SKKN Hướng dẫn khắc phục một số lỗi thường gặp của học sinh khi dựng ảnh của một vật tạo bởi thấu kính

1. Mở đầu
1.1. Lí do chọn đề tài
Vật lí học là cơ sở của nhiều ngành kĩ thuật quan trọng. Sự phát triển của khoa học Vật lí gắn bó chặt chẽ và có tác động qua lại trực tiếp với sự tiến bộ của khoa học kĩ thuật. Vì vậy những hiểu biết và nhận thức Vật lí có giá trị to lớn trong đời sống và sản xuất, đặc biệt trong công cuộc Công nghiệp hoá - Hiện đại hoá đất nước.
Hội nghị lần thứ 2 BCH Trung ương Đảng khoá VIII đã khẳng định: “phát triển giáo dục là sự nghiệp của toàn xã hội, của nhà nước và mỗi cộng đồng, của từng gia đình và mỗi công dân”
Trong việc giảng dạy vật lí thì việc tìm ra những phương pháp dạy học và giải bài tập vật lí ở mức độ định tính và định lượng đòi hỏi người giáo viên phải chọn lọc hệ thống bài tập, sử dụng đúng và linh hoạt phương pháp dạy học là công việc quan trọng trong quá trình hình thành và phát triển tư duy của học sinh. Đồng thời qua việc học vật lí học sinh cần được bồi dưỡng, rèn luyện về phẩm chất đạo đức, tính cẩn thận, tỉ mỉ và kĩ năng giải một bài tập vật lí mà phương pháp dựng ảnh của một vật sáng đặt vuông góc với trục chính của thấu kính là ví dụ cụ thể.
Khi dạy phần này, giáo viên thường không lưu ý đến kĩ năng dựng hình (phần hình học) của học sinh, việc phân chia tỉ lệ từ các tiêu cự của thấu kính không bằng nhau, vẽ đường truyền của các tia sáng đặc biệt qua thấu kính không chính xác như yêu cầu,... dẫn đến khi bằng thực nghiệm để đo chiều cao của ảnh và chiều cao khi tính toán có những sai số nhất định.
Học sinh thường không coi trọng cách dựng hình như: Vật đặt trước thấu kính không vuông góc với trục chính, không điền đầy đủ những thông tin cần thiết trên hình vẽ, thậm chí vẽ tràn sang cả trang giấy bên kia ... dẫn đến kết quả sai lệch so với yêu cầu của đề bài.
Vì vậy, trong những năm giảng dạy thực tế ở trường trung học cơ sở tôi thấy học sinh thường gặp khó khăn khi dựng ảnh của một vật tạo bởi thấu kính, nên tôi chọn đề tài này để nghiên cứu.
1.2. Mục đích của đề tài
Đề tài này nhằm giúp học sinh dựng ảnh của một vật sáng đặt vuông góc với trục chính của thấu kính được chính xác. Gây được hứng thú cho học sinh khi học tập, cũng như vận dụng kiến thức đã học để giải thích một số hiện tượng vật lí trong đời sống. Rèn luyện kĩ năng tư duy logic, tư duy sáng tạo cho học sinh, tính kiên trì, cẩn thận, chính xác, trung thực và tránh được những sai sót thường gặp trong quá trình giải một bài tập vật lí.
1.3. Đối tượng nghiên cứu
Hướng dẫn khắc phục một số lỗi thường gặp của học sinh khi dựng ảnh của một vật tạo bởi thấu kính.
1.4. Phương pháp nghiên cứu
Quá trình thực hiện đề tài, bản thân đã sử dụng các phương pháp sau:
+ Phương pháp nghiên cứu lí luận.
+ Phương pháp quan sát.
+ Phương pháp tổng kết kinh nghiệm giáo dục.
