Mở đầu trang 40

Đề bài: Thấu kính có trong các dụng cụ quen thuộc như ống nhòm, kính lúp, kính hiển vi hay trong chính mắt của chúng ta. Ánh sáng truyền qua thấu kính có thể tạo thành ảnh của các vật như thế nào?

Lời giải:

Ánh sáng từ vật truyền qua thấu kính sẽ tạo ra ảnh của vật. Tuỳ vào loại thấu kính (hội tụ hay phân kì) và vị trí của vật so với thấu kính mà ảnh có thể là:

• Ảnh thật: hứng được trên màn chắn.
• Ảnh ảo: không hứng được trên màn, chỉ nhìn thấy khi quan sát qua thấu kính.

I. Cấu tạo thấu kính và phân loại

Hoạt động trang 41

Đề bài:

1. Quan sát để nhận ra độ dày, mỏng ở rìa so với phần giữa của các thấu kính có trong phòng thí nghiệm, phân loại chúng thành thấu kính hội tụ hay thấu kính phân kì.
2. Ống kính máy ảnh có cấu tạo gồm nhiều thấu kính nhằm thu được hình ảnh rõ nét. Hình 8.4 mô tả hệ thống gồm các thấu kính (1), (2), (3), (4) trong ống kính máy ảnh. Hãy chỉ rõ đâu là thấu kính hội tụ và đâu là thấu kính phân kì trong hệ thống này.

Lời giải:

1. Phân loại các thấu kính:

• Thấu kính có phần rìa mỏng hơn phần giữa → thấu kính hội tụ (thấu kính rìa mỏng).
• Thấu kính có phần rìa dày hơn phần giữa → thấu kính phân kì (thấu kính rìa dày).

2. Trong Hình 8.4:

• Thấu kính (1), (4): có phần rìa mỏng hơn phần giữa → thấu kính hội tụ.
• Thấu kính (2), (3): có phần rìa dày hơn phần giữa → thấu kính phân kì.

II. Trục chính, quang tâm, tiêu điểm chính và tiêu cự của thấu kính

Câu hỏi trang 41

Đề bài: Hãy chỉ ra đâu là trục chính, quang tâm, tiêu điểm chính của các thấu kính trong Hình 8.3.

Lời giải:

Đối với cả hai thấu kính (hội tụ và phân kì) trong Hình 8.3:

• Trục chính: đường thẳng nằm ngang đi qua tâm của thấu kính (đường thẳng đi qua các tia sáng tới).
• Quang tâm O: điểm tâm của thấu kính, nằm trên trục chính.
• Tiêu điểm chính F:
  • Với thấu kính hội tụ (Hình 8.3a): F là điểm mà chùm tia ló hội tụ về, nằm trên trục chính phía sau thấu kính.
  • Với thấu kính phân kì (Hình 8.3b): F là điểm mà đường kéo dài của chùm tia ló phân kì gặp nhau, nằm trên trục chính cùng phía với chùm tia tới.

III. Đường truyền của tia sáng qua thấu kính

Thí nghiệm 1 trang 42

Đề bài:

1. Biểu diễn đường đi của tia sáng qua thấu kính bằng hình vẽ.
2. Đường đi của các tia sáng tới quang tâm và tia sáng song song với trục chính của thấu kính có đặc điểm gì?

Lời giải:

1.

2. Đặc điểm:

• Tia sáng đi qua quang tâm O của thấu kính thì truyền thẳng, không bị đổi hướng.
• Tia sáng song song với trục chính của thấu kính:
  • Với thấu kính hội tụ: tia ló đi qua tiêu điểm chính F.
  • Với thấu kính phân kì: đường kéo dài của tia ló đi qua tiêu điểm chính F.

Hoạt động trang 43

Đề bài: Hãy phân tích tương tự và giải thích sự truyền ánh sáng qua thấu kính phân kì (Hình 8.8).

Lời giải:

Thấu kính phân kì có thể hình dung là tạo bởi nhiều lăng kính nhỏ ghép liền nhau, ở giữa là khối trong suốt có hai mặt song song. Các lăng kính có đáy hướng ra xa trục chính (hướng ra rìa).

