Lý Thuyết Giải Bài Toán Về Hệ Thấu Kính (mới 2022 + Bài Tập) - Vật Lí 11

Lý thuyết Vật lí 11 Bài 30: Giải bài toán về hệ thấu kính

1. Lập sơ đồ tạo ảnh

a. Hệ hai thấu kính đồng trục ghép cách nhau

- Xét hệ quang học đồng trục gồm hai thấu kính L1 và L2.

- Sơ đồ tạo ảnh:

b. Hệ hai thấu kính đồng trục ghép sát nhau

- Hệ hai thấu kính L1 và L2 được ghép sát nhau, có tiêu cự lần lượt là f1 và f2 tương đương với một thấu kính L có tiêu cự f:

1f=1f1+1f2

- Độ tụ của hệ hai thấu kính mỏng đồng trục ghép sát nhau bằng tổng đại số các độ tụ của từng thấu kính ghép thành hệ:

D = D1 + D2

Vật AB qua hệ cho ảnh như qua thấu kính L:

2. Thực hiện tính toán

Gọi d1 là khoảng cách từ thấu kính L1 đến thấu kính L2

Khoảng cách từ ảnh A'1B'1 đến thấu kính L1:

d1'=d1f1d1−f1

Khoảng cách từ A'1B'1 (xem như là vật) đến thấu kính L2: d2 = l - d'1

(l là khoảng cách giữa hai thấu kính)

Khoảng cách từ ảnh A'2B'2 đến thấu kính L2:

d2'=d2f2d2−f2

Số phóng đại ảnh sau cùng: k=k1.k2=d1'd2'd1d2

Trắc nghiệm Vật Lí 11 Bài 30: Giải bài toán về hệ thấu kính

Câu 1. Có hai thấu kính L1, L2 được đặt đồng trục cách nhau 40cm. Các tiêu cự lần lượt là 15 cm, − 15 cm. Vật AB được đặt trên trục chính, vuông góc với trục chính và ở trong khoảng giữa hai quang tâm O1O2. Nếu hai ảnh có vị trí trùng nhau thì khoảng cách từ AB đến O1 là

A. 15 cm.

B. 10cm.

C. 20 cm.

D. 35cm

Hiển thị đáp án

Đáp án: B

Giải thích:

+ Từ A1B2⎵d1/←O1AB⎵d1              d2⎵l→O2A2B2⎵d2/

+ Để có hai ảnh có vị trí trùng nhau thì hai ảnh đều là ảnh ảo và −l=d1/+d2/

⇒−l=d1f1d1−f1+d2f2d2−f2

⇒− 40=d1.15d1−15+40−d1−1540−d1+15

⇒d1=10cm

Câu 2. Có hai thấu kính L1, L2 được đặt đồng trục cách nhau 40 cm. Các tiêu cự lần lượt là 15 cm, −15 cm. Vật AB được đặt trên trục chính, vuông góc với trục chính và ở trong khoảng giữa hai quang tâm O1O2. Nếu hai ảnh có độ lớn bằng nhau thì khoảng cách từ AB đến O1 là

A. 15 cm.

B. 10cm.

C. 20 cm.

D. 35 cm.

Hiển thị đáp án

Đáp án: D

Giải thích:

+ A1B1⎵d1/←O1AB⎵d1              d2⎵l→O2A2B2⎵d2/

+ Để hai ảnh có độ lớn bằng nhau: k1=k2→d2=l−d1k=−fd−f15d1−15=1540−d1+15

⇒d1=35cm

Câu 3. Cho một hệ gồm hai thấu kính L1 và L2 đồng trục cách nhau 30 cm. Các tiêu cự lần lượt là 20 cm và −10 cm. Vật phẳng nhỏ AB đặt trên trục chính, vuông góc với trục chính, ngoài khoảng hai thấu kính, ở trước L1 và cách L1 là 20 cm. Ảnh sau cùng của vật là:

A. ảnh thật, cách L2 là 10 cm.

B. ảnh ảo, cách L2 là 10 cm.

C. ảnh ngược chiều và cao bằng nửa vật.

D. ảnh cùng chiều và cao gấp đôi vật.

Hiển thị đáp án

Đáp án: B

Giải thích:

+ 1d1+1d1/=1f1→d1=f1=20d1/=∞⇒d2=l−d1/=−∞→1d2+1d2/=1f2d2=f2=−10

=> Ảnh A2B2 là ảnh ảo cách O2 là 10cm

+ k=k1k2=−d1/d1−d2/d2=−∞+1020−∞=12 => Ảnh A2B2 cùng chiều và bằng nửa vật.

