MỤC TIÊU
- Thực hiện được thí nghiệm rút ra định luật và phát biểu được nội dung của định luật phản xạ ánh sáng.
- Vẽ được hình biểu diễn và nêu được các khái niệm: tia sáng tới, tia sáng phản xạ, pháp tuyến, góc tới, góc phản xạ, mặt phẳng tới.
- Phân biệt được phản xạ và phản xạ khuếch tán.
TÓM TẮT KIẾN THỨC
💡 Mở đầu
Làm thế nào để hắt ánh sáng vào đúng điểm A trên tường?
Để hắt ánh sáng vào đúng điểm A trên tường thì ta phải xác định được tia tới cho tia phản xạ đi qua điểm A, bằng cách làm như sau:
- Từ A vẽ một đường thẳng bất kì đến gương, cắt gương tại một điểm I nào đó.
- Từ I dựng đường thẳng IN vuông góc với gương.
- Dùng thước đo độ đo góc .
1. HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ ÁNH SÁNG
Tìm hiểu hiện tượng phản xạ ánh sáng
- Phản xạ ánh sáng là hiện tượng ánh sáng bị hắt lại môi trường cũ khi gặp một bề mặt nhẵn bóng, chẳng hạn như mặt gương, mặt kim loại sáng bóng,...
- Trường hợp mặt phản xạ là một mặt phẳng, nhẵn bóng thì ta gọi đó là gương phẳng.
- Hình 16.1 cho thấy hình ảnh của cảnh vật qua mặt nước. Mặt nước phẳng lặng là một gương phẳng. Hình ảnh của cảnh vật qua mặt nước được gọi là ảnh tạo bởi gương phẳng.
➲ Để nghiên cứu hiện tượng phản xạ, người ta sử dụng các quy ước như trong Hình 16.2.
- Gương phẳng (G): biểu diễn bằng một đoạn thẳng, phần gạch chéo là mặt sau của gương.
- Tia sáng tới SI: tia sáng chiếu tới mặt gương.
- Tia sáng phản xạ IR: tia sáng phản xạ từ mặt gương.
- Điểm tới I: giao điểm tia sáng tới và gương.
- Pháp tuyến IN: đường thẳng vuông góc với mặt gương tại điểm tới I.
- Mặt phẳng tới: mặt phẳng chứa tia sáng tới và pháp tuyến tại điểm tới.
- Góc tới ( = i): góc giữa tia sáng tới và pháp tuyến tại điểm tới.
- Góc phản xạ ( = i'): góc giữa tia sáng phản xạ và pháp tuyến tại điểm tới.
👨👩👧👦 Thảo luận
1. Nêu một số ví dụ về hiện tượng phản xạ ánh sáng mà em quan sát được trong thực tế.
- Khi nhìn xuống mặt nước ta nhìn thấy ảnh của mình dưới mặt nước.
- Khi soi gương ta nhìn thấy ảnh của mình trong gương.
📝 Củng cố
Ban đêm, ta không thể đọc sách trong một căn phòng tối. Chỉ khi bật đèn lên, ta mới có thể nhìn thấy trang sách. Vì sao?
Ban đêm, ta không thể đọc sách trong một căn phòng tối vì:
- Không có ánh sáng phản xạ từ trang sách vào mắt ta.
- Khi bật đèn lên, lúc này có ánh sáng từ đèn chiếu vào trang sách và hắt lại vào mắt ta nên ta có thể nhìn thấy trang sách.
✍️ Ghi nhớ
Hiện tượng ánh sáng bị hắt trở lại môi trường cũ khi gặp một bề mặt nhẵn bóng gọi là hiện tượng phản xạ ánh sáng.
2. ĐỊNH LUẬT PHẢN XẠ ÁNH SÁNG
Khảo sát sự phản xạ ánh sáng
🔬 Thí nghiệm: Nghiên cứu hiện tượng phản xạ ánh sáng
➲ Chuẩn bị: Bảng chia độ (có một nửa bên phải xoay được quanh trục thẳng đứng), nguồn sáng hẹp (đèn laser) có thể di chuyển được trên bảng chia độ, gương phẳng gắn trên giá đỡ.
➲ Tiến hành thí nghiệm:
- Bước 1: Bố trí thí nghiệm như Hình 16.3a.
- Bước 2: Bật đèn và chiếu một tia sáng tới nằm trong mặt phẳng của bảng chia độ đến mặt phản xạ của gương phẳng. Quan sát tia sáng phản xạ.
- Bước 3: Xoay nửa bên phải của bảng chia độ quanh trục thẳng đứng, để nó không cùng mặt phẳng với nửa kia của bảng chia độ. Quan sát xem còn nhìn thấy tia sáng phản xạ không.
- Bước 4: Lặp lại thí nghiệm như bước 2 nhưng lần lượt thay đổi góc tới, đo góc phản xạ rồi ghi kết quả theo mẫu Bảng 16.1.
👨👩👧👦 Thảo luận
2. Từ kết quả thí nghiệm, hãy nêu nhận xét về
a) mặt phẳng chứa tia sáng phản xạ.
b) mối liên hệ giữa góc phản xạ i' và góc tới i.
Từ kết quả thí nghiệm, ta rút ra các nhận xét sau:
a) Mặt phẳng chứa tia sáng phản xạ (IR) trùng với mặt phẳng chứa tia sáng tới (SI) và pháp tuyến (IN).
b) Mối quan hệ giữa góc phản xạ i’ và góc tới i là: i = i’.
