Sáng kiến kinh nghiệm Phân loại các dạng bài tập Vật lí bồi dưỡng học sinh giỏi Lớp 9 phần quang hình

 BÁO CÁO KẾT QUẢ
 NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG SÁNG KIẾN
1. Lời giới thiệu
 Thầy giáo Chu Văn An từng nói: "Hiền tài là nguyên khí của quốc gia". 
Thật vậy, một đất nước, một dân tộc muốn phát triển nhanh, đời sống nhân dân 
ấm no hạnh phúc thì không thể thiếu người hiền tài.
 Bác Hồ kính yêu của chúng ta sinh thời cũng rất quan tâm đến việc đào tạo, 
bồi dưỡng nhân tài. Người coi việc diệt giặc đói, giặc dốt quan trọng không kém 
việc diệt giặc ngoại xâm.
 Tinh thần nghị quyết Đại hội VI của Đảng đã chỉ rõ: Coi đầu tư cho giáo 
dục là đầu tư cho phát triển. Trong đó chú trọng đến chất lượng mũi nhọn, muốn 
vậy phải đầu tư cho việc dạy, bồi dưỡng và sử dụng nhân tài ở tất cả các bộ môn.
 Bộ giáo dục và đào tạo đã có rất nhiều chủ trương mới về công tác bồi 
dưỡng học sinh giỏi. Đó là chú trọng tiếp tục xây dựng hệ thống các trường 
chuyên một cách hoàn thiện hơn; khuyến khích và tôn vinh những học sinh có 
thành tích cao trong học tập; các học sinh có năng khiếu được học với chương 
trình nâng cao phù hợp với năng lực và nguyện vọng của các em. Chính vì vậy 
mà có thể nói công tác bồi dưỡng học sinh giỏi là công tác mũi nhọn và trọng tâm 
của ngành giáo dục. Nó có tác dụng tích cực, thiết thực và mạnh mẽ trong việc 
nâng cao chất lượng cho đội ngũ giáo viên và kích thích tinh thần say mê học tập 
của học sinh, nâng cao chất lượng và khẳng định uy tín, thương hiệu nhà trường, 
góp phần quan trọng vào việc nâng cao chất lượng giáo dục nói chung.
 Riêng bộ môn Vật lí THCS có đặc thù là nội dung kiến thức gồm 4 phần 
chính: Cơ học, Nhiệt học, Điện học và Quang học. Mỗi phần có nét đặc trưng 
riêng, áp dụng các phương pháp giải tương đối khác nhau. Với phần quang hình 
học, muốn học tốt kiến thức nâng cao thì ngoài nắm vững kiến thức Vật lí, học 
sinh còn phải có kiến thức tương đối vững về hình học.
 Hiện nay trên thị trường có rất ít tài liệu tham khảo tốt việc phân loại bài 
tập quang hình học. Phương pháp giải cũng chưa được xây dựng thành hệ thống 
gây khó khăn cho cả học sinh và giáo viên khi giảng dạy, nhất là khi bồi dưỡng 
học sinh giỏi. Toán quang hình trong vật lý nâng cao vốn dĩ là một loại toán hay, 
có thể giúp học sinh đào sâu suy nghĩ, rèn luyện tư duy, rèn luyện tính kiên trì và 
cẩn thận. Nó được xem là một loại toán khá phong phú về chủ đề và nội dung, về 
quan điểm và phương pháp giải toán. Vì thế toán quang hình được xem là một 
phần trọng điểm của chương trình Vật lí nâng cao đối với học sinh thi học sinh 
giỏi và thi vào 10 chuyên. Song việc giải một bài toán quang hình thường phải sử 
dụng rất nhiều kĩ năng của môn hình học như: Vẽ hình, chứng minh, tính kích
 1 7.1. Nội dung của sáng kiến:
7.1.1. Kiến thức cơ bản và nâng cao
1. Định nghĩa: Là khối chất trong suốt được giới hạn bởi 2 mặt cong (hoặc 1 mặt 
cong và 1 mặt phẳng).
2. Phân loại thấu kính
+ Thấu kính rìa mỏng (thấu kính hội tụ): Phần rìa mỏng hơn phần giữa.