2. Nội dung sáng kiến kinh nghiệm
2.1. Cơ sở lí luận
Khi nghiên cứu về thấu kính, ta hình dung rằng thấu kính chia không gian thành hai vùng. Vùng không gian có vật sáng và các tia tới đi từ vật sáng đến thấu kính được gọi là phía trước của thấu kính, vùng không gian có các tia ló đi ra từ thấu kính gọi là phía sau của thấu kính. Song thực tế thì trong các hình vẽ ta thường gặp, phía trước thấu kính thường là phía bên trái của hình vẽ, phía sau là phía bên phải. Ở một số trường hợp khác phức tạp hơn, phía trước thấu kính có thể là bên phải hoặc bên dưới, bên trên hình vẽ, tuỳ theo vị trí của vật sáng so với thấu kính. Do vậy nếu gặp phải trường hợp vật sáng đặt phía sau thấu kính học sinh sẽ gặp lúng túng khi dựng ảnh của nó, cho nên trong bài giảng của mình giáo viên nên nói rõ điều này để học sinh thấy được các quan niệm trên mang tính tương đối, giúp tư duy của học sinh logic hơn trong nhận thức về thấu kính. 
Việc đầu tiên, giáo viên phải củng cố lại những nội dung kiến thức cơ bản, hệ thống về đặc điểm đường truyền của ba tia sáng đặc biệt tới thấu kính; các đặc điểm của ảnh của một vật tạo bởi thấu kính phân kì và thấu kính hội tụ; việc xác định các vị trí quang tâm, tiêu điểm, tiêu cự, trục chính, các kí hiệu của hai loại thấu kính trên; cách dựng ảnh.
2.1.1. Các khái niệm
2.1.1.1. Trục chính
Trong các tia tới vuông góc với mặt thấu kính, có một tia cho tia ló truyền
thẳng không đổi hướng. Tia này trùng với một đường thẳng được gọi là trục chính của thấu kính, ký hiệu là D.
2.1.1.2. Quang tâm
Trục chính của thấu kính, cắt thấu kính tại điểm O. Điểm O là quang tâm của thấu kính.
2.1.1.3. Tiêu điểm
 	Chùm tia tới song song với trục chính của thấu kính cho chùm tia ló hội tụ 
(hoặc có đường kéo dài cắt nhau) tại điểm F nằm trên trục chính. Đó là tiêu điểm của thấu kính.
2.1.1.4. Tiêu cự
 	Khoảng cách từ quang tâm tới mỗi tiêu điểm OF = OF’ = f gọi là tiêu cự của thấu kính.
2.1.2. Đặc điểm của ảnh của một vật tạo bởi thấu kính
2.1.2.1. Đối với thấu kính hội tụ
2.1.2.1.1. Vật đặt ngoài khoảng tiêu cự của thấu kính hội tụ cho ảnh thật, ngược chiều với vật
 	+ Vật đặt trong khoảng: d > 2f thì ảnh là ảnh thật, ngược chiều, nhỏ hơn vật.
 	+ Vật đặt trong khoảng: d = 2f thì ảnh là ảnh thật, ngược chiều, bằng vật.
 	+ Vật đặt trong khoảng: f < d < 2f thì ảnh là ảnh thật, ngược chiều, lớn hơn vật.
 	+ Vật đặt rất xa thấu kính thì ảnh thật, ở tiêu điểm và rất nhỏ.
2.1.2.1.2. Vật đặt trong khoảng tiêu cự cho ảnh ảo, cùng chiều với vật, ảnh bao giờ cũng lớn hơn vật
2.1.2.2. Đối với thấu kính phân kì
 	+ Vật sáng đặt ở mọi vị trí trước thấu kính phân kì luôn cho ảnh ảo, cùng chiều, nhỏ hơn vật và luôn nằm trong khoảng tiêu cự của thấu kính.
 	+ Vật đặt ở rất xa thấu kính, ảnh ảo của vật có vị trí cách thấu kính một khoảng bằng tiêu cự.
2.1.3. Đường truyền của các tia sáng đặc biệt qua thấu kính
2.1.3.1. Đối với thấu kính hội tụ
+ Tia tới đến quang tâm thì tia ló tiếp tục truyền thẳng theo phương của tia tới.
+ Tia tới song song với trục chính thì tia ló qua tiêu điểm.