Câu 4. Cho một hệ gồm hai thấu kính L1 và L2 đồng trục cách nhau 30 cm. Các tiêu cự lần lượt là 20 cm và − 10 cm. Vật phẳng nhỏ AB đặt trên trục chính, vuông góc với trục chính, ngoài khoảng hai thấu kính ở trước L1 và cách L1 là d1. Để ảnh sau cùng của vật là ảnh ảo cao gấp đôi vật thì d1 bằng:

A. 15 cm.

B. 45 cm.

C. 20 cm.

D. 35 cm.

Hiển thị đáp án

Đáp án: D

Giải thích:

+ d1/=d1f1d1−f1=20d1d1−20⇒d2=l−d1/=30−20d1d1−20=10d1−600d1−20k=k1k2=−f1d1−f1.−f2d2−f2=−20d1−20.1010d1−600d1−20+10=10−d1+40

→k=±2d1=45⇒d2=10.45−60045−20=−6⇒d2/=d2f2d2−f2=15>0d1=35⇒d2=10.35−60035−20=−503⇒d2/=d2f2d2−f2=−25<0

Câu 5. Cho hệ quang học như hình vẽ: f1 = 30cm, f2 = − 10cm; O1O2 = ℓ và AO1 = 36cm. Nếu ảnh cuối cùng của AB tạo bởi hệ là ảnh thật thì giá trị của không thể là:

A. 175 cm.

B. 181 cm.

C. 178 cm.

D. 171 cm.

Hiển thị đáp án

Đáp án: B

Giải thích:

- d1/=d1f1d1−f1=36.3036−30=180⇒d2=l−d1/=l−180

- Đối với thấu kính phân kì, muốn có ảnh thật thì vật phải là vật ảo nằm trong khoảng từ tiêu điểm đến quang tâm: f2 < d2 = l−180<0⇔170<l<180.

Câu 6. Vật sáng AB đặt trước và vuông góc với trục chính của thấu kính hội tụ O1 có tiêu cự f1 = 40 cm và cách O1 một khoảng d1. Phía sau đặt đồng trục một thấu kính phân kì O2 có tiêu cự f2 = −20 cm, hai thấu kính cách nhau một khoảng 30 cm. Nếu ảnh cuối cùng của AB tạo bởi hệ là ảnh thật thì

A. d1 > 200cm.

B. d1 > 180cm.

C. d1 > 250cm.

D. d1 > 150cm.

Hiển thị đáp án

Đáp án: A

Giải thích:

+ d1/=d1f1d1−f1=40d1d1−40

⇒d2=l−d1/=30−40d1d1−40=−10d1+120d1−40

d2/=d2f2d2−f2=−10d1+120d1−40−20−10d1+120d1−40+20

=20.d1+120d1−200>0⇒d1>200

Câu 7. Vật sáng AB đặt trước và vuông góc với trục chính của thấu kính hội tụ O1 có tiêu cự f1 = 40 cm và cách O1 một khoảng d1 = 60 cm. Phía sau đặt đồng trục một thấu kính phân kì O2 có tiêu cự f2 = −20 cm, hai thấu kính cách nhau một khoảng ℓ. Nếu ảnh cuối cùng của AB tạo bởi hệ là ảnh thật cao gấp 10 lần vật thì ℓ bằng:

A. 200 cm.

B. 104 cm.

C. 96 cm.

D. 150 cm.

Hiển thị đáp án

Đáp án: B

Giải thích:

