Vật lí 11 Bài tập về Mắt và các dụng cụ quang học (có lời giải chi tiết) (Đề số 1)

Lăng kính có chiết suất $n=\sqrt{2}$ và góc chiết quang $A=60°$. Một chùm sáng đơn sắc hẹp được chiếu vào một bên AB của lăng kính với góc tới $30°$. Tính góc ló của tia sáng khi ra khỏi lăng kính và góc lệch của tia ló và tia tới.

Lăng kính có chiết suất n = 1,6 và góc chiết quang $A=6°$. Một chùm sáng đơn sắc hẹp được chiếu vào mặt bên AB của lăng kính với góc tới nhỏ. Tính góc lệch của tia ló và tia tới.

Hình vẽ bên là đường truyền của tia sáng đơn sắc qua lăng kính đặt trong không khí có chiết suất $n=\sqrt{2}$. Biết tia tới vuông góc với mặt bên AB và tia ló ra khỏi lăng kính song song với mặt AC. Góc chiết quang lăng kính là:

Một lăng kính thuỷ tinh có chiết suất n = 1,6. Chiếu một tia sáng đơn sắc theo phương vuông góc với mặt bên của lăng kính. Tia sáng phản xạ toàn phần ở mặt bên của lăng kính. Tính giá trị nhỏ nhất của góc A?

Chiếu một tia sáng đơn sắc đến mặt bên của một lăng kính tiết diện là một tam giác đều ABC, theo phưong song song với đáy BC. Tia ló ra khỏi AC đi là là mặt AC. Tính chiết suất của chất làm lăng kính?

Chiếu một tia sáng SI đến vuông góc với màn E tại I. Trên đường đi của tia sáng, người ta đặt đỉnh I của một lăng kính thủy tinh có góc chiết quang $A=5°$, chiết suất n = 1,5 sao cho SI vuông góc với mặt phân giác của góc chiết quang I, tia sáng ló đến màn E tại điểm J. Tính IJ, biết rằng màn E đặt cách đỉnh I của lăng kính một khoảng 1m.

Lăng kính có góc chiết quang $A=60°$, chiết suất $n=1,41\approx \sqrt{2}$ đặt trong không khí. Chiếu tia sáng SI tới mặt bên với góc tới $i=45°$.

a) Tính góc lệch của tia sáng qua lăng kính.

b) Nếu ta tăng hoặc giảm góc tới $10°$ thì góc lệch tăng hay giảm.

Vẽ ảnh của điểm sáng S trong các trường hợp sau:

Trong các hình xy là trục chính O là quang tâm, A là vật thật, A' là ảnh. Xác định: tính chất ảnh, loại thấu kính, vị trí các tiêu điểm chính?

Thủy tinh làm thấu kính có chiết suất n = 1,5

a) Tìm tiêu cự của các thấu kính khi đặt trong không khí. Nếu:

- Hai mặt lồi có bán kính 10cm, 30cm

- Mặt lồi có bán kính 10cm, mặt lõm có bán kính 30cm.

ĐA: a) 15 cm; 30cm b) 60cm; 120 cm

b) Tính lại tiêu cự của thấu kính trên khi chúng được dìm vào trong nước có chiết suất $n=\frac{4}{3}$?

Một thấu kính có dạng phẳng cầu, làm bằng thủy tinh có chiết suất n = 1,5 Đặt trong không khí. Một chùm tia sáng tới song song với trục chính cho chùm tia ló hội tụ tại điểm phía sau thấu kính, cách thấu kính 12 cm.

a) Thấu kính thuộc loại gì? (Hội tụ hay phân kì)

b) Tính bán kính mặt cầu?

Một thấu kính hai mặt lồi. Khi đặt trong không khí có độ tụ $D_1$, khi đặt trong chất lỏng có chiết suất n = 1,68 thấu kính lại có độ tụ $D_2=-\left(\frac{D_1}{5}\right)$.

a) Tính chiết suất n của thấu kính?

b) Cho $D_1=2,5dp$ và biết rằng một mặt có bán kính cong gấp 4 lần bán kính cong của mặt kia. Tính bán kính cong của hai mặt này?

