Giáo án Vật lý 11 - Bài 06 - 07: Thấu kính mỏng

Tieát : Baøi 06 - 07 THAÁU KÍNH MOÛNG MUÏC TIEÂU : Caàn naém vöõng caùc ñieåm sau Caáu taïo cuûa thaáu kính Phaân loaïi thaáu kính : Thaáu kính hoäi tuï vaø thaáu kính phaân kì. Caùc yeáu toá cuûa thaáu kính (ñöôøng kính khaåu ñoä, quang taâm, truïc chính, truïc phuï, tieâu ñieåm, tieâu cöï, tieâu ñieåm, ñoä tuï). Ñieàu kieän cho aûnh roõ cuûa thaáu kính. Phaân bieät ñöôïc söï khaùc nhau veà tieâu ñieåm, tieâu dieän, tieâu cöï cuûa hai loaïi thaáu kính. Naém ñöôïc ñöôøng ñi cuûa tia saùng qua hai loaïi thu kính (ñoái vôùi caùc tia daëc bieät cuõng nhö vôùi caùc tia baát kì) vaø söï taïo aûnh cuûa moät vaät cho bôûi thaáu kính. Hieåu veà quang sai : caàu sai – söï bieán daïng cuûa aûnh. Bieát caùch veõ ñöôøng ñi cuûa tia saùng qua hia loaïi thaáu kính. Bieát xaùc ñònh aûnh cuûa moät vaät baèng caùch veõ caùc tia saùng. Bieát vaän duïng caùc coâng thöùc treân ñeå xaùc ñònh vò trí cuûa vaät(hay aûnh), tính ñoä phoùng ñaïi cuûa aûnh vaø ñoä tuï cuûa thaáu kính. Nhaän ra caùc ñieåm gioáng nhau vaø caùc ñieåm khaùc nhau khi veõ ñöôøng ñi cuûa tia saùng qua hia loaïi thaáu kính. PHÖÔNG PHAÙP GIAÛNG DAÏY : Phöông phaùp thöïc nghieäm vaø neâu vaán ñeà THIEÁT BÒ , ÑOÀ DUØNG DAÏY HOÏC : Moät kính luùp ; Moät hoaëc hai con tem Ba thaáu kính hoäi tuï (hai maët loài , maët loài – maët loõm , maët loài – maët phaúng ) Ba thaáu kính phaân kì (hai maët loõm , maët loõm – maët loài, maët loõm – maët phaúng ) IV. TIEÁN TRÌNH GIAÛNG DAÏY Ê Phaân phoái thôøi gian Phaàn laøm vieäc cuûa Giaùo Vieân Hoaït ñoâng cuûa hoïc sinh Ghi chuù Noäi dung ghi baûng Toå chöùc , ñieàu khieån Kieåm tra baøi cuõ vaø kieán thöùc cuõ lieân quan vôùi baøi môùi (5’) CAÂ1U Taïo , ñöôøng ñi cuûatia saùng qua laêng kính Coâng thöùc cuûa laêng kính Bieán thieân goùc leäch theo goùc Traû lôøi caâu hoûi ,laøm baøi taäp 1,2,3,4,5trang 33 SGK Kieåm tra vaø ñaùnh giaù Nghieân cöùu baøi môùi Ñònh nghóa Ñònh nghóa Thaáu kính laø moät khoái trong suoát, ñöôïc giôùi haïn bôûi hai maët caàu hoaëc moät maët phaúng vaø moät maët caàu. Phaân loaïi : Thaáu kính meùp moûng goïi laø thaáu kính hoäi tuï. Thaáu kính meùp daøy goïi laø thaáu kính phaân kì. Ñònh nghóa caùc yeáu toá cuûa thaáu kính . R1, R2 : Baùn kính caùc maët caàu (maët phaúng ñöôïc coi laø coù baùn kính voâ cöïc) C1C2 : Truïc chính. , laø ñöôøng thaúng noái caùc taâm cuûa hai maët caàu (hoaëc ñi qua taâm cuûa maët caâu vaø vuoâng goùc vôùi maët phaúng) : Quang taâm