Phương pháp giải bài toán liên quan đến sự dời vật và ảnh qua thấu kính

A - PHẦN MỞ ĐẦU

I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI.
+ Các bài toán liên quan tới sự di chuyển của vật và ảnh đối với
thấu kính thuộc dạng hay và khó trong phần quang hình của chương
trình vật lý trung học phổ thông mà ta thường gặp trong các kỳ thi chọn
học sinh giỏi.
+ Tuy nhiên trong quá trình giảng dạy phần quang hình lớp 11 tôi
thấy khi học sinh giải các bài tập liên quan tới sự di chuyển của vật và
ảnh đối với thấu kính thường gặp rất nhiều khó khăn,các em thường
vướng mắc và lúng túng trong phương giải.Nếu học sinh khá ,giỏi thì
cũng có thể suy luận và đưa ra được lời giải cho bài toán nhưng thường
thì lời giải dài dòng dể nhầm và đặc biệt mất rất nhiều thời gian.
+ Từ thực tế trên và bằng kinh nghiệm bản thân tôi mạnh dạn nêu
ra đây “Phương pháp giải bài toán liên quan đến sự di chuyển của vật
và ảnh đối với thấu kính” để học sinh và đồng nghiệp tham khảo.
II. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI ÁP DỤNG.
1:Đối tượng sử dụng đề tài.
+ Giáo viên dạy môn Vật lý lớp 11 tham khảo để hướng dẫn học
sinh vận dụng phương pháp để giải bài tập.
Người thực hiện: Hoàng Danh Hùng –Tổ Vật Lý –Trường THPT Quỳnh Lưu 3

1


Phương pháp giải bài toán liên quan đến sự dời vật và ảnh qua thấu kính

+ Học sinh học lớp 11 luyện tập để kiểm tra, ôn luyện thi học sinh
giỏi môn Vật Lý các cấp.


2


Phương pháp giải bài toán liên quan đến sự dời vật và ảnh qua thấu kính

* Ảnh thật sau thấu kính: d / > 0.
* Ảnh thật trước thấu kính: d / < 0.
* Thấu kính hội tụ: f > 0.
* Thấu kính phân kỳ: f < 0.
+ Độ phóng đại ảnh qua thấu

kính: k =

AB
A/ B /

⇒k=−

d/
f f −d/
=
d
f −d d/

2:Phương pháp giải toán:
• Trường hợp 1: Vật di chuyển theo phương trục chính của
thấu kính.
+ Gọi d1,d2 là vị trí của vật đối với thấu kính trước và sau khi di
chuyển.

∆d /
= −k1 .k 2 (1)
∆d

Người thực hiện: Hoàng Danh Hùng –Tổ Vật Lý –Trường THPT Quỳnh Lưu 3

3


Phương pháp giải bài toán liên quan đến sự dời vật và ảnh qua thấu kính

+ Chọn chiều dương là chiều truyền của ánh sáng tới thấu kính.
* Nếu hai ảnh cùng tính chất (Vật chưa di chuyển qua tiêu điểm vật của
thấu kính thấu kính hội tụ hoặc đối với thấu kính phân kỳ) thì khi đó :

k1 .k 2 > 0 ⇒

∆d /
< 0.
∆d

* Nếu hai ảnh khác tính chất (Vật đã di chuyển qua tiêu điểm vật của

thấu kính hội tụ ) thì khi đó :

k1 .k 2 < 0 ⇒

∆d /
> 0.
∆d

∆x /
< 0 ⇒ Ảnh
∆x

và vật luôn dịch chuyển ngược chiều.

- Nếu k >

0⇒

∆x /
> 0 ⇒ Ảnh
∆x

và vật luôn dịch chuyển cùng chiều.

• Trường hợp 3: Vật dịch chuyển theo phương bất kỳ.
+ Xác định độ dời theo phương vuông góc với trục chính của thấu kính.
+ Xác định độ dời theo phương trùng với trục chính của thấu kính.
Người thực hiện: Hoàng Danh Hùng –Tổ Vật Lý –Trường THPT Quỳnh Lưu 3

4


Phương pháp giải bài toán liên quan đến sự dời vật và ảnh qua thấu kính

+ Từ đó xác định độ dời theo yêu cầu.(Dùng định lý Pi-ta-go)
II. MỘT SỐ BÀI TOÁN MINH HỌA.
Bài toán 1: Một vật sáng AB đặt vuông góc với trục chính của thấu kính
hội tụ , qua thấu kính cho ảnh thật A 1B1 cao 2cm.Nếu dịch chuyển AB

