Nhận biết
Mô tả cấu tạo của thấu kính rìa mỏng/rìa dày, nhận diện trục chính, quang tâm O, tiêu điểm và tiêu cự f.
01 · Mục tiêu bài học
Sau bài học, em có thể nhận biết hai loại thấu kính, chỉ rõ quang tâm, trục chính, tiêu điểm chính, tiêu cự; thực hành khảo sát tia sáng, dựng ảnh và phân biệt ảnh thật – ảnh ảo bằng thí nghiệm.
Thông hiểu
Giải thích tác dụng hội tụ/phân kì dựa trên mô hình thấu kính gồm nhiều lăng kính nhỏ; nêu hai tia sáng đặc biệt.
Thực hành
Dựng ảnh của điểm sáng và vật AB; dùng vật sáng – thấu kính – màn chắn để xác định ảnh thật.
Vận dụng
Dự đoán ảnh khi thay đổi khoảng cách vật và tiêu cự; giải thích vì sao ảnh ảo không hứng được trên màn.
Khởi động: Vì sao có lúc ta hứng được ảnh của một vật trên màn sau thấu kính, nhưng có lúc nhìn thấy ảnh qua thấu kính mà đặt màn ở đâu cũng không hứng được?
02 · Kiến thức trọng tâm
I. Cấu tạo và phân loại thấu kính
Thấu kính là khối trong suốt, đồng chất, được giới hạn bởi hai mặt cong hoặc một mặt cong và một mặt phẳng. Trong không khí, thấu kính rìa mỏng thường là thấu kính hội tụ; thấu kính rìa dày thường là thấu kính phân kì.
Giải thích: Có thể hình dung thấu kính hội tụ gồm những lăng kính nhỏ có đáy hướng về trục chính nên tia sáng lệch về phía trục. Với thấu kính phân kì, hướng lệch ngược lại. Tia đi qua phần trung tâm gần như truyền thẳng theo mô hình thấu kính mỏng.
II. Trục chính, quang tâm, tiêu điểm chính và tiêu cự
Trục chính là đường thẳng đi qua quang tâm O, vuông góc với tiết diện thẳng của thấu kính. Quang tâm O là vị trí mà tia sáng đi qua truyền thẳng (xấp xỉ trong mô hình thấu kính mỏng).
Tiêu điểm chính: Khi chiếu chùm tia song song trục chính vào thấu kính hội tụ, các tia ló gặp nhau tại tiêu điểm chính phía sau; với thấu kính phân kì, đường kéo dài của các tia ló gặp nhau tại tiêu điểm chính phía trước. Thấu kính có hai tiêu điểm chính đối xứng qua O.
(8.1) f = OF = OF’
f là tiêu cự (đơn vị thường dùng: cm); F và F’ là hai tiêu điểm trên trục chính. Để tránh nhầm, trong các sơ đồ dưới đây quy ước F₁ ở phía vật và F₂ ở phía sau thấu kính.
III. Đường truyền của tia sáng qua thấu kính
Tia qua quang tâm
Tia tới đi qua O truyền thẳng và không đổi phương đối với hai loại thấu kính mỏng.
Tia tới song song trục chính
Hội tụ: tia ló đi qua F₂. Phân kì: đường kéo dài tia ló về phía vật đi qua F₁.
Khi dựng hình: Tia thật và ảnh thật vẽ nét liền; đường kéo dài của tia ló và ảnh ảo vẽ nét đứt. Các mũi tên trên tia thật chỉ chiều truyền sáng từ vật qua thấu kính.
IV. Sự tạo ảnh của vật qua thấu kính
Để dựng ảnh A’B’ của vật AB vuông góc với trục chính (A trên trục chính), từ B vẽ một tia qua O và một tia song song trục chính. Giao điểm của hai tia ló thật hoặc đường kéo dài của chúng là B’; từ B’ hạ vuông góc trục chính được A’.
| Thấu kính | Vị trí vật thật | Đặc điểm ảnh | Hứng trên màn? |
|---|---|---|---|
| Hội tụ | d > 2f | Ảnh thật, ngược chiều, nhỏ hơn vật | Có, đúng vị trí |
| d = 2f | Ảnh thật, ngược chiều, bằng vật | Có | |
| f < d < 2f | Ảnh thật, ngược chiều, lớn hơn vật | Có | |
| 0 < d < f | Ảnh ảo, cùng chiều, lớn hơn vật | Không | |
| Hội tụ | d = f | Không có ảnh rõ ở khoảng cách hữu hạn trong mô hình lí tưởng | Không ở vị trí hữu hạn |
| Phân kì | Mọi d > 0 | Ảnh ảo, cùng chiều, nhỏ hơn vật | Không |
d là khoảng cách từ vật đến O (vật thật nằm trước thấu kính). Kết quả xét thấu kính mỏng lí tưởng đặt trong không khí. Tại d=f, trường hợp đặc biệt được tách riêng để không suy diễn máy móc từ d>f hay d<f.
03 · Quan sát và khám phá
Mô phỏng 1 · Dựng ảnh A’B’ của một vật qua thấu kính
Thay đổi loại thấu kính, tiêu cự và khoảng cách vật – thấu kính để quan sát vị trí ảnh, chiều ảnh và đường đi của các tia sáng. Trên sơ đồ, màu cam là tia qua quang tâm; màu xanh là tia song song trục chính.
Vị trí vậtd = 45 cm
Tiêu cựf = 15 cm
Loại ảnhẢnh thật
Độ phóng đại0,5 lần
Ảnh thật, ngược chiều, nhỏ hơn vật
Quan sát giao điểm của hai tia ló phía sau thấu kính.
Sơ đồ dùng mô hình thấu kính mỏng lí tưởng để dựng tia. Phép tính nội bộ hỗ trợ hiển thị vị trí/kích thước ảnh, không phải công thức bắt buộc của Bài 8 SGK. Khi ảnh ở rất xa, mũi tên ảnh có thể nằm ngoài vùng vẽ; hãy đọc phần kết luận ngay dưới hình.
Mô phỏng 2 · Chùm sáng song song qua hai loại thấu kính
Quan sát trực tiếp đường đi của ba tia tới song song trục chính; chuyển hội tụ/phân kì để phân biệt tia ló thật và đường kéo dài (nét đứt).
Thấu kính hội tụ: ba tia ló gặp nhau thật tại F₂.
Mô phỏng 3 · Thí nghiệm màn chắn và nhật kí quan sát
Đặt màn chắn ở phía sau thấu kính. Dịch màn để kiểm tra xem có ảnh thật rõ nét hay không. Bài này dùng cùng cấu hình thấu kính/vật của mô phỏng 1.
Di chuyển màn tới vị trí ảnh thật để hứng ảnh rõ.
| STT | Thấu kính | f (cm) | d (cm) | Loại ảnh | Màn (cm) | Kết quả |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Chưa có quan sát nào được ghi. | ||||||
04 · Luyện tập và kiểm tra
4.1 · 12 ví dụ có lời giải
Mở từng ví dụ để xem hướng dẫn dựng tia, phân loại ảnh, nhận diện điều kiện và thiết kế thí nghiệm.
4.2 · 36 câu tự luyện
12 câu Nhận biết (NB), 12 câu Thông hiểu (TH), 12 câu Vận dụng (VD). Có phản hồi từng câu, không tính vào điểm kiểm tra.
Đã làm: 0/36 · Đúng: 0/36
4.3 · Kiểm tra cuối bài (22 câu · 10 điểm)
Phần I: 10 câu ABCD × 0,25 = 2,50 điểm.
Phần II: 6 câu Đúng/Sai, mỗi câu 4 ý, tối đa 6,00 điểm.
Phần III: 6 câu trả lời ngắn, mỗi câu 0,25 = 1,50 điểm; chỉ ghi số, không ghi đơn vị, tối đa 4 kí tự.
Quy tắc chấm Đúng/Sai: 1 ý đúng 0,10; 2 ý đúng 0,25; 3 ý đúng 0,50; cả 4 ý đúng 1,00; chưa đúng ý nào 0 điểm. Đáp án chỉ hiện sau khi nộp.
05 · Sơ đồ tư duy
Sáu nhánh kiến thức từ phân loại thấu kính, dựng tia tới đặc điểm ảnh và ứng dụng thực hành.
06 · Em có biết?
Ống kính máy ảnh
Máy ảnh dùng hệ thấu kính để tạo ảnh thật trên cảm biến; việc lấy nét nhằm điều chỉnh hệ quang học sao cho ảnh rõ tại mặt phẳng cảm biến.
Kính lúp
Kính lúp là ứng dụng của thấu kính hội tụ, khi vật đặt trong tiêu cự có thể quan sát ảnh ảo cùng chiều, phóng đại.
Kính đeo mắt
Thấu kính hội tụ và phân kì được dùng trong các loại kính điều chỉnh tật khúc xạ, tùy đặc điểm mắt từng người.
Thấu kính nước
Giọt nước có bề mặt cong có thể hoạt động gần như một thấu kính hội tụ trong điều kiện phù hợp; hiệu quả phụ thuộc hình dạng giọt và các môi trường bao quanh.
Ghi nhớ: Đừng nhầm tiêu điểm ảo của thấu kính phân kì với ảnh ảo của vật; cũng đừng nhầm vị trí ảnh ảo với một điểm có các tia sáng thật đi qua. Bài 9 tiếp theo sẽ thực hành đo tiêu cự của thấu kính hội tụ.
Bài giảng được biên soạn mới theo bốn mạch kiến thức SGK Khoa học tự nhiên 9, Bài 8 – Thấu kính, bộ Kết nối tri thức với cuộc sống. Các sơ đồ SVG và câu hỏi tự biên soạn; không sao chép hình SGK. Nội dung đối chiếu với SGK và sách giáo viên NXB Giáo dục Việt Nam.