Tổng hợp bài tập tự luận môn vật lý lớp 11 quang hình học

QUANG HÌNH HỌC
NỘI DUNG 11. KHÚC XẠ ÁNH SÁNG
A. Bài tập mẫu
Hiện tượng khúc xạ
152. Một cái chậu hình hộp chữ nhật có tiết diện thẳng là hình chữ
nhật ABCD, đáy AB =20cm . Một người đặt mắt tại O trên phương
AC nhìn vào chậu . Khi chậu được đổ đầy nước thì mắt sẽ trông thấy
diểm M ở đáy chậu và cách A khoảng AM =8cm . Tìm chiều cao của
4
chậu biết rằng nước có chiết suất n=
3
Đáp số : h = 17,6 cm
153. Một người đi câu cá có mắt cách mặt nước khoảng h=2,4m nhìn xuống nước để quan sát một
con cá đang bơi ở độ sâu 1,2m so với mặt nước , và lúc đó cá cũng đang ngước nhìn lên cho biết
4
nước có chiếc suất n= mắt người và cá gần như ở trên cùng một đường thẳng ; với góc α nhỏ thì
3
sinα ≈ tanα . Hỏi người thấy cá ở vị trí nào so với mặt nước ? cá thấy mắt người ở vị trí nào so với
mặt nước ?
Đáp số : Người thấy cá dường như ở độ sâu 0,90m dưới mặt nước
Cá thấy người dường như ở độ sâu 3,20m phía trên mặt nước
154. Bản mặt song song là một khối chất trong suốt có hai mặt bên song song . Trước một bản mặt
song song có bề dày e , chiết suất n, người ta đặt một nguồn sáng điểm S và đi qua bản mặt song
song .
a) Chứng tỏ rằng một tia sáng phát xuất từ S khi đi qua bản mặt song song sẽ không bị lệch phương
nhưng chịu một độ dời ngang.
B) Một quan sát viên đặt mắt phái bên kia của bản mặt và nhìn về S sẽ thấy S ở vị trí nào ?
 1
Đáp số : SS’ = e  1  
 n

155. Một khối chất trong suốt hình lập phương cạnh 15cm được đặt lên trên một trang giấy . Một
người nhìn thẳng từ trên xuống qua khối chất này để đọc trang sách thì thấy các dòng chữ có vẽ
được nâng lên cao 5,5cm so với những dòng chữ nằm ngoài khối lập phương. Tính chiết suất của
khối này.
Đáp số : Giải theo lưỡng chất phẳng hay theo bản mặt song song n đều bằng 1,58
Sự phản xạ toàn phần
156. Một ngọn đèn nhỏ S nằm dưới đáy của một bể nước nhỏ , sâu 30cm . Hỏi phải thả nổi trên mặt
nước một tấm gỗ mỏng có vị trí , hình dạng và kích thước nhỏ nhất là bao nhiêu để vừa vặn không
4
có tia sáng nào của ngọn đèn lọt qua mặt thoáng của nước ? Chiết suất của nước là .
3


Đáp số : R  34cm; Rmin= 34cm
B. Bài luyện tập
Hiện tượng khúc xạ
157. Tia sáng đi từ chất lỏng tới mặt thoáng với không khí dưới góc tới i=300 . Hai tia phản xạ và
khúc xạ vuông góc với nhau . Tìm chiết suất của chất lỏng.
Đáp số : n = 3
158. Một chậu nước có đáy phẳng tráng bạc , lớp nước trong chậu dày 20cm, một người nhìn thẳng
vào trong chậu sẽ thấy ảnh của mắt mình cách mặt nước bao nhiêu? Biết mắt người cách mặt nước
4
25cm . Chiết suất của nước là n= .
3
Đáp số : 55cm.
159. Gương phẳng (G) được treo trên tường . Một quan sát viên đứng cách gương 1m để soi bóng
mình qua gương . Nếu như giữa quan sát viên và gương có đặt một bản mặt song song chiết suất
1,5 , bề dày 12cm thì quan sát viên sẽ thấy ảnh cách mình bao xa ? (BMSS đặt song song với mặt
gương).
Đáp số :194cm.