thaáu kính (O laø ñieåm maø truïc chính caét thaáu kính). : Truïc phuï Ñöôøng thaúng baát kì ñi qua quang taâm O ñöôïc goïi laø ñöôøng kính môû hay ñöôøng kính khaåu ñoä. Ta chæ xeùt caùc thaáu kính moûng vaø trong khoâng khí . Tính chaát cuûa quang taâm Moät tia saùng baát kì qua quang taâm thì truyeàn thaúng. Ñieàu kieän ñeå coùaûnh roõ neùt ñieàu kieän töông ñieåm Caùc tia saùng tôùi thaáu kính phaûi laäp moät goùc nhoû vôùi truïc chính. Trong ñieàu kieän naøy öùng vôùi moät ñieåm vaät chæ coù moät ñieåm aûnh roõ neùt. Cho HS xem moät kính luùp hoûi HS coâng duïng cuûa kính luùp Cho HS bieát kính luùp cuõng laø moät loaïi kính hoäi tuï Yeâu caàu quan saùt hình daïng cuûa thaáu kính naøyè HS ñöa ra moät ÑN cho thaáu kính Söûa laïi hoaëc boå sung caùc ÑN cuûa HS Giôùi thieäu moâ hình ,neâu ñònh nghóa moät caùch toång quaùt Cho HS quan saùt töøng loaïi thaáu kính vaø ñeà nghò nhaän xeùt nhöõng ñieåm gioáng nhau vaø khaùc nhau giöõa caùc loaïi thaáu kính Gôïi yù cho HS ñöa ra caùch phaân loaïi thaáu kính Ñöa ra caùch phaân loaïi vaø Ñònh nghóa caùc yeáu toá cuûa thaáu kính .giaûi thích taïi sao laáy baùn kính maët phaúng laø voâ cöïc Giaûi thích cho hoïc sinh taïi sao thaáu kính meùp moûng ñöôïc goïi laø thaáu kính hoäi tuï, taïi sao thaáu kính meùp daøy ñöôïc goïi laø thaáu kính phaân kì.. Neâu tính chaát cuûa quang taâm vaø ñieàu kieän ñeå coù aûnh roõ neùt Chuù yù : ñaây laø ñieàu kieän quan troïng Ñeå coù ñieàu kieän naøy ta coù theå laøcaùch naøo ? GV : Baèng moät taám bìa chaén saùng, treân ñoù coù ñuïc moät loã thuûng troøn, ñöôïc ñaët tröôùc thaáu kính. Trong tröôøng hôïp naøy, ñöôøng kính khaåu ñoä baèng ñöôøng kính loã troøn .Nghóa laø Thu nhoû ñöôøng kính khaåu ñoä cuûa thaáu kính (Caùh naøy cuõng duøng cho göông caàu ) Quan saùt vaø traû lôøi Nhoùm hoäi yù vaø ñöa ra ñònh nghóa Ghi nhôù Quan saùt vaø ghi nhôù Nhoùm quan saùt ,thaûo luaän vaø cho yù kieán Thoáng nhaát choïn yù kieán chung Ghi nhôù Ghi nhôù HS : ta coù theå giôùi haïn chuøm tia tôùi thaáu kính Caù nhaân suy nghæ vaøghi nhôù Tieâu ñieåm.Tieâu dieän.Tieâu cöï Tieâu ñieåm aûnh chính Thí nghieäm : Duøng thí nghieäm ñeå xaùc ñònh tieâu ñieåm aûnh chính Tieâu ñieåm aûnh chính : Vò trí cuûa ñieåm saùng treân truc chính khi chuøm tia tôùi song song ôùi truïc chính Giao ñieåm cuûa caùc tia loù (hay ñöôøng keùo daøi cuûa caùc tia loù ) khi chuøm tia tôùi song song ôùi truïc chính . Kí hieäu : F’ Vò trí tieâu ñieåm aûnh chính Thaáu kính hoäi tuï : Naèm