Chuyên đề ôn thi học sinh giỏi Vật Lí lớp 9 phần Quang học

Quanghọc
I: Sự PHản xạ ánh sáng
A/.kiến thức vận dụng:
1. Nội dung định luật phản xạ ánh sáng:
2.Đặc điểm của ảnh tạo bởi gơng phẳng
3.điểm sáng là giao của chùm sáng tới(vật thật) hoặc giao của chùm sáng tới kéo dài (vật ảo)
4.ảnh của điểm sáng là giao của chùm phản xạ(ảnh thật),hoặc giao của chùm phản xạ kéo dài(ảnh
ảo)
5.một tia sáng SI tới gơng phẳng,để tia phản xạ từ gơng đi qua một điểm M cho trớc thì tia tới
phải có đờng kéo dài đi qua ảnh của điểm M.
6.Quy ớc biểu diễn một chùm sáng bằng cách vẽ 2 tia giới hạn của chùm sáng đó chùm tia sáng
từ điểm S tới gơng giới hạn bởi 2 tia tới đi sát mép gơng,chùm tia giới hạn tơng ứng có đờng kéo
dài đi qua ảnh của S.
7.có 2 cách vẽ của một điểm sáng:
a.Vận dụng tính chất đối xứng của vật và ảnh qua mặt gơng.
b.Vận dụng định luật phản xạ ánh sáng và kiến thức 4 ở trên.
8.có 2 cách vẽ tia phản xạ của một tia tới cho trớc:
a. Vận dụng định luật phản xạ ánh sáng:vẽ pháp tuýến,đo góc tới,vẽ tia phản xạ sao cho góc phản
xạ bằng góc tới.
b.Vận dụng kiến thức 4 ở trên: Vẽ ảnh của điểm sáng,vẽ tia phản xạ có đờng keó dài đi qua ảnh
của điểm sáng.
(Tơng tự củng có 2 cách vẽ tia tới của một tia phản xạ cho trớc)
9.ảnh của một vật tạo bởi gơng phẳng là tập hợp ảnh của các điểm sáng trên vật,do đó để vẽ ảnh
của một vật ta vẽ ảnh của một số điểm đặc biệt trên vật rồi nối lại.
10.Trong hệ gơng ánh sáng có thể bị phản xạ nhièu lần,cứ mỗi lần phản xạ thì tạo ra một ảnh của
điểm sáng.ảnh tạo bởi gơng lần trớc là vật của gơng ở lần phản xạ tiếp theo
********
Bồi dỡng HSG k9-5/8/14
B/. Bài tập:
Chủ đề 1 vẽ đờng đi của tia sáng và ảnh của vật tạo bởi gơng phẳng
1.1 Cho một gơng phẳng G và một điểm sáng S ở trớc gơng hãy vẽ ảnh và nêu rõ cách vẽ ảnh của

S bằng 2 cách.
1.2 Cho một gơng phẳng G và một tia sáng tới SI . Hãy vẽ tia phản xạ tơng ứng của tia SI bằng 2
cách và nêu rõ cách vẽ .
1.3 vật sáng AB có dạng hình mũi tên và gơng phẳng G nh hình 1.3 .Hãy vẽ ảnh của vật AB bằng
2 cách.
1.4 Cho gơng phẳng G, điểm sáng S và điểm M ở trớc gơng nh hình vẽ1.4.Vẽ và nêu rõ cách vẽ đ-
ờng đi của một tia sáng từ S đến gơng rồi phản xạ tới M.(vẽ bằng 2 cách).
1.5 Hai gơng phẳng G
1
,G
2
làm với nhau một góc <90
0
;hai điềm O và M ở trong góc (hình1.5)
a.Vẽ tia sáng đi từ O phản xạ trên G1 trớc rồi phản tiếp trên G
2
và tới M
b. Nếu >90
0
;để phép vẽ thực hiện đợc thì hai điểm O và M phải thỏa mản điều kiện gì?
1.6 Trớc hai gơng phẳng G
1
;G
2
có một màn chắn cố định với khe hở AB và điểm sáng S .Hãy vẽ
một chùm sáng từ S đến G
1
,phản xạ đến G
2
,chùm phản xạ từ G

2
vừa vặn lọt qua khe AB.
. M G
2

A S .
B
'''''''''''''''''''''''''''''''''''' G '''''''''''''''''''''''''''''''''''' G G
1

(hình 1.3) (hình 1.4) (hình 1.5) (hình 1.6)
C/.các bài tập khác:
S200cl:( 159 ,164 ;171;172;173) S121/.102- ( nc8/.3.23)- cc8/.( 3.14 ).
2:Tính độ dài đờng đi của tia sáng:
2.1 Các gơng phẳng AB,BC,CD đợc xắp xếp nh hình vẽ trong đó AB=a,
BC=b, S là một điểm sáng nằm trên AD, SA=b
1
a.Vẽ tia sáng từ phản xạ lần lợt trên các gơng AB, BC, CD,một lần rồi
trở lại S
b.Tính độ dài đờng đi của tia sáng trong hệ gơng
c.Tính khoảng cách (a
1
) từ A đến điểm tới trên gơng AB.
2.2 Hai gơng phẳng G
1
G
2
hình vuông cạnh a, hợp với nhau một góc nhỏ =15
0
,một tia sáng AI

chiếu đến G
1
tại I trên cạnh đối diện với giao tuyến của 2 gơng dới góc tới i=45
0
,phản xạ trong hệ
gơng một số lần rồi đi ra theo đờng cũ. Tính độ dài đờng đi của tia sáng trong
hệ gơng.
2.3. Hai gơng phẳng G
1
,G
2
cách nhau một khoảng là d, trên đờng thẳng song
song với 2 gơng,cách G
1
một khoảng là a, có 2 điểm S và O cách nhau một
khoảng là h( hình 4).
a. Hãy vẽ và nêu rõ cách vẽ một tia sáng từ S đến G
1
trớc( tại I), phản xạ đến
G
2
(tại J) rồi phản xạ đến O
b. Tính khoảng cách IA và JB?
c. Gọi M là giao điểm của SO với tia phản xạ từ G
1
. xác định vị trí của M trên
SO.