• Do tia sáng qua lăng kính bị lệch về phía đáy nên các tia sáng qua các lăng kính nhỏ này bị lệch ra xa trục chính.
• Tia sáng chính giữa (qua quang tâm) vuông góc với hai mặt của khối trong suốt nên truyền thẳng.

→ Vì vậy, chùm sáng song song qua thấu kính phân kì trở thành chùm sáng phân kì.

Câu hỏi trang 43

Đề bài: So sánh độ lệch của tia sáng ở gần rìa thấu kính với tia sáng ở gần trục chính của thấu kính sau khi đi qua thấu kính.

Lời giải:

Tia sáng ở gần rìa thấu kính bị lệch nhiều hơn tia sáng ở gần trục chính sau khi đi qua thấu kính.

→ Lí do: các lăng kính nhỏ ở rìa có góc chiết quang lớn hơn nên gây lệch nhiều hơn các lăng kính ở gần trục chính.

IV. Sự tạo ảnh của một vật qua thấu kính

Hoạt động trang 44

Đề bài:

1. Hãy dựng ảnh S’ của điểm sáng S ở Hình 8.10 vào vở.
2. Hãy chứng tỏ rằng điểm sáng đặt trên trục chính cũng cho ảnh nằm trên trục chính.
3. Ảnh S’ trong từng trường hợp ở Hình 8.10 là thật hay ảo?

Lời giải:

1. Cách dựng ảnh S’:

Từ S, ta vẽ 2 tia sáng đặc biệt:

• Tia 1: đi qua quang tâm O → tia ló truyền thẳng.
• Tia 2: song song với trục chính → tia ló (hoặc đường kéo dài) đi qua tiêu điểm F.

Giao điểm của hai tia ló (hoặc của đường kéo dài hai tia ló) chính là ảnh S’.

2. Điểm sáng trên trục chính cho ảnh trên trục chính:

Khi điểm sáng nằm trên trục chính, tia sáng phát ra theo phương trục chính sẽ truyền thẳng (không bị đổi hướng). Mọi tia khác qua thấu kính cho tia ló cũng cắt trục chính tại một điểm.

→ Vậy ảnh của điểm sáng trên trục chính cũng nằm trên trục chính.

3. Ảnh thật hay ảo trong từng trường hợp:

• Hình 8.10a (thấu kính hội tụ, S nằm ngoài khoảng tiêu cự): ảnh S’ là ảnh thật (giao điểm thực của hai tia ló).
• Hình 8.10b (thấu kính hội tụ, S nằm trong khoảng tiêu cự): ảnh S’ là ảnh ảo (giao điểm của đường kéo dài hai tia ló).
• Hình 8.10c (thấu kính phân kì): ảnh S’ là ảnh ảo (giao điểm của đường kéo dài hai tia ló).

Hoạt động trang 45

Đề bài:

1. Vật AB được đặt vuông góc với trục chính của thấu kính hội tụ có tiêu cự $f$, điểm A nằm trên trục chính. Gọi $d$ là khoảng cách từ vật đến quang tâm. Hãy dựng ảnh A’B’ của AB ứng với các trường hợp $d > f$ và $d < f$. Nhận xét đặc điểm ảnh theo mẫu Bảng 8.1.
2. Vẽ ảnh của vật AB đặt vuông góc với trục chính của thấu kính phân kì có tiêu cự $f$ trong các trường hợp $d > f$ và $d < f$. Nhận xét đặc điểm ảnh theo mẫu Bảng 8.2.

Lời giải:

1. Thấu kính hội tụ:

Bảng 8.1 (đặc điểm ảnh qua thấu kính hội tụ):

2. Thấu kính phân kì:

Bảng 8.2 (đặc điểm ảnh qua thấu kính phân kì):

→ Vật đặt ở mọi vị trí trước thấu kính phân kì luôn cho ảnh ảo, cùng chiều và nhỏ hơn vật.