phía tia loù. Thaáu kính phaân kì : Naèm phía tia tôùi . Tieâu ñieåm vaät chính Thí nghieäm : Duøng thí nghieäm ñeå xaùc ñònh tieâu ñieåm vaäït chính Tieâu ñieåm vaät chính (tieâu ñieåm vaät) : Vò trí cuûa nguoàn saùng ñieåm ñeå coù chuøm saùng loù song song vôùi truïc chính Giao ñieåm cuûa caùc tia tôùi (hay ñöôøng keùo daøi cuûa caùc tia tôùi) khi chuøm tia loù song song ôùi truïc chính . . Vò trí tieâu ñieåm vaät chính Thaáu kính hoäi tuï : Naèm phía tia tôùi . Thaáu kính phaân kì : Naèm phía tia loù. Tieâu ñieåm F vaø F’ ñoái xöùng vôùi nhau qua quang taâm. 3) Tieâu dieän. Tieâu dieän phuï Tieâu dieän vaät : Maët phaúng vuoâng goùc vôùi truïc chính taïi tieâu ñieåm vaät F Tieâu dieän aûnh : Maët phaúng vuoâng goùc vôùi truïc chính taïi tieâu ñieåm aûnh chính F’ Tieâu ñieåm vaät phuï : Ñieåm caét cuûa moät truïc phuï baát kì vôùi tieâu dieän vaät Tieâu ñieåm aûnh phuï.: Ñieåm caét cuûa moät truïc phuï baát kì vôùi tieâu dieän aûnh Chieáu moät chuøm tia song song vôùi moät truïc phuï D thì caùc tia loù seõ caét nhau taïi ñieåm F’1 ( Tieâu ñieåm aûnh phu)ï Neáu ñaët moät nguoàn saùng ñieåm (hay moät ñieåm saùng aûo öùng vôùi taïi moät tieâu ñieåm phuï F’1 thì chuøm tia saùng loù ra khoûi thaáu kính laø moät chuøm tia song song vôùi truïc phuï ïD Tieâu cöï Ñònh nghóa : Tieâu cöï laø ñoä daøi ñaïi soá ,ñöôïc kí hieäu f, coù trò soá tuyeät ñoái baèng khoaûng caùch töø caùc tieâu ñieåm tôùi quang taâm thaáu kính. Coâng thöùc : |f| = OF = OF’ (6.1) Quy öôùc : f > 0 vôùi thaáu kính hoäi tuï. f <0 vôùi thaáu kính phaân kì Tieâu ñieåm aûnh chính Thí nghieäm GV : Tieán haønh thí nghieäm Chieáu moät chuøm tia saùng song song vôùi truïc chính tôùi moät thaáu kính hoäi tuï (caùch ñôn giaûn nhaát laø duøng thaáu kính naøy ñeå höùng chuøm saùng song song töø maët trôøi). Duøng moät maøn E ñeå höùng chuøm saùng loù Haõy nhaän xeùt hình aûnh treân maøn GV: Haõy nhaän xeùt hình aûnh treân maøn khi tieáp tuïc cho di chuyeån maøn E GV: Vò trí ñieåm saùng naøy ñöôïc goïi laø tieâu ñieåm aûnh chính F’, thöôøng goïi taét laø tieâu ñieåm aûnh. Laøm thí nghieäm vôùi thaáu kính phaân kì Vôùi thaáu kính phaân kì, tieâu ñieåm aûnh F’ naèm phía tia tôùi. Tieâu ñieåm vaät chính Thí nghieäm GV : Ñaët moät nguoàn saùng ñieåm treân truïc ch1nh cuûa moät thaáu kính hoäi tuï vaø höùng chuøm saùng loù treân moät maøn aûnh E . Caùc em haõy di chuyeån nguoàn saùng ñieåm naøy doïc theo truïc chính vaø tìm xem coù vò trí naøo veät saùng troøn treân