3 :Vùng nhìn thấy của gơng.
3.1 Cho gơng phẳng G,và một điểm sáng S (h3.1).Bằng phép vẽ

hãy xác định vùng đặt mắt để thấy ảnh của S tạo bởi gơng ''''''''''''''''''''''''''''
3.2 Mắt của một ngời quan sát đặt tại một điểm M trớc một gơng h3.1
Bồi dỡng HSG k9-5/8/14
S .
G
phẳng G nh H3.2 xác định vùng nhìn thấy của gơng .
3.3 Cho vật sáng AB hình mũi tên và gơng phẳng MN nh H3.3
a/ Vẽ ảnh của vật AB
b/ Vẽ các chùm tia tới lớn nhất từ A và B đến gơng.
c/ Hãy xác định vùng đặt mắt trớc gơng để:
c.1 Chỉ nhìn thấyA.
c.2 Chỉ nhìn thấy B
c.3 Nhìn thấy cả A và B
(Bổ xung: 161, 165, 168, 175/200CL* 88,89,90,91,97/S121NC8)*3.29,
4.21/S cn8*3.16cc8)
4: Cách đặt gơng phẳng để quan
sát ảnh và đổi hớng truyền của ánh sáng
4.1Vào lúc tia sáng mặt trời rọi xiên góc 45 độ xuống bề mặt trái đất, muốn hớng tia nắng theo
phơng thẳng đứng xuống đáy một giếng sâu,thì phải đặt gơng nghiêng một góc bằng bao nhiêu độ
so với mặt đất. (3.3-NC8)
4.2 Một ngời cao 1,65m đứng đối diện với một gơng phẳng hình chữ nhật treo thẳng đứng. Mắt
ngời đó cách đỉnh đầu 15cm.Hỏi
a. Mép dới của gơng phải cách mặt đất nhiều nhất là bao nhiêu để ngời ấy nhìn thấy ảnh của
chân mình trong gơng.
b.Mép trên của gơng phải cách mặt đất ít nhất là bao nhiêu để ngời ấy nhìn thấy ảnh của đỉnh
đầu trong gơng
c.Chiều cao tối tiểu của gơng là bao nhiêu để ngời đó thấy toàn bộ ảnh của mình trong gơng.
d.Các kết quả trên có phụ thuộc vào khoảng cách từ ngời đến gơng không( bài 165/200-CL).
( Bài bổ sung: 92, 93/S121)
5:Tính góc hợp bởi hai tia sáng trong hệ gơng,

khảo sát sự dịch chuyển của tia phản sạ khi thay đổi vị trí của gơng
5.1 Cho gơng phẳng G và một tia sáng SI(h5.1).
a/. Giữ nguyên tia tới, quay gơng G một góc nhỏ quanh trục O nằm trong mặt gơng và vuông
góc với mặt phẳng tới .Hỏi tia phản xạ quay đi một góc bằng bao nhiêu? khi
a.1 Trục O đi qua I ;
a.2 Trục O không đi qua I (bài 94/121/8)
b/.Cố định gơng G, quay tia tới trong mặt phẳng tới quanh điểm I một
góc nhỏ .Hỏi tia phản xạ sẽ quay đi một góc bằng bao nhiêu? (bài 95/121/8)
5.2 Hai guơng phẳng G
1
,G
2
, hợp với nhau một góc <90
0
.chiếu một tia sáng SI đến G
1
dới tới
i
1
=i,phản xạ trên G
1
theo hớng I
1
I
2
rồi phản xạ trên G
2
theo hớng I
2
K .

a. Tính góc hợp bởi tia SI
1
, và tia phản xạ I
2
K .
b.Tia phản xạ I
2
K sẽ quay đi một góc bao nhiêu khi:
b.1 Giữ nguyên G
1
, và tia S I
1
, quay G
2
quanh cạnh chung một góc nhỏ .
b.2 Giữ nguyên G
2
và tia tới S I
1
, quay G
1
quanh cạnh chung một góc .
b.3 Đồng thời quay 2 gơng quanh cạnh chung một góc nhỏ , theo cùng chiều với cùng vận
tốc và giữ nguyên tia SI
1
.
5.3 Hai gơng phẳng G
1
,G
2

đặt song song với nhau .Một tia sáng chiếu vào G
1
, phản xạ liên tiếp
trên hai gơng.Nếu ta quay G
1
đi một góc nhỏ thì tia phản xạ thứ n sẽ quay đi một góc bằng bao
nhiêu?
( Mở rộng:Nếu quay G
2
thì sao? Nếu quay cả 2 gơng thì sao).
5.4. Hai gơng phẳng G
1
và G
2
quay mằt phản xạ vào nhau một góc 30
0

Bồi dỡng HSG k9-5/8/14
một nguồn sáng S cố định nẳm trớc 2 gơng(hình vẽ bên).
a. Nêu cách vẽ chính xác một tia sáng từ nguồn S có đờng
đi phản xạ lần lợt trên mỗi gơng một lần (tại điểm tới I và E).
b. Tính góc hợp bởi tia tới SI và tia phản xạ sau cùng E R
c. Từ vị trí ban đầu nói trên phải quay gơng G
2
quanh trục
qua E và song song với 2 gơng một góc nhỏ nhất là bao nhiêu để:
c.1: SI // E R
c.2: SI E R (đề thi học sinh giỏi huyện năm 2003- 2004)
(xem 4.17/nc8+ 160, 166 176/S200cl+100/S121)
6: Xác định số ảnh của vật tạo bởi hệ gơng.