Cho thấu kính hội tụ có tiêu cự l0cm. Vật sáng AB là một đoạn thẳng đặt vuông góc trục chính của thấu kính, cách thấu kính 30cm. Hãy xác định vị trí ảnh, tính chất ảnh và số phóng đại ảnh. Vẽ hình.

Cho thấu kính phân kỳ có tiêu cự 10cm. Vật sáng AB là một đoạn thẳng đặt vuông góc trục chính của thấu kính, cách thấu kính 20cm. Hãy xác định vị trí ảnh, tính chất ảnh và số phóng đại ảnh.

Người ta dùng một thấu kính hội tụ để thu ảnh của một ngọn nến trên một màn ảnh. Hỏi phải đặt ngọn nến cách thấu kính bao nhiêu và màn cách thấu kính bao nhiêu để có thể thu được ảnh của ngọn nến cao gấp 5 lần ngọn nến. Biết tiêu cự thấu kính là 10cm, nến vuông góc với trục chính.

Một thấu kính hội tụ có tiêu cự 6cm. Vật sáng AB là một đoạn thẳng đặt vuông góc trục chính của thấu kính cho ảnh cách vật 25cm. Xác định vị trí vật và ảnh $\left(d=5,10,15cm\right)$.

Một thấu kính phân kỳ có tiêu cự 30cm. Vật sáng AB là một đoạn thẳng đặt vuông góc với trục chính của thấu kính cho ảnh cách vật 25cm. Xác định vị trí vật và ảnh.

Một màn ảnh đặt song song với vật sáng AB và cách AB một đoạn L. Một thấu kính hội tụ có tiêu cự f đặt trong khoảng giữa vật và màn sao cho AB vuông góc với trục chính của thấu kính. Tìm mối liên hệ giữa L & f để:

a) có 2 vị trí của TK cho ảnh rõ nét trên màn.

b) có 1 vị trí của TK cho ảnh rõ nét trên màn.

c) không có vị trí của TK cho ảnh rõ nét trên màn.

Một màn ảnh đặt song song với vật sáng AB và cách AB một đoạn $L=72 cm$. Một thấu kính hội tụ có tiêu cự f đặt trong khoảng giữa vật và màn sao cho AB vuông góc với trục chính của thấu kính, người ta tìm được hai vị trí của TK cho ảnh rõ nét trên màn. Hai vị trí này cách nhau l = 48 cm. Tính tiêu cự thấu kính, (phương pháp đo tiêu cự thấu kính hội tụ - phương pháp Bessel)

Một vật thật AB đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính. Ban đầu ảnh của vật qua thấu kính là ảnh ảo và bằng nửa vật. Giữ thấu kính cố định di chuyển vật dọc trục chính 100 cm. Ảnh của vật vẫn là ảnh ảo và cao bằng $\frac{1}{3}$ vật. Xác định chiều dời của vật, vị trí ban đầu của vật và tiêu cự của thấu kính?

Một hệ gồm hai thấu kính hội tụ $O_1 và O_2$ đồng trục, cách nhau L = =50 cm có tiêu cự lần lượt là $f_1=20cm và f_2=10cm$. Vật sáng AB đặt vuông góc trục chính và cách $O_1$ một khoảng $d_1$.  Xác định $d_1$ để hệ cho:

a) Ảnh A'B' là ảnh thật cách $O_2$ 20 cm.

b) Ảnh A'B' là ảnh ảo cách $O_2$ 10 cm.

Một hệ gồm hai thấu kính hội tụ $O_1 và O_2$ đồng trục, cách nhau L = 48 cm có tiêu cự lần lượt là $f_1=24cm và f_2=-12 cm$. Vật sáng AB đặt vuông góc trục chính và cách $O_1$ một khoảng $d_1$.  Xác định $d_1$ để hệ cho:

a) Ảnh A'B' cuối cùng là ảnh thật.

b) Ảnh A'B' là ảnh thật cao gấp 2 lần vật.

Một hệ gồm hai thấu kính hội tụ $O_1 và O_2$ đồng trục, cách nhau L, có tiêu cự lần lượt là $f_1=20cm và f_2=-10cm$. Vật sáng AB đặt vuông góc trục chính và cách $O_1$một khoảng $d_1$.  Xác định L để độ cao của ảnh cuối cùng không phụ thuộc vào vị trí đặt vật.

