Bài tập Vật lí Lớp 11 - Các dạng bài tập về thấu kính

CÁC DẠNG BÀI TẬP VỀ THẤU KÍNH LỚP 11
Trước khi giải bài tập định lượng, cần yêu cầu học sinh nắm thật kỹ một số thuật ngữ dùng trong bài tập và các quy ước về dấu khi sử dụng:
+ Công thức Descartes: 
, , 
+ Công thức tìm số phóng đại ảnh: 
+ Vật thật: là vật sáng, đoạn thẳng AB...Þ chùm sáng đến quang cụ là chùm phân kỳ; d > 0.
+ Ảnh thật Þ chùm sáng ló ra khỏi thấu kính là chùm hội tụ, ảnh nằm khác phía thấu kính so với vật; d / > 0
+ Ảnh ảo Þ chùm sáng ló ra khỏi thấu kính là chùm phân kỳ, ảnh nằm cùng phía thấu kính so với vật; d / < 0
+ Thấu kính hội tụ f > 0, thấu kính phân kỳ f < 0
+ Vật ảnh cùng chiều ( vật thật, ảnh ảo): k > 0
+ Vật ảnh ngược chiều ( vật thật, ảnh thật): k < 0
Dạng 1. Xác định tiêu cự, bán kính, chiết suất của thấu kính dựa vào công thức tính độ tụ.
Cho một thấu kính thuỷ tinh hai mặt lồi với bán kính cong là 30cm và 20cm. Hãy tính độ tụ và tiêu cự của thấu kính khi nó đặt trong không khí, trong nước có triết suất n2 = 4/3 và trong chất lỏng có triết suất n3 = 1,64. Cho biết triết suất của thuỷ tinh n1 = 1,5.
Một thấu kính thuỷ tính (chiết suất n =1,5) giới hạn bởi một mặt lồi bán kính 20cm và một mặt lõm bán kính 10cm. Tính tiêu cự và độ tụ của thấu kính khi nó đặt trong không khí, trong nước và trong chất lỏng có triết suất n’ = 1,8.
Một thấu kính bằng thuỷ tinh (chiết suất n =1,5) đặt trong không khí có độ tụ 8 điôp. Khi nhúng thấu kính vào một chất lỏng nó trở thành một thấu kính phân kì có tiêu cự 1m. Tính chiết suất của chất lỏng.
Một thấu kính hai mặt lồi cùng bán kính R, khi đặt trong không khí có tiêu cự f = 30cm. Nhúng chìm thấu kính vào một bể nước, cho trục chính của nó thẳng đứng, rồi cho một chùm sang song song rọi thẳng đứng từ trên xuống thì thấy điểm hội tụ cách thấu kính 80cm. Tính R, cho biết chiết suất của nước bằng 4/3.
Dạng 2. Xác định vị trí, tính chất của ảnh và vẽ ảnh tạo bởi thấu kính.
Một vật ảo AB = 5mm đặt thẳng góc với trục chính của một thấu kính hội tụ có tiêu cự 20cm, ở sau thấu cách thấu kính 20cm. Xác định vị trí, tính chất, độ cao của ảnh và vẽ ảnh.
Cho một thấu kính làm bằng thuỷ tinh (n = 1,5), một mặt lồi bán kính 10cm, một mặt lõm bán kính 20cm. Một vật sáng AB = 2cm đặt thẳng góc với trục chính và cách thấu kính một khoảng d. Xác định vị trí, tính chất, độ lớn và vẽ ảnh trong các trường hợp:
a) d = 60cm	b) d = 40cm	c) d = 20cm
Từ đó nêu ra sự nhận xét về sự di chuyển của ảnh khi vật tiến lại gần thấu kính.
Một vật ảo AB = 2cm, đặt thẳng góc với trục chính của một thấu kính phân kỳ tiêu cự 30cm, ở phía sau thấu kính một khoảng x. Hãy xác định vị trí, tính chất, độ lớn của ảnh và vẽ ảnh trong các trường hợp sau: x = 15cm, x = 30cm, x = 60cm
Dạng 3. Xác định vị trí của vật và ảnh khi biết tiêu cự của thấu kính và độ phóng đại
Một vật sáng AB = 1cm đặt thẳng góc với trục chính của một thấu kính hội tụ tiêu cự f = 20cm cho ảnh A’B’ = 2cm. Xác định vị trí của vật và ảnh. ảnh đó là thật hay ảo vẽ hình.
Một vật sáng AB đặt thẳng góc với trục chính của thấu kính phân kỳ có tiêu cự bằng 12cm, cho ảnh cao bằng nửa vật. Tìm vị trí của vật và ảnh.
 Một vật AB = 4cm đặt thẳng góc với trục chính của thấu kính hội tụ có tiêu cự 30cm, cho ảnh A’B’ = 2cm. Xác định vị trí, tính chất của vật và ảnh. Vẽ ảnh.
