Bài 9. Thực hành đo tiêu cự của thấu kính hội tụ Vở thực hành Khoa học tự nhiên 9
Dựng ảnh của một vật AB có độ cao h, đặt vuông góc với trục chính của thấu kính hội tụ và cách thấu kính một khoảng d = 2f (f là tiêu cự của thấu kính).
9.1 Câu 1
Dựng ảnh của một vật AB có độ cao h, đặt vuông góc với trục chính của thấu kính hội tụ và cách thấu kính một khoảng d = 2f (f là tiêu cự của thấu kính).
Phương pháp giải:
Dựa vào kiến thức dựng ảnh qua thấu kính hội tụ
Lời giải chi tiết:
9.1 1
1. Dựa vào hình vẽ để chứng minh rằng trong trường hợp này, khoảng cách từ ảnh đến thấu kính và khoảng cách từ vật đến thấu kính bằng nhau
Phương pháp giải:
Dựa vào kiến thức dựng ảnh qua thấu kính hội tụ
Lời giải chi tiết:
1. Ta có:
\(\begin{array}{*{20}{l}}{\frac{{AB}}{{A'B'}} = \frac{{OA}}{{OA'}} = \frac{d}{{d'}}}\\{\frac{{AB}}{{A'B'}} = \frac{{OI}}{{A'B'}} = \frac{{OF'}}{{OA' - OF'}} = \frac{f}{{d' - f}}}\\{ \Rightarrow \frac{d}{{d'}} = \frac{f}{{d' - f}} = \frac{{d - f}}{f} = 1 \Rightarrow d' = d = 2f}\\{}\end{array}\)
9.1 2
2. Ảnh này có kích thước như thế nào so với vật?
Phương pháp giải:
Dựa vào kiến thức dựng ảnh qua thấu kính hội tụ
Lời giải chi tiết:
2. Ảnh có kích thước bằng vật
9.1 3
3. Chứng minh công thức tính tiêu cự trong trường hợp này \(f = \frac{{d + d'}}{4}\). Trong đó, d’ là khoảng cách từ ảnh của vật đến thấu kính
Phương pháp giải:
Dựa vào kiến thức dựng ảnh qua thấu kính hội tụ
Lời giải chi tiết:
3. Ta có:
\(\begin{array}{*{20}{l}}{OA' = OA = 2f}\\{ \Rightarrow d' = d = 2f}\\{ \Rightarrow f = \frac{{d + d'}}{4}}\end{array}\)
9.2
BÁO CÁO THỰC HÀNH
Họ và tên: … Lớp: …
1. Mục đích thí nghiệm
Đo tiêu cự của thấu kính hội tụ bằng dụng cụ thực hành.
2. Chuẩn bị
Dụng cụ thí nghiệm: …
3. Các bước tiến hành
Mô tả các bước tiến hành: …
4. Kết quả thí nghiệm
Hoàn thành bảng ghi kết quả thí nghiệm đo tiêu cự của thấu kính hội tụ theo mẫu Bảng 9.1.
Giá trị trung bình của tiêu cự: \(\overline f = \frac{{\overline d + \overline {d'} }}{4} = ?\)
Thực hiện các yêu cầu và trả lời các câu hỏi sau:
1. Nhận xét về chiều cao \(\overline h \) của vật và chiều cao \(\overline {h'} \) của ảnh.
2. So sánh giá trị \(\overline f \) với số liệu tiêu cự ghi trên thấu kính.
3. So sánh ưu điểm và nhược điểm khi đo tiêu cự thấu kính hội tụ bằng phương pháp Silbermann với phương pháp đo trực tiếp khoảng cách từ quang tâm O tới tiêu điểm chính F như phần mở đầu
Phương pháp giải:
Làm báo cáo thí nghiệm sau khi thực hành thí nghiệm
Lời giải chi tiết:
BÁO CÁO THỰC HÀNH
Họ và tên: … Lớp: …
1. Mục đích thí nghiệm
Đo tiêu cự của thấu kính hội tụ bằng dụng cụ thực hành.
2. Chuẩn bị
Dụng cụ thí nghiệm: …
3. Các bước tiến hành
Mô tả các bước tiến hành: …
4. Kết quả thí nghiệm
Hoàn thành bảng ghi kết quả thí nghiệm đo tiêu cự của thấu kính hội tụ theo mẫu Bảng 9.1.
|
Lần đo |
Khoảng cách từ vật đến màn (mm) |
Khoảng cách từ ảnh đến màn (mm) |
Chiều cao của vật (mm) |
Chiều cao của ảnh (mm) |
|
1 |
d 1 = 99 |
d' 1 = 99 |
h 1 = 20 |
h' 1 = 19 |
|
2 |
d 2 = 100 |
d' 2 = 100 |
h 2 = 20 |
h' 2 = 20 |
|
3 |
d 3 = 101 |
d' 3 = 101 |
h 3 = 20 |
h' 3 = 20 |
|
Trung bình |
\(\begin{array}{l}\overline d = \frac{{{d_1} + {d_2} + {d_3}}}{3}\\ = \frac{{99 + 100 + 101}}{3}\\ = 100\end{array}\) |
\(\begin{array}{l}\overline {d'} = \frac{{d{'_1} + d{'_2} + d{'_3}}}{3}\\ = \frac{{99 + 100 + 101}}{3}\\ = 100\end{array}\) |
\(\begin{array}{l}\overline h = \frac{{{h_1} + {h_2} + {h_3}}}{3}\\ = \frac{{20 + 20 + 20}}{3}\\ = 20\end{array}\) |
\(\begin{array}{l}\overline {h'} = \frac{{h{'_1} + h{'_2} + h{'_3}}}{3}\\ = \frac{{19 + 20 + 20}}{3}\\ = 19,7\end{array}\) |
Giá trị trung bình của tiêu cự: \(\overline f = \frac{{\overline d + \overline {d'} }}{4} = \frac{{100 + 100}}{4} = 50mm\)
1. Chiều cao \(\overline h \) của vật gần bằng chiều cao \(\overline {h'} \) của ảnh.
2. Giá trị \(\overline f \) bằng số liệu tiêu cự ghi trên thấu kính.
3. So sánh Phương pháp Silbermann với phương pháp đo trực tiếp khoảng cách từ quang tâm O tới tiêu điểm chính F như phần mở đầu:
- Ưu điểm:
+ Đo đạc gián tiếp thông qua các đại lượng dễ lấy thông số, từ đó dựa vào mối quan hệ của các đại lượng để tính cái cần đo
+ Số liệu chính xác hơn
- Nhược điểm:
+ Cần lấy nhiều giá trị của nhiều đại lượng