∆d / 18
=
= 0,4 (*)
∆d
45

A1 B1

k1 = AB
k
AB
1
⇒ 1 = 1 1 =
⇒ k 2 = 10.k1 (**)
khác: 
k 2 A2 B2 10
k = A2 B2
 1
AB
Người thực hiện: Hoàng Danh Hùng –Tổ Vật Lý –Trường THPT Quỳnh Lưu 3

5


Phương pháp giải bài toán liên quan đến sự dời vật và ảnh qua thấu kính

+ Giải hệ (*) và (**) ta được: k 1 = - 0,2 và k2 = - 2.(Do vật và ảnh cùng
tính chất nên : k1, k2

6.f = 60(cm).

Vậy tiêu cự thấu kính là 10(cm) và vị trí ban đầu của vật cách thấu kính
60(cm).
Bài toán 2: Một vật sáng AB đặt vuông góc với trục chính của thấu
kính, qua thấu kính cho ảnh ảo A1B1 nhỏ hơn vật.Nếu dịch chuyển AB
một đoạn 60cm lại gần thấu kính,ta thu được ảnh thật A 2B2 cao gấp đôi
ảnh A1B1 và cách ảnh A1B1 một đoạn 7,5cm. Hãy xác định loại thấu
kính,tiêu cự của thấu kính và vị trí ban đầu của vật AB.
Hướng dẫn giải:
+ Chọn chiếu dương là chiều truyền ánh sáng tới thấu kính.
+ Do vật AB thật qua thấu kính cho ảnh ảo A 1B1 nhỏ hơn vật nên thấu
kính đó là thấu kính phân kỳ

⇒

f < 0.

+ Hai ảnh qua thấu kính phân kỳ luôn cùng tính chất nên :

k1 .k 2 > 0 ⇒

∆d /
< 0.
∆d

Người thực hiện: Hoàng Danh Hùng –Tổ Vật Lý –Trường THPT Quỳnh Lưu 3

6

1

+ Giải hệ (*) và (**) ta được: k1 = 4 ; k 2 = 2 .(Do hai vật và ảnh khác tính
chất nên : k1, k2 > 0).
+ Ta có: k1 =


f
1
⇒ d 1 = 1 − . f = −3 f
f − d1
 k1 

⇒ ∆d = d 2 − d1 = f + 2 f = 3 f ⇒ f =
⇒ d1 =

và

k2 =


f
1
⇒ d 2 = 1 −
f − d2
 k2


. f = − f


2004)
Hướng dẫn giải:
+ Chọn chiếu dương là chiều truyền ánh sáng tới thấu kính.
a)+ Do hai ảnh đều thu được trên màn nên hai ảnh là ảnh thật.
∆d /
⇒ k1 .k 2 > 0 ⇒

f − d1
4
 k1 

⇒ ∆d = d 2 − d1 =

và

k2 =


f
1
⇒ d 2 = 1 −
f − d2
 k2


3
. f = f
2


3
5
f
f − f = ⇒ f = 4.∆d = 4.5(cm) ⇒ f = 20(cm) .
2
4
4

⇒ k1 .k 2/ = −


∆d /
1
1
1
= 1 ⇒ k 2/ =
= − ⇒ d 2 + a = 1 − /
∆d
k2
2
 k2


. f = 3 f ⇒ a = 3 f − d 2 = 30(cm) .


Vậy phải dịch chuyển thấu kính về phía màn 30(cm).
Bài toán 4: Vật sáng AB đặt vuông góc với trục chính của thấu kính hội
tụ,qua thấu kính cho ảnh thật cao gấp đôi vật.Tịnh tiến vật một khoảng a
= 7,5cm dọc theo trục chính của thấu kính thì thu được ảnh ảo và cách

Người thực hiện: Hoàng Danh Hùng –Tổ Vật Lý –Trường THPT Quỳnh Lưu 3

9


Phương pháp giải bài toán liên quan đến sự dời vật và ảnh qua thấu kính


khác:


f
1
⇒ d 2 = 1 −
f − d2
 k2

⇒ ∆d = d 2 − d1 =

: k1 =


f
1
3
⇒ d 1 = 1 − . f = f
f − d1
2
 k1 

và


3
. f = f
4



Hướng dẫn giải:
+ Chọn chiều dương là chiều di chuyển của vật so với thấu kính.
+ Độ phóng đại ảnh qua thấu
+ Ta có:
⇒

kính: k = −

d/
f
10
1
=
=
=− .
d
f − d 10 − 30
2

∆x /
d′
1
= − = k ⇒ ∆x / = k .∆x = − .5 = −2,5(cm)
∆x
d
2

Vậy ảnh S1 sẽ di chuyển xuống một đoạn 2,5cm so với trục chính của

thấu kính.