+ Thấu kính mép dày (thấu kính phân kỳ): Phần giữa mỏng hơn phần rìa
+ Kí hiệu của thấu kính:
 Thấu kính mép mỏng Thấu kính mép dày 
 (thấu kính hội tụ) (thấu kính phân kì)
3. Các đặc điểm của thấu kính
a. Quang tâm: Là điểm nằm giữa thấu kính. Mọi tia sáng đi qua quang tâm đều 
truyền thẳng.
b. Trục chính: Đường thẳng qua quang tâm O và vuông góc với thấu kính gọi là 
trục chính. Các đường thẳng khác qua O gọi là trục phụ (có vô số trục phụ).
c. Tiêu điểm chính: Là điểm đặc biệt nằm trên trục chính, là nơi hội tụ (hoặc 
điểm đồng quy) của chùm tia ló (hoặc tia tới). Một thấu kính có 2 tiêu điểm chính 
(1 tiêu điểm vật F và 1 tiêu điểm ảnh F’)
+ Tính chất: Nếu tia tới qua tiêu điểm vật chính thì tia ló song song với trục chính. 
Nếu tia tới song song với trục chính thì tia ló đi qua tiêu điểm ảnh chính.
 Chiều truyền ánh sáng Chiều truyền ánh sáng
 F O F’ F’ O F
 Thấu kính hội tụ (TKHT) Thấu kính phân kì (TKPK)
+ Tiêu điểm vật của TKHT nằm trước TK, của TKPK thì nằm sau TK (phía trước thấu 
kính là phía ánh sáng tới, phía sau thấu kính là phía ánh sáng ló ra khỏi thấu kính)
+ Tiêu cự (kí hiệu là f): là khoảng cách từ quang tâm O đến tiêu điểm chính.
 Vậy: |f| = OF = OF’
 3 6. Sự tạo ảnh qua thấu kính
a. Ảnh của vật tạo bởi thấu kính hội tụ
+ Vật đặt ngoài khoảng tiêu cự cho ảnh thật, ngược chiều với vật.
+ Vật đặt trong khoảng tiêu cự cho ảnh ảo, cùng chiều với vật.
+ Vật ở rất xa thấu kính cho ảnh thật là một điểm nằm tại tiêu điểm.
b. Ảnh của vật tạo bởi thấu kính phân kì
+ Vật đặt ở mọi vị trí trước thấu kính phân kì đều cho ảnh ảo, cùng chiều, nhỏ hơn 
vật và luôn nằm trong khoảng tiêu cự.
+ Khi vật đặt ở rất xa thấu kính, ảnh ảo của vật là một điểm nằm tại tiêu điểm.
* Cách dựng ảnh của vật qua thấu kính:
+ Để vẽ ảnh của một điểm sáng S qua TK ta vẽ hai tia sáng (đặc biệt) xuất phát 
từ S đến TK rồi vẽ hai tia ló, nếu hai tia ló cắt nhau ở đâu thì đó là ảnh thật, nếu 
đường kéo dài của chúng cắt nhau ở đâu thì đó là ảnh ảo.
+ Để vẽ ảnh của vật sáng, ta vẽ ảnh của các điểm trên vật, rồi nối các điểm ảnh 
lại với nhau thì được ảnh của vật.
* Lưu ý:
+ Khi vật vuông góc với trục chính thì ảnh cũng vuông góc với trục chính.
+ Tia sáng có phương đi qua S thì tia ló (hoặc tia khúc xạ, phản xạ) có phương 
đi qua ảnh của S.
7. Công thức thấu kính
 1 1 1
 Công thức thấu kính:   
 f d d '
  d.d ' 
  f 
  d  d '
  d '. f 
  Hệ quả d 
  d ' f
  d. f 
 d ' 
  d  f
+ Trong đó: d là vị trí của vật so với thấu kính 
 d’ là vị trí của ảnh so với thấu kính 
 f là tiêu cự của thấu kính
+ Quy ước: Vật thật: d > 0; vật ảo d < 0
 Ảnh thật: d’ > 0; ảnh ảo d’ < 0
 Thấu kính hội tụ f > 0; thấu kính phân kì f < 0
8. Nguyên lí truyền ngược của ánh sáng:
 Cho một quang hệ bất kì, nếu một tia sáng chiếu tới quang hệ theo hướng 
xy, cho tia ló đi theo hướng zt thì nếu chiếu tia sáng tới quang hệ theo hướng tz 
sẽ cho tia ló đi theo hướng yx.
 5 Loại 1. Cho điểm sáng
Ví dụ 1: Cho điểm sáng S như hình. Hãy trình bày cách vẽ và vẽ hình xác định vị 
trí ảnh S’ của điểm sáng S.
 S
 S
 F O F’ F’ O F
 a) b)
 S S
 F O F’ F’ O F
 c) d)
 Hướng dẫn giải
 a) Qua S kẻ tia tới song song với trục 
 S
 chính, tia ló đi qua tiêu điểm ảnh F’.