+ Tia tới qua tiêu điểm thì tia ló song song với trục chính.
2.1.3.2. Đối với thấu kính phân kì
+ Tia tới song song với trục chính thì tia ló kéo dài đi qua tiêu điểm.
+ Tia tới đến quang tâm thì tia ló tiếp tục truyền thẳng theo phương của tia tới.
+ Tia tới có đường kéo dài đi qua tiêu điểm thì tia ló song song với trục chính.
* Chú ý: Trong sách giáo khoa không trình bày tia sáng đặc biệt này qua thấu kính phân kì, tuy nhiên đối với lớp học sinh khá, giỏi, giáo viên vẫn có thể đề cập tới.
2.1.4. Cách dựng ảnh của một vật sáng đặt vuông góc với trục chính của thấu kính
2.1.4.1. Dựng ảnh của điểm sáng S tạo bởi thấu kính hội tụ
Muốn dựng ảnh của một điểm sáng S nằm ngoài trục chính của thấu kính, ta vẽ đường đi của hai trong số ba tia sáng đặc biệt xuất phát từ S. Giao điểm của hai tia ló là ảnh S’ của điểm sáng S.
2.1.4.2. Dựng ảnh của một vật sáng AB đặt vuông góc với trục chính của thấu kính hội tụ
Muốn dựng ảnh của một vật sáng AB đặt vuông góc với trục chính của thấu kính (Điểm A trên trục chính, B ngoài trục chính), chỉ cần dựng ảnh B’ của B, từ B’ hạ đường vuông góc với trục chính, cắt trục chính tại A’ được ảnh của A. Khi đó A’B’ là ảnh của AB tạo bởi thấu kính.
* Lưu ý: Đối với trường hợp tạo ảnh ảo của thấu kính, khi dựng ảnh phải dùng nét đứt để biểu diễn, tránh nhầm lẫn với ảnh thật.
2.2. Thực trạng
Sách giáo khoa Vật lí hiện hành chỉ yêu cầu học sinh quan sát đường truyền của các tia sáng đặc biệt qua thấu kính hội tụ và thấu kính phân kì và dùng chúng để dựng ảnh thật, ảnh ảo của một vật qua thấu kính hội tụ, ảnh ảo của một vật qua thấu kính phâp kì. So sánh ảnh ảo của một vật qua thấu kính hội tụ và qua thấu kính phân kì. Không trình bày các công thức thấu kính, do các bài tập ở phần này là tương đối ít dẫn tới học sinh không chú ý nhiều để rèn luyện kĩ năng dựng ảnh của vật qua thấu kính.
Nếu kĩ năng đó không được chú ý, quan tâm một cách đầy đủ dễ dẫn tới việc cẩu thả, qua loa trong cách trình bày, lâu dần, nó sẽ thành “nếp tư duy” khiến học sinh không đạt tới những yêu cầu như mong muốn. Mặt khác, vì các đồ dùng và thiết bị thí nghiệm tương đối đầy đủ được trang bị tới các trường phổ thông như hiện nay, sẽ giúp cho học sinh chủ động trong lĩnh hội kiến thức, tạo cho các em yêu thích, hứng thú học tập bộ môn hơn. Song những kĩ năng đó không được nuôi dưỡng đúng sẽ dẫn đến kết quả thậm chí phản tác dụng. Các em chỉ có thói quen quan sát thí nghiệm mà “ xem” là chủ yếu, không tạo được tư duy khoa học vật lí cho mình. Có những học sinh khi đã được làm thí nghiệm, quan sát thí nghiệm nhưng không biết báo cáo kết quả thí nghiệm đó. Đó là do năng lực tư duy chưa đầy đủ, không lôgic, không nắm được những yêu cầu của sách giáo khoa và đặc biệt là không nghiên cứu trước tài liệu mà chỉ thích được làm thí nghiệm nhưng không biết phải làm như thế nào? Mục đích của thí nghiệm đó là gì. Đây quả là vấn đề khó khăn cho công tác giảng dạy bộ môn này. Một số học sinh khác lại có vẻ như đã hiểu được tất cả những kiến thức trong các bài học, nhưng khi thực tế tự mình phải làm những bài tập đó lại lúng túng không biết phải làm như thế nào! Đặc biệt với dạng bài tập đòi hỏi phải có kĩ năng dựng hình thành thạo như dạng bài tập này thật không phải là điều dễ. Ngoài tư duy Vật lí học, nó còn gắn với lối tư duy toán học chặt chẽ, súc tích của hình học nên rất nhiều học sinh gặp khó khăn trong quá trình làm bài tập.
