MỤC TIÊU
- Nêu được tính chất ảnh của vật qua gương phẳng và dựng được ảnh của một vật tạo bởi gương phẳng.
- Vẽ được hình biểu diễn và nêu được khái niệm ảnh của vật tạo bởi gương phẳng.
- Vận dụng được định luật phản xạ ánh sáng trong một số trường hợp đơn giản.
TÓM TẮT KIẾN THỨC
💡 Mở đầu
Vì sao ở xe cứu thương và xe cứu hoả thường có các dòng chữ viết ngược như hình bên?
Ở xe cứu thương và xe cứu hoả thường có các dòng chữ viết ngược như hình bên vì khi các xe đi trước nhìn qua gương chiếu hậu sẽ nhìn thấy dòng chữ xuôi trên xe cứu thương và xe cứu hoả và từ đó, nhường đường cho hai xe này đi trước.
1. TÍNH CHẤT ẢNH TẠO BỞI GƯƠNG PHẲNG
Tìm hiểu tính chất của ảnh tạo bởi gương phẳng
🔬 Thí nghiệm 1: Tìm hiểu tính chất của ảnh tạo bởi gương phẳng
➲ Chuẩn bị: Một gương phẳng, một tấm bìa làm màn chắn, một cây nến (hoặc một dụng cụ học tập).
➲ Tiến hành thí nghiệm:
- Bước 1: Đặt gương phẳng thẳng đứng trên mặt bàn.
- Bước 2: Đặt nến được thắp sáng ở trước gương và quan sát ảnh của nó trong gương (gọi nến quan sát được trong gương là ảnh của nến tạo bởi gương phẳng) (Hình 17.1).
- Bước 3: Dùng tấm bìa đặt phía sau gương để kiểm tra xem có hứng được ảnh của nến tạo bởi gương phẳng không.
👨👩👧👦 Thảo luận
1. Từ thí nghiệm 1, em hãy cho biết ảnh của nến tạo bởi gương phẳng có hứng được trên màn chắn không. Điều đó cho thấy ảnh của vật tạo bởi gương phẳng có tính chất gì?
- Từ thí nghiệm 1, ta thấy ảnh của nến tạo bởi gương phẳng không hứng được trên màn chắn.
- Điều đó cho thấy ảnh của vật tạo bởi gương phẳng có tính chất là:
+ Ảnh là ảnh ảo.
+ Không hứng được trên màn chắn.
🔬 Thí nghiệm 2: Khảo sát vị trí, độ lớn ảnh của vật tạo bởi gương phẳng
➲ Chuẩn bị: Một tấm kính trong suốt (gắn vào giá đỡ), hai cây nến giống hệt nhau, bật lửa, thước nhựa mỏng (GHĐ 20 – 30 cm).
➲ Tiến hành thí nghiệm:
- Bước 1: Đặt nến 1 trước tấm kính một khoảng cách 3 cm và quan sát ảnh của nến 1 qua kính (Hình 17.2a).
- Bước 2: Đặt thêm nến 2 phía sau tấm kính, sao cho nó trùng với vị trí ảnh của nến 1. Thắp sáng nến 1 và quan sát nến 2 (Hình 17.2b).
👨👩👧👦 Thảo luận
2. Trong thí nghiệm 2, vì sao cần thay gương phẳng bằng tấm kính trong suốt?
Trong thí nghiệm 2, cần thay gương phẳng bằng tấm kính trong suốt vì tấm kính vừa tạo ra ảnh của ngọn nến thứ nhất, vừa cho ta nhìn thấy các vật ở phía bên kia của tấm kính. Do đó, giúp ta có thể dễ dàng đo và so sánh được khoảng cách từ ảnh đến gương phẳng với khoảng cách từ vật đến gương.
👨👩👧👦 Thảo luận
3. Sau khi thắp sáng nến 1, nhìn vào gương em có thấy dường như nến 2 cũng “sáng lên”? Giải thích.
Sau khi thắp sáng nến 1, nhìn vào gương, em thấy dường như nến 2 cũng "sáng lên" vì độ lớn của nến 2 bằng với ảnh của nến 1 nên khi thắp sáng nến 1, ảnh của nó xuất hiện đúng vị trí của nến 2 khiến nó dường như cũng sáng lên.
