Dưới đây là lời giải chi tiết cho các bài tập bạn đưa ra:
---
**Bài 19:** Vật AB cao 5 cm, đặt trước thấu kính hội tụ (TKHT) cách TK một khoảng d, tiêu cự f = 10 cm. Xác định vị trí, kích thước và tính chất ảnh với các d = 30 cm, 20 cm, 15 cm, 10 cm, 5 cm.
---
**Phương pháp 1: Sử dụng công thức thấu kính**
Công thức thấu kính hội tụ:
\[
\frac{1}{f} = \frac{1}{d} + \frac{1}{d'}
\]
Trong đó:
- \(f = +10 cm\) (thấu kính hội tụ, f dương)
- \(d\) là khoảng cách vật đến thấu kính
- \(d'\) là khoảng cách ảnh đến thấu kính (ảnh thực d' > 0, ảnh ảo d' < 0)
Độ phóng đại (kích thước ảnh so với vật):
\[
k = \frac{A'B'}{AB} = -\frac{d'}{d}
\]
Tính \(d'\) và \(k\) với các trường hợp:
1. \(d = 30 cm\)
\[
\frac{1}{d'} = \frac{1}{f} - \frac{1}{d} = \frac{1}{10} - \frac{1}{30} = \frac{3-1}{30} = \frac{2}{30} = \frac{1}{15}
\]
\[
d' = 15 cm > 0 \Rightarrow \text{ảnh thật, cùng chiều vật, ngược chiều vật}
\]
Phóng đại:
\[
k = -\frac{d'}{d} = -\frac{15}{30} = -0.5
\]
Vậy ảnh cao:
\[
A'B' = |k| \times AB = 0.5 \times 5 = 2.5 cm
\]
Kết luận: ảnh thật, ngược chiều, cao 2.5 cm, cách TK 15 cm.
---
2. \(d = 20 cm\)
\[
\frac{1}{d'} = \frac{1}{10} - \frac{1}{20} = \frac{2-1}{20} = \frac{1}{20}
\]
\[
d' = 20 cm > 0
\]
Phóng đại:
\[
k = -\frac{20}{20} = -1
\]
Ảnh cao bằng vật (5 cm), ngược chiều, thật, cách TK 20 cm.
---
3. \(d = 15 cm\)
\[
\frac{1}{d'} = \frac{1}{10} - \frac{1}{15} = \frac{3-2}{30} = \frac{1}{30}
\]
\[
d' = 30 cm > 0
\]
Phóng đại:
\[
k = -\frac{30}{15} = -2
\]
Ảnh cao gấp 2 lần vật, ngược chiều, thật, cách TK 30 cm.
---
4. \(d = 10 cm\) (vật tại tiêu điểm)
\[
\frac{1}{d'} = \frac{1}{10} - \frac{1}{10} = 0 \Rightarrow d' = \infty
\]
Ảnh tạo tại vô cực, ảnh thật, rất lớn, ngược chiều.
---
5. \(d = 5 cm < f\) (vật trong tiêu điểm)
\[
\frac{1}{d'} = \frac{1}{10} - \frac{1}{5} = \frac{1}{10} - \frac{2}{10} = -\frac{1}{10}
\]
\[
d' = -10 cm < 0
\]
Ảnh ảo, cùng chiều vật, cao:
\[
k = -\frac{d'}{d} = -\frac{-10}{5} = 2
\]
Ảnh cao gấp 2 lần vật (5 cm × 2 = 10 cm), cùng chiều, ảnh ảo cách TK 10 cm bên kia vật.
---
**Phương pháp 2: Vẽ tia sáng qua thấu kính**
Vẽ ba tia chính:
- Tia qua quang tâm đi thẳng không đổi hướng
- Tia song song tới TK sẽ hội tụ tại tiêu điểm phía bên kia
- Tia đi qua tiêu điểm trước TK thì ra song song sau TK
Với mỗi d, ta xác định vị trí giao nhau của các tia để xác định ảnh.
---
**Bài 20:** Vật MN cao 10 cm, đặt trước thấu kính phân kỳ (TKPT) cách TK một khoảng \(d = 30 cm\), tiêu cự \(f = -10 cm\) (âm vì TK phân kỳ).
Công thức:
\[
\frac{1}{f} = \frac{1}{d} + \frac{1}{d'}
\]
\[
\frac{1}{d'} = \frac{1}{f} - \frac{1}{d} = \frac{1}{-10} - \frac{1}{30} = -\frac{1}{10} - \frac{1}{30} = -\frac{3 + 1}{30} = -\frac{4}{30} = -\frac{2}{15}
\]
\[
d' = -7.5 cm < 0
\]
Ảnh ảo, cùng chiều, cách TK 7.5 cm về phía vật.
Phóng đại:
\[
k = -\frac{d'}{d} = -\frac{-7.5}{30} = 0.25
\]
Ảnh cao:
\[
A'B' = k \times AB = 0.25 \times 10 = 2.5 cm
\]
Kết luận: ảnh ảo, cùng chiều, cao 2.5 cm, cách TK 7.5 cm về phía vật.
---
**Bài 21:** Vật đặt trước TK, ảnh cao gấp 2 lần vật, ngược chiều.
Yêu cầu: xác định loại TK và tính khoảng cách vật và ảnh tới TK.
---
Thông tin:
- Ảnh cao gấp 2 lần vật: \(|k| = 2\)
- Ảnh ngược chiều vật \(\Rightarrow k < 0\), nên \(k = -2\)
- Tiêu cự \(f = 20 cm\) (chưa biết TK hội tụ hay phân kỳ, sẽ xác định)
Công thức:
\[
k = -\frac{d'}{d} = -2 \Rightarrow d' = 2d
\]
Công thức thấu kính:
\[
\frac{1}{f} = \frac{1}{d} + \frac{1}{d'} = \frac{1}{d} + \frac{1}{2d} = \frac{3}{2d}
\]
Suy ra:
\[
\frac{1}{f} = \frac{3}{2d} \Rightarrow d = \frac{3}{2} f = \frac{3}{2} \times 20 = 30 cm
\]
Tính \(d' = 2d = 60 cm\).
---
Vậy:
- TK là thấu kính hội tụ (vì ảnh ngược chiều, thật)
- Khoảng cách vật đến TK: 30 cm
- Khoảng cách ảnh đến TK: 60 cm
---
**Bài tập trắc nghiệm**
---
**Câu 1:** Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là hiện tượng tia sáng tới khi gặp mặt phân cách giữa hai môi trường:
Đáp án: **D**. Bị gãy khúc tại mặt phân cách giữa hai môi trường và tiếp tục đi vào môi trường trong suốt thứ hai.
---
**Câu 2:** Về hiện tượng khúc xạ, nhận định đúng:
Đáp án: **D**. Tùy từng môi trường tới và môi trường khúc xạ mà góc tới hay góc khúc xạ sẽ lớn hơn.
---
**Câu 3:** Trên hình vẽ, tia khúc xạ là tia nào?
Dựa vào hình, tia khúc xạ là tia đi vào môi trường thứ hai sau mặt phân cách.
Đáp án: **A. Tia IK**
---
**Câu 4:** Khi tia sáng đi từ không khí tới mặt phân cách giữa không khí và nước thì:
Chưa đủ lựa chọn để trả lời. Tuy nhiên, thường có thể xảy ra cả khúc xạ và phản xạ một phần.
---
Nếu bạn cần giải thích chi tiết từng câu hoặc vẽ hình, tôi sẽ hỗ trợ tiếp.