Hiện tượng phản xạ toàn phần
160. Chiếu tới điểm I ở mặt trên một khối lập phuong trong suốt chiết suất n
dưới góc tới i =640. Tia sáng đi qua khối lập phương theo như hình vẽ
[11.160] cho thấy . Tính n .
Đáp số : n=1,345.
161. Một khối thủy tinh hình bán cầu có tâm O , bán kính R ,chiết suất n
3
= . Chiếu tia sáng SI vuông góc với mặt bán cầu .
2
a) Với OI =

R 2
. Trình bày đường đi của tia sáng .
2

b) Điểm tới I nằm trong vùng nào thì có tia sáng đi qua được mặt cầu của
bán cầu.
Đáp số : B. Ở trong khoảng bằng

4R
với O là trung điểm
3

162. Chùm tia sáng song song chiếu vuông góc tới mặt phẳng tiết diện của
sợi cáp quang trong suốt chiết suất n , đường kính của tiết diện tròn là d .
(hình [11.162a]). Định điều kiện về bán kính ngoài R để chùm tia sáng đi
vào không bị khúc xạ ra ngoài không khí qua thành bên của sợi .
Đáp số : R 

dn

n 1


NỘI DUNG 12
LĂNG KÍNH – THẤU KÍNH
A. Bài tập mẫu
Lăng kính
163. Cho một lăng kính có góc chiết quang A =60o và chiết suất n = 1,53. Chiếu một tia sáng nằm
trong một tiết diện thẳng của lăng kính vào mặt bên của lăng kính với góc tới i1
a) Tính góc lệch của tia sáng khi đi qua lăng kính khi i1 = 60o
b) Để cho tia sáng đi qua lăng kính có độ lệch cực tiểu thì phải đổi hướng của tia tới như thế nào ?
Độ lệch đó bằng bao nhiêu?
Đáp số: a) 41,40
b) góc tới giảm 10,10 ; độ lệch cực tiểu 39,80
164. Cho lăng kính có góc chiết quang A nhỏ ( A< 10o) , chiết suất n. Chiếu tới mặt phẳng thứ nhất
của lăng kính một chùm tia tới hẹp, song song, có góc tới i nhỏ. Hãy chứng tỏ rằng góc lệch của
chùm tia sáng qua lăng kính có thể được tính bằng công thức : D = (n -1).A. Có nhận xét gì về kết
quả này?
Đáp số: Góc lệch không phụ thuộc độ lớn của góc tới nếu góc i nhỏ
Thấu kính
165. Từ thủy tinh chiết suất n =1,5 người ta tạo ra thấu kính hội tụ hai mặt lồi cùng bán kính R. Đặt
thấu kính này vào khoảng giữa vật AB và nàn (E) song song với vật sao cho có ảnh rõ của vật hiện
trên man và bằng hai lần vật. Để có ảnh rõ trên màng nhunh7 độ lớn gấp 3 lần vật phải tăng khoảng
cách vật màn thêm 15cm. Tính bán kính R của thấu kính.
Đáp số: R= 18cm
166. Đặt một thấu kính cách một trang sách 25cm , nhìn qua thấu kính ta thấy ảnh của các dòng chữ
3
cùng chiều và cao bằng các dòng chữ trên trang sách. Thấu kính đó là loại thấu kính gì? Tính tiêu
5
cự của thấu kính.

Đáp số: d’= -15cm, f= -37,5cm
167. Một vật sáng AB đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính và cách thấu kính khoảng
bằng d thì ảnh của vật là ảnh thật và cao gấp hai lần vật. Dịch chuyển vật dọc theo trục chính 7,5cm
thì ảnh thấy được là ảnh ảo, cao gấp bốn lần vật.
a) Thấu kính này là loại thấu kính gì?
b) Tiêu cự của thấu kính và vị trí ban đầu của vật.
Đáp số: a. thấu kính hội tụ

b. f= 10cm, d= 15cm


168. Trong các hình vẽ sau đây, xy là trục chính của thấu kính, A là một điểm sáng , A’ là ảnh của
A qua thấu kính. Với mỗi trường hợp, hãy xác định:

a) Tính chất của ảnh
b) Loại thấu kính
c) Các tiêu điểm chính ( dùng phép vẽ)
Đáp số:
a) Ảnh thật, thấu kính hội tụ.

b) Ảnh ảo, thấu kính phân kỳ.

c) Ảnh thật, thấu kính hội tụ.

b) Ảnh ảo, thấu kính phân kỳ.