👨👩👧👦 Thảo luận
4. Từ thí nghiệm 2, hãy nêu nhận xét về:
a) khoảng cách từ ảnh đến gương phẳng so với khoảng cách từ vật đến gương.
b) độ lớn của ảnh tạo bởi gương phẳng so với độ lớn của vật.
Từ thí nghiệm 2, ta có nhận xét:
a) Khoảng cách từ ảnh đến gương phẳng bằng khoảng cách từ vật đến gương.
b) Độ lớn của ảnh tạo bởi gương phẳng bằng độ lớn của vật.
✍️ Ghi nhớ
• Ảnh của vật tạo bởi gương phẳng là ảnh ảo, không hứng được trên màn chắn.
• Ảnh của vật tạo bởi gương phẳng có độ lớn bằng vật.
• Khoảng cách từ ảnh đến gương phẳng bằng khoảng cách từ vật đến gương phẳng.
2. DỰNG ẢNH CỦA MỘT VẬT TẠO BỞI GƯƠNG PHẲNG
2.1. Dựng ảnh của một điểm sáng S
- Xét một điểm sáng S (nguồn sáng nhỏ) đặt trước một gương phẳng. Để dựng ảnh S của S tạo bởi gương phẳng, ta có thể thực hiện như sau:
+ Bước 1: Từ S, kẻ hai tia sáng tới SI và SK đến gặp mặt gương tại I và K.
+ Bước 2: Vẽ pháp tuyến IN và pháp tuyến KN. Từ đó, vẽ hai tia sáng phản xạ tương ứng IR và KR sao cho các góc phản xạ bằng các góc tới tương ứng (theo định luật phản xạ ánh sáng).
+ Bước 3: Kéo dài IR và KR cắt nhau ở S; S là ảnh ảo của S (Hình 17.3).
- Khi đặt mắt hứng chùm tia phản xạ, ta sẽ nhìn thấy ảnh S và có cảm giác như ánh sáng xuất phát từ S truyền đến mắt ta.
2.2. Dựng ảnh của một vật sáng
Hình 17.4 cho thấy ảnh AB của một vật hình mũi tên AB là tập hợp ảnh của tất cả các điểm trên vật. Ảnh của vật sáng tạo bởi gương phẳng được vẽ đối xứng với vật qua gương phẳng.
📝 Củng cố
Một miếng bìa hình tam giác vuông đặt trước một gương phẳng như hình dưới. Hãy dựng ảnh của miếng bìa tạo bởi gương phẳng (G).
Các bước dựng ảnh của miếng bìa tạo bởi gương phẳng (G):
- Bước 1. Dựng điểm A’ đối xứng với A; điểm B’ đối xứng với B và điểm C’ đối xứng với C qua gương.
+ Kẻ CH vuông góc với mặt gương, cắt gương tại điểm H, A nằm trên đoạn CH. Kéo dài AH lấy điểm A’ sao cho: A’H = AH; lấy điểm C’ sao cho C’H = CH. Ta được điểm A’, C’ lần lượt là ảnh của điểm A và C qua gương.
+ Kẻ BK vuông góc với mặt gương, kéo dài BK lấy điểm B’ sao cho: B’K = BK. Ta được B’ là ảnh của B qua gương.
- Bước 2. Nối A’; B’ và C’ ta được ảnh A’B’C’ của miếng bìa ABC qua gương (G).
♻️ Vận dụng
• Hãy đoán xem dòng chữ đã viết trên tờ giấy ở hình bên là gì. Giải thích.
• Giải thích câu hỏi ở phần Mở đầu của bài học này.
- Dòng chữ đã viết trên tờ giấy là chữ MẮT vì ảnh của vật qua gương phẳng có chiều ngược với chiều của vật.