maøn E coù ñöôøng kính baèng ñöôøng kính khaåu ñoä cuûa thaáu kính khoâng ? GV : Muoán coù hình aûnh ñoù thì chuøm saùng loù phaûi nhö theá naøo ? GV : Ta coù theå kieåm tra laïi ñieàu naøy baèng caùch ñi chuyeån maøn E ra xa hay laïi gaàn thaáu kính, ta seõ thaáy kích thöôùc cuûa veät saùng treân maøn E khoâng ñoåi.Vò trí cuûa nguoàn saùng ñieåm ñeå coù chuøm saùng loù song song vôùi truïc chính nhö treân ñöôïc goïi laø tieâu ñieåm vaät chính, hay goïi taét laø tieâu ñieåm vaät cuûa thaáu kính, ñöôïc kí hieäu laø F. GV : Tieán haønh vôùi thaáu kính phaân kì , khi chieáu tôùi thaáu kính moät chuøm tia hoäi tuï , cho HS di chuyeån thaáu kính ñeán khi tìm ñöôïc vò trí veät saùng troøn treân maøn E coù ñöôøng kính baèng ñöôøng kính khaåu ñoä cuûa thaáu kính. GV : Ñoù chính laø tieâu ñieåm vaät ch1nh hay goïi taét laø tieâu ñieåm vaät cuûa thaáu kính phaân kì. Chuù yù : Caùc ñònh nghóa veà F vaøF’ aùp duïng cho caû hai loaïi thaáu kính hoäi tuï laän phaân kì Tieâu dieän. Tieâu dieän phuï GV : Minh hoaït baèng hình veõ Giôùi thieäu teân goïi caùc thaønh phaàn ñaëc bieät cuûa thaáu kính . * Tieâu cöï Thoâng baùo GV : Neâu ñònh nghóa , coâng thöùc Chuù yù : Qui öôùc daáu Quan saùt vaø nhaän xeùt HS :Ta ñöôïc moät veät saùng hieän treân maøn E. HS : Coù moät vò trí ñaët bieät luùc naøy veät saùng nhoû vaø saùng nhaát. Ghi nhôù Quan saùt vaø nhaän xeùt Khoâng coù ñieåm saùng treân maøn E Thöïc hieän thí nghieäm quan saùt Ta thaáy xuaát hieän moät vò trí veät saùng troøn treân maøn E coù ñöôøng kính baèng ñöôøng kính khaåu ñoä cuûa thaáu kính HS :Khi ñoù chuøm saùng loù laø chuøm song song Ï Quan saùt vaø ghi nhôù HS : Ta tìm ñöôïc moät vò trí F treân truïc chính cuûa ñieåm hoäi tuï ñeå chuøm tia lo ra khoûi thaáu kính chuõng laø thuûm tia song song vôùi truïc chính Ñieåm F naèm cuøng phia vôùi chuøm tia loù Quan saùt vaø ghi nhôù Ghi nhôù Ñöôøng ñi cuûa tia saùng qua thaáu kính Caùc tia ñaëc bieät Tia tôùi song song vôùi truïc chính, tia loù töông öùng (hoaëc ñöôøng keùo daøi) ñi qua tieâu ñieåm aûnh chính F’. Tia tôùi (hoaëc ñöôøng keùo daøi) qua tieâu ñieåm vaät chính F, tia loù töông öùng song song vôùi truïc chính. Tia tôùi qua taâm O thì ñi thaúng Caùch veõ tia loù öùng vôùi moät tia tôùi baát kì Xeùt moät tia tôùi baát kì SI, ta coù theå veõ tia loù töông öùng theo caùc caùch sau: Caùch 1: Veõ truïc phuï song song vôùi tia tôùi SI. Veõ tieâu dieän aûnh, caét truïc phuï noùi treân taïi moät tieâu dieän phuï laø F’1. Töø