Chuyên đề bồi dưỡng HSG môn Vật Lý 9 - Phần Quang học

CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÝ 9 PHẦN QUANG HỌC

 

1/ Khái niệm cơ bản:

  - Ta nhận biết được ánh sáng khi có ánh sáng đi vào mắt ta.

  - Ta nhìn thấy được một vật khi có ánh sáng từ vật đó mang đến mắt ta. ánh sáng ấy có thể  do vật tự nó phát ra (Nguồn sáng) hoặc hắt lại ánh sáng chiếu vào nó. Các vật ấy được gọi là vật sáng.

  - Trong môi trường trong suốt và đồng tính ánh sáng truyền đi theo 1 đường thẳng.

 - Đường truyền của ánh sáng được biểu diễn bằng một đường thẳng có hướng gọi là tia sáng.

  - Nếu nguồn sáng có kích thước nhỏ, sau vật chắn sáng sẽ có vùng tối.

  - Nếu nguồn sáng có kích thước lớn, sau vật chắn sáng sẽ có vùng tối và vùng nửa tối.

2/ Sự phản xạ ánh sáng.

  - Định luật phản xạ ánh sáng.

+ Tia phản xạ nằm trong mặt phẳng chứa tia tới và đường pháp tuyến với gương ở điểm tới.

+ Góc phản xạ bằng góc tới.

  - Nếu đặt một vật trước gương phẳng thì ta quan sát được ảnh của vật trong gương.

+ ảnh trong gương phẳng là ảnh ảo, lớn bằng vật, đối xứng với vật qua gương.

+ Vùng quan sát được là vùng chứa các vật nằm trước gương mà ta thấy ảnh của các vật đó khi nhìn vào gương.

+ Vùng quan sát được phụ thuộc vào kích thước của gương và vị trí đặt mắt.

Loại 1 :  Bài tập về sự truyền thẳng của ánh sáng.

Phương pháp giải:  

- Dựa trên định luật truyền thẳng ánh sáng.

- Vận dụng kiến thức về tạm giác đồng dạng, t/c tỉ lệ thức.

- Định lý ta lét về tỉ số đoạn thẳng.

- Công thức tính diện tích, chu vi các hình.

- HD HS biếínhử dụng kiến thức về hình chiếu bằng đã học trong môn công nghệ lớp 8.

Thí dụ 1: Một điểm sáng đặt cách màn 1 khoảng 2m, giữa điểm sáng và màn người ta đặt 1 đĩa chắn sáng hình tròn sao cho đĩa song song với màn và điểm sáng nằm trên trục đi qua tâm và vuông góc với đĩa.

a) Tìm đường kính của bóng đen in trên màn biết đường kính của đĩa d = 20cm và đĩa cách điểm sáng 50 cm.

b) Cần di chuyển đĩa theo phương vuông góc với màn một đoạn bao nhiêu, theo chiều nào để đường kính bóng đen giảm đi một nửa?

c) Biết đĩa di chuyển đều với vận tốc v= 2m/s. Tìm vận tốc thay đổi đường kính của bóng đen.

d) Giữ nguyên vị trí của đĩa và màn như câu b thay điểm sáng bằng vật sáng hình cầu đường kính d₁ = 8cm. Tìm vị trí đặt vật sáng để đường kính 

Giải

a) Theo định lý Talet ta có:

\(\frac{{AB}}{{A'B'}} = \frac{{SI}}{{SI'}} \Rightarrow A'B' = \frac{{AB.SI'}}{{SI}} = \frac{{20.200}}{{50}} = 80cm\)

b) Gọi A2, B2 lần lượt là trung điểm của I’A’ và I’B’. Để đường kính bóng đen giảm đi một nửa(tức là A2B2) thì đĩa AB phải nằm ở vị trí A1B1. Vì vậy đĩa AB phải dịch chuyển về phía màn.