Trong quá trình giảng dạy tôi đã khảo sát 110 học sinh Khối 9 của trường THCS Quảng Ngọc, năm học 2014 - 2015 về dạng bài tập này, kết quả như sau:
Vẽ chính hình chính xác
Vẽ hình cân đối trong một trang giấy
Nhầm lẫn giữa hai loại thấu kính
Xác định không chính xác tiêu cự
Đặt vật hoặc thấu kính hoặc cả hai không vuông góc với trục chính
Xác định sai tiêu điểm, quang tâm, vị trí đặt thấu kính
SL
%
SL
%
SL
%
SL
%
SL
%
SL
%
12
10.91
13
11.82
9
8.18
41
37.27
18
16.36
17
15.45
(Hình thức khảo sát là yêu cầu học sinh làm bài kiểm tra rèn luyện kĩ năng dựng ảnh của một vật tạo bởi thấu kính).
Từ kết quả trên, tôi xây dựng cho mình kế hoạch sửa chữa những sai sót không đáng có của học sinh, giúp các em dựng ảnh của một vật sáng đặt vuông góc với trục chính của thấu kính được chính xác, góp phần vực lại niềm tin và lòng yêu thích, óc tìm tòi, sáng tạo khi học tập bộ môn.
2.3. Những giải pháp
	Trong quá trình học tập vật lí, học sinh luôn luôn phải thực hiện các thao tác chân tay (như làm thí nghiệm, bố trí phép đo, sử dụng các dụng cụ đo...) và các thao tác tư duy (như phân tích, so sánh, tổng hợp, khái quát hoá, trừu tượng hoá, cụ thể hoá...). Để hoạt động nhận thức vật lí đạt kết quả và thực hiện ngày càng nhanh thì giáo viên cần có ý thức rèn luyện cho học sinh kĩ năng, kĩ xảo thực hiện những thao tác tư duy đó. Việc rèn luyện này phải được thực hiện thường xuyên và liên tục.
Môn Vật lí có mối quan hệ gắn bó chặt chẽ qua lại với các môn học khác. Nhiều kiến thức và kĩ năng đạt được qua môn học này là cơ sở đối với việc học tập nhiều bộ môn, đặc biệt các môn Sinh học, Hoá học và Công nghệ. Mặt khác, vì Vật lí học là một khoa học thực nghiệm đã được toán học hoá ở mức độ cao nên nhiều kiến thức và kĩ năng toán học được sử dụng rộng rãi trong việc học tập vật lí. Việc giảng dạy vật lí có những khả năng to lớn góp phần hình thành và rèn luyện học sinh cách thức tư duy và làm việc khoa học, cũng như góp phần giáo dục học sinh ý thức, thái độ, trách nhiệm đối với cuộc sống, gia đình, xã hội và môi trường. Ngoài ra, môn vật lí có nhiệm vụ thực hiện mục tiêu chung của giáo dục THCS, giúp học sinh củng cố và phát triển những kết quả của giáo dục Tiểu học, có trình độ học vấn phổ thông cơ sở và những hiểu biết ban đầu về kĩ thuật và hướng nghiệp.
Đối với dạng bài tập dựng ảnh của một vật sáng đặt vuông góc với trục chính của thấu kính, giáo viên nên hướng học sinh tự đề xuất phương án thí nghiệm và tự bố trí được thí nghiệm kiểm tra phương án đó, ghi chép kết quả cẩn thận, đối chiếu, so sánh để rút ra phương án đúng. Biết sử dụng kết quả thí nghiệm để có cơ sở dựng hình chính xác theo yêu cầu.
