Câu hỏi: Cho một điểm sáng S dao động điều hòa theo phương vuông góc với trục chính của một thấu kính có tiêu cự 5 cm thì ảnh của nó là S' qua thấu kính cũng dao động điều hòa theo phương vuông góc với trục chính của thấu kính. Đồ thị theo thời gian của S và S' như hình vẽ. Khoảng cách lớn nhất giữa S và S' gần với giá trị nào dưới đây?
A. 37,1 cm.
B. 36,5 cm.
C. 34,8 cm.
D. 35,9 cm.
A. 37,1 cm.
B. 36,5 cm.
C. 34,8 cm.
D. 35,9 cm.
Phương trình dao động của S và S' là: $\left\{ \begin{aligned}
& {{x}_{S}}=\cos \omega t\left( cm \right) \\
& {{x}_{{{S}'}}}=5\cos \left( \omega t+\pi \right)\left( cm \right) \\
\end{aligned} \right.$
Từ đồ thị ta thấy, ảnh cao gấp 5 lần vật và ngược chiều với vật (S và S' dao động ngược pha nhau).
$\Rightarrow \left\{ \begin{aligned}
& {d}'=5d \\
& \dfrac{1}{f}=\dfrac{1}{d}+\dfrac{1}{{{d}'}} \\
\end{aligned} \right.\Leftrightarrow \dfrac{1}{f}=\dfrac{1}{d}+\dfrac{1}{5d}\Rightarrow \dfrac{1}{f}=\dfrac{6}{5d}\Rightarrow d=\dfrac{6}{5}f=6\left( cm \right)\Rightarrow {d}'=30cm$
+ Khoảng cách lớn nhất giữa S và S' theo phương dao động là:
$\Delta {{x}_{\max }}={{A}_{S}}+{{A}_{{{S}'}}}=1+5=6\left( cm \right)$
+ Khoảng cách giữa hai vị trí cân bằng của S và S' là: L = d + d' = 6 + 30 = 36 cm.
+ Khoảng cách lớn nhất giữa S và S' trong quá trình dao động là:
${{\left( S{S}' \right)}_{\max }}=\sqrt{{{L}^{2}}+{{\left( \Delta {{x}_{\max }} \right)}^{2}}}=\sqrt{{{36}^{2}}+{{6}^{2}}}=36,5\left( cm \right)$.
& {{x}_{S}}=\cos \omega t\left( cm \right) \\
& {{x}_{{{S}'}}}=5\cos \left( \omega t+\pi \right)\left( cm \right) \\
\end{aligned} \right.$
Từ đồ thị ta thấy, ảnh cao gấp 5 lần vật và ngược chiều với vật (S và S' dao động ngược pha nhau).
$\Rightarrow \left\{ \begin{aligned}
& {d}'=5d \\
& \dfrac{1}{f}=\dfrac{1}{d}+\dfrac{1}{{{d}'}} \\
\end{aligned} \right.\Leftrightarrow \dfrac{1}{f}=\dfrac{1}{d}+\dfrac{1}{5d}\Rightarrow \dfrac{1}{f}=\dfrac{6}{5d}\Rightarrow d=\dfrac{6}{5}f=6\left( cm \right)\Rightarrow {d}'=30cm$
+ Khoảng cách lớn nhất giữa S và S' theo phương dao động là:
$\Delta {{x}_{\max }}={{A}_{S}}+{{A}_{{{S}'}}}=1+5=6\left( cm \right)$
+ Khoảng cách giữa hai vị trí cân bằng của S và S' là: L = d + d' = 6 + 30 = 36 cm.
+ Khoảng cách lớn nhất giữa S và S' trong quá trình dao động là:
${{\left( S{S}' \right)}_{\max }}=\sqrt{{{L}^{2}}+{{\left( \Delta {{x}_{\max }} \right)}^{2}}}=\sqrt{{{36}^{2}}+{{6}^{2}}}=36,5\left( cm \right)$.
Đáp án B.