Mắt của một người có điểm cực viễn $C_v$ cách mắt 50cm.

a) Mắt người này bị tật gì?

b) Muốn nhìn thấy vật ở vô cực không điều tiết người đó phải đeo kính có độ tụ bằng bao nhiêu? (Biết kính đeo sát mắt)

c) Điểm $C_c$ cách mắt 10cm. Khi đeo kính mắt nhìn thấy điểm gần nhất cách mắt bao nhiêu?

Một mắt cận thị có cận điểm cách mắt 11 cm, viễn điểm cách mắt 51cm.

1. Để sửa tật cho mắt cận thị thì phải đeo kính gì? Độ tụ bao nhiêu

a) Kính đeo sát mắt

b) Kính cách mắt lcm

c) Xác định cận điểm khi đeo các kính trên

2. Để đọc sách cách mắt 21 cm, mắt không điều tiết thì đeo kính tiêu cự bằng bao nhiêu? Biết kính cách mắt lcm.

3. Để đọc sách trên mà chỉ có kính hội tụ có tiêu cự $f=28,8cm$ thì kính phải đặt cách mắt bao nhiêu

Dùng một thấu kính có độ tụ +10 điốp để làm kính lúp.

a) Tính số bội giác của kính khi ngắm chừng ở vô cực.

b) Tính số bội giác của kính và số phóng đại của ảnh khi người quan sát ngắm chừng ở điểm cực cận. Khoảng nhìn rõ ngắn nhất của người này là 25cm. Mắt đặt sát kính.

Một người cận thị có khoảng cách từ mắt đến điểm cực cận là l0cm và điểm cực viễn là 50cm, quan sát một vật nhỏ qua kính lúp có độ tụ +10 điốp. Mắt đặt sát sau kính.

a) Hỏi phải đặt vật trong khoảng nào trước kính?

b) Tính số bội giác của kính ứng với mắt người ấy và số phóng đại của ảnh trong các trường hợp sau:

- Người ấy ngắm chừng ở điểm cực viễn.

- Người ấy ngắm chừng ở điểm cực cận.

Vật kính của một kính hiển vi có tiêu cự $f_1=1 cm$, thị kính có tiêu cự $f_2=4 cm$. Chiều dài quang học của kính là 15cm. Người quan sát có điểm cực cận cách mắt 20cm và điểm cực viễn ở vô cực.

a) Hỏi phải đặt vật trong khoảng nào trước vật kính?

b) Tính số bội giác của kính khi ngắm chừng ở điểm cực cận và ở vô cực.

c) Năng suất phân li của mắt là $1^{\text{'}}\left(1^{\text{'}}={3.10}^{-4}ra\text{d}\right)$. Tính khoảng cách ngắn nhất giữa hai điểm trên vật mà người ấy còn phân biệt được hai ảnh của chúng qua kính khi ngắm chừng ở vô cực.

Vật kính của một kính hiển vi có tiêu cự $f_1=1 cm$, thị kính có tiêu cự $f_2=4 cm$. Hai kính cách nhau 17cm. Mắt đặt sát sau thị kính.

a) Tính số bội giác trong trường hợp ngắm chừng ở vô cực. Lấy $\text{§}=25cm.$

b) Tính số bội giác của kính và số phóng đại của ảnh trong trường hợp ngắm chừng ở điểm cực cận.

Vật kính của một kính thiên văn học sinh có tiêu cự l,2m. Thị kính là một thấu kính hội tụ có tiêu cự 4cm.

a) Tính khoảng cách giữa hai kính và số 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 quan sát Mặt Trăng. Điểm cực viễn của mắt học sinh đó cách mắt 50cm. Mắt đặt sát thị kính. Tính khoảng cách giữa hai kính và số bội giác của kính khi học sinh đó quan sát trong trạng thái mắt không điều tiết.

Một điểm sáng nằm trên trục chính của một thấu kính phân kỳ (tiêu cự bằng 15cm) cho ảnh cách vật 7,5cm. Xác định tính chất, vị trí của vật, vị trí và tính chất của ảnh.

Một vật sáng AB = 4 mm đặt thẳng góc với trục chính của một thấu kính hội tụ (có tiêu cự 40cm), cho ảnh cách vật 36cm. Xác định vị trí, tính chất và độ lớn của ảnh và vị trí của vật.