Dạng 4. Xác định vị trí của vật và ảnh khi biết khoảng cách giữa chúng
 Một vật sáng AB đặt thẳng góc với trục chính của một thấu kính họi tụ (tiêu cự 20cm) co ảnh cách vật 90cm. Xác định vị trí của vật, vị trí và tính chất của ản
 Một điểm sáng nằm trên trục chính của một thấu kính phân kỳ (tiêu cự bằng 15cm) cho ảnh cách vật 7, 5cm. Xác định tính vị trí của vật, vị trí và tính chất của ảnh
 Một vật sáng AB = 4mm đặt thẳng góc với trục chính của một thấu kính hội tụ (có tiêu điểm 40cm), cho ảnh cách vật 36cm. Xác định vị trí, tính chất và độ lớn của ảnh, và vị trí của vật
 Một vật sáng AB cho ảnh thật qua một thấu kính hội tụ L, ảnh này hứng trên một màn 
 đặt cách vật một khoảng 1,8m. ảnh thu được cao bằng 1/5 vật.
a) Tính tiêu cự của thấu kính
b) Giữa nguyên vị trí của AB và màn. Dịch chuyển thấu kính trong khoảng AB và màn. Có vị trí nào khác của thấu kính để ảnh lại xuất hiện trên màn không?
 Vật sáng AB hình mũi tên đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính phẳng lồi bằng thuỷ tinh chiết suất n =1,5, bán kính mặt lồi bằng 10cm, cho ảnh rõ nét trên màn đặt cách vật một khoảng L.
a) Xác định khoảng cách ngắn nhất của L.
b) Xác định các vị trí của thấu kính trong trường hợp L =90cm. So sánh độ phóng đại của ảnh thu được trong các trường hợp này.
 Vật sáng AB đặt vông góc với trục chính của thấu kính hội tụ có tiêu cự f = 10cm, cho ảnh thật lớn hơn vật và cách vật 45cm.
a) Xác định vị trí của vật, ảnh. Vẽ hình
b) Vật cố định. Thấu kính dịch chuyển ra xa vật hơn nữa. Hỏi ảnh dịch chuyển theo chiều nào
 Một thấu kính phân kỳ có tiêu cự f = -25cm cho ảnh cách vật 56,25cm. Xác định vị trí, tính chất của vật và ảnh. Tính độ phóng đại trong mỗi trường hợp
Dạng 5. Xác định vị trí của vật và ảnh khi biết sự di chuyển của chúng
 Một điểm sáng S đặt trước một thấu kính hội tụ có tiêu cự f = 40cm. Di chuyển S một khoảng 20cm lại gần thấu kính người ta thấy ảnh S’ của S di chuyển một khoảng 40cm. Tìm vị trí của vật và ảnh lúc đầu và lúc sau khi di chuyển.
 Đặt một điểm sáng S trên trục chính của một thấu kính phân kỳ (tiêu cự bằng 10cm) ta thu được ảnh S’. Di chuyển S một khoảng 15cm lại gần thấu kính ta thấy ảnh S’ di chuyển một khoảng 1, 5cm. Tìm vị trí của vật và ảnh lúc đầu và lúc sau khi di chuyển.
 Một vật sáng AB hình mũi tân đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ và cách thấu kính 36cm (A nằm trên trục chính) ta thu được ảnh A1B1 của AB trên màn đặt vuông góc với trục chính. Tịnh tiến AB vầ phía thấu kính 6cm theo phương vuôn góc với trục chính thì phải dịch chuyển màn như thế nào để thu được ảnh A2B2? Cho biết A2B2 = 1,6 A1B1. Tính tiêu cự của thấu kính và độ phóng đại của các ảnh A1B1 và A2B2
 Một vật phẳng nhỏ AB, đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính phân kỳ và cách thấu kính khoảng d1 cho một ảnh A1B1. Cho vật tiến lại gần thấu kính 40cm thì ảnh bây giừo là A2B2 cách A1B1 5cm và có độ lớn A2B2 =2A1B1. Xác định tiêu cự của thấu kính, vẽ hình
 Một vật phẳng nhỏ AB đặt trước thấu kính O cho một ảnh rõ nét trên màn. Dịch vật lại gần thấu kính 2cm thì phải dịch màn một khoảng 30cm mới lại thu được ảnh rõ nét, ảnh này lớn bằng 5/3 ảnh trước
a) Thấu kính là thấu kính gì? Màn dịch theo chiều nào
b) Tính tiêu cự của thấu kính và độ phóng đại trong mỗi trường hợp
 Đặt một vật phẳng nhỏ AB vuông góc với trục chính của một thấu kính phẳng lồi bằng thuỷ tinh, chiết suất n1=1,5, ta thu được một ảnh thật nằm cách thấu kính 5cm. Khi nhúng cả vật và thấu kính trong nước chiết suất n2=4/3, ta vẫn thu được ảnh thật, nhưng cách vị trí ảnh cũ 25cm ra xa thấu kính. Khoảng cách giữa vật và thấu kính giữ không đổi. Tính bán kính mặt cầu của thấu kính và tiêu cự của nó khi đặt trong không khí và khi nhúng trong nước. Tính khoảng cách từ vật đến thấu kính
 Một thấu kính hội tụ cho ảnh thật Sơ của điểm sang S đặt trên trục chính.
