Bài 7. Thấu kính. Kính lúp trang 28, 29, 30 Khoa học tự nhiên 9 Chân trời sáng tạo: Khi dọn lêu trại, giáo viên yêu cầu học sinh không được để chai thủy tinh hoặc chai nhựa đựng...

Câu hỏi:

Khi dọn lêu trại, giáo viên yêu cầu học sinh không được để chai thủy tinh hoặc chai nhựa đựng nước trong rừng vì có thể gây hỏa hoạn. Làm thế nào mà chai nước có thể tạo ra được ngọn lửa?

Hướng dẫn giải :

Vận dụng kiến thức từ hiểu biết đời sống và tìm hiểu thông tin qua sách báo, internet về ánh sáng.

- Hiện tượng khúc xạ ánh sáng: Khi truyền từ môi trường trong suốt này sang môi trường trong suốt khác, tia sáng có thể bị khúc xạ (bị lệch khỏi phương truyền ban đầu) tại mặt phân cách giữa hai môi trường. Tia tới và tia ló nằm ở hai bên của pháp tuyến.

Lời giải chi tiết :

Chai nước có hình tròn, được coi là nhiều mặt phẳng ghép thành hình cong (tròn).

Ánh sáng mặt trời chiếu vào chai nước bi bẻ cong do, xuất hiện hiện tượng khúc xạ ánh sáng nhiều (2-4 lần) lần. Các tia ló hội tụ vào 1 điểm, năng lượng từ các tia sáng mặt trời cộng lại tạo sức nóng đủ để bốc cháy các vật tại điểm đó. Trong rừng có nhiều cây cối, cành lá khô,… là các vật dễ cháy nên dễ dẫn đến hỏa hoạn.

Câu hỏi:

Để nâng cao chất lượng hình ảnh, ống kính máy ảnh là một hệ gồm nhiều thấu kính được ghép với nhau. Hãy chỉ rõ các thấu kính hội tụ và thấu kính phân kì trong ống kính máy ảnh dưới đây.

Hướng dẫn giải :

Vận dụng kiến thức đã học về thấu kính:

- Thấu kính hội tụ: thấu kính có phần rìa mỏng.

- Thấu kính phân kì: thấu kính có phần rìa dày.

Lời giải chi tiết :

Kính 2 là thấu kính hội tụ, kính 1, 3, 4 là thấu kính phân kì.

Câu hỏi:

Thực hiện Thí nghiệm 1 và 2, từ đó nêu nhận xét về mối liên hệ giữa phương của tia tới và phương của tia ló trong từng trường hợp.

Hướng dẫn giải :

Vận dụng kiến thức, kinh nghiệm làm thí nghiệm và quan sát thí nghiệm.

Lời giải chi tiết :

Thí nghiệm 1:

- Tia tới đi qua quang tâm O: tia ló có phương trùng với tia tới.

- Tia tới có phương song song với trục chính: tia ló đi qua tiêu điểm chính của thấu kính.

Thí nghiệm 2:

- Tia tới đi qua quang tâm O: tia ló có phương trùng với tia tới.

- Tia tới có phương song song với trục chính: tia ló có đường kéo dài đi qua tiêu điểm chính của thấu kính.

Câu hỏi:

Xác định độ lớn tiêu cự của thấu kính hội tụ và thấu kính phân kì đã dùng trong Thí nghiệm 1 và 2.

Hướng dẫn giải :

Vận dụng kiến thức đã học về các kí hiệu của thấu kính:

- Trục chính ∆: tia tới vuông góc với thấu kính thì truyền thẳng, tia này trùng với trục chính ∆.

- Quang tâm O: trục chính ∆ cắt thấu kính tại quang tâm O.

- Tiêu điểm chính F: chùm tia tới song song với trục chính của thấu kính cho chùm tia ló (thấu kính hội tụ) hoặc đường kéo dài của chùm tia ló cắt nhau tại điểm F trên trục chính.

- Tiêu cự f: f = OF.

Lời giải chi tiết :

Từ tia tới đi qua quang tâm O, xác định quang tâm O.

Trục chính vuông góc với thấu kính qua quang tâm O.

Điểm giao giữa các tia ló trong thí nghiệm 1 và điểm giao bởi các đường kéo dài của tia ló trong thí nghiệm 2 là tiêu điểm chính F.

Tiêu cự của thấu kính là độ dài OF.

Câu hỏi:

Dựa vào Hình 7.10, hãy giải thích vì sao các tia sáng truyền qua thấu kính có thể tạo nên chùm tia sáng hội tụ hoặc phân kì?

Hướng dẫn giải :

Vận dụng kiến thức đã học về định luật khúc xạ ánh sáng: \(\frac{{\sin i}}{{\sin r}} = {n_{21}} = const\)

Lời giải chi tiết :

Tia sáng truyền qua các thấu kính bị bẻ cong do xuất hiện hiện tượng khúc xạ ánh sáng 2 lần.