I veõ tia loù ñi qua F’1 Caùch 2: Veõ tieâu dieän vaät, caét tia tôùi SI taïi moät tieâu ñieåm vaät phuï laø F1. Veõ truïc phuï ñi qua F1. Veõ tia loù song song vôùi truïc treân . Trình baøy caùc böôùc veõ Ghi nhôù Yeâu caàu HS traû lôùi caâu hoûi H1 Xaùc ñònh aûnh baèng caùch veõ ñöôøng ñi cuûa tia saùng Xaùc ñònh aûnh baèng caùch veõ ñöôøng ñi cuûa tia saùng Xeùt moät vaät nhoû, phaúng AB ñöôïc ñaët vuoâng goùc vôùi truïc chính. Giaû söû A ôû treân truïc chính. Tröôùc heát, xaùc ñònh aûnh B’ Ñeå xaùc ñònh aûnh B’, töø B veõ ñöôøng ñi tia saùng cuûa hai trong caùc tia ñaëc bieät. Aûnh B’ laø giao ñieåm cuûa caùc tia loù Töø B’ haï ñöôøng thaúng goùc xuoáng truïc chính, ta ñöôïc ta ñöôïc aûnh A’B’ cuûa vaät AB. Aûnh cuûa moät vaät qua thaáu kính hoäi tuï Khi vaät A1B1 ngoaøi tieâu ñieåm, aûnh A’1B’1 laø aûnh thaät ngöôïc chieàu Khi vaät A2B2 ôû trong tieâu ñieåm, aûnh A’2B’2 laø aûnh aûo, cuøng chieàu. Khi vaät ôû tieâu ñieåm, aûnh ôû voâ cöïc. Ñoä tuï Ñònh nghóa Ñoä tuï laø moät ñaïi löôïng duøng ñeå xaùc ñònh khaû naêng laøm hoäi tuï chuøm tia nhieàu hay ít . Coâng thöùc : Ñôn vò : ñioâp (vôùi tieâu cöï f tính ra met) Qui öôùc daáu : Vôùi thaáu kính hoäi tuï, D > 0. Vôùi thaáu kính phaân kì, D < 0. Coâng thöùc tính ñoä tuï cuûa thaáu kính Coâng thöùc Trong ñoù, n : chieát suaát tæ ñoái cuûa vaät lieäu laøm thaáu kính ñoái vôùi moâi tröôøng xung quanh thaáu kính. R1, R2 : Baùn kính cuûa caùc maët thaáu kính, Quy öôùc : R1, R2 > 0 vôùi caùc maët loài, R1, R2 < 0 vôùi caùc maët loõm, R1 (hay R2) = ¥ vôùi maët phaúng. YÙù nghóa : Ñoä tuï D caøng lôùn khaû naêng hoäi tuï chuøm tia saùng ñi qua thaáu kính caøng maïnh. Thaáu kính phaân kì coù ñoä tuï aâm. Coâng thöùc thaáu kính Ñeå thaønh laäp coâng thöùc lieân heä giöõa caùc vò trí cuûa vaät vaø aûnh, ta xeùt tröôøng hôïp vaät thaät, aûnh thaät nhö treân Xeùt caùc tam giaùc ñoàng daïng BIJ vaø FOJ, ta coù : Xeùt caùc tam giaùc ñoàng daïng B’IJ vaø F’OJ, ta coù : coäng hai phöông trình veá vôùi veá, ta ñöôïc: Ñeå laäp coâng thöùc lieân heä giöõa caùc ñoä lôùn cuûa aûnh vaø vaät ta chia veá vôùi veá hai phöông trình ñaàu tieân ôû treân, ta ñöôïc : Maø OJ + OI = JI, suy ra : Ñeå laäp coâng thöùc lieân heä giöõa caùc ñoä lôùn cuûa aûnh vaø vaät ta chia veá vôùi hai phöông trình ñaàu tieân ôû treân, ta ñöôïc : Ñeå toång quaùt hoaù caùc coâng thöùc treân, ta thay caùc khoaûng caùch hình hoïc baèng caùc trò ñaïi soá vôùi quy öôùc nhö sau : OA è d ; OA’ è d’ ; OF è f d > 0 vôùi vaät thaät, d’ > 0 vôùi aûnh thaät, f > 0 vôùi thaáu kính hoäi tuï. f < 0 vôùi thaáu kính phaân kì. d < 0 vôùi vaät aûo d’ < 0 vôùi aûnh aûo. Ta ñöôïc caùc coâng thöùc toång quaùt sau, aùp duïng cho moïi tröôøng hôïp, cho caû hai loaïi thaáu kính hoäi tuï vaø phaân kì. Ñoä phoùng ñaïi ñöôïc ñònh nghóa laø : ta coù Chuù yù : Neáu aûnh vaø vaät cuøng chieàu, k > 0. Neáu aûnh vaø vaät ngöôïc chieàu, k < 0. Thoâng tin Nhaán maïnh yù nghóa Chu ùyù: Qui öôùc veà daáu Moái töông quan giöõa hai ña löôïng f vaøÑ n laø chieát suaát tuyeät ñoái cuûa thaáu kính , neáu thaáu kính naèm trong moâitröôg khoâng phaûi laø khoâng khí thì n laø chieát suaát tæ ñoái cuûa thaáu kính vôùi moâi tröôg ngoaøi Laøm baøi taäp aùp duïng vaø so saùnh keát quaû vôùi caùch veõ Ghi nhôù Ghi nhôù HS hôïp taùc Quang sai Caàu sai Caàu sai xaûy ra laø do chuøm tia tôùi thaáu kính khoâng thoûa maõn ñieàu kieän töông ñieåm. Xeùt moät chuøm tia roâng, töø moät nguoàn ñieåm S, tôùi moät thaáu kính hoäi tuï. Caùc tia gaàn truïc, sau khi qua thaáu kính seõ hoäi tuï taïi moät ñieåm S’, caùc tiaôû meùp cuûa chuøm tia seõ hoäi tuï taïi ñieåm S’’ gaàn quang taâm hôn (hình 6.24). Caùc tiaôû khoaûng giöõa hoäi tuï taïi caùc ñieåm naèm trong khoaûng S’S’’. Nhö vaäy chuøm tia loù, öùng vôùi chuøm tia tôùi xuaát phaùt töø moät ñieåm S, khoâng caét nhau taïi cuøng moät ñieåm aûnh, neân aûnh seõ khoâng roõ neùt. Neáu höùng aûnh cuûa S leân moät maøn E, ta ñöôïc moät hình troøn saùng, kích thöôùc cuûa hình troøn saùng naøy nhoû nhaát taïi K. Vôùi thaáu kính phaân kì, caùc tia saùng ñi gaàn meùp thaáu kính bò phaân kì maïnh hôn, cho aûnh taïi S’’, saùc tiañi gaàn truïc cho aûnh taïi S’. Ta ñöôïc nhieàu ñieåm aûnh ôû treân moät ñoaïn saùng coù chieàu daøi S’S’’ Söï bieán daïïng cuûa aûnh Laø hieän töôïng quang sai do ñoä phoùng ñaïi suûa thaáu kính khoâng ñieàu nhau ñoái vôùi caùc tia saùng ñi gaàn truïc hay xa truïc cuûa thaáu kính. Uùng duïng cuûa thaáu kính maùy aûnh, oùng nhoøm. kính luùp (ñeå quan saùt caùc vaät nhoû), kính hieån vi (ñeå quan saùt caùc vi theå), kính thieân vaên (ñeå quan saùt caùc thieân theå),kính tuï quang trong caùc ñeøn chieáu, duïng cuï ño quang hoïc.. nhaèm bieán chuøm tia saùng phaân kì thaønh chuøm song song. Cho theâm vaøi thí duï Cuûng coá baøi giaûng Daën doø cuûa hoïc sinh (5’) Yeâu caàu nhaéc laïi : Nhaán maïnh caùc noäi dung quan troïng . Traû lôøi caâu hoûi vaø laøm baøi taäp SGK Chuaån bò baøi môùi” Kính luùp “ {{{{{{{{{{ ] {{{{{{{{{{