- Khi dời S gần thấu kính 5cm thì ảnh dời 10cm
- Khi dời S ra xa thấu kính 40cm thì ảnh dời 8cm
(kể từ vị trí đầu tiên)
Tính tiêu cự của thấu kính
 Vât thật đặt trên trục chính và vuông góc với trục chính của một thấu kính ảnh ban đầu của vật tạo bởi thấu kính là ảnh ảo bằng 1/2 vật. Dời vật 100cm dọc theo trục chính. Ảnh của vật vẫn là ảnh ảo nhỏ hơn vật 3 lần. Xác định chiều dời của vật, vị trí ban đầu của vật. Tính tiêu cự.
 Một thấu kính hội tụ có f = 12cm. Điểm sáng A trên trục chính có ảnh A’. Dời A gần thấu kính thêm 6cm, A’ dời 2cm (Không đổi tính chất)
Định vị trí vật và ảnh lúc đầu.
 Thấu kính phân kỳ có f = -10cm. Vật AB trên trục chính, vuông góc với trục chính, có ảnh A’B’. Dịch chuyển AB lại gần thấu kính thêm 15cm thì ảnh dịch chuyển 1,5cm. Định vị trí vật và ảnh lúc đầu.
 Vật đặt trước thấu kính, trên trục chính và vuông góc với trục chính. Ảnh thật lớn bằng 3 lần vật. Dời vật xa thấu kính thêm 3cm thì ảnh vẫn thật và dời đi 18cm.
Tính tiêu cự của thấu kính.
 Vật AB đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ có ảnh thật A1B1 cao 2cm. Dời AB lại gần thấu kính thêm 45cm thì ảnh thật A2B2 cao 20cm và cách A1B1 đoạn 18cm. Hãy xác định:
a) Tiêu cự của thấu kính.
b) Vị trí ba đầu của vật.
 Vật cao 5cm. Thấu kính tạo ảnh cao 15cm trên màn. Giữ nguyên vị trí của thấu kính nhưng rời vật ra xa thấu kính thêm 1, 5cm. Sau khi rời màn để hứng ảnh rõ của vật, ảnh có độ cao 10cm. Tính tiêu cự của thấu kính.
 Vật AB đặt cách thấu kính hội tụ một đoạn 0cm. Ảnh A1B1 là ảnh thật. Dời vật đến vị trí khác, ảnh của vật la ảnh ảo cách thấu kính 20cm. Hai ảnh có cùng độ lớn. Tính tiêu cự của thấu kính.
 Thấu kính hội tụ có chiết suất n = 1,5; R1 = 10cm; R2 = 0cm. Vật thật đặt trên trục chính và vuông góc với trục chính tại A. Ảnh thật tạo bởi thấu kính hiện trên màn đặt cách vật một đoạn L = 80cm. Ảnh lớn hơn vật. Nếu giữ cố định vật và màn thì phải dịch chuyển thấu kính theo chiều nào một khoảng bao nhiêu, để thu được ảnh trên màn nhỏ hơn vật.
 A, B, C là 3 điểm thẳng hàng. Đặt vật ở A, một thấu kính ở B thì ảnh thật hiện ở C với độ phóng đại |k1| = 3. Dịch thấu kính ra xa vật đoạn l = 64cm thì ảnh của vật vẫn hiện ở C vơi độ phóng đại |k2| = 1/3. Tính f và đoạn AC
Dang 6. Xác định vị trí (Quang tâm, trục chính) và tiêu điểm của thấu kính bằng phương pháp hình học
 Trong hình vẽ xy là trục chính của thấu kính, A là điểm vật thật, A’ là ảnh của A tạo bởi thấu kính. Với mỗi trường hợp hãy xác định:
a) A là thật hay ảo?
b) Loại thấu kính
c) Các tiêu điểm, quang tâm (bằng phép vẽ)
	A’	A	
	A	A’	
x	y	x	y
 Cho biết vật AB và ảnh A’B’ của nó tạo bởi thấu kính, song song với nhau như hình vẽ. Hãy xác định loại thấu kính, vị trí (quang tâm và trục chính) và tiêu điểm của nó:
	 A 
 B’
	 A’
 B