Câu hỏi:

Thực hiện thí nghiệm (Hình 7.11) và nêu nhận xét về ảnh quan sát được ở bước 2 và 3 của thí nghiệm.

Hướng dẫn giải :

Vận dụng kiến thức, kinh nghiệm làm thí nghiệm và quan sát thí nghiệm.

Lời giải chi tiết :

Ở bước 2, vật càng rời xa thấu kính, ảnh cảng nhỏ, ảnh ở khác phía thấu kính với vật, ảnh ngược chiều vật.

Ở bước 3, khi khoảng cách từ vật nhỏ hơn tiêu cự, vật càng lại gần thấu kính, ảnh càng lớn, ảnh của cùng phía thấu kính và cùng chiều với vật.

Câu hỏi:

Nêu nhận xét về ảnh quan sát được ở bước 3 và 4 của thí nghiệm đối với thấu kính phân kì.

Hướng dẫn giải :

Vận dụng kiến thức, kinh nghiệm làm thí nghiệm và quan sát thí nghiệm.

Lời giải chi tiết :

Ở bước 2, vật càng rời xa thấu kính, ảnh cảng nhỏ, ảnh ở cùng phía thấu kính với vật, cùng chiều với vật.

Ở bước 3, khi khoảng cách từ vật nhỏ hơn tiêu cự, vật càng lại gần thấu kính, ảnh càng lớn nhưng vẫn nhỏ hơn vật, ảnh ở cùng phía thấu kính với vật, cùng chiều với vật.

Câu hỏi:

Một vật AB cao 3 cm đặt trước thấu kính hội tụ có tiêu cự 4 cm, cho ảnh thật A’B’ cao 6 cm và cách thấu kính 12 cm. Vẽ sơ đồ tỉ lệ tạo ảnh, từ đó xác định khoảng cách từ vật đến thấu kính.

Hướng dẫn giải :

Vận dụng kiến thức đã học về cách sẽ sơ đồ tỉ lệ tạo ảnh của vật qua thấu kính hội tụ.

Lời giải chi tiết :

- Trên giấy kẻ ô, chọn tỉ lệ xích độ dài cạnh mỗi ô vuông tương ứng với 1cm trong thực tế.

- Vẽ kí hiệu thấu kính hội tụ L, quang tâm O, trục chính ∆ và tiêu điểm F cách thấu kính 4 ô.

- Vẽ ảnh thật A’B’ có độ cao 6 ô đặt trước thấu kính, vuông góc với trục chính, có điểm B’ nằm trên trục chính và cách thấu kính 12 ô.

- Vẽ tia ló A’O đi qua quang tâm O cho tia tới OA; tia ló A’I đi qua tiêu điểm F’ cho tia tới AI song song với trục chính.

- AI và OA cắt nhau tại A. Từ A hạ đường vuông góc với trục chính, cắt trục chính tại điểm B. AB là vật, A’B’ là ảnh thật của vật qua thấu kính.

Từ sơ đồ tỉ lệ tạo ảnh, ta kết luận:

- Khoảng cách từ vật AB đến thấu kính là 6 ô, tương ứng với 6 cm.

Câu hỏi:

Vào buổi trưa nắng, dùng kính lúp hứng ánh sáng mặt trời sao cho các tia ló tập trung vào một điểm trên một tờ giấy. Quan sát hiện tượng xảy ra tiếp theo. Từ đó, giải thích vấn đề đã nêu ở phần Mở đầu của bài học.

Hướng dẫn giải :

Vận dụng kiến thức đã học về các tia sáng song song đi qua thấu kính hội tụ: tia ló hội tụ tại tiêu điểm F.

Lời giải chi tiết :

Kính lúp là thấu kính hội tụ, ánh sáng mặt trời được coi là các tia sáng song song, khi tia sáng song song chiếu vào thấu kính hội tụ, các tia ló sẽ hội tụ tại tiêu điểm F, đặt tờ giấy vào vị trí tiêu điểm F, vị trí đó sẽ xám đen và bốc cháy.

Tương tự với trường hợp phần Mở đầu của bài học, chai nước có hai mặt cong và rìa mỏng, được coi là thấu kính hội tụ, ánh sáng mặt trời là các tia sáng song song chiếu vào thấu kính hội tụ, các tia ló hội tụ tại tiêu điểm F’, khiến vị trí ở tiêu điểm F’ nóng lên và bốc cháy, trong rừng có nhiều cây cối, cành khô,... là các vật dễ cháy nên dễ dẫn đến hỏa hoạn.

Câu hỏi:

Nêu một số dụng cụ hằng ngày có sử dụng thấu kính hội tụ, thấu kính phân kì.

Hướng dẫn giải :

Vận dụng kiến thức đã học về thấu kính:

- Thấu kính hội tụ: thấu kính có phần rìa mỏng.

- Thấu kính phân kì: thấu kính có phần rìa dày.

Lời giải chi tiết :

Kính lão, kính cận, camera, kính lúp,...