6.1 Một điểm sáng S đặt trên đờng phân giác của góc tạo bởi 2 gơng phẳng.Xác định số ảnh của
S tạo bởi 2 gơng khi:
a. =90
0
; b.= 120
0
(S121/8)
6.2 Một điểm A đặt cách đều 2 gơng phẳng có mặt phản xạ quay vào nhau taọ thành góc .
a, Xác định tất cả các ảnh tạo thành trong 2 gơng khi =80
0.
vẽ

các ảnh đó.
b.Tìm số ảnh trong trờng hợp =
n

2
; (n Z>0)
(Xem: b98,99/S121+ 169, 171/S200cl + 3.11nc8)
7.
Quỹ đạo của điểm sáng,
ảnh của điểm sáng và vận tốc chuyển động của ảnh.
7.1 Hai gơng phẳng G
1
,G
2
hợp với nhau một góc .Một điểm sángS nằm cách
cạnh chung O của 2 gơng một khoảng R. Hãy tìm cách di chuyển điểm S sao
cho khoảng cách giữa 2 ảnh ảo đầu tiên của S tạo bởi các gơng G
1

,G
2
là không đổi.

(bài 170/200cl).
7.2: Cho một điếm sáng S đặt trớc một gơng phẳng.Tìm quỹ tích các ảnh của S trong gơng khi cho
gơng quay qanh một trục O nằm trên mặt gơng và vuông góc với mặt phẳng hình vẽ. (bài
96/121/8)
7.3 Điểm sáng S đặt cách gơng phẳng G một khoảng SI=d(h7.1) .ảnh của S qua
gơng sẽ dịch chuyển nh thế nào khi: S .
a. Gơng quay quanh một trục vuông góc với mặt phẳng hình vẽ tại S.
b. Gơng quay đi một góc quanh một trục vuông góc với mặt phẳng
hình vẽ tại I.( Nếu gơng quay với vận tốc v=2m/s.thì ảnh S
/
của S sẽ
quay đi một góc bao nhiêu?);(bài 3.10/nc8).
7.4 Một ngời đứng trớc một gơng phẳng.Hỏi ngời đó thấy ảnh của mình trong gơng chuyển động
với vận tốc bằng bao nhiêu khi:
a.Gơng lùi ra xa theo phơng vuông góc với mặt gơng với vận tốc v=0,5m/s
b.Ngời đó tiến lại gần gơng với vận tốc v=0,5m/s.
7.5 Hai gơng phẳng G
1
,G
2
hợp với nhau một góc =30
0
.Một điểm sáng S nằmtrên
đờng phân giác OX của 2 gơng,cách cạnh chung O một khoảng R=5cm. Tính:
a/. Khoảng cách giửa 2 ảnh ảo đầu tiên của S tạo bởi gơng. O
b/. Quỹ tích các ảnh của S khi S di chuyển trên OX.

c/. Tìm vận tốc xa nhau của 2 ảnh S
1
S
2
khi S di chuyển trên OX với vận tốc 0,5m/s.
8:
Tính góc hợp bởi hai gơng, định vị trí của gơng
Bồi dỡng HSG k9-5/8/14
G
1
O
S .
G
1
G
2
I
(Hình 7.1)
x
G
2
8.1 Cho hai gơng phẳng G
1
,G
2
quay mặt phản xạ vào nhau.Một nguồn sáng điếm S nằm giữa 2 g-
ơng.Hãy xác định góc tạo bởi 2 gơng để nguồn sáng điểm và các ảnh S
1
của nó trong G
1

và S
2
trong gơng G
2
nằm trên ba đỉnh của một tam giác đều.(3.31/nc8)
8.2 Hai mẫu gơng phẳng nhỏ G
1,
,G
2
nằm cách nhau và nằm cách nguồn
sáng điểm S những khoảng nh nhau.(h8.1).Góc nằm giữa 2 gơng phải
nh thế nào
để sau 2 lần phản xạ thì :
a/. Tia sáng hớng thẳng về nguồn.
B/. Tia sáng trở lại nguồn theo đờng cũ.
(? C/.Tia sáng đi ra khỏi hệ theo phơng ban đầu.tức là // với tia tới
đầu tiên );(bài 3.34/nc8).
8.3 Một khối thủy tinh hình lăng trụ,tiết diện có dạng một tam giác cân
ABC.Ngời mạ bạc toàn bộ mặt AC và phần dới mặt AB.(h8.2) một tia sáng vuông góc với mặt
AB,sau 2 lần phản xạ liên tiếp trên AC,AB thì tia ló ra vuông góc với BC. Hãy xác định góc A của
khối thủy tinh đó.(3.37/nc8)
8.4
*
Hai gơng phẳng hình chữ nhật giống hệt nhau có giao tuyến chung
O,quay mặt phản xạ vào nhau,hợp với nhau góc .một điểm sáng S nằm
giữa 2 gơng ,một tia sáng từ S đập vuông góc với G
1
,phản xạ đến G
2
,rồi