Hệ thấu kính
169. Trước thấu kính hội tụ (L1) , đặt vật sáng AB vuông góc với trục chính ( A ở trên trục chính).
a) Biết rằng ảnh A1B1 của AB là thật , lớn gấp 3 lần và cách vật 160 cm. Xác định khoảng cách từ
AB đến thấu kính và tiêu cự của thấu kính.

b) Giữa AB và (L1), đặt thêm thấu kính (L2) giống hệt (L1) và cùng tr4uc5 chính với (L1). Khoảng
cách từ AB đến (L2) là 10 cm. Xác định ảnh cuối cùng của AB cho bởi hệ hai thấu kính.
Đáp số:
a) d1 = 40 cm, d’1 = 120 cm , f = 30 cm
b) Ảnh ngược chiều vật và lớn gấp 3 lần vật, ảnh cuối cùng cách L1 khoảng 90 cm
B. Bài luyện tập
LĂNG KÍNH
170. Tiết diện thẳng của một lăng kính là tam giác cân ABC ( góc B = góc C), mặt AC được tráng
bạc. Một tia sáng đơn sắt tới vuông góc với mặt AB, vào trong lăng kính , phản xạ trên mặt AC, kế
đó phản xạ toàn phần trên AB và sau cùng ló ra khỏi đáy BC theo phương vuông góc. Tìm:
a) Góc chiết quang A
b) Góc lệch giữa tia tới và tia ló ra khỏi lăng kính.
c) Dể tia sáng đi đươc như vậy thì chiết suất của lăng kính phải thỏa điều kiện nào?
Đáp số: a. 36o

b.72o

c. n> 1,05

171. Cho thấu kính có hai mặt lồi với các bán kính cong: R1 = R2= 10cm, chiết suất thấu kính 30cm.
Xác định: vị trí, tính chất , độ lớn của ảnh trong haio trường hợp:


a) Môi trường ngoài là không khí ( n’= 1)
b) Môi trường ngoài là nước ( n’ =

4
)
3

Đáp số: a. f1= 10cm, d’=15cm, A’B’ =0,5 cm.
b. f2= 40cm, d’=-120cm, A’B’ =4 cm.
172. Thấu kính hội tụ có độ hội tụ D = 10dp. Vật sáng AB cho ảnh A’B’ ở cách vật 45cm. Xác
định : vị trí , tính chất vật và ảnh.
Đáp số: Các cặp giá trị của d và d’:
15cm, 30cm; 30cm,15cm; 8,5cm,-53,5cm; -8.5cm, 53,5cm
173. Thấu kính phân kỳ có tiêu cự dài 30cm, Vật sáng AB vuông góc với trục chính cho ảnh A’B’
cách vật 15cm. Xác định vị trí của vật và ảnh
Đáp số: d= 30cm, d’ = -15cm.
174. Trong các hình vẽ sau, xy là trục chính của thấu kính, ABC là đường đi của một tia sáng qua
thấu kính. Với mỗi trường hợp hãy xác định:
a) Loại thấu
kính
b) Quang tâm,
các tiêu điểm
chính
bằng
phép vẽ.
175. Một vật sáng AB được đặt cách màn E khoảng L. Tìm các vị trí đặt một thấu kính hội tụ tiêu
cự f trong khoảng giữa thấu kính và màn để hứng được ảnh rõ trên màn. Biện luận; có nhận xét gì
về độ phóng đại của ảnh? Áp dụng: L= 108 cm, f= 24cm
Đáp số; d1 = 36cm và d2 = 72cm
176. Đặt một vật phẳng nhỏ AB trước một thấu kính, vuông góc với trục chính của thấu kính.
Trên một màn đặt vuông góc với trục chính của thấu kính, ở phía sau thấu kính, người ta thu được
một ảnh rõ nét lớn hơn vật, cao 4cm. Giữ vật cố định dịch chuyển thấu kính dọc theo trục chính
5cm về phía màn thì phải dịch chuyển màn dọc theo trục chính một khoảng 35cm thì mới lại thu
được ảnh cao 2cm.
a) Hỏi màn đã dịch chuyển về phía nào?
b) Tìm tiêu cự của thấu kính và độ cao của vật AB
c) Vật AB, thấu kính và màn đang ở vị trí ảnh có độ cao 2cm. Giữ vật và màn cố định. Hỏi phải

