Nhận biết
Nêu cấu tạo kính lúp, cách dùng, khái niệm số bội giác G và đơn vị của f.
01 · Mục tiêu bài học
Mô tả được cấu tạo và cách sử dụng kính lúp; giải thích được ảnh ảo phóng đại khi vật đặt trong tiêu cự; vẽ sơ đồ đúng tỉ lệ để giải các bài tập đơn giản về thấu kính hội tụ.
Thông hiểu
Giải thích khi nào thu ảnh ảo phóng đại, phân biệt ảnh thật và ảnh ảo.
Thực hành
Dùng kính lúp để xem chữ nhỏ; dựng hai tia đặc biệt trên lưới tỉ lệ.
Vận dụng
Tính G hoặc f; phân tích vị trí, chiều và kích thước ảnh qua thấu kính hội tụ.
Câu hỏi khởi động: Vì sao thợ sửa đồng hồ hoặc người quan sát côn trùng thường dùng kính lúp? Vì sao có kính ghi 2×, có kính ghi 5×?
02 · Kiến thức trọng tâm
I. Cấu tạo và số bội giác của kính lúp
Kính lúp là một thấu kính hội tụ có tiêu cự ngắn, thường dưới 25 cm, giúp mắt quan sát vật nhỏ dưới góc trông lớn hơn. Kính có thể có tay cầm, khung đỡ hoặc đeo trước mắt.
(10.1) G = 25 / f (f tính bằng cm, G không có đơn vị)
Ví dụ: f=5 cm cho G=5×; f=10 cm cho G=2,5×. G càng lớn thì tiêu cự càng ngắn theo quy ước trên.
Phân biệt: G ghi trên kính là số bội giác góc khi ngắm chừng ở vô cực, không được đồng nhất với tỉ số độ cao ảnh/vật k=|h′/h| trong mọi cách đặt vật.
II. Cách quan sát vật nhỏ qua kính lúp
Đặt vật trước kính, trong khoảng từ O tới F, nghĩa là 0 < d < f. Khi đó thấu kính hội tụ cho ảnh ảo, cùng chiều, lớn hơn vật. Di chuyển kính hoặc vật từ từ sao cho ảnh nằm trong khoảng nhìn rõ của mắt.
Quan sát: Tia qua quang tâm O đi thẳng. Tia tới song song trục chính sau kính đi qua F′. Các đường kéo dài ngược của tia ló (nét đứt) cắt nhau tại ảnh ảo B′. Nếu d=f thì ảnh ở vô cực, chùm tia ló song song (mô hình lí tưởng).
III. Vẽ sơ đồ tạo ảnh qua thấu kính hội tụ
- Chọn một tỉ lệ xích thống nhất cho cả các khoảng dọc trục và chiều cao vật.
- Xác định O, F, F′ theo tiêu cự f; đặt điểm A trên trục chính và vẽ vật AB vuông góc trục.
- Từ B vẽ hai tia đặc biệt: một tia qua O và một tia song song trục chính có tia ló qua F′.
- Lấy giao của tia ló nếu ảnh thật hoặc giao đường kéo dài nếu ảnh ảo để được B′; hạ vuông góc xuống trục tại A′; nhận xét vị trí, chiều, kích thước.
(10.2) d′ = f·d / (d − f) (công thức kiểm tra mô hình thấu kính mỏng)
(10.3) h′ = − (d′ / d)·h (dấu của h′ chỉ chiều ảnh)
(10.2)–(10.3) là quan hệ dùng để kiểm tra hình vẽ, mở rộng so với yêu cầu trọng tâm của SGK là dựng sơ đồ đúng tỉ lệ. Quy ước d > 0 với vật thật bên trái; d′ > 0 với ảnh thật ở bên phải, d′ < 0 với ảnh ảo ở bên trái; h′ âm khi ảnh ngược chiều.
Lưu ý ba trạng thái: d<f → ảnh ảo, cùng chiều, lớn hơn; d=f → ảnh ở vô cực; d>f → ảnh thật, ngược chiều. Với d=2f, ảnh thật bằng vật. Không vẽ ảnh hữu hạn khi d=f.
| Đại lượng | Kí hiệu | Đơn vị | Chú ý |
|---|---|---|---|
| Tiêu cự | f | cm | OF = OF′ |
| Khoảng cách vật đến kính | d | cm | Đo từ O |
| Khoảng cách ảnh đến kính | d′ | cm | Có dấu theo quy ước |
| Độ cao vật/ảnh | h, h′ | cm | h′ có dấu theo chiều |
| Bội giác quy ước | G | không đơn vị | G=25/f, f theo cm |
03 · Quan sát và thực hành tương tác
Hoạt động 1 · Dựng ảnh qua kính lúp và thấu kính hội tụ
Thay đổi tiêu cự và khoảng cách vật để nhận ra sự chuyển trạng thái ảnh ảo – ảnh ở vô cực – ảnh thật. Tia thật vẽ nét liền có mũi tên; đường kéo dài dùng nét đứt.
