao giờ to bằng vật.

4 📐 Tính khoảng cách và chiều cao ảnh

Dạng bài

Dùng hai cặp tam giác đồng dạng (ảnh thật)

  1. 1 Dựng ảnh bằng tia qua O và tia song song trục chính (gặp thấu kính tại I, OI = AB).
  2. 2 ΔOAB ∼ ΔOA′B′ cho A′B′/AB = OA′/OA.
  3. 3 ΔF′OI ∼ ΔF′A′B′ cho A′B′/AB = F′A′/OF′ = (OA′ − f)/f. Cho hai tỉ số bằng nhau, giải tìm OA′ rồi A′B′.
  4. 4 Thử lại bằng 1/f = 1/d + 1/d′ ✓.

⚠️ Bẫy hay gặp: Ảnh ảo (vật trong khoảng tiêu cự) thì A′ nằm cùng phía với vật, nên F′A′ = OA′ + f, không phải OA′ − f.

🕯️
Làm mẫu

Vật AB cao 2 cm đặt vuông góc với trục chính của thấu kính hội tụ có f = 10 cm, cách thấu kính 30 cm. Tìm vị trí và chiều cao ảnh.

Hướng dẫn giải

Thử tự giải trước nhé!

🧮 Công thức để thử lại (không thay cho tam giác đồng dạng)

  • ✦Hội tụ, ảnh thật: 1/f = 1/d + 1/d′. Hội tụ, ảnh ảo: 1/f = 1/d − 1/d′. Phân kì: 1/f = 1/d′ − 1/d.
  • ✦Chiều cao luôn có h′/h = d′/d.
  • ✦Bài tự luận vẫn phải trình bày hai cặp tam giác đồng dạng. Đề thi chuyên thường cho dùng công thức.

5 🔎 Kính lúp

Cần nhớ

  • ✦Kính lúp là thấu kính hội tụ có tiêu cự ngắn, dùng để quan sát vật nhỏ.
  • ✦Đặt vật trong khoảng tiêu cự (d < f): mắt nhìn thấy ảnh ảo, cùng chiều, lớn hơn vật.
  • ✦Số bội giác G = 25/f (f tính bằng cm). Kính f = 5 cm có G = 5, ghi là 5x.
  • ✦G càng lớn thì tiêu cự càng ngắn, ảnh quan sát được càng to.

✏️ Luyện tập

Làm xong mỗi nhóm bấm Kiểm tra. Câu sai có lời giải ngắn và nút quay lại phần cách làm.

🔍

Nhận biết thấu kính

  1. 1
    Nhận biết

    Thấu kính hội tụ có đặc điểm:

  2. 2
    Nhận biết

    Chiếu chùm sáng song song với trục chính vào thấu kính phân kì. Chùm tia ló:

  3. 3
    Thông hiểu Thấu kính có tiêu cự 12 cm thì hai tiêu điểm cách nhau cm.
  4. 4
    Thông hiểu

    Đặt một thấu kính sát trang sách rồi nhìn qua, thấy chữ nhỏ đi. Đó là:

✏️

Tia sáng đặc biệt

  1. 1
    Nhận biết

    Tia sáng đi qua quang tâm O của thấu kính hội tụ thì:

  2. 2
    Nhận biết

    Với thấu kính hội tụ, tia tới song song với trục chính cho tia ló:

  3. 3
    Thông hiểu

    Tia tới đi qua tiêu điểm F của thấu kính hội tụ cho tia ló:

  4. 4
    Thông hiểu

    Với thấu kính phân kì, tia tới song song với trục chính cho tia ló:

  5. 5
    Thông hiểu

    Để dựng ảnh B′ của điểm B, cần vẽ ít nhất:

🖼️

Đoán đặc điểm ảnh

  1. 1
    Nhận biết

    Ảnh của một vật qua thấu kính phân kì luôn là:

  2. 2
    Thông hiểu

    Thấu kính hội tụ có f = 10 cm, vật đặt cách thấu kính 30 cm. Ảnh là:

  3. 3
    Thông hiểu

    Thấu kính hội tụ có f = 10 cm, vật đặt cách thấu kính 15 cm. Ảnh là:

  4. 4
    Thông hiểu

    Thấu kính hội tụ có f = 10 cm, vật đặt đúng tại tiêu điểm F. Ảnh là:

  5. 5
    Thông hiểu Vật đặt cách thấu kính hội tụ một khoảng d = 2f thì ảnh thật, ngược chiều và cao vật.
  6. 6
    Vận dụng

    Muốn hứng được trên màn một ảnh lớn hơn vật bằng thấu kính hội tụ, phải đặt vật:

📐

Tính vị trí và chiều cao ảnh

  1. 1
    Thông hiểu Thấu kính hội tụ f = 12 cm, vật cao 4 cm cách thấu kính 20 cm. Ảnh cách thấu kính cm, cao cm.
  2. 2
    Thông hiểu Thấu kính hội tụ f = 10 cm, vật cao 3 cm cách thấu kính 20 cm. Ảnh cách thấu kính cm, cao cm.
  3. 3
    Vận dụng Thấu kính hội tụ f = 10 cm, vật cao 1 cm cách thấu kính 5 cm. Ảnh ảo cách thấu kính cm, cao cm.
  4. 4
    Vận dụng Thấu kính phân kì f = 12 cm, vật cao 4 cm cách thấu kính 12 cm. Ảnh ảo cách thấu kính cm, cao cm.
  5. 5
    Vận dụng Qua thấu kính hội tụ f = 15 cm, vật cho ảnh thật cao gấp 3 lần vật. Vật cách thấu kính cm.
🔎

Kính lúp

  1. 1
    Nhận biết

    Kính lúp là:

  2. 2
    Thông hiểu Kính lúp có tiêu cự 5 cm thì số bội giác G = .
  3. 3
    Thông hiểu

    Khi quan sát bằng kính lúp, phải đặt vật:

  4. 4
    Vận dụng Kính lúp ghi 2,5x có tiêu cự f = cm.

🎯 Chủ điểm này ra kiểm tra và thi chuyên thế nào?

  • •Bài kiểm tra hay hỏi đặc điểm ảnh theo vị trí vật và yêu cầu vẽ ảnh bằng hai tia đặc biệt (nhớ nét đứt cho ảnh ảo).
  • •Bài tính thường cho f, d, h rồi hỏi d′, h′. Phải trình bày đủ hai cặp tam giác đồng dạng.
  • •Đề thi vào lớp chuyên Lí hay có bài dịch chuyển vật hoặc thấu kính và cho dùng công thức thấu kính để tính nhanh.
Có đề cô giao? Tải lên để làm thử
Chủ điểm tiếp theo
4. Điện trở, định luật Ohm, đoạn mạch nối tiếp và song song