dịch chuyển thấu kính dọc theo trục chính về phía màn khoảng bao nhiêu để có ảnh rõ nét trên
màn? Trong khi dịch chuyển thấu kính thì ảnh dịch chuyển như thế nào so với vật?
Đáp số: a. Về phía vật

b. f= 20cm; AB= 1cm

c. 30cm


177. Một điểm sáng S khi dặt tại A qua thấu kính hội tụ cho ảnh ở B, Nhưng khi đặt S ở B thì cho
ảnh
ở
C.
Hỏi
thấu
kính
phải
đặt
trong
khoảng
nào?

Đáp số: Trong khoảng AC
178. Một vật phẳng nhỏ AB và song song với một màn, cách màn khoảng L. Đặt một thấu kính
hội tụ giữa vật và màn, song song với vật và sao cho điểm A của vật trên trục chính . Ta tìm được
hai vị trí O1 và O2 đặt thấu kính để tạo ảnh rõ trên màn, ảnh này gấp k lần ảnh kia. Tính tiêu cự thấu
kính. Áp dụng bằng số: L= 100cm, k= 2,25
Đáp số: f =



L k

1 k

2



; f = 24 cm

179. Một thấu kính hội tụ tạo ảnh thật S’ của điểm sáng S đặt trên trục chính. Khi dời S lại gần
thấu kính 5cm thì ảnh dời đi 10cm. Khi dời S ra xa thấu kính 40cm thì ảnh dời đi 8cm. Tính tiêu cự
thấu kính
Đáp số: f= 10cm
Hệ thấu kính
180. Hai thấu kính hội tụ có tiêu cự lần lượt f1= 10cm và f2 =20cm được đặt đồng trục và cách nhau
khoảng l= 30cm.
a) Vật sáng AB được đặt vuông góc với trục chính trước (L1) cách quang tâm O1 đoạn 12cm . Xác
định ảnh của vật cho bởi hệ. Vẽ đường đi của một chùm tia sáng.
b) Chứng tỏ độ lớn của ảnh không phụ thuộc vị trí của vật
c) Suy rộng cho trường hợp hai thấu kính hội tụ có tiêu cự f1, f2 tổng quát. Hệ thấu kính này gọi là
hệ gì?
Đáp số: a. thật cách O2 12cm, k= -2

b. k= const

c. Hệ vô tiêu

181. Hai thấu kính phẳng – lồi (O) và (O’) cùng bằng thủy tinh. Chiết suất

n, có tiêu cự lần lượt là f và f’. Thấu kính (O’) nhỏ hơn (O) và hai mặt
phẳng của hai thấu kính được dán lại với nhau sao cho trục chính của
chúng trùng nhau. Một vật phẳng nhỏ AB đặt trên trục chung và vuông
góc với trục.
a) Tính bán kính cong R và R’ của hai mặt lồi của (O) và (O’)
b) Chứng minh rằng vật AB có hai ảnh. Tìm điều kiện để hai ảnh cùng là
thật haoc85 cùng là ảo cả.
c) Phải đặt vật cách hệ bao nhiêu để hai ảnh là thật cả và ảnh nọ lớn gấp k lần ảnh kia. Biện luận.
Đáp số:


a. a. R=

f'
f
, R’=
n 1
n 1

b. d>f; d<

f.f '
f  f'

C. d=

f . f ' (1  k )
f  f ' (1  k )

