Giải Hoạt động 2 trang 45 SGK Khoa học tự nhiên 9

Lời giải

Đề: Chứng tỏ rằng điểm sáng $S$ đặt trên trục chính của thấu kính cũng cho ảnh $S'$ nằm trên trục chính.

Lời giải (dùng cách vẽ ảnh của thấu kính như SGK):

Để xác định ảnh của điểm sáng $S$, ta vẽ hai tia sáng xuất phát từ $S$ rồi tìm giao điểm của hai tia ló (hoặc đường kéo dài của chúng).

a) Tia thứ nhất — tia đi dọc theo trục chính

Từ $S$ nằm trên trục chính, ta chọn một tia sáng truyền đi dọc theo chính trục chính. Tia này đi tới quang tâm $O$ của thấu kính. Vì tia qua quang tâm truyền thẳng, không bị đổi hướng, nên sau khi qua thấu kính nó vẫn tiếp tục đi trùng với trục chính.

$\Rightarrow$ Tia ló thứ nhất nằm ngay trên trục chính.

b) Tia thứ hai — tia bất kì tới mép thấu kính

Từ $S$ ta vẽ thêm một tia sáng $SI$ tới một điểm $I$ bất kì trên thấu kính (tia này xiên góc với trục chính). Để tìm tia ló của tia $SI$, ta dùng trục phụ và tiêu diện:

- Vẽ trục phụ đi qua quang tâm $O$ và song song với tia tới $SI$.
- Trục phụ này cắt tiêu diện ảnh (mặt phẳng chứa tiêu điểm $F'$ và vuông góc với trục chính) tại tiêu điểm phụ $F'_p$.
- Theo tính chất của thấu kính, tia ló của tia $SI$ sẽ đi qua tiêu điểm phụ $F'_p$, tức là tia ló có phương $IF'_p$.

c) Giao điểm hai tia ló

Kéo dài (hoặc lấy giao) tia ló thứ hai $IF'_p$ với tia ló thứ nhất (trục chính). Hai tia ló này cắt nhau tại điểm $S'$ — đó chính là ảnh của $S$.

Nhưng tia ló thứ nhất nằm hoàn toàn trên trục chính, nên mọi điểm thuộc tia ló thứ nhất đều nằm trên trục chính. Giao điểm $S'$ của nó với tia ló thứ hai bắt buộc cũng phải nằm trên trục chính.

$\Rightarrow$ Ảnh $S'$ của điểm sáng $S$ nằm trên trục chính của thấu kính.

Vậy điểm sáng đặt trên trục chính luôn cho ảnh nằm trên trục chính (điều phải chứng minh).

Đáp số