phản xạ trở lại G
1
.Tia sáng phản xạ ở đây một lần nữa,tia phản xạ cuối cùng
vuông góc với mặt phẳng chứa 2 cạnh //với giao tuyến chung của 2 gơng
.Tính .
(bổ sung: 31,32
*
,37
*
,34/S CN8+174/S200 +101/S121)
9
Phơng án thực hành
9.1 Tìm phơng án xác định độ cao của một cột đèn bên kia bờ sông (.biết 2
bên bờ sông đất bằng phẳng cao bằng nhau )với các dụng cụ sau:một gơng phẳng nhỏ;một thớc
dây(có giới hạn đo vừa đủ )
10.Bài bổ sung
10.1.ở tiệm cắt tóc ta thờng thấy có 2 chiếc gơng: một chiếc đặt ở phía
trớc mặt, một chiếc đặt ở phía sau gáy mình nhng không song song.Giải
thích tại sao?
Gợi ý:vẽmột tia sáng xuất phát từ một điểm ở sau gáy ngời phản xạ
lần lợt trên môi gơng một lần trong 2 trờng hợp: 2 gơng đặt song song
và không song song. Từ hình xẽ trả lời câu hởi ở đề bài.
10.2 Cho 2 gơng phẳng( nh hình vẽ).hãy tìm giao của vùng nhìn thấy của2 gơng.
10.3. Chiếu chùm ánh sáng phân kì vào gơng A và nhận đợc các tia phản xạ nh
hình vẽ bên. Hõi gơng A có thể là gơng phẳng đợc không? Vì sao?
Gợi ý phơng pháp: vẽ pháp tuyến của gơng tại các điểm tới của gơng, đo xêm
góc phản xạ có bằng góc tới tơng ứng không từ đó trả lời câu hỏi.
10.3. Hãy xác định vị trí
của gơng phăng vàvẽ đờng đi của tia sáng
trong các hình vẽ sau.biết S

1
, S
2
,S
3
, là các
điểm sáng, S
1
/
,S
2
/
,S
3
/
lần lợt là ảnh của S
1
,
S
2
, S
3
tạo bởi gơng.Tia sáng từ S
1
,S
2
, S
3
, tới
gơng phản xạ qua các điểm R

1
R
2
R
3
tơng
ứng?
Bồi dỡng HSG k9-5/8/14
2.4. Hai gơng phẳng G
1
, G
2
, hợp với nhau một góc <90
0
, mặt phản xạ quay vào nhau. Một điểm
sáng S nằm giữa 2 gơng, một tia sáng từ S chiếu đến G
1
dới góc tới i, phản xạ trong hệ gơng một
số lần. Xác định để:
a. Sau n lần phản xạ trong hệ gơng, tia sáng bắt đầu đi ra theo đờng cũ.
b. Sau n lần phản xạ vào hệ gơng,tia sáng bắt đầu quay trở ra.
2.5 Hai gơng phẳng đợc ghép quay mặt phản xạ vào nhau hợp với nhau
một góc nhị diện nhỏ ,một tia sáng SI nằm trong mặt phẳng vuông góc
với cạnh chung của nhị diện và tới một trong 2 gơng với góc tới i
1
. hỏi
sau bao nhiêu lần phản xạ trong hệ gơng thì tia sáng sẽ phản xạ trở ra
ngoài. (đề thi HSG 2001-2002).
2.6. Hai mặt phẳng đàn hồi lý tởng, tạo thành một góc nhị diện ,
một quả bóng bàn rơi vào khoảng gjữa hai mặt phẳng đó và sau nhiều

lần va đập lên chúng, quả bóng lại bay ra ngoài( hình 2.6). Va đập thứ
nhất xảy ra cách đỉnh góc nhị diện một khoảng a và tại đây góc tới
của quả bóng đập lên mặt phẳng ngang bằng i . quả bóng chuyển
động trong mặt phẳng thẳng đứng, vuông góc đến hai mặt phẳng đã
cho. Hãy xác định khoảng cách tối thiểu d đến đỉnh góc mà quả bóng có thể đạt đợc. Giả thiết là
nhỏ.
2.7. Cho điểm sáng S và 2 gơng phẳng OM và ON nh h-2.7. Biết khoảng
cách từ S đến giao tuyến chung của 2 gơng là a. Xác định góc hợp bởi hai g-
ơng để một tia sáng bất kì từ S truyền đến một trong hai gơng chỉ phản xạ
một lần rồi ra khỏi hệ gơng
2.8. Gơng có dạng một mặt cầu hoặc một phần của mặt cầu gọi là gơng cầu
. Gơng cầu có mặt lồi phản xạ ánh sáng gọi là gơng cầu lồi. Mỗi điểm trên
gơng cầu lồi đợc coi là một gơng phẳng nhỏ. hình 2.8 là một gơng cầu lồi,
c là tâm của gơng, một tia sáng AI từ điểm ảtên vật AB chiếu tới gơng cho
tia phản xạ IP có đặc điểm h hình vẽ.
a. Nêu đặc điểm của pháp tuyến IN của gơng.
b. hãy vẽ ảnh của vật AB Tại 3 vị trí bất kì và nêu nhận xét về tính chất của
ảnh .
c. Xác định vùng đặt mắt để qua săt ảnh của vật AB.
2.9. Cho gơng hình nón hình 2.7( chao đèn) và một điểm sáng S ( bóng đèn). Nằm trên trục của g-
ơng.Xác định góc ở đỉnh gơng đểmọi tia sáng từ S đến gơng chỉ phản xạ một lần
rồi đi ra ngoài.
2.10. Hai gơng phẳng G
1
G
2
vuông góc với nhau(h-2.10).Một tia sáng từ điểm S
đến G
1
, phản xạ đến G