NỘI DUNG 13. MẮT – CÁC DỤNG CỤ QUANG HỌC

A. Bài tập mẫu
Mắt
182. Một người cận thị có điểm cực viễn cách mắt 40cm và điểm cực cận cách mắt 10,5cm
a) Tính độ tụ của kính phải đeo để mắt nhìn thấy được vô cực mà không cần điều tiết . Quang tâm
của thấu kính coi như trùng với quang tâm của mắt
b) Khi đeo kính thì người ấy sẽ nhìn được vật gần nhất cách mắt bao nhiêu?
Đáp số: a) D=-2,5 điôp
b) d  14,2 cm
Kính lúp
183. Một người có điểm cực cận cách mắt 25cm và điểm cực viễn ở vô cực. Người này dùng một
kính lúp có độ tụ 10 điôp để quan sát một vật nhỏ, mắt coi như đặt sát kính lúp
a) Hỏi phải đặt vật trong khoảng nào trước thấu kính? Phạm vi ngắm chừng là bao nhiêu?
b) Khi người này dịch chuyển vật trong khoảng trên thì độ bội giác của ảnh sẽ biến thiên như thế
nào?
Đáp số: a) 7,14 cm  d  10cm ; d  2,86cm
b) Bội giác biến thiên trong khoảng từ 2,5 dp đến 3,5 dp
Kính hiển vi
184. Một kính hiển vi có độ dài quang học là 12, vật kính có tiêu cự f1 = 0,5cm. Cho biết khoảng
cách nhìn rõ nhất của mắt bằng 25cm. Độ bội giác khi ngắm chừng ở vô cực là G  = 250. Xác
định tiêu cự f2 của thị kính và khoảng cách từ vật kính đến vật khi ngắm chừng ở vô cực
Đáp số: f2 = 2,4 cm; d2=2,4 cm; d’1=125 mm; d1 = 5,208 mm
Kính thiên văn
185. Vật kính của một thiên văn dùng trong trường học có tiêu cự 1,2m. Thị kính là một thấu kính
hội tụ có tiêu cự 4cm.
a) Tính khoảng cách giữa hai thấu kính và độ bội giác của kính thiên văn trong trường hợp ngắm
chừng ở vô cực.
b) Một học sinh dùng kính thiên văn nói trên để quang sát Mặt Trăng ( Mắt coi như đặt sát thị kính).
Điểm cực viễn của học sinh đó cách mắt 50cm. Tính khoảng cách giữa hai thấu kính và độ bội giác
của kính khi học sinh đó quan sát trong trang thái mắt không điều tiết
Đáp số: a) L = 1,24m; G  =30

b) L = 1,237m; G  =32,4
Bài luyện tập
Mắt
186. Một người có mắt bình thường với điểm cực cận cách mắt 18cm. Người này theo dõi một vật
từ mội nơi rất tiến dần dần tới điểm cực cận của mắt . Tính độ biến thiên độ tụ của này trong quá
trình quan sát trên.
Đáp số: 5,56dp
187. Một người cận thị về già chỉ nhìn rõ những vật nằm trong khoảng cách tới mắt từ 0,4 m đến
1m
a) Để nhìn rõ những vật ở xa mà không phải điều tiết, thì mắt này phải đeo kính gì? Độ tụ bằng bao
nhiêu? Khi đeo kính như vậy thì điểm ngần nhất mắt thấy được cách mắt bao nhiêu?
b) Để nhìn rõ được những vật gần nhất cách mắt 25cm, người ấy phai đeo kính có độ tụ bao nhiêu?
Khi đeo kính này dộ cực viển mới cách mắt bao nhiêu?
c) Để tránh tình trạng phai thay kính, người ta làm kính có hai tròng. Tròng trên dùng để nhìn xa
như câu a , tròng dưới dùng nđể nhìn gần như câu b. Tròng nhìn gần được cấu tạo bởi một thấu
kính mỏng dán sát vào phần dưới của tròng nhìn xa. Hãy tính độ tụ của kính dán thêm vào.
Các kính đều coi như đeo sát mắt
Đáp số: a. -1dp, 66,7cm

b. 1,5dp; 40cm

c. 2,5dp