Một thấu kính phân kỳ có tiêu cự f = -25 cm cho ảnh cách vật thật 56,25cm. Xác định vị trí, tính chất của vật và ảnh. Tính số phóng đại trong mỗi trường hợp.

Vật sáng AB đặt vuông góc với trục chính của một thấu kính phẳng lồi bằng thuỷ tinh chiết suất n 1,5 bán kính mặt lồi bằng l0cm, cho ảnh rõ nét trên màn đặt cách vật một khoảng L

a) Xác định khoảng cách ngắn nhất của L

b) Xác định các vị trí của thấu kính trong trường hợp L = 90 cm. So sánh số phóng đại của ảnh thu được trong các trường hợp này?

Một vật sáng AB cho ảnh thật qua một thấu kính hội tụ L, ảnh này hứng trên một màn E đặt cách vật một khoảng l,8m, ảnh thu được cao bằng $\frac{1}{5}$ vật.

a) Tính tiêu cự của thấu kính

b) Giữ nguvên vị trí của AB và màn E. Dịch chuyển thấu kính trong khoảng AB và màn. Có vị trí nào khác của thấu kính để ảnh lại xuất hiện trên màn E không?

Cho thấu kính phân kì $L_1$có tiêu cự $f_1=-18cm$ và thấu kính hội tụ $L_2$ có tiêu cự $f_2=24 cm$, đặt cùng trục chính, cách nhau một khoảng l. Một vật sáng AB đặt vuông góc với trục chính, trước thấu kính $L_1$một khoảng ${\mathrm{d}}_1$, qua hệ hai thấu kính cho ảnh sau cùng là A'B'.

a) Cho $d_1=18cm$. Xác định l để ảnh A'B' là ảnh thật.

b) Tìm l để A'B' có độ lớn không thay đổi khi cho AB di chuyển dọc theo trục chính. Tính số phóng đại của ảnh qua hệ lúc này.

Thấu kính hội tụ tiêu cự 12cm. Điểm sáng S nằm trên trục chính màn cách vật 90cm. Đặt màn sau thấu kính. Xác định vị trí của S so với thấu kính để:

a) Trên màn thu được ảnh điểm của S.

b) Trên màn thu được vòng tròn sáng, có:

+ Bán kính bằng bán kính đường rìa.

+ Có bán kính gấp đôi bán kính đường rìa.

+ Có bán kính bằng nửa bán kính đường rìa.

Một thấu kính mỏng, phẳng lõm làm bằng thủy tinh, chiết suất n = 1,5. Mặt lõm có bán kính R = 10 cm. Thấu kính được đặt sao cho trục chính thẳng đứng là mặt lõm hướng lên trên. Một điểm sáng S đặt trên trục chính ở phía trên thấu kính và cách nó một khoảng d.

a) Biết rằng ảnh S' của S cho bởi thấu kính nằm cách thấu kính một khoảng 12cm. Tính d.

b) Giữ cố định S và thấu kính. Đổ một lớp chất lỏng vào mặt lõm. Bây giờ ảnh cuối cùng của S nằm cách thấu kính 20cm. Tính chiết suất n' của chất lỏng, biết $n\text{'}<2$

Một thấu kính mỏng phẳng lồi $O_1$ tiêu cự $f_1=60 cm$ được ghép sát với một thấu kính phẳng lồi $O_2$ tiêu cự $f_2=30 cm$, mặt phẳng hai thấu kính sát nhau và trục chính hai thấu kính trùng nhau. Thấu kính $O_1$ có đường kính của đường rìa lớn gấp đôi đường kính của đường rìa thấu kính $O_2$. Điểm sáng S nằm trên trục chính của hệ trước $O_1$.

a) Chứng minh rằng qua hệ hai thấu kính thu được hai ảnh của S.

b) Tìm điều kiện về vị trí của S để hai ảnh đều là thật, để hai ảnh đều là ảo.

Một người cận thị phải đeo sát mắt một thấu kính có độ tụ -2,5 điôp mới nhìn rõ các vật nằm cách mắt từ 25cm đến vô cực.

a) Xác định giới hạn nhìn rõ của mắt khi không đeo kính.

b) Nếu người này đeo sát mắt một thấu kính có độ tụ -2 điôp thì sẽ nhìn rõ được các vật nằm trong khoảng nào trước mắt.