2
rồi phản xạ qua điểm M cho trớc
a. chứng minh SI // JP.
b. Giữ nguyên tia SI, đồng thời quay 2 gơng một góc nhỏ quanh giao tuyến
chung 0 theo cùng chiều, với cùng vận tốc. Chứng minh rằng JP luôn đi qua M và
có phơng không đổi.
c. mở rộng: Giử nguyên tia SI, hỏi phải quay 2 gơng quanh giao tuyến chung nh thế nào để Tia JP
luôn đi qua M và có phơng không thay đổi. (Bài tập ơng tự xem đề thi tỉnh).
2.11
**
. Hai guơng phẳng G
1
,G
2
, hợp với nhau một góc <90
0
.chiếu một tia
sáng SI đến G
1
dới tới i
1
=i,phản xạ trên G
1
theo hớng I
1
I
2
rồi phản xạ trên
G
2

theo hớng I
2
K .
a. Tính góc hợp bởi tia phản xạ I
2
K và.tia SI
1
,
Bồi dỡng HSG k9-5/8/14
b. Tính góc hợp bởi tia phản xạ thứ n trong hệ gơng và tia SI
1
để tia phản xạ thứ n song song với
tia SI thì cấn quay gơng G
2
quanh cạnh chung một góc bằng bao nhiêu, theo chiều nào.
2.12.Một gơng phẳng dựng trên sàn nhà, lệch một góc =5
0
so với phơng
thẳng đứng. Một ngời cao h=1,7m có thể đứng cách mép gơng một
khoảng l lớn nhất là bao nhiêu để còn nhìn thấy đợc một phần ảnh của
mình qua gơng, bỏ qua khoảng cách từ mắt đến đỉnh đầu( h-2.12).
2.13. ở h-2.13 là một điểm sáng S cố định nằm trớc hai gơng phẳng nhỏ
G
1
và G
2
. G
1
quay quanh I, G
2

quay quanh J( I và J cố định). Biết góc SIJ =
,góc SJ I = . S
1
là ảnh của S qua G
1
, S
2
là ảnh của S qua G
2
. Tình góc hợp giữa mặt phản xạ
của hai gơng sao cho khoảng cách giữa hai ảnh S
1
S
2
là : a. Nhỏ nhất; b. Lớn nhất
7.1. a. một ngời đứng trên bờ hồ nớc lặng, nhìn ảnh mặt trời dới nớc.Khi ngời đó lùi xa bờ hồ một
khoảng bằng a , thì ảnh mặt trời mà ngời đó nhìn thấy di chuyển nh thế nào.
b. Giải thích tại sao hiện tợng nói trên chỉ xảy ra đối với những nguồn sáng ở rất xa( nh mặt trăng,
mặt trời ,vì sao ) mà không xảy ra đối các vật ở gần.
7.2. Mắt của anh cao hơn mắt của em là 37cm. Nếu hai anh em đứng ở cùng một nơi, nhìn ảnh
mặt trời dới nớc sẽ thấy ảnh của mặt trời ở hai nơi khác nhau, cách nhau một khoảng theo phơng
ngang.Tính khoảng cách đó. Nếu lúc ấy tia sáng mặt trời nghiêng góc 45
0
so với mặt nớc trong hồ.
II. Sự khúc xạ ánh sáng
Chủ đề 1:ảnh của vật ở trong nớc tạo thành do sự khúc xạ
A/ Tóm tắt lý thuyết .
1. Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng chứa tia tới và pháp tuyến tại điểm tới .Khi gớc tới
tăng thì góc khúc xạ cũng tăng và ngợc lại .
2. Khi ánh sáng đi từ không khí vào nớc (hoặc thủy tinh) thì góc tới lớn hơn góc khúc xạ

và ngợc lại.
3. Mắt ta nhìn thấy ảnh của một vật tạo thành do sự khúc xạ ánh sáng.khi chùm tia khúc
xạ truyền vào mắt ta
4. Điểm sáng là giao của chùm sáng tới còn ảnh của S là giao của chùm tia khúc xạ
B/. bài tập:
1.1 Giải thích sự tạo thành ảnh của một vật ở trong nớc.
1.2 Nhìn một hòn sỏi ở trong nớc ta thấy hòn sỏi hình nh bị nâng lên .tại sao?
1.3 Nhìn vào chiếc đũa nhúng trong một chậu nớc ta thấy chiếc đũa hình nh bị gãy ở
mặt phân cách .tại sao?
Chủ đề 2.Dụng cụ quang học
A/. lý thuyết:
1.Thấu kính:quang tâm,trục chính, tiêu điểm, tiêu diện,tiêu điểm chính, tiêu điểm phụ,
trục chính, trục phụ.
2. đờng đi của các tia sáng đặc biệt trong thấu kính.
-Tia đi qua quang tâm truyền thẳng
-Tia song song với trục chính, (hoặctrục phụ), tia ló đi qua tiêu điểmchính (hoặc phụ)
-Tia đi qua tiêu điểm chính (hoặc phụ,)tia ló đi song song với trục chính (hoặc trục phụ)
3.Thấu kính hội tụ có thể cho ảnh thật hoậc ảnh ảo.
Bồi dỡng HSG k9-5/8/14
-vật đặt ở ngoài tiêu điểm của thấu kính cho ảnh thật, ngợc chiều với vật.vật ở xa vô
cùng cho ảnh ở tiêu điểm, vật tiến lại gần tiêu điểm thì ảnh tiến ra xa thấu kính.
Vật ở tiêu điểm ảnh ở xa vô cùng
-Vật ở trong tiêu điểm, cho ảnh ảo cùng chiều,lớn hơn vật. Khi vật ở sát thấu kính ảnh
trùng với vật(ở sát thấu kính).
(chú ý :vật ẩnh luôn di chuyển cùng chiều)
4. Thấu kính phân kỳ luôn cho ảnh ảo cùng chiều,nhỏ hơn vật.
5.Sơ đồ tạo ảnh của vật bởi hệ thấu kính:
L
1
L