Số bội giác quy ước G5×
Khoảng ảnh d′−7,5 cm
Chiều cao ảnh |h′|5 cm
Đặc điểm ảnhẢnh ảo
Hình SVG bảo toàn cùng một tỉ lệ theo hai trục; phần nào quá xa được giới hạn phạm vi minh họa. Chỉ số G không thay đổi khi dịch vật vì được tính từ f. Trên điện thoại, vuốt ngang sơ đồ để xem rõ các tia.
Hoạt động 2 · Khám phá số bội giác
Đổi tiêu cự hoặc chọn kính mẫu. So sánh nhãn bội giác và lưu ý đây là đại lượng về góc trông.
G=5×
Khi f giảm, G tăng.
Hoạt động 3 · Bài tập dựng ảnh trên giấy kẻ ô đúng tỉ lệ
Chọn tình huống và quan sát lưới. Mỗi vạch tương ứng 1 cm trong hệ tọa độ hình học; nếu hình tự thu nhỏ trên màn điện thoại thì mọi khoảng cách vẫn theo cùng một tỉ lệ.
Bài đầu dựa trên ví dụ SGK về vật cao 2 cm, cách kính 7,5 cm, tiêu cự 5 cm. Hình vẽ và các tia trong mô phỏng là hình mới tự dựng, không sao chép tranh SGK. Trên điện thoại, vuốt ngang sơ đồ nếu cần.
04 · Luyện tập và kiểm tra
4.1 · 12 ví dụ có lời giải
Ví dụ tăng dần từ cấu tạo kính lúp, bội giác, đến dựng ảnh bằng tia đặc biệt trên lưới tỉ lệ.
4.2 · 36 câu tự luyện
12 nhận biết + 12 thông hiểu + 12 vận dụng. Mỗi câu phản hồi ngay sau khi lựa chọn.
Đã làm: 0/36 · Đúng: 0/36
4.3 · Kiểm tra cuối bài: 22 câu, 10 điểm
Phần I: 10 ABCD × 0,25 = 2,50 điểm. Phần II: 6 Đúng/Sai bốn ý, mỗi câu tối đa 1,00 = 6,00 điểm. Phần III: 6 trả lời ngắn × 0,25 = 1,50 điểm.
Quy tắc chấm Đ/S: 1/2/3/4 ý đúng được 0,10/0,25/0,50/1,00 điểm; 0 ý đúng = 0. Trả lời ngắn chỉ nhập số, dấu thập phân nếu có; không ghi đơn vị, tối đa 4 kí tự. Đáp án đề kiểm tra chỉ hiện sau khi nộp.
05 · Sơ đồ tư duy
Sáu nhánh tổng hợp kiến thức kính lúp và cách dựng ảnh tỉ lệ.
06 · Em có biết?
Vì sao thợ sửa đồng hồ dùng kính lúp?
Các linh kiện nhỏ cần được quan sát dưới góc trông đủ lớn để phân biệt chi tiết; kính lúp tăng góc trông mà mắt nhận được.
Bội giác không phải tất cả
Kính có G lớn thường cho trường nhìn nhỏ hơn và cần đặt vật gần kính; lựa chọn kính phụ thuộc công việc, độ sáng và sự thoải mái của mắt.
Kính lúp và kính hiển vi
Kính lúp đơn giản dùng một thấu kính hội tụ để hỗ trợ quan sát, còn kính hiển vi quang học thường phối hợp vật kính và thị kính để quan sát chi tiết rất nhỏ.
Không soi Mặt Trời qua kính
Thấu kính hội tụ có thể tập trung ánh sáng mạnh, gây tổn thương mắt hoặc làm nóng vật dễ cháy. Chỉ sử dụng với nguồn sáng an toàn.
Ghi nhớ: Khi dựng hình, dấu hiệu ảnh thật–ảnh ảo do tia ló quyết định. Khi đọc nhãn kính, G=25/f chỉ là bội giác góc quy ước; không đổi G thành k=|h′/h| một cách tùy tiện.
Bài học và hình SVG tự biên soạn. Đối chiếu mục tiêu SGK/SGV Khoa học tự nhiên 9 – Kết nối tri thức với cuộc sống, Bài 10, NXB Giáo dục Việt Nam. Nội dung mở rộng được ghi rõ.