- Giải thích câu hỏi mở đầu: chữ “AMBULANCE” trên đầu xe cứu thương được viết ngược từ trái sang phải với mục đích khi nghe còi từ xa các phương tiện vận chuyển sẽ nhìn vào gương chiếu hậu để dễ dàng đọc được chữ AMBULANCE theo chiều xuôi. Từ đó nhận ra xe cứu thương và nhường đường cho xe qua.
✍️ Ghi nhớ
• Các tia sáng từ điểm sáng S tới gương phẳng cho tia sáng phản xạ có đường kéo dài đi qua ảnh ảo S.
• Ảnh của một vật sáng là tập hợp ảnh của tất cả các điểm trên vật.
• Ta nhìn thấy ảnh ảo S’ của điểm sáng S khi các tia sáng phản xạ lọt vào mắt có đường kéo dài đi qua ảnh S.
📖 Mở rộng
Kính tiềm vọng
Kính tiềm vọng (periscope) là dụng cụ giúp quan sát các vật bị che khuất tầm nhìn.
Kính tiềm vọng phục vụ cho mục đích quan sát trong các chiến hào, trong một số tháp súng, trong xe bọc thép và trong tàu ngầm.
📖 Mở rộng
Chế tạo kính tiềm vọng đơn giản
Dụng cụ và vật liệu: Tấm bìa cứng, hai gương phẳng nhỏ hình vuông, kéo, dao cắt và băng dính. Tiến hành:
- Tạo các nếp gấp, khoét hai lỗ hình vuông ở hai mặt đối diện, khoét các khe hở nghiêng 45° (Hình a).
- Dán các mép gấp để tạo thành hộp chữ nhật (Hình b).
- Luôn hai gương phẳng vào hai khe hở, sao cho hai mặt phản xạ của chúng hướng vào nhau (Hình c).
Sử dụng kính tiềm vọng tự chế tạo để quan sát các vật bị che khuất tầm nhìn.
BÀI TẬP
✍️ Bài tập
1. Cho một điểm sáng S đặt trước một gương phẳng, cách gương 4 cm. Hãy dựng ảnh S của S tạo bởi gương theo hai cách:
a) Áp dụng tính chất ảnh của một vật tạo bởi gương phẳng.
b) Áp dụng định luật phản xạ ánh sáng.
a) Ảnh S' của S áp dụng tính chất ảnh của vật tạo bởi gương phẳng:
- Dựng điểm S’ đối xứng với điểm S qua gương.
- Ta thực hiện vẽ như sau:
+ Từ S hạ SH vuông góc với gương tại H, kéo dài SH lấy điểm S’ sao cho S’H = SH = 4 cm.
+ S’ là ảnh của S qua gương phẳng.
b) Ảnh S' của S áp dụng định luật phản xạ ánh sáng:
Các bước vẽ ảnh S’ như sau:
- Bước 1. Từ S vẽ một chùm sáng được giới hạn bởi hai tia sáng SI1 và SI2 tới gương.
- Bước 2. Áp dụng định luật phản xạ ánh sáng, vẽ chùm tia sáng phản xạ được giới hạn bởi các tia sáng phản xạ I1R1 và I2R2 tương ứng.
- Bước 3. Tìm giao điểm S’ của chùm phản xạ bằng cách kéo dài các tia sáng phản xạ (biểu diễn bằng nét đứt). Các đường này cắt nhau tại S’. S’ là ảnh ảo của S.
✍️ Bài tập
2. Hình dưới biểu diễn một học sinh đứng trước, cách gương phẳng 2 m. Có một bức tường ở phía sau cách học sinh 1 m. Ảnh của bức tường tạo bởi gương phẳng cách nơi học sinh đứng bao nhiêu mét?
Gọi khoảng cách từ bức tường đến học sinh là AB = 1m.
Khoảng cách từ học sinh đến gương là BC = 2m.
⟹ Khoảng cách từ bức tường đến gương là AC = AB + BC = 1 + 2 = 3 (m).
Gọi khoảng cách từ ảnh của bức tường đến gương là CA' => CA' = AC = 3 (m).
Vậy khoảng cách từ ảnh của bức tường tạo bởi gương phẳng đến nơi học sinh đứng là:
BA' = BC + CA' = 2 + 3 = 5 (m).