2
L
3
L
4

S S
1


S
3
S
4
ảnh tạo bởi dụng cụ thứ nhất làvật của dụng cụ thứ
2
6.ảnh của một vật là tập hợp ảnh của tất cả các điểm sáng trên vật. Do đó để vẽ ảnh của
một vật sáng ta vẽ ảnh của một số điểm đặc biệt rồi nối chúng lại.
( chú ý: nếu một vật vừa nầm trong tiêu điểm vừa nằm ngoài tiêu điểm thì ảnh của vật
gồm hai phần :ảnh ảo và ảnh thật do đó làm nh trên có thể sai). Ví dụ
6.Điểm sáng là giao của chùm sáng tới phân kỳ, điểm vật ảo là giao của chùm tới hội tụ
kéo dài(ở phía sau dụng cụ quang học).giao của chùm sáng ló hội tụ là ảnh thật,giao
điểm của chùm ló phân kỳ là ẩnh ảo
ứng dụng của thấu kính
- Kính lúp:muốn quan sất ảnh ảo của vật bằng lúp phải đặt vật ở trong tiêu điểm của
thấu kính.
B /. Luyện tập:
1.1: Vẽ tiếp đờng đi của một tia sáng cho trớc
a
F o F

F F F F
( H-1) (h-2) (h-3



F
1
F
12
F
2
F
1
F
1
F
2
F
2
F O
F








1.2.Vẽ ảnh của điểm S tạo bơỉ hệ quang học sau

.S S. S.

F
1
F
12
F
2
F
1
F
1
F
2
F
2
F O
F







( hình 2.1) (hình 2.2) (hình 2.3)
1.3.Vẽ đờng đi của một tia sáng từ điểm S qua hệ quang học rồi đi đến điểm I
S. S. S. L
G

Bồi dỡng HSG k9-5/8/14
F
1
F
12
.I F
2
F
1
F
1
F
2
.I F
2
F .I
F







L
1
L
2
L
1

L
2
(hình3.1) (hình 3.2) (hình 3.3)

L G
S. S.
. . . . F


.I I.

(hìng3.4) (hình 3.5)
1.4.Vẽ ảnh của một vật sáng taọ bởi thấu kính hoặc một hệ quang học:

. . . . .
. .
F F F F F
F

( h 4.1 ) ( h 4.2 ) ( h 4.3 )
. . . . . .
.
F F F F F
F
( h 4.4 ) ( h 4.5) (h 4.6)

. . . . . . . . .
F
1
F

12
F
2
F
1
F
1
F
2
F
2
F F

( hình 4.7) (hình .4.8) (hình 4.9)
B
1.5: Cho điểm sáng S ,một thấu kính, một khe hở S. A
AB( Hình 5) hãy vẽ một chùm sáng từ S sau . . . .
.
khi qua thấu kính thì vừa vặn đi qua khe hở AB F F F
1
F
12
F
2
( giải bài toán khi thay thấu kính hội tụ bằng
thấu kính phân kỳ) (Hình 5.1) (4.10)
Bồi dỡng HSG k9-5/8/14
2:Xác định vị trí thấu kính,loại thấu kính, các yếu tố của thấu kính,tính chất của
ảnh tạo bởi thấu kính.
2.1 Cho thấu kính L,và các tia sáng nh hình vẽ. Hỏi thấu kính là thấu

kính gì ? vẽ tiếp đờng đi của tia sáng b
2.2
**
. Vật AB có dạng một đoạn thẳng cao h=3cm vuông góc với
trục chính của thấu kính L,cách quang tâm của thấu kính một khoảng
là d=1,5f (B nằm trên trục chính), cho ảnh thật nằm trong tiêu điểm
của thấu kính .
a. Thấu kính L là thấu kính gì?vì sao?
b. Vẽ ảnh của vật AB và tính khoảng cách từ ảnh đến thấu kính
Gợi ý: Vật thật đặt ngòai tiêu điểm của thấu kính hội tụ hay cho
thật ở ngoài tiêu điểm của thấu kính. vật AB trong bài lại cho ảnh
thật ở trong tiêu điểm của thấu kính do đó AB phải là vật aỏ và L phải là thấu kính hội
tụ.Từ đó ta có cách vẽ ảnh của vật AB nh sau: vẽ tia SI song song với trục chính và có đ-
ờng kéo dài đi qua A ,tia phản xạ tơng ứng đi qua tiêu điểm F
,'
; vẽ tia đi qua quang tâm
có đờng kéo dài đi qua A và tia ló op truyền thẳng
Các bài tập (S200cl)178.,179
*
,181
*
182,183 184
*
, 185
*
,186,
*
187
*
,190,191