 + Qua S kẻ tia tới đi qua quang tâm O F’
 thì tia sáng truyền thẳng. F O S’
 + Giao của hai tia ló là ảnh S’ cần xác 
 định.
 b) Qua S kẻ tia tới song song với trục chính, tia 
 S
 ló có đường kéo dài đi qua tiêu điểm ảnh F’.
 + Qua S kẻ tia tới đi qua quang tâm O thì tia S’
 sáng truyền thẳng. F’ O
 + Đường kéo dài của hai tia ló giao nhau tại S’ 
 là ảnh của S cần xác định.
c) Vì S nằm trên trục chính nên ảnh S’ cũng nằm trên trục chính.
 + Kẻ tia tới SI bất kì đến gặp thấu kính tại I
 + Kẻ trục phụ song song với tia SI F'p
 I
 + Kẻ tiêu diện ảnh qua F’, giao của trục phụ
 '
 và tiêu diện ảnh là tiêu điểm ảnh phụ Fp
 S’ F S O F’
 + Tia tới song song với trục phụ thì tia ló đi 
 qua tiêu điểm ảnh phụ, nên tia ló của tia tới
 '
 SI đi qua F’. Giao của tia ló IFp với trục
 chính là ảnh S’ của S cần xác định.
 7 Loại thấu kính Vật Ảnh
 0 < d < f Ảnh ảo, cùng chiều và lớn hơn
 vật.
 d = f Ảnh ở vô cùng
 Thấu kính hội tụ Ảnh thật, ngược chiều và lớn
 f < d <2f
 (TKHT) hơn vật.
 d = 2f Ảnh thật và cao bằng vật.
 Ảnh thật, ngược chiều và nhỏ
 2f < d
 hơn vật.
 Thấu kính phân kì Ảnh ảo, cùng chiều và nhỏ hơn
 Với mọi d > 0
 (TKPK) vật.
Ví dụ 3: Xác định loại thấu kính, vị trí thấu kính, tiêu điểm trong các trường hợp 
sau, biết A'B' là ảnh của AB:
Hướng dẫn:
 a) Dễ thấy, ảnh ngược chiều vật nên là 
 ảnh thật, đây là thấu kính hội tụ. Mặt 
 khác ảnh và vật song song nhau nên 
 ảnh và vật cùng vuông góc trục chính. 
 Ta có, quang tâm nằm trên đường 
 thẳng AA' và cũng nằm trên BB',
do vậy ta xác định được quang tâm O là giao của AA' và BB'. Từ đó vẽ được 
trục chính là đường thẳng qua O và vuông góc với AB, vẽ được thấu kính. Do đó 
xác định được các tiêu điểm.
 b) Tương tự, ta dễ dàng xác định được 
 quang tâm O. Để xác định được thấu kính 
 ta vận dụng kiến thức: Một tia sáng đi dọc 
 theo vật thì tia ló đi dọc theo ảnh. Do đó ta 
 kéo dài vật sáng AB và ảnh A'B' cắt nhau 
 tại M thì thấu kính nằm trên đường thẳng 
 MO. Từ đó ta xác định được trục chính và 
 các tiêu điểm.
 9 A A
 F O F’ F’ O F
 B B
 c) d)
Bài 3: Trong các hình sau đây, xy là trục chính thấu kính, AB là vật thật, A’B’ là 
ảnh. Bằng phép vẽ hãy xác định: A’B’ là ảnh gì? Thấu kính thuộc loại nào? Các 
tiêu điểm chính và quang tâm O của thấu kính.
 B’ B’
 B B
 x y x y
 A A’ A’ A
 Hình a Hình b
Bài 4: Cho AB là vật sáng, A’B’ là ảnh của AB. Hãy xác định: Tính chất vật, ảnh, 
loại thấu kính? Bằng phép vẽ đường đi tia sáng, xác định quang tâm và tiêu điểm 
chính của thấu kính?
 B
 B
 A’ A’
 B’
 B’ A
 A
 Hình a) Hình b)
Bài 5: Cho đường đi của các tia sáng (1) và (2) như hình vẽ. Với mỗi hình vẽ hãy:
1) Xác định loại thấu kính.
2) Trình cách vẽ để xác định vị trí điểm vật S và điểm ảnh S’ của S. Vẽ tiếp đường 
đi của những tia còn thiếu.
 Hình a Hình b
Dạng 2: Xác định vị trí vật, ảnh, kích thước ảnh
Phương pháp giải:
+ Sử dụng 2 trong ba tia đặc biệt để dựng hình.
+ Dựa vào các tam giác đồng dạng để tìm độ dài các đoạn thẳng.
 11