Giải Bài 9.4 trang 27 SBT Khoa học tự nhiên 9

Lời giải

BÁO CÁO THỰC HÀNH

Họ và tên: Nguyễn Văn A — Lớp: 9A

1. Mục đích thí nghiệm

Đo tiêu cự $f$ của thấu kính hội tụ bằng dụng cụ thực hành.

2. Chuẩn bị

Dụng cụ thí nghiệm: một thấu kính hội tụ cần đo tiêu cự; một nguồn sáng (vật sáng có dạng chữ F hoặc một vật có chiều cao $h$ xác định); một màn ảnh; giá quang học có thể gắn và dịch chuyển vật, thấu kính, màn; thước đo chiều dài (thước milimét).

3. Các bước tiến hành

- Bước 1: Gắn vật sáng, thấu kính hội tụ và màn ảnh lên giá quang học sao cho chúng cùng nằm trên một trục chính, vật và màn quay mặt vào nhau.
- Bước 2: Giữ cố định vị trí của vật và màn. Dịch chuyển thấu kính giữa vật và màn cho đến khi thu được ảnh thật, rõ nét, ngược chiều trên màn.
- Bước 3: Điều chỉnh khoảng cách vật – màn sao cho ảnh rõ nét thu được có chiều cao $h'$ đúng bằng chiều cao $h$ của vật (độ phóng đại bằng 1). Khi đó vật và ảnh đối xứng qua thấu kính, mỗi cái cách thấu kính một khoảng $2f$, nên khoảng cách từ vật đến màn là $L = 2f + 2f = 4f$.
- Bước 4: Đo khoảng cách $L$ từ vật đến màn, đo chiều cao $h$ của vật và chiều cao $h'$ của ảnh; ghi vào bảng. Tính tiêu cự theo công thức $f = \dfrac{L}{4}$.
- Bước 5: Lặp lại thí nghiệm nhiều lần (5 lần) để lấy giá trị trung bình.

4. Kết quả thí nghiệm

Với mỗi lần đo, do $h' \approx h$ nên khoảng cách vật – màn $L = 4f$, suy ra $f = \dfrac{L}{4}$:

| Lần đo | Khoảng cách vật–màn $L$ (mm) | $h$ (mm) | $h'$ (mm) | Tiêu cự $f=\dfrac{L}{4}$ (mm) |
| --- | --- | --- | --- | --- |
| 1 | 200 | 20 | 21 | $200/4 = 50$ |
| 2 | 199 | 20 | 20 | $199/4 = 49,75$ |
| 3 | 201 | 20 | 20 | $201/4 = 50,25$ |
| 4 | 202 | 20 | 19 | $202/4 = 50,5$ |
| 5 | 198 | 20 | 19 | $198/4 = 49,5$ |

a) Nhận xét về chiều cao của vật và chiều cao của ảnh

Chiều cao $h'$ của ảnh ở các lần đo (21; 20; 20; 19; 19 mm) đều xấp xỉ bằng chiều cao $h = 20$ mm của vật. Như vậy ảnh thu được trên màn có kích thước gần bằng vật, tức là độ phóng đại $k = \dfrac{h'}{h} \approx 1$. Điều này phù hợp với phương án đo: khi ảnh cao bằng vật thì vật và màn cùng cách thấu kính một khoảng $2f$, nên khoảng cách vật – màn bằng $4f$. Sai lệch nhỏ của $h'$ so với $h$ là do sai số khi quan sát và điều chỉnh ảnh rõ nét.

b) Tính giá trị trung bình của tiêu cự và so sánh

Giá trị trung bình của tiêu cự:

$$\bar{f} = \frac{50 + 49,75 + 50,25 + 50,5 + 49,5}{5} = \frac{250}{5} = 50 \text{ (mm)} = 5 \text{ cm}.$$

Giá trị đo được $\bar{f} = 50$ mm rất gần với số liệu tiêu cự ghi trên thấu kính (ví dụ $f = 50$ mm). Độ lệch giữa các lần đo so với giá trị trung bình chỉ khoảng $0,5$ mm, chứng tỏ kết quả thí nghiệm có độ tin cậy cao; phần sai lệch nhỏ là do sai số của dụng cụ đo và của việc quan sát ảnh rõ nét.

Đáp số