Một việc không thể thiếu, đó là học sinh phải biết vận dụng linh hoạt kiến thức hình học đã học ở các lớp dưới vào việc dựng ảnh của vật qua thấu kính. Giáo viên cần phân tích đúng, sai trong quá trình dựng ảnh của học sinh, hướng dẫn cách sửa chữa. Qua đó học sinh rút ra cho mình những bài học cần có và thấy được mối liên hệ mang tính chất công cụ đắc lực giữa Toán học và Vật lí học.
Trong mọi khâu của quá trình học tập vật lí, có nhiều cơ hội để học sinh thực hiện những thao tác đó trong việc thực hiện tư duy lôgic mang tính biện chứng khoa học giữa các môn học. Rõ ràng là không phù hợp và lãng phí thời gian, thậm chí để cho học sinh mang cảm giác “học vẹt” nếu chúng ta “để cho học sinh thực hiện hàng trăm hàng ngàn lần những suy luận đó một cách mò mẫm tuỳ tiện, không có quy tắc nào...” Như vậy, việc chuẩn bị lí thuyết rành mạch, chu đáo khi giải một bài tập hoặc giải thích một hiện tượng thực tế giúp phát triển tư duy logic và kĩ năng cho học sinh tốt hơn nhiều so với hàng trăm bài luyện tập mà các em bế tắc trong phương pháp. Việc sửa chữa những sai sót đó cho học sinh thường phải làm liên tục, thường xuyên, công phu, tỉ mỉ. Giáo viên cần ôn tập, bổ sung những kiến thức cần có; các quá trình (các bước) dựng ảnh, những điều cần chú ý..., có như vậy mới giúp học sinh thấy được những sai sót thường gặp trong khi làm bài tập không chỉ riêng mình môn học nào.
Trước hết, để có thể sửa chữa những lỗi của học sinh thường mắc phải khi vẽ ảnh của một vật sáng đặt vuông góc với trục chính của thấu kính, ta phải tìm nguyên nhân gây ra những lỗi đó và hướng dẫn học sinh cách khắc phục. Một số lỗi của học sinh khi dựng ảnh của một vật sáng đặt vuông góc với trục chính của thấu kính và cách sửa.
 	2.3.1. Lỗi đặt vị trí thấu kính trên trang giấy trước khi dựng ảnh của một vật tạo bởi thấu kính khi chưa định hình được vị trí của ảnh
- Để đảm bảo hình vẽ được cân đối, rõ ràng, chính xác và mĩ quan đặc biệt là những bài tập yêu cầu dựng hình theo đúng tỉ lệ cần lưu ý học sinh một số vấn đề trước khi dựng ảnh nhằm giúp các em định hướng được hình vẽ ở vị trí nào trên trang giấy, vì nhiều trường hợp do không được định hướng trước nên khi vẽ, học sinh có thể tự “bẻ cong” đường truyền của tia sáng hoặc vẽ sang cả mặt giấy của trang bên dẫn đến hình vẽ không chính xác. 
A’
B’
A
B
F1
O
D
F1’
Trang 1
Trang 2
Vẽ sang cả trang bên:
Học sinh tự “Bẻ cong” đường truyền của tia sáng tại điểm I để ảnh không bị tràn qua trang 1 (Sai cách vẽ):
Trang 1
Trang 2
A’
B’
A
B
F1
O
D
F1’
I
Như vậy, không nhất thiết phải vẽ thấu kính nằm chính giữa trang giấy vì trong trường hợp thấu kính hội tụ cho ảnh ảo thì ảnh luôn nằm về một bên của thấu kính, cùng phía với vật, nên vẽ thấu kính dịch sang phải (nếu vật đặt bên trái thấu kính) hoặc sang trái (nếu vật đặt bên phải thấu kính) so với giữa trang giấy tùy từng bài tập cụ thể. 