Theo định lý Talet ta có :

\(\frac{{{A_1}{B_1}}}{{{A_2}{B_2}}} = \frac{{S{I_1}}}{{SI'}} \Rightarrow S{I_1} = \frac{{{A_1}{B_1}}}{{{A_2}{B_2}}}.SI' = \frac{{20}}{{40}}.200 = 100cm\)

Vậy cần dịch chuyển đĩa một đoạn II1 = SI1 – SI = 100-50 = 50 cm

c) Thời gian để đĩa đi được quãng đường I I1 là:

t = s/v = II1/v = 0,5/2 = 0,25 s

Tốc độ thay đổi đường kính của bóng đen là:

v’ = \(\frac{{{\rm{A'B' -   }}{{\rm{A}}_{\rm{2}}}{{\rm{B}}_{\rm{2}}}}}{{\rm{t}}} = \frac{{0,8 - 0,4}}{{0,25}}\)  = 1,6m/s

d) Gọi CD là đường kính vật sáng, O là tâm .Ta có:

\(\begin{array}{l}
\frac{{M{I_3}}}{{MI'}} = \frac{{{A_3}{B_3}}}{{A'B'}} = \frac{{20}}{{80}} = \frac{1}{4} \Rightarrow \frac{{M{I_3}}}{{M{I_3} + {I_3}I'}} = \frac{1}{4}\\
 \Rightarrow M{I_3} = \frac{{{I_3}I'}}{3} = \frac{{100}}{3}cm
\end{array}\)

Mặt khác:

\(\frac{{MO}}{{M{I_3}}} = \frac{{CD}}{{{A_3}{B_3}}} = \frac{8}{{20}} = \frac{2}{5} \Rightarrow MO = \frac{2}{5}M{I_3} = \frac{2}{5} \times \frac{{100}}{3} = \frac{{40}}{3}cm\)

=> OI3 = MI3 – MO = \(\frac{{100}}{3} - \frac{{40}}{3} = \frac{{60}}{3} = 20cm\)

Vậy đặt vật sáng cách đĩa một khoảng là 20 cm

- Diện tích vùng nửa tối:

S = \(\pi (I'A_2^2 - I'{A'^2}) = 3,14({80^2} - {40^2}) \approx 15080c{m^2}\)

...

-( Để xem nội dung tiếp theo của tài liệu, các em vui lòng đăng nhập xem online hoặc tải về)-

Loại 2: Vẽ đường đi của tia sáng qua gương phẳng, ảnh của vật qua gương phẳng, hệ gương phẳng.

Phương pháp giải:

 - Dựa vào định luật phản xạ ánh sáng.

+ Tia phản xạ nằm trong mặt phẳng chứa tia tới và pháp tuyến tại điểm tới.

+ Góc phản xạ bằng góc tới.

- Dựa vào tính chất ảnh của vật qua gương phẳng:

+ Tia phản xạ có đường kéo dài đi qua ảnh của điểm sáng phát ra tia tới.                                                                                                      

Thí dụ 1:

Cho 2 gương phẳng M và N có hợp với nhau một góc  và có mặt phản xạ hướng vào nhau. A, B là hai điểm nằm trong khoảng 2 gương. Hãy trình bày cách vẽ đường đi của tia sáng từ A phản xạ lần lượt trên 2 gương M, N rồi truyền đến B trong các trường hợp sau:

a)  là góc nhọn

b)  lầ góc tù

c) Nêu điều kiện để phép vẽ thực hiện được.

Giải

a,b) Gọi A’ là ảnh của A qua M, B’ là ảnh của B qua N.

Tia phản xạ từ I qua (M) phải có đường kéo dài đi qua A’. Để tia phản xạ qua (N) ở J đi qua điểm B thì tia tới tại J phải có đường kéo dài đi qua B’. Từ đó trong cả hai trường hợp của  ta có cách vẽ sau:

- Dựng ảnh A’ của A qua (M)          (A’ đối xứng A qua (M)

- Dựng ảnh B’ của B qua (N)            (B’ đối xứng B qua (N)

- Nối A’B’ cắt  (M) và (N) lần lượt tại I và J

- Tia A IJB là tia cần vẽ.

c) Đối với hai điểm A, B cho trước. Bài toán chỉ vẽ được khi A’B’

 cắt cả hai gương (M) và (N)

(Chú ý: Đối với bài toán dạng này ta còn có cách vẽ khác là:

- Dựng ảnh A’ của A qua (M)

- Dựng ảnh A’’ của A’ qua (N)

- Nối A’’B cắt (N) tại J

- Nối JA’ cắt (M) tại I

- Tia AIJB là tia cần vẽ.

...

-( Để xem nội dung đầy đủ, chi tiết, các em vui lòng đăng nhập xem online hoặc tải về)-

Trên đây là một phần trích đoạn nội dung tài liệu Chuyên đề bồi dưỡng HSG môn Vật Lý 9 - Phần Quang học. Để xem thêm nhiều tài liệu tham khảo hữu ích khác các em chọn chức năng xem online hoặc đăng nhập vào trang Chúng tôi để tải tài liệu về máy tính.

Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong học tập.