Bài 13: Sự phản xạ ánh sáng

Ánh sáng sẽ phản xạ tốt trên những bề mặt nhẵn, sáng bóng như bề mặt kim loại (được đánh bóng) hoặc mặt gương, mặt nước phẳng lặng.

a. Phản xạ cho các tia phản xạ song song với nhau.

b. Phản xạ khuếch tán cho các tia phản xạ không song song nhau mà chúng bị phản xạ theo các hướng khác nhau.

Sau khi tiến hành thí nghiệm với các góc tới bất kì, các em có thể tham khảo bảng kết quả dưới đây:

Em có thể thao tác với các góc tới khác nhau.

Từ kết quả trên thấy góc tới và góc phản xạ bằng nhau.

a. Vẽ tia phản xạ IR.

- Từ điểm S vẽ tia sáng SI cắt gương tại điểm I.

- Dựng tia pháp tuyến IN

- Dựng tia phản xạ IR sao cho \(\widehat{S I N}=\widehat{N I R}\)

b. Nếu giữ nguyên tia tới SI, để có tia phản xạ hướng theo phương thẳng đứng thì phải xoay gương. Để xác định được vị trí xoay chính xác ta cần làm như sau:

+ Vẽ tia phản xạ có phương thẳng đứng hướng xuống hoặc hướng lên.

+ Xác định góc hợp bởi tia tới và tia phản xạ.

+ Theo định luật phản xạ ánh sáng thì góc tới và góc phản xạ bằng nhau, khi đó tia phân giác của góc hợp bởi tia tới và tia phản xạ chính là pháp tuyến.

+ Tiếp theo vẽ đường thẳng vuông góc với pháp tuyến. Đó chính là vị trí gương cần tìm, lưu ý mặt phản xạ gương cùng phía với các tia tới và pháp tuyến.

+ Có thể đưa hàng chữ này trước một gương phẳng sẽ nhìn được ảnh của hàng chữ: ĐỊNH LUẬT PHẢN XẠ ÁNH SÁNG.

+ Có thể dùng bút mực nước tô lại nét chữ trên sau đó nhìn vào mặt sau tờ giấy đó hoặc dùng một tờ giấy trắng khác đặt lên trên để mực in lên tờ giấy trắng đó.

+ Từ đường truyền của tia sáng ta thấy, sau khi qua gương phẳng thứ 1 ảnh của vật phản xạ lần 1 cho ảnh 1. Ảnh này bằng vật và là ảnh ảo, ngược chiều với vật.

+ Ảnh ảo 1 qua gương phẳng 1 đến gương phẳng 2 lúc này trở thành vật đối với gương phẳng 2, qua gương phẳng 2 cho ảnh ảo 2, ảnh ảo 2 này ngược chiều so với ảnh ảo 1 nên cùng chiều với vật và lớn bằng vật.

Kết luận: dựa vào nguyên lí như vậy thì con người có thể sử dụng kính tiềm vọng để quan sát các vật bị che khuất. Ứng dụng chủ yếu ở trong tàu ngầm.

+ Trước tiên sử dụng viên phấn màu đỏ đặt trước gương phẳng sẽ thu được ảnh của viên phấn màu đỏ qua gương. Đánh dấu vị trí ảnh của viên phấn đỏ trên gương phẳng (có thể dùng bút vẽ đường viền bao quanh ảnh đó). Dùng thước đo khoảng cách từ viên phấn màu đỏ đến gương và từ vị trí ảnh đến gương.

=> Ta thấy khoảng cách từ ảnh đến gương bằng khoảng cách từ vật đến gương.

+ Có thể dùng tay hoặc tấm bìa làm màn chắn đặt sau gương xem có hứng được ảnh hay không, nếu không hứng được thì đó là ảnh ảo.

+ Đặt viên phấn vàng ở phía sau gương đúng vị trí ảnh của viên phấn màu đỏ đã đánh dấu trước đó, thì thấy viên phấn màu vàng trùng khít với đường viền ảnh đã được đánh dấu trên gương của viên phấn màu đỏ trước đó. 

