Giải Khoa học tự nhiên 9 trang 45

Tóm tắt lý thuyết

Phần này thuộc Bài 8 – Thấu kính, nói về sự truyền ánh sáng qua thấu kính phân kì và cách tạo ảnh của vật qua thấu kính.

Sự truyền ánh sáng qua thấu kính phân kì

• Thấu kính phân kì có thể coi như được ghép từ nhiều lăng kính nhỏ, làm cho chùm tia sáng song song sau khi đi qua thấu kính bị loe rộng ra (phân kì).
• Đường kéo dài của các tia ló đều cắt nhau tại tiêu điểm F nằm cùng phía với chùm tia tới.

Sự tạo ảnh của một vật qua thấu kính

• Thấu kính hội tụ: dịch chuyển thấu kính giữa vật và màn, có vị trí cho ảnh rõ nét trên màn, ảnh ngược chiều với vật → đó là ảnh thật.
• Thấu kính phân kì: không có vị trí nào cho ảnh trên màn, nhưng nhìn qua thấu kính thấy ảnh cùng chiều, nhỏ hơn vật → đó là ảnh ảo.
• Ảnh ảo: không hứng được trên màn, tạo bởi đường kéo dài của chùm tia ló.
• Ảnh thật: hứng được trên màn, tạo bởi chính các tia ló.

Cách vẽ ảnh của một điểm sáng S (hai tia đặc biệt)

1. Tia qua quang tâm O → truyền thẳng.
2. Tia song song trục chính → tia ló (hoặc đường kéo dài) đi qua tiêu điểm F.

Giao điểm của hai tia ló (hoặc đường kéo dài của chúng) là ảnh S'.

---

Bài 1 (trang 43): Giải thích sự truyền ánh sáng qua thấu kính phân kì (Hình 8.8)

Đề: Hãy phân tích tương tự và giải thích sự truyền ánh sáng qua thấu kính phân kì (Hình 8.8).

Lời giải:

Tương tự như thấu kính hội tụ được ghép từ các lăng kính nhỏ, thấu kính phân kì cũng có thể coi là ghép bởi nhiều lăng kính nhỏ, nhưng các lăng kính này có đáy quay vào trục chính (ngược với thấu kính hội tụ).

• Mỗi lăng kính nhỏ làm tia sáng lệch về phía đáy của nó.
• Vì đáy hướng vào trục chính, nên các tia sáng sau khi qua thấu kính đều bị lệch ra xa trục chính → chùm tia song song trở thành chùm tia phân kì (loe rộng ra).
• Nếu kéo dài các tia ló ngược lại, chúng cùng cắt nhau tại một điểm F nằm trước thấu kính (cùng phía với chùm tia tới). Đó chính là tiêu điểm của thấu kính phân kì.

Kết luận: Chùm tia tới song song với trục chính, sau khi qua thấu kính phân kì cho chùm tia ló phân kì, có đường kéo dài đi qua tiêu điểm F.

---

Bài 2 (trang 43): So sánh độ lệch của tia gần rìa và tia gần trục chính

Đề: So sánh độ lệch của tia sáng ở gần rìa thấu kính với tia sáng ở gần trục chính của thấu kính sau khi đi qua thấu kính.

Lời giải:

• Tia sáng đi gần rìa thấu kính bị lệch nhiều hơn so với tia sáng đi gần trục chính.
• Tia sáng đi qua đúng trục chính (qua quang tâm) thì không bị lệch, truyền thẳng.

Lý do: càng ra xa trục chính, phần thấu kính (lăng kính nhỏ) có góc chiết quang càng lớn, làm tia sáng lệch càng mạnh. Điều này đúng cho cả thấu kính hội tụ và phân kì.

---

Bài 3 (trang 44): Dựng ảnh S' của điểm sáng S (Hình 8.10)

Đề: Hãy dựng ảnh S' của điểm sáng S ở Hình 8.10 vào vở (ba trường hợp a, b, c).

Cách dựng chung: Từ S vẽ hai tia đặc biệt:

• Tia 1: từ S qua quang tâm O → truyền thẳng.
• Tia 2: từ S song song trục chính → tia ló đi qua tiêu điểm F.

Giao của hai tia ló (hoặc đường kéo dài) là ảnh S'.

Trường hợp a) – Thấu kính hội tụ, S nằm ngoài khoảng tiêu cự (xa hơn F):

• Hai tia ló cắt nhau thật ở phía bên kia thấu kính.
• → Ảnh S' là ảnh thật, nằm khác phía với S so với thấu kính.

Trường hợp b) – Thấu kính hội tụ, S nằm trong khoảng tiêu cự (gần thấu kính hơn F):

• Hai tia ló loe ra, không cắt nhau thật. Phải kéo dài ngược lại mới gặp nhau.
• → Ảnh S' là ảnh ảo, nằm cùng phía với S.

Trường hợp c) – Thấu kính phân kì:

• Tia song song trục chính cho tia ló có đường kéo dài qua F (F cùng phía tia tới).
• Hai tia ló phân kì, đường kéo dài của chúng cắt nhau ở cùng phía với S.
• → Ảnh S' là ảnh ảo, nằm cùng phía với S, gần thấu kính hơn S.

(Khi vẽ vào vở: tia ló thật vẽ nét liền, đường kéo dài để tìm ảnh ảo vẽ nét đứt.)

---

Bài 4 (trang 44): Chứng tỏ điểm sáng trên trục chính cho ảnh trên trục chính

Đề: Hãy chứng tỏ rằng điểm sáng đặt trên trục chính cũng cho ảnh nằm trên trục chính.

Lời giải:

Xét điểm sáng S nằm ngay trên trục chính.

• Trong các tia sáng từ S phát ra, có tia trùng với trục chính. Tia này đi qua quang tâm O nên truyền thẳng, không đổi hướng → tia ló vẫn nằm trên trục chính.
• Ảnh S' là giao điểm của chùm tia ló. Mà chùm tia ló đối xứng quanh trục chính, nên giao điểm của chúng bắt buộc phải nằm trên trục chính.

Kết luận: Vì có một tia ló luôn nằm trên trục chính, nên ảnh S' của điểm sáng nằm trên trục chính cũng phải nằm trên trục chính.

---

Bài 5 (trang 44): Ảnh S' trong Hình 8.10 là thật hay ảo?

Đề: Ảnh S' trong từng trường hợp ở Hình 8.10 là thật hay ảo?

Bảng tổng hợp:

Giải thích:

• Ảnh thật: do các tia ló thực sự gặp nhau → hứng được trên màn.
• Ảnh ảo: các tia ló phân kì, chỉ có đường kéo dài gặp nhau → không hứng được trên màn, chỉ nhìn thấy qua thấu kính.

Riêng thấu kính phân kì luôn cho ảnh ảo, cùng chiều và nhỏ hơn vật, với mọi vị trí của vật.

---

Hai trang này chủ yếu là lý thuyết kèm các câu hỏi vận dụng về cách dựng và phân loại ảnh. Nếu em muốn, mình có thể vẽ minh họa từng đường tia cho ba trường hợp ở Hình 8.10 để dễ hình dung hơn.