Hệ thống các bài tập hay và khó về hệ thấu kính ghép đồng trục.

SVTH: Hồ Thị Diệu Hiền GVHD : Th.S Trần Bá Nam

1

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

KHOA VẬT LÝ

----------------

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

NGÀNH SƯ PHẠM VẬT LÝ

Đề tài:

HỆ THỐNG CÁC BÀI TẬP HAY VÀ KHÓ VỀ HỆ THẤU KÍNH

GHÉP ĐỒNG TRỤC

Người hướng dẫn:

ThS. Trần Bá Nam

Người thực hiện:

Hồ Thị Diệu Hiền

Đà Nẵng, tháng 5/2013

SVTH: Hồ Thị Diệu Hiền GVHD : Th.S Trần Bá Nam

2

LỜI CẢM ƠN

Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo Khoa Vật lý đã tạo điều kiện giúp đỡ em

trong suốt khóa học.

Đặc biệt, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo Trần Bá Nam, người đã

tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập và hoàn thành khóa luận này.

Xin chân thành cảm ơn!

Đà Nẵng, tháng 05 năm 2013

Sinh Viên

Hồ Thị Diệu Hiền

SVTH: Hồ Thị Diệu Hiền GVHD : Th.S Trần Bá Nam

3

PHẦN MỞ ĐẦU

1.LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Bài tập vật lý ở trường phổ thông có ý nghĩa rất quan trọng trong việc củng cố,

đào sâu mở rộng kiến thức lý thuyết và rèn luyện cho học sinh khả năng vận dụng kiến

thức vào thực tiễn, góp phần giáo dục kĩ thuật tổng hợp và hướng nghiệp cho học sinh

và cũng thông qua hoạt động giải bài tập, tư duy học sinh sẽ phát triển, năng lực làm

việc tự lực của học sinh được nâng cao, tính kiên trì của học sinh được phát triển.

Quang học là ngành học về các hiện tượng liên quan tới ánh sáng, các

định luật quang học và các dụng cụ quang học được sử dụng nhiều trong đời sống.

Những kiến thức về Quang hình học có ý nghĩa rất lớn trong đời sống và trong kỹ thuật

công nghệ.Vì vậy việc nghiên cứu xây dựng hệ thống bài tập quang hình học hay và khó

trong dạy học vật lí nhằm giúp học sinh nắm vững kiến thức, đặc biệt giúp học sinh phát

triển tư duy sáng tạo, năng lực giải quyết vấn đề, đồng thời học sinh có khả năng áp

dụng tốt vào thực tiễn.

Trong thực hiện mục tiêu giáo dục thì nhiệm vụ bồi dưỡng học sinh giỏi được coi

là một trong những nhiệm vụ trọng tâm. Trong các kỳ thi học sinh giỏi THPT, quốc gia

và quốc tế ,học sinh thường gặp rất nhiều khó khăn và lúng túng khi giải các bài tập về

thấu kính, đặc biệt là về phần “Hệ quang học ghép đồng trục “. Chính vì lý do này em đã

mạnh dạn chọn đề tài “Hệ thống các bài tập hay và khó về hệ Thấu kính ghép đồng

trục”.Hệ thống bài tập này có thể giúp giáo viên dễ dàng lựa chọn bài tập nâng cao cho

các học sinh khá giỏi với từng mức độ tư duy.Và thông qua hệ thống bài tập này có thể

phát huy được vai trò của người giáo viên trong tổ chứ,kiểm tra định hướng ,hoạt động

học tập của học sinh theo chiến lược hợp lý và có hiệu quả.

2.MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU

 Hệ thống về lý thuyết và bài tập hay và khó về chuyên đề “Hệ quang học ghép

đồng trục” ở THPT,thông qua các bài tập nhằm khắc sâu kiến thức và kích

thích tư duy cho các em ,góp phần nâng cao hiệu quả giảng dạy ở trường phổ

thông.

SVTH: Hồ Thị Diệu Hiền GVHD : Th.S Trần Bá Nam

4

SVTH: Hồ Thị Diệu Hiền GVHD : Th.S Trần Bá Nam

5

3.PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

 Sưu tầm ,chọn lọc sách vở, bài tập có liên quan đến đề tài.

 Đọc và tra cứu các tài liệu về quang hình học.

 Trên cơ sở lý thuyết hệ thống-phân loại các bài tập hay và khó về hệ quang học

đồng trục.Sau đó hướng dẫn giải chi tiết các bài tập đó.