=> Chứng tỏ ảnh và vật có kích thước bằng nhau.

+ Vì ở phần đã được đánh dầu bóng có tác dụng giống như một gương phẳng, nên khi tia sáng đi qua phần đó có thể xảy ra hiện tượng phản xạ ánh sáng. Khi đó có thể nhìn thấy ảnh của vật qua phần đã được đánh dầu bóng.

+ Ở phần chưa được đánh dầu bóng, các tia sáng đến phần đó xảy ra hiện tượng phản xạ khuếch tán nên không thể tạo ảnh của vật.

+ Nối S với S' cắt mặt phẳng gương tại điểm K.
+ Theo định luật phản xạ ánh sáng: \({\widehat{S I_2 N_2}}_2=\widehat{R_2 I_2 N_2}\).
+ Có \({\widehat{S ' I_2 N_3}}_3=\widehat{R_2 I_2 N_2}\) (góc đối đỉnh).
+ Lại có: \(\left\{\begin{array}{l}\widehat{S^{\prime} I_2 K}+{\widehat{S ' I_2 N_3}}_3=90^{\circ} \\ \widehat{S I_2 K}+{\widehat{S I_2 N_2}}_2=90^{\circ}\end{array}\right.\)
Từ đó \(\widehat{S I_2 K}=\widehat{S^{\prime} I_2 K}\)
Mặt khác:
\(+{\widehat{S I_1 N_1}}_1=\widehat{R_1 I_1 N_1}\) (theo định luật phản xạ ánh sáng)
\(+\widehat{S^{\prime} I_1 H}=\widehat{R_1 I_1 N_1}\) (đối đỉnh)
\(\Rightarrow \widehat{S I_1 N_1}=\widehat{S^{\prime} I_1 H} \Rightarrow \widehat{S I_1 I_2}=\widehat{S^{\prime} I_1 I_2}\)
Xét 2 tam giác \(\Delta \mathrm{SI}_1 \mathrm{I}_2\) và \(\Delta \mathrm{S}^{\prime} \mathrm{I}_1 \mathrm{l}_2\) có:
+ chung cạnh \(\left.I_1\right|_2\).
\(+\widehat{S I_1 I_2}=\widehat{S^{\prime} I_1 I_2}\)
\(+\widehat{S I_2 K}=\widehat{S^{\prime} I_2 K}\).
\(\Rightarrow \Delta S K I_2=\Delta S^{\prime} K I_2\) (góc - cạnh - góc)
nên \(\mathrm{SI}_2=\mathrm{S}_2\)
Xét \(\Delta S I_2 S\) ' cân có:
\(+\mathrm{Sl}_2=\mathrm{S}^{\prime} \mathrm{I}_2\)
\(+\widehat{S I_2 K}=\widehat{S^{\prime} I_2 K}\)
\(=>\mathrm{I}_2 \mathrm{~K}\) là đường phân giác vừa là đường trung trực của SS'
=> SK = S'K chứng tỏ khoảng cách từ vật đến gương bằng khoảng cách từ ảnh đến gương.

- Dựng ảnh A’ của A qua gương phẳng:

+ Từ điểm A vẽ hai tia sáng AI1 và AI2 tới gương phẳng

+ Vẽ hai tia phản xạ I1R3 và I2R1 tuân theo định luật phản xạ ánh sáng.

+ Kéo dài các tia I1R3, I2R1 ta được giao điểm A’ là ảnh của A.

- Dựng ảnh B’ của B qua gương phẳng:

+ Từ điểm B vẽ hai tia sáng BK1 và BK2 tới gương phẳng

+ Vẽ hai tia phản xạ K1R4 và K2R2 tuân theo định luật phản xạ ánh sáng.

+ Kéo dài các tia K1R4, K2R2 ta được giao điểm B’ là ảnh của B.

- Nối 2 điểm A’ và B’, ta được ảnh của vật AB.

+ Gọi AB là chiều cao của bạn học sinh đó, M là điