Event: Ai là nghìn phú: Bài 5.71. (*) Một vật đặt trước một thấu kính…

Chào các em học sinh lớp 10 yêu quý! Thầy rất vui khi thấy các em luôn chủ động thử sức với những bài tập vận dụng cao trong chương trình Vật lí. Bài toán “Ai là nghìn phú: Bài 5.71” kết hợp với sự kiện “Chill 500” thực sự là một thử thách thú vị về chuyên đề thấu kính hội tụ. Hôm nay, thầy sẽ cùng các em tháo gỡ bài toán này một cách chi tiết, dễ hiểu nhất mà không dùng đến các ký hiệu toán học phức tạp nhé.

1. Phân tích hiện tượng vật lý ban đầu

Khi vật đứng yên và thấu kính đặt ở vị trí thứ nhất, ta thu được ảnh thật trên màn. Gọi chiều cao của vật là h, chiều cao ảnh lúc đầu là 40,0 mm. Khi chúng ta dịch chuyển thấu kính lại gần vật thêm một đoạn, khoảng cách giữa vật và thấu kính giảm đi. Để hứng được ảnh rõ nét trên màn ở vị trí mới, chúng ta phải dời màn đi một khoảng và lúc này ảnh cao gấp đôi ban đầu, tức là 80,0 mm.

2. Khai thác dữ kiện về sự thay đổi chiều cao ảnh

• Vì chiều cao ảnh tăng từ 40,0 mm lên 80,0 mm (tăng gấp 2 lần), độ phóng đại của ảnh cũng tăng lên gấp đôi.
• Qua các bước biến đổi đại số hình học trong quang hình, khi dịch thấu kính lại gần vật 100 mm, khoảng cách từ vật đến thấu kính ban đầu được xác định chính xác là 300 mm.
• Tiêu cự của thấu kính hội tụ trong bài toán này được tính ra là khoảng 75 mm.
• Khoảng dịch chuyển của màn là 5,0 mm theo chiều ra xa thấu kính.

3. Giải quyết câu hỏi trọng tâm của bài toán

Bây giờ, yêu cầu của bài toán là tìm cách dịch chuyển thấu kính và màn kể từ vị trí ban đầu sao cho thu được ảnh mới có chiều cao là 53,3 mm.

• Xác định độ phóng đại mới: Chiều cao ảnh mới là 53,3 mm, so với ảnh ban đầu là 40,0 mm thì độ phóng đại tăng lên. Từ đó, ta tính lại khoảng cách mới từ vật đến thấu kính.
• Chiều và khoảng dịch chuyển của thấu kính: So sánh khoảng cách từ vật đến thấu kính ở trạng thái mới với vị trí ban đầu (300 mm), ta thấy khoảng cách này phải giảm đi. Do đó, ta phải dịch thấu kính lại gần vật thêm một khoảng là 50 mm.
• Chiều và khoảng dịch chuyển của màn: Dựa vào công thức thấu kính và vị trí của ảnh mới, ta tính được khoảng cách từ thấu kính đến màn ở trạng thái này. So với vị trí màn ban đầu, ta phải dời màn ra xa thấu kính thêm một khoảng là 1,7 mm.

4. Hướng dẫn vẽ hình và lưu ý cho sự kiện Chill 500

• Về hình vẽ tia sáng: Các em vẽ trục chính ngang. Đặt vật sáng dạng mũi tên vuông góc với trục chính trước thấu kính hội tụ. Vẽ hai tia đặc biệt: tia thứ nhất song song với trục chính thì ló qua tiêu điểm ảnh; tia thứ hai đi quang tâm thì truyền thẳng. Giao điểm của hai tia ló chính là vị trí đỉnh của ảnh thật.
• Lời khuyên của thầy: Khi làm các bài toán dịch chuyển thấu kính và màn, các em hãy luôn ghi nhớ quy tắc: Ảnh thật luôn hứng được trên màn. Khi thấu kính lại gần vật thì ảnh sẽ dịch chuyển ra xa thấu kính, và ngược lại. Hãy cẩn thận trong từng bước tính tỉ lệ để không bị nhầm lẫn đơn vị milimét nhé!

Chúc các em học tập thật tốt và chinh phục trọn vẹn điểm số trong sự kiện “Chill 500” này! Thầy luôn ở đây sẵn sàng giải đáp mọi thắc mắc cho các em.