- Trong trường hợp vật cách thấu kính một khoảng f < d < 2f thì nên vẽ thấu kính dịch sang trái (nếu vật đặt bên trái thấu kính), dịch sang phải (nếu vật đặt bên phải thấu kính) so với giữa trang giấy vì ảnh của vật nằm ở phía bên kia thấu kính so với vật và thường cách thấu kính một khoảng lớn hơn khoảng cách từ vật tới thấu kính.
Trang 2
Trang 2
Trang 1
Vẽ hình chưa hợp lí
(thấu kính đặt giữa trang giấy).
A’
B’
A
B
F
O
D
F’
Trang 1
Vẽ hình hợp lí (thấu kính đặt sang trái
trang giấy).
A’
B’
A
B
F
O
D
F’
	Trang 1	Trang 2
- Đối với thấu kính phân kì thì nếu vật đặt bên trái thấu kính thì nên vẽ thấu kính dịch về bên phải, nếu vật đặt bên phải thấu kính thì nên vẽ thấu kính dịch về bên trái so với giữa trang giấy, vì ảnh ảo tạo bởi thấu kính phân kì luôn
nằm trong khoảng tiêu cự và cùng phía với vật.
Một vài lưu ý trên đây có thể nói là “rất nhỏ” song lại có ý nghĩa “rất lớn” đối với học sinh, đặc biệt về mặt kiến thức và cách vận dụng vào để giải quyết các bài tập dựng ảnh của một vật tạo bởi thấu kính. Mặt khác nó còn có tác dụng ôn tập, củng cố kiến thức của các em về đặc điểm của ảnh của một vật tạo bởi các thấu kính trong chương trình sách giáo khoa hiện hành.
2.3.2. Nhầm lẫn giữa hai loại thấu kính
Bài tập 1: Một vật phẳng AB đặt vuông góc với trục chính của thấu kính phân kì. Bằng kiến thức đã học hãy dựng ảnh của AB qua thấu kính và nêu đặc điểm của ảnh trong hai trường hợp:
a) Vật đặt trong khoảng tiêu cự của thấu kính.
b) Vật đặt ngoài khoảng tiêu cự của thấu kính.
Hình 1a
A
B
F
O
D
F’
A’
B’
- Dựng ảnh: 
a) (Hình 1a)
- Đặc điểm ảnh:
+ Ảnh ảo, cùng chiều, lớn hơn vật!
	Cách sửa: 
Hình 1b
A
B
 F
O
F’
A’
B’
D
	+ Giáo viên yêu cầu học sinh ôn tập lại kiến thức về cách dựng ảnh của vật tạo bởi thấu kính phân kì.
	+ Hình vẽ đúng là (Hình 1b). 
Hình 2a
A’
B’
A
B
F
O
D
F’
b) (Hình 2a)
- Đặc điểm ảnh:
+ Ảnh thật, ngược chiều, lớn hơn vật.
Cách sửa: 
Hình 2b
A’
B’
F
O
D
F’
A
B
+ Tương tự giáo viên yêu cầu học sinh ôn tập lại kiến thức về cách dựng ảnh của vật tạo bởi thấu kính phân kì.
+ Hình vẽ đúng là (Hình 2b). 
Trong trường hợp ở bài tập này, học sinh không hề để ý tới vai trò của thấu kính phân kì luôn cho ảnh ảo, nhỏ hơn vật, dù vật đặt ở bất kì vị trí nào trước thấu kính.
2.3.3. Xác định tiêu cự (OF = OF’) không chính xác
Hình 3
A’
B’
A
B
F
O
D
F’
Bài tập 2: Dựng ảnh A’B’ của vật sáng AB qua thấu kính hội tụ. Biết vật đặt trong khoảng f < d < 2f. Nêu tính chất của ảnh?
- Dựng ảnh: (Hình 3) 
- Tính chất của ảnh: 
	+ Ảnh thật
	+ Ngược chiều
 	+ Nhỏ hơn vật.
	Ở bài tập trên do học sinh xác định khoảng cách từ OFOF’ tức là ff’ nên dựng ảnh không đúng. Dẫn đến kết luận sai về đặc điểm của ảnh. 