Hoạt động trang 46 (Thí nghiệm 1)

Đề bài:

1. Đặt vật trong khoảng nào thì hứng được ảnh rõ nét trên màn chắn? Ảnh đó là ảnh thật hay ảnh ảo?
2. Khi đặt vật trong khoảng tiêu cự, quan sát ảnh ảo bằng cách nào? Ảnh ảo có hứng được trên màn chắn không?

Lời giải:

1. Đặt vật ngoài khoảng tiêu cự ($d > f$) của thấu kính hội tụ thì hứng được ảnh rõ nét trên màn chắn. Ảnh đó là ảnh thật.

2. Khi đặt vật trong khoảng tiêu cự ($d < f$), ảnh tạo ra là ảnh ảo, không thể hứng trên màn chắn. Muốn quan sát ảnh ảo, ta phải đặt mắt nhìn qua thấu kính (giống như nhìn qua kính lúp).

Hoạt động trang 46 (Thí nghiệm 2)

Đề bài:

1. Hãy cho biết ảnh ảo tạo bởi thấu kính hội tụ và thấu kính phân kì có gì giống và khác nhau.
2. Nêu các cách phân biệt thấu kính hội tụ và thấu kính phân kì.

Lời giải:

1. So sánh ảnh ảo tạo bởi thấu kính hội tụ và phân kì:

Giống nhau:

• Đều là ảnh ảo, không hứng được trên màn chắn.
• Đều cùng chiều với vật.
• Đều nằm cùng phía với vật so với thấu kính.

Khác nhau:

• Ảnh ảo qua thấu kính hội tụ: lớn hơn vật.
• Ảnh ảo qua thấu kính phân kì: nhỏ hơn vật.

2. Các cách phân biệt thấu kính hội tụ và phân kì:

• Quan sát hình dạng: thấu kính hội tụ có phần rìa mỏng hơn phần giữa; thấu kính phân kì có phần rìa dày hơn phần giữa.
• Chiếu chùm sáng song song với trục chính:
  • Hội tụ → chùm tia ló hội tụ.
  • Phân kì → chùm tia ló phân kì.
• Quan sát ảnh ảo của vật qua thấu kính:
  • Hội tụ → ảnh ảo lớn hơn vật.
  • Phân kì → ảnh ảo nhỏ hơn vật.

Em có thể

1. Giải thích nguyên lí hoạt động của kính lúp

Kính lúp là một thấu kính hội tụ có tiêu cự ngắn, dùng để quan sát các vật nhỏ.

Khi đặt vật cần quan sát trong khoảng tiêu cự ($d < f$) của kính lúp, nhìn qua kính lúp ta sẽ thấy một ảnh ảo, cùng chiều và lớn hơn vật. Nhờ đó ta nhìn rõ các chi tiết nhỏ của vật.

2. Phân biệt thấu kính hội tụ và thấu kính phân kì trong thực tế

Khi cầm một thấu kính trên tay, ta có thể nhanh chóng phân biệt bằng cách:

• Sờ và quan sát hình dạng: rìa mỏng hơn giữa → hội tụ; rìa dày hơn giữa → phân kì.
• Đưa thấu kính ra ngoài nắng, hứng ánh sáng mặt trời lên tờ giấy:
  • Thấu kính hội tụ: tạo ra một điểm sáng nhỏ rất sáng (chùm tia hội tụ tại tiêu điểm).
  • Thấu kính phân kì: tạo ra một vùng sáng rộng (chùm tia phân kì).
• Đặt thấu kính trên trang sách:
  • Hội tụ: thấy chữ to hơn (ảnh ảo lớn hơn vật).
  • Phân kì: thấy chữ nhỏ hơn (ảnh ảo nhỏ hơn vật).

Cô Trần Thị Thanh Thảo

(Người kiểm duyệt, ra đề)

Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Khoa Học Tự Nhiên THCS

Trình độ: Cử nhân Sư phạm KHTN, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ Tin học, Ngoại ngữ B1

Kinh nghiệm: 6+ năm kinh nghiệm tại Trường THCS Nguyễn Siêu