Giải bài tập SGK Vật lý 11 Nâng cao Bài 56: Thực hành: Xác định chiết suất của nước và tiêu cự của thấu kính phân kì

Vì sao ở thí nghiệm xác định chiết suất của nước, cốc đựng nước phải có thành mỏng, đường kính lớn và được xoay với các góc quanh 30^o

Phương pháp giải

Khi làm thí nghiệm thực tế xác định chiết suất của nước cần lựa chọn dụng cụ (cốc thủy tinh) có thành mỏng để hạn chế sự ảnh hưởng của khúc xạ qua thủy tinh làm sai số trong phép đo

Hướng dẫn giải

- Khi xác định chiết suất của nước, cốc đựng nước phải có thành mỏng đo độ dài tia sáng khúc xạ trong thủy tinh thành cốc không đáng kể; đường kính cốc lớn để giảm thiểu sai số đo tia khúc xạ trong thủy tinh gây ra.

- Cốc được xoay với các góc α ≤ 30^o vì nếu α > 30^o thì độ dài tia khúc xạ trong thủy tinh thành cốc lớn tạo sai số lớn cho phép đo.

Ngoài phương án đã làm, em còn biết những phương án nào khác để xác định chiết suất của nước?

Phương pháp giải

Vận dụng kiến thức về chiết suất của nước và thực tế đời sống để trả lời câu hỏi này

Hướng dẫn giải

Phương án xác định chiết suất của nước:

- Dùng cốc thủy tinh đáy rất mỏng

- Đặt một bảng chia độ có đường kính trùng mặt nước

- Đến S cho tia tới SI từ nước ra không khí, đo giá trị i, r nhiều lần

Trong thí nghiệm xác định tiêu cự của thấu kính phân kỳ, để xác định giá trị d’, tại sao ta phải tìm vị trí của màn cho ảnh rõ nét nhất của vật.

Phương pháp giải

Khi thực hành thí nghiệm, cần tìm vị trí cho ảnh rõ nét nhất vì đó là ảnh thật qua thấu kính phân kì, từ đó xác định được giá trị d'

Hướng dẫn giải

- Trong thí nghiệm xác định tiêu cự của thấu kính phân kì, để xác định giá trị d', ta phải tìm vị trí của màn cho ảnh rõ nét nhất của vật vì: Trong thí nghiệm xác định tiêu cự của thấu kính phân kì, vật ảo cho ảnh thật, do đó tìm vị trí của màn cho ảnh rõ nét nhất của vật, đó là ảnh thật qua thấu kính phân kì, từ đó xác định được giá trị d'.

- Tiêu cự của thấu kính được xác định bằng công thức:

\(f = \frac{{d.d'}}{{d + d'}}\)

Hãy nêu phương án thí nghiệm dùng hệ thấu kính phân kỳ - thấu kính hội tụ để xác định tiêu cự của thấu kính phân kỳ. Ngoài phương án thí nghiệm này, em còn biết những cách nào khác để xác định tiêu cự của thấu kính phân kỳ?

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi này cần nắm được đặc điểm tạo ảnh của thấu kính phân kỳ và thấu kính hội tụ

Hướng dẫn giải

- Đặt vật AB trước 1 hệ thấu kính phân kì - hội tụ như hình vẽ, chọn khoảng cách a giữa hai thấu kính a > f₂ (đã biết)

- Dịch chuyển màn ảnh sau thấu kính hội tụ để có được một ảnh thật rõ nét trên màn, đo khoảng cách d′₂ = O₂B₂

- Tính d₂ theo công thức:

\(\begin{array}{l} {d_2} = \frac{{d{'_2}.{f_2}}}{{d{'_2} - {f_2}}}\\ \Rightarrow \left| {d{'_1}} \right| = {d_2} - a \end{array}\)

- Có d₁ và d′₁ tính được tiêu cự của thấu kính phân kì:

\({f_1} = \frac{{{d_1}.d{'_1}}}{{{d_1} + d{'_1}}}\)

- Làm thí nghiệm nhiều lần với giá trị a > f₂ xác định giá trị trung bình của f₁.