*
,193
*
;
(S121/8)bài 121
3. Vẽ đờng đi của tia sáng qua bản mặt song song,giải thích sự tạo thành ảnh của
một vật ở trong nớc bài 106,107,103,104,105 (S121/nc8)
IV.Bài tập bổ sung
Xác định vị trí của vật và ảnh- tính chất của vật,ảnh .
Xác định các yếu tố của thấu kính bằng phép vẽ.
4.1. Cho hình vẽ 4.1. đờng thẳng xy là trục chính, o là quang tâm,Flà tiêu điểm của thấu
kính.Nếu đặt vật tại A thì ảnh cao 3cm, nếu đặt vật tại B thì ảnh cao 1,5 cm. Hỏi khi đặt
vật tại trung điểm I của AB thì ảnh cao bao nhiêu?
4.2. Hai vật phẳng nhỏ A
1
B
1
và A
2
B
2
giống nhau, đặt cách
nhau 45cm, cùng vuông góc với trục chính của một thấu
kính hội tụ( h4.2). Hai ảnh của hai vật ở cùng một vị trí, ảnh
của A
1
B
1
là ảnh thật, ảnh của A
2

B
2
là

ảnh ảo. Hãy:
a. Vẽ hai ảnh của hai vật đó trên cùng mặt phẳng hình vẽ.
b. Xác định khoảng cách từ A
1
B
1
đến quang tâm của thấu
kính.
c. Tìm khoảng cách từ F đến 0?
4.3. xem câu 3 đề thi tuyển sinh vào trờng lam sơn.(2004-
2005)
4.4. Xem bài 4( đề thi HSG bảngB năm 1996-1997).
4.5. ở hình vẽ bên, S là điểm sáng; S
/
là ảnh, F là tiêu điểm vật của thấu kính.
a.Bằng phép vẽ hình học, Hãy xác định vị trí quang tâm của thấu
kính.
b. kiểm tra bằng tính toán: biết S S
'
=L=45cm, SF=l =5cm.
4.6.đề tuyển sinh lớp 10 chuyên lí KHTN 2002-2003
Vật là một đoạn thẳng sáng AB đợc đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính hội
tụ (A trục chính), cho ảnh thật A
1
B
1

cao 1,2cm. Khoảng cách từ tiêu điểm đến quang
tâm của thấu kính là f=20cm. Dịch chuyển vật đi một khoảng 15cm dọc theo trục chính
thì thu đợc ảnh ảo A
2
B
2
cao 2,4 cm.
a. Xác định khoảng cách từ vật đến thấu kính khi dịch chuyển.
b. Tìm độ cao của vật.
Bồi dỡng HSG k9-5/8/14
4.7 xemcâu 4 đề thituyển sinh vao lớp 10 ĐHKHTN( năm 2004)
4.8. xem câu 4 đề thi tuyển sinh ĐHKHTN( 2003-2004)
Quỹ tích
4.6.Cho điểm sáng S, và thấu kính hội tụ (hình 4.3).
a. Hãy vẽ ảnh của S tạo bởi thấu kính.
b. ảnh của điểm S di chuyển nh thế nào khi :
1. S di chuyển trên đờng thẳng đi qua S và song song với trục chính.
2. S di chuyển
trên đờng
thẳng vuông
góc với trục
chính
3. S di chuyển
trên đờng
thẳng đi qua F
và S.
4. S di chuyển
trên đờng thẳng đi qua S và 0.
5. Thấu kính di chuyển theo phơng vuông góc với trục chính
6. Thấu kính di chuyển dọc theo phơng trục chính.

7. Thấu kính quay quanh trục đi qua 0 và vuông góc với mặt phẳng hình vẽ.
4.7. Cho vật sáng AB (h-4.4) và thấu kính hội tụ. ảnh của vật AB sẽ di chuyển nh thế
nào, tính chất ảnh của vật sẽ ra sao khi:
a. AB di chuyển trên đờng thẳng a
b. Thấu kính di chuyển trên đờng thẳng

Xác định vị trí của vật và ảnh- tính chất của vật,ảnh tính chất thấu kính bằng
công thức.
5.1. A
'
B
'
là ảnh của vật thật AB qua một thấu kính hội tụ 0( A xy; AB xy). Gọi d
'
, d
là khoảng cách tơng ứng từ ảnh và vật đến thấu kính. Chứng minh K=
AB
BA
''
=
d
d
'
và
d
df
'
111
+=
.