 Cuối cùng đưa ra kết luận chung cho đề tài.

4.GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI

Trong khuôn khổ của một khóa luận tốt nghiệp đaih học,đề tài này cần quan tâm

nghiên cứu một số vấn đề sau:

 Nghiên cứu tổng quan lý thuyết quang hình học.

 Xây dựng hệ thống bài tập hay và khó về “Hệ quang học ghép đồng trục” đảm

bảo tính khoa học sư phạm và khả thi cho dạy học bồi dưỡng tư duy logic.

 Hướng dẫn giải chi tiết các bài tập đó.

SVTH: Hồ Thị Diệu Hiền GVHD : Th.S Trần Bá Nam

6

PHẦN NỘI DUNG

CHƯƠNG I :CÁC ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN CỦA QUANG HÌNH HỌC

1.1 Các định luật truyền thẳng ánh sáng :

1.1.1 Định luật : “ Trong môi trường trong suốt,đồng tính và đẳng hướng ánh

sáng truyền theo đường thẳng”

1.1.2 Hệ quả :

- Điểm sáng : là vật sáng có kích thước rất nhỏ so với khoảng cách từ điểm quan sát

đến nó.

- Tia sáng : là đường truyền ánh sáng.Trong một môi trường trong suốt và đồng tính

thì tia sáng là những đường thẳng.

- Chùm sáng gồm vô số các tia sáng ( còn gọi là chùm tia sáng hay chùm tia).Có ba

loại chùm tia sáng :

Lưu ý : Tia sáng là một khái niệm toán học (hình học) chỉ dùng để mô tả truyền

ánh sáng mà thôi.

- Ảnh thật - ảnh ảo ,vật thật - vật ảo

+ Ảnh A’ được gọi là ảnh thật của A nếu các tia ló cắt nhau tai một điểm

+ Ảnh A’ được gọi là ảnh ảo của A nếu đường kéo dài của các tia ló đồng qui tại một

điểm

+Vật A được gọi là vật thật nếu chùm tia sáng xuất phát từ A là chùm tia sáng phân kì.

+Vật A được gọi là vật ảo nếu chùm tia tới là chùm hội tụ có đường kéo dài cắt nhau tại

A.

Hình 1.1

1.1a 1.1b 1.1c

SVTH: Hồ Thị Diệu Hiền GVHD : Th.S Trần Bá Nam

7

1.2.Định luật về tính độc lập của ánh sáng

1.2.1 Định luật : “ Tác dụng của các chùm tia sáng khác nhau là độc lập với

nhau,nghĩa là tác dụng của chùm sáng này không phụ thuộc vào sự có mặt hay không của

các chùm sáng khác nhau.”

1.2.2 Giới hạn của định luật : Định luật này chỉ đúng với các tia sáng có cường

độ không lớn lắm như các tia sáng phát ra từ nguồn sáng thông thường .Đối với các tia

sáng có cường độ lớn như tia laser thì định luật này không còn đúng nữa”

1.3.Nguyên lý về thuận nghịch của chiều truyền ánh sáng

Nếu ABC là đường truyển của ánh sáng thì ánh sáng có thể đi theo chiều A  B  C

hoặc C  B  A.

1.4.Sự phản xạ ánh sáng

1.4.1 Hiện tượng phản xạ ánh sáng : là hiện

tượng tia sáng bị đổi hướng ,trở lại môi trường cũ khi

gặp một bề mặt nhẵn.

1.4.2 Định luật phản xạ ánh sáng

- Tia phản xạ nằm trong mặt phẳng tới và ở bên

kia pháp tuyến so với tia tới.

- Góc phản xạ bằng góc tới ( i = i’).

1.5.Sự khúc xạ ánh sáng

1.5.1.Hiện tượng khúc xạ ánh sáng

-Hiện tượng khúc xạ ánh sáng truyền qua một mặt phân cách giữa hai môi trường trong

suốt ,tia sáng đổi phương đột ngột ở mặt phân cách là hiện tượng khúc xạ ánh sáng.

1.5.2.Định luật khúc xạ ánh sáng

- Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới và bên kia pháp tuyên so với tia tới

Hình 1.2

Hình 1.3

SVTH: Hồ Thị Diệu Hiền GVHD : Th.S Trần Bá Nam

8

- Đối với một cặp môi trường trong suốt nhất định thì tỉ số

giữa sin góc tới (sin i) với sin của góc khúc xạ (sin r) luôn

luôn là một hằng số.Số không đổi này phụ thuộc vào bản

chất của hai môi trường và được gọi là chiết suất tỉ đối của

môi trường chứa tia khúc xạ (môi trường 2) đối với môi

trường chứa tia tới ( môi trường 1) ,kí hiệu là n21 :

21

sin

sin

i

n

r

 .