📝 Củng cố
Vẽ các tia sáng phản xạ trong mỗi hình dưới đây.
Ta vẽ tia sáng phản xạ trong mỗi hình trên qua các bước sau:
- Bước 1. Vẽ pháp tuyến vuông góc với gương tại điểm tới (giao điểm của gương với tia sáng tới).
- Bước 2. Dùng thước đo độ, đo góc tới i.
- Bước 3. Vẽ tia sáng phản xạ sao cho góc phản xạ i’ bằng góc tới i.
✍️ Ghi nhớ
Định luật phản xạ ánh sáng:
• Tia sáng phản xạ nằm trong mặt phẳng tới.
• Góc phản xạ bằng góc tới: i' = i.
3. PHẢN XẠ VÀ PHẢN XẠ KHUẾCH TÁN
Phân biệt phản xạ và phản xạ khuếch tán
Hình ảnh của cảnh vật hiện trên mặt hồ được tạo bởi ánh sáng truyền từ các cảnh vật lên mặt hồ truyền tới mắt.
- Khi có phản xạ, ta có thể nhìn thấy ảnh rõ nét của vật (Hình 16.4a).
- Khi có phản xạ khuếch tán, ta không nhìn thấy ảnh rõ nét của vật (Hình 16.4b).
👨👩👧👦 Thảo luận
3. Ảnh của cảnh vật trên mặt hồ trong hai trường hợp ở Hình 16.4 khác nhau thế nào?
Ảnh của cảnh vật trên mặt hồ trong hai trường hợp ở Hình 16.4 khác nhau là:
- Hình 16.4a: Ta quan sát được ảnh rõ nét của cảnh vật trên mặt hồ.
- Hình 16.4b: Ta không quan sát được ảnh rõ nét của cảnh vật trên mặt hồ.
👨👩👧👦 Thảo luận
4. Nêu nhận xét về hướng của các tia sáng phản xạ trong Hình 16.5a và 16.5b. Giải thích vì sao có sự khác nhau đó.
Nhận xét về hướng của các tia sáng phản xạ:
- Hình 16.5a: Các tia sáng phản xạ song song và cùng hướng với nhau.
- Hình 16.5b: Các tia sáng phản xạ theo nhiều hướng khác nhau.
Sở dĩ có sự khác nhau đó vì:
- Hình 16.5a: Các tia sáng tới chiếu đến cùng một bề mặt phẳng và nhẵn.
- Hình 16.5b: Các tia sáng tới chiếu đến một bề mặt gồ ghề và khác nhau ở mỗi vị trí.
✍️ Ghi nhớ
• Sự phản xạ ánh sáng xảy ra khi ánh sáng chiếu tới bề mặt nhẵn bóng được gọi là phản xạ (còn gọi là phản xạ gương).
• Sự phản xạ ánh sáng xảy ra khi ánh sáng chiếu tới bề mặt gồ ghề, thô ráp được gọi là phản xạ khuếch tán.
♻️ Vận dụng
Một học sinh cho rằng: “Trong hiện tượng phản xạ khuếch tán, sở dĩ ta không nhìn thấy ảnh của vật là do hiện tượng này không tuân theo đúng định luật phản xạ ánh sáng”.
Theo em, nhận định đó đúng hay sai?
Theo em, nhận định đó là sai vì:
Trong hiện tượng phản xạ khuếch tán, sở dĩ ta không nhìn thấy ảnh của vật vì ánh sáng chiếu tới bề mặt không bằng phẳng (gồ ghề, thô ráp) khiến các tia sáng phản xạ lại theo nhiều hướng khác nhau mà mắt ta không thể thu nhận hết được.
⇒ Ảnh của vật không rõ nét.
BÀI TẬP
✍️ Bài tập
1. Hiện tượng nào dưới đây là kết quả của hiện tượng phản xạ ánh sáng?
A. Mắt nhìn thấy các vật phía sau tấm kính.
B. Mắt đặt ngoài không khí nhìn thấy con cá trong bể nước.
C. Mắt nhìn thấy bóng cây trên sân trường.
D. Mắt nhìn thấy hình ảnh bầu trời dưới hồ nước.
Hiện tượng ánh sáng bị hắt trở lại môi trường cũ khi gặp một bề mặt nhẵn bóng gọi là hiện tượng phản xạ ánh sáng.
A – sai, không có sự hắt ánh sáng trở lại môi trường cũ.
B – sai, không có sự hắt ánh sáng trở lại môi trường cũ.
C – sai, sân trường không phải bề mặt nhẵn bóng, bóng cây cũng không phải ảnh.
D – đúng, hồ nước được coi như bề mặt nhẵn bóng.
Chọn đáp án D.
✍️ Bài tập
2. Trong hai hình dưới đây, hãy chỉ ra đâu là sự phản xạ, đâu là sự phản xạ khuếch tán. Giải thích.
- Hình a là sự phản xạ khuếch tán vì ảnh của bông hoa súng không rõ nét trên bề mặt nước nhấp nhô, gợn sóng. Bề mặt này không được coi là một bề mặt phẳng nhẵn, bóng.
- Hình b là sự phản xạ vì ảnh của mặt trời rõ nét trên bề mặt nước phẳng lặng. Bề mặt này được coi là một bề mặt phẳng nhẵn, bóng.