5.2 Vật ảo AB =5cm, đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ tiêu cự
f=20cm, ở sau thấu kính, cách thấu kính 20cm. Xác định vị trí, tính chất, độ cao của ảnh
và vẽ ảnh.
5.3 Vật sáng đặt song song với một màn ảnh và cách màn 90cm. Ngời ta dùng TK để thu
ảnh thật của vật trên màn, trục chính của thấu kính vuông góc với màn. Ngời ta tìm thấy
2 vị thí của thấu kính cho ảnh rõ nét trên màn cách nhau một khoảng O
1
O
2
=30cm.
a. Xác định vị trí đặt thấu kính và tiêu cự của thấu kính.
b. So sánh độ lớn của ảnh thu đợc ứng với 2 vị trí trên của thấu
kính (114/S1218)
5.4. Một vật sáng đặt trớc một hấu kính hội tụ cho một ảnh rõ nét
có độ cao h
1
trên màn ảnh sau thấu kính. Nếu giữ vật và màn ảnh
cố định , di chuyển thấu kính đến gần màn ảnh thì lại thu đợc một
ảnh thứ hai rõ nét có độ cao h
2
.hãy tính độ cao h của vật.
(115/S1218)
8.1. Nhìn một cái gậy cắm xuống nớc, ta thấy hình nh nó bị gãy
ngay ở mặt nớc. Giải thích?
Bồi dỡng HSG k9-5/8/14
8.2. Nhìn vào một bể đựng nớc, ta thấy đáy bể không bằng phẳng mà bị cong lên, những
điểm càng xa mắt ngời quan sát càng bị nâng lên cao hơn. Hãy giải thích hiện tợng trên.
8.3. Một ngời cao 1,5 m đứng cách máy ảnh 4,5m, phim trong máy ảnh này đặt cách
thấu kính 6cm.Hỏi ảnh của ngời ấy ở trên phim cao bao nhiêu.
8.4. Hình 8.6 vẽ sơ đồ của một đèn chiếu: đèn Đ và gơng cầu lõm G

1
có chức năng tập
chung ánh sáng chiếu và Pim P , L là một thấu kính hội tụ, G
2
là một gơng phẳng, MN là
một màn chắn .Pim P cách L một khoảng l=20cm, OI=40cm, tiêu cự của thấu kính là
f=15cm. Góc hợp bởi G
2
và phơng nằm ngang là 45
0
. Hỏi phải đặt
Màn MN ở vị trí nào để thu đợc ảnh rõ nét của mũi tên AB trong Pim.
Thực hành
15.4. Xác định góc tới và góc khúc xạ trong hiện tợng khúc xạ của tia sáng đi từ nớc ra
không khí
15.5.Trong một cái phòng có thắp một ngọn đèn điện, có hai thấu kính hội tụ đờng kính
nh nhau. Không dùng thêmdụng cụ nào khác , làm thế nào biết đợc thấu kính nào quang
lực( nghịch đảo của tiêu cự lớn hơn).
15.6.Có hai thấu kính đờng kính nh nhau, một kính hội tụ ,một kính phân kỳ. Làm thể
nào biết đợc kính nào có quang lực lớn hơn mà không dùng các dụng cụ đo.
15.7
*
. Nêu phơng án xác định tiêu cự của một thấu kính hội tụ (thực hiện trong phòng thí
nghiệm) với dụng cụ nh sau:một ngọn nến (đang cháy), một thớc thẳng ( có thang đo),
một tấm bìa (màn chắn sáng).
Sự truyền thẳng ánh sáng
1.Một bóng đèn hình cầu có đờng kính 4 cm, đợc đặt trên một trục của một vật chắn sáng hình tròn , cách vật
20cm. Sau vật chắn có một màn vuông góc với trục của hai vật, cách vật 40cm.
a.Tìm đờng kính của vật ,biết bóng đen có đờng kính16cm.
b. Tìm bề rộng vùng nữa tối. (162/S200cl)

2. Ngời ta dự định đặt 4 bóng điện tròn ở 4 góc của một trần nhà hình vuông,mỗi cạnh 4m và một quạt trần ở
đúng giữa trần nhà. Quạt trần có sải cánh là 0,8m. Biết trần nhà cao 3,2m tính từ mặt sàn. Em hãy tính toán
thiết kế cách treo quạt sao cho khi quạt quay trên mặt đất không có điểm nào bị sáng loang loáng. (167/200cl)
3.Nêu phơng án xác định độ cao của một cột đèn,đèn đang sángvới các dụng cụ sau:1 cái cọc, 1 th ớc cuộn.
Xét 2 trờng hợp:
a. Có thể đến gần chân cột đèn nhng không thể chèo lên.
b. Không thể đến gần chân cột đèn đợc.( làm tiếp bài 85/121lớp 8)
4. Một hộp kín hình lập phơng cạnh a đặt trên mặt bàn, ở chính giữa mặt bên có một lổ nhỏ S, một vật sáng AB
đặt vuông góc với mặt bàn, cách hộp kín một khoảng 3a, Ngời ta quan sát thấy ở mặt trong đối diện với lỗ S có
hình của vật sáng AB.
a. Giải thích sựtạo thành ảnh của vật AB trong hộp. ảnh đó có tính chất gì?
b.Biết độ cao của vật AB là h. Tìm độ cao của ảnh trong hộp.
5. bài 87 121/SNC8
6. Có một ngọn đèn treo ở trên cao vào buổi tối, đèn đang tỏa sáng trên bãi phẳng. Hãy xác định
độ cao của bóng đèn trong 2 trờng hợp : Có thể đến gần chân cột đèn nhng không thể chèo lên.
và không thể đến gần chân cột đèn đợc.
Dụng : a: 1 cái cọc, 1 thớc cuộn.
b. Một thớc gỗ
c. Một thớc dây, một gơng phẳng nhỏ.
Bồi dỡng HSG k9-5/8/14
7. Nêu phơng án thí nghiệm chứng minh:
a. trong một môi trờng trong suốt và đồng tính, ánh sáng truyền đi theo đờng thẳng.
b. Khi đi từ nớc ra không khí ánh sáng truyền theo đờng gấp khúc.
Dụng cụ: Một tấm ván phẳng (mềm), một sợi chỉ, một số đinh ghim.
Bồi dỡng HSG k9-5/8/14