- Nếu n21 > 1 thì r < i , môi trường 2 chiết quang hơn môi trường 1.

- Nếu n21 < 1 thì r > i ,môi trường 2 kém chiết quang hơn môi trường 1.

- Nếu i = 0 thì r = 0,tia sáng vuông góc với mặt phân cách sẽ truyền thẳng.

1.5.3.Chiết suất tỉ đối và chiết suất tuyệt đối.

- Chiết suất tuyệt đối của một môi trường là chiết suất của nó đối với chân không.Ta

có

c

n

v

 .

- Chiết suất tuyệt đối của không khí xấp xỉ bằng 1.Có thể coi chiết suất của chất đối

với không khí bằng chiết suất tuyệt đối của nó.

- Giữa chiết suất tỉ đối n21 của môi trường 2 đối với môi trường 1 và các chiết suất

tuyệt đối n2 và n1 của chúng có hệ thức :

2

21

1

n

n

n



- Chiết suất tuyệt đối của môi trường trong suốt tỉ lệ nghịch với vận tốc truyền của ánh

sáng trong các môi trường đó :

2 1

1 2

n v

n v



- Chiết suất tuyệt đối của môi trường luôn luôn lớn hơn 1.

1.6. Hiện tượng phản xạ toàn phần

Xét tia sáng đi từ môi trường 1 có chiết suất n1 sang môi trường 2 có chiết suất n2.( n1 >

n2)

+Nếu n1 < n2 thì r < i, nghĩa là mọi tia tới đều cho tia khúc xạ.

Hình 1.4

SVTH: Hồ Thị Diệu Hiền GVHD : Th.S Trần Bá Nam

9

+Nếu n1 > n2 thì r >i, tia tới cho tia khúc xạ và tia phản xạ.Cho góc tới i tăng dần và đạt

tới một giá trị igh nào đó thì góc khúc xạ

2

r





khi đó tia khúc xạ nằm trùng với mặt phân

cách của hai môi trường.Khi i > igh thì toàn bộ tia sáng tới bị phản xạ không còn tia khúc

xạ nữa.Hiện tượng này gọi là hiện tượng phản xạ toàn phần.

- Khi bắt đầu có hiện tượng phản xạ toàn phần thì

sin 1

2

r r



  

và góc tới là góc giới

hạn phản xạ toàn phần igh được tính theo công thức :

2

21

1

sin gh

n

i n

n

  .

- Nếu môi trường 2 là không khí thì n2 = 1 và :

1

1

sin gh i

n

 .

r

igh

(1)

(2) (n1 > n2)

Hình 1.5

SVTH: Hồ Thị Diệu Hiền GVHD : Th.S Trần Bá Nam

10

CHƯƠNG II : CÁC DỤNG CỤ QUANG HỌC

2.1.Gương phẳng :

a, Định nghĩa : Gương phẳng là phần mặt phẳng (nhẵn) phản xạ được hầu như hoàn

toàn ánh sáng chiếu tới nó.

b,Sự tạo ảnh bởi gương phẳng :

Hình 2.1 : (a) : Vật thật cho ảnh ảo (b) : Vật ảo cho ảnh thật

SH = HS’

 Vật thật (trước gương) cho ảnh ảo (sau gương). Vật ảo (sau gương) cho ảnh thật

trước gương

 Dù vật thật hay vật ảo, ảnh luôn luôn đối xứng với vật qua mặt gương và có kích

thước bằng vật.

 Khi phương của tia tới không đổi, nếu quay gương phẳng quanh một trục vuông

góc với mặt phẳng tới một góc



thì tia phản xạ sẽ quay đi một góc 2



cùng

chiều quay của gương.

 Thị trường của gương phẳng là góc tạo bởi 2 tia sáng ở vị trí mép dưới và mép

trên với ảnh (là nơi người ta có thể nhìn thấy ảnh của vậtl)

d, Công thức : ' ' GP AB A B 

- Đặt :

d OA d OA   ; ' '

- Ta có : d’ = - d

- Độ phóng đại k =

' ' '

1

A B d

AB d

  

 Vật thật: d > 0; vật ảo d < 0

 ảnh thật d > 0; ảnh ảo d < 0 Hình 2.2