Cách sửa: 
+ Giáo viên yêu cầu học sinh xác định đúng khoảng cách OF = OF’.
A’
B’
A
B
F
O
D
F’
Hình 4
+ Yêu cầu học sinh xem lại đặc điểm của ảnh tạo bởi thấu kính kính hội tụ trong trường hợp này để có cơ sở kết luận đúng. Hình vẽ đúng là (Hình 4).
- Đặc điểm của ảnh:
+ Ảnh thật
+ Ngược chiều.
+ Lớn hơn vật.
	Bài tập 3: Dựng ảnh A’B’ của vật sáng AB đặt vuông góc với trục chính của thấu kính hội tụ khi khoảng cách từ vật đến thấu kính OA = 2f. Nêu đặc điểm của ảnh.
	Bài tập này, học sinh có thể mắc lỗi sau: 
A’
B’
A
B
F
O
D
F’
Hình 5a
*Trường hợp 1:
 	- Dựng ảnh. (Hình 5a) 
 	- Đặc điểm của ảnh: Ảnh thật, ngược chiều, nhỏ hơn vật.
*Trường hợp 2:
	- Dựng ảnh (Hình 5b)
A’
B’
A
B
F
O
D
F’
Hình 5b
- Đặc điểm của ảnh: Ảnh thật, ngược chiều, lớn hơn vật. 
* Ở trường hợp 1: Học sinh đã lấy OF > OF’ dẫn đến A’B’ nhỏ hơn AB.
Cách sửa : 
 	- Xác định OF = OF’
A’
B’
A
B
F
O
D
F’
Hình 6
- Xem lại kiến thức về đặc điểm của ảnh. Hình đúng là (Hình 6).
* Ở trường hợp 2: Học sinh đã lấy OF < OF’ dẫn đến A’B’ lớn hơn AB.
Cách sửa: Tương tự trường hợp 1
* Có thể mở rộng bài tập 3 nêu trên bằng câu hỏi: Qua phép vẽ em hãy đo khoảng cách từ thấu kính đến ảnh A’B’. Từ đó tính tiêu cự của thấu kính hội tụ nói trên?
Với câu hỏi này, chỉ có thể vẽ đúng hình như hình 6. Học sinh có thể tính tiêu cự thấu kính bằng biểu thức: . Thật vậy: Gọi khoảng cách từ vật đến thấu kính là: , khoảng cách từ thấu kính đến ảnh là . Do (đề bài); và (theo phép vẽ) nên khoảng cách từ vật đến ảnh là d’ + d = 4f. Từ đó suy ra: .
Phương pháp đo tiêu cự của thấu kính nói trên gọi là phương pháp Din-bec-man (Silbermann). Đây là một trong những phương pháp đo tiêu cự thấu kính hội tụ tương đối chính xác và khá đơn giản. Ngoài một chuẩn chủ quan là ảnh rõ nét (hứng trên màn ảnh), còn có hai chuẩn khách quan khác là:“Khoảng cách từ vật và từ ảnh đến thấu kính là bằng nhau và “ảnh cao bằng vật”. Với ba chuẩn này, sai số trong việc xác định vị trí của ảnh và vật chỉ vào khoảng 2mm và sai số tỉ đối của phép đo có thể đạt tới 1%.
Với câu hỏi mở rộng ở ví dụ này, không những giáo viên phát hiện ra những sai lầm thường gặp của học sinh, mà còn cung cấp cho các em thêm sự hiểu biết về đặc điểm của ảnh tạo bởi thấu kính hội tụ. Ngoài ra, còn giúp học sinh học tốt ở bài thực hành: “Đo tiêu cự của thấu kính hội tụ” ngay sau đó.
Ở hai trường hợp dựng ảnh của học sinh (hình 5a,b) vẫn có thể đo được tiêu cự của thấu kính dựa vào khoảng cách từ vật đến thấu kính (d) và khoảng cách từ ảnh đến thấu kín