20
=
= −1
f − d1 20 − 40

và

k2 =

∆d /
= −k1 .k 2 ⇒ ∆d / = −k1 .k 2 .∆d
∆d

f
20
=
= −2
f − d 2 20 − 30

⇒ ∆d / = −(−1).(−2).(−10) = 20(cm)

+ Độ dịch chuyển của S theo phương vuông góc trục chính là:
∆x = −a sin α = 20.
⇒ độ

3
= 10 3 (cm)
2

dịch chuyển của S1 vuông góc trục chính là: ∆x /


S1
O

β

III. MỘT SỐ BÀI TOÁN VẬN DỤNG.
Bài toán 1: Một vật sáng AB đặt thẳng góc với trục chính của một
thấu kính cho một ảnh thật cách vật một khoảng L.Nếu cho vật dịch

Người thực hiện: Hoàng Danh Hùng –Tổ Vật Lý –Trường THPT Quỳnh Lưu 3

12


Phương pháp giải bài toán liên quan đến sự dời vật và ảnh qua thấu kính

chuyển một khoảng 30cm lại gần thấu kính thì ảnh của vật vẩn là ảnh
thật nằm cách vật một khoảng như cũ và lớn lên gấp 4 lần.
a) Xác định tiêu cự của thấu kính và vị trí ban đầu của vật.
b)

Để được ảnh cao bằng vật ,phải di chuyển vật từ vị trí ban đầu đi

một
khoảng bao nhiêu,theo chiều nào?
Bài toán 2: Vật sáng AB đặt cố định,vuông góc với trục chính của
một thấu kính . Ảnh của AB qua thấu kính là ảnh thật có độ phóng đại
k = - 2.Dịch chuyển thấu kính theo phương trục chính của thấu kính
một đoạn a = 15cm ra xa vật hơn,thì thấy ảnh dịch chuyển lại gần vật

vật cho ảnh A1B1 và A2B2 với A1B1 = 2A1B1 .Biết hai vị trí này của
vật cách nhau 5cm.Xác định hai vị trí đó.
(Trích đề tuyển sinh CĐ-KT Đà
Nẵng 2005)
IV. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC.
+ Với những thực trạng trên tôi đã mạnh dạn đưa phương pháp giải bài
tập trên vào trong quá trình giãng dạy và bồi dưỡng cho học sinh và kết
quả thu được rất khả quan.
Người thực hiện: Hoàng Danh Hùng –Tổ Vật Lý –Trường THPT Quỳnh Lưu 3

14


Phương pháp giải bài toán liên quan đến sự dời vật và ảnh qua thấu kính

+ Tôi đã làm thực nghiệm trong một số lớp và nhiều đối tượng HS có
trình độ như nhau tại trường THPT Quỳnh Lưu 3-Nghệ An,kết quả
thống kê như sau:

Số HS
Nhóm Kiểm tra

được kiểm

Nhóm không sử dụng phương
pháp
Nhóm sử dụng phương pháp

Kết quả
Đạt

trong phần quang hình học lớp 11 THPT.

Người thực hiện: Hoàng Danh Hùng –Tổ Vật Lý –Trường THPT Quỳnh Lưu 3

15


Phương pháp giải bài toán liên quan đến sự dời vật và ảnh qua thấu kính

+ Với kết quả thu được như trên tôi hy vọng qua đó góp phần
nâng cao hiệu quả dạy học vật lý ở trường THPT. Và có thể làm tài liệu
tham khảo tốt cho GV trong dạy học vật lý và Học sinh trong việc giải
các bài tập vật lý liên quan.
+ Vì thời gian có hạn ,tôi chỉ đưa ra một số bài toán điển hình
mong đông nghiệp tham khảo và bổ sung thêm.Trong quá trình viết
khong thể tránh được những sai sót vì vậy tôi mong muốn quý thầy
cô có thể cùng nhau trao đổi và xây dựng ,góp ý kiến để sáng kiến
hoàn thiện hơn .Tôi chân thành cảm ơn./.

Người viết

HOÀNG DANH HÙNG

Người thực hiện: Hoàng Danh Hùng –Tổ Vật Lý –Trường THPT Quỳnh Lưu 3

16


Phương pháp giải bài toán liên quan đến sự dời vật và ảnh qua thấu kính