+ Tính d1/=d1f1d1−f1=60.4060−40=120⇒d2=l−d1/=l−120

⇒k=k1k2=−d1/d1.−f2d2−f2=−12060.20l−120+20

→k=±10l=104⇒d2=−16⇒d2/=1607>0:anh thatl=96⇒d2=−24⇒d2/=−120<0:  anh ao

Câu 8. Cho hệ quang học như hình vẽ: f1 = 30 cm; f2 = −10 cm; O1O2 = ℓ. Nếu hệ số phóng đại ảnh cuối cùng của AB tạo bởi hệ không phụ thuộc vào khoảng cách AO1 thì ℓ bằng:

A. 20 cm.

B. 25 cm.

C. 28 cm.

D. 15 cm.

Hiển thị đáp án

Đáp án: A

Giải thích:

+ Vì hệ số phóng đại ảnh cuối cùng của AB tạo bởi hệ không phụ thuộc vào khoảng cách AO1 nên chùm tia tới đi qua A song song với trục chính thì chùm tia ló đi qua B2 và cũng song song với trục chính. Nghĩa là nếu AB ở vô cùng thì A2B2 cũng ở vô cùng.

+ Sơ đồ tạo ảnh: AB⎵d1=∞→O1A1B1⎵d1/=f1            d2=f2⎵l→O2A2B2⎵d2/=±∞

⇒l=f1+f2=20cm

Câu 9. Điểm sáng S ở vô cực trên trục chính của một thấu kính phân kì L1 có tiêu cự − 20 cm. Ghép đồng trục thêm thấu kính hội tụ L2 có tiêu cự f2 sau L1. Sau L2 đặt một màn vuông góc với trục chính chung và cách L1 một đoạn 100 cm. Khi tịnh tiến L1, chỉ có một vị trí duy nhất của L2 tạo ảnh sau cùng rõ nét trên màn. Tính f2?

A. 50 cm.

B. 25 cm.

C. 30 cm.

D. 12 cm.

Hiển thị đáp án

Đáp án: C

Giải thích:

+ Sơ đồ tạo ảnh: S⎵d1=∞→O1S1⎵d1/=f1        d2→O2S2⎵d2/

+ S1 là vật thật đối với O2 và cho ảnh thật S2 trên màn nên khoảng cách giữa S1 và S2 là:

L=d2+d2/=d2+d2f2d2−f2⇒d22−Ld2+Lf2=0

Phương trình có nghiệm kép: Δ=L2−4Lf2=0⇒f2=l4=20+1004=30cm

Câu 10. Vật sáng phẳng AB đặt vuông góc với trục chính của thấu kính hội tụ L1 (có tiêu cự 3 cm), cách thấu kính một khoảng d1. Phía sau L1 một khoảng 2 cm, đặt đồng trục thấu kính L2 cũng có tiêu cự là 3 cm. Để ảnh cuối cùng qua hệ có độ lớn bằng độ lớn của vật thì d1 bằng

A. 5 cm.

B. 4 cm.

C. 3 cm.

D. 1,5 cm.

Hiển thị đáp án

Đáp án: C

Giải thích:

+ Sơ đồ tạo ảnh: AB⎵d1→O1A1B1⎵d1/         d2⎵l→O2A2B2⎵d2/

+ d1/=d1f1d1−f1=3d1d1−3⇒d2=2−d1/=−6−d1d1−3k=k1k2=−f1d1−f1.−f2d2−f2=−3d1−3−3−6−d1d1−3−3=93−4d1

+ Nếu k=+1⇒93−4d1=1⇒d1=−1,5<0

+ Nếu k=−1⇒93−4d1=−1⇒d1=3cm

Xem thêm các bài tổng hợp lý thuyết Vật lí lớp 11 đầy đủ, chi tiết khác:

Lý thuyết Bài 31: Mắt

Lý thuyết Bài 32: Kính lúp

Lý thuyết Bài 33: Kính hiển vi

Lý thuyết Bài 34: Kính thiên văn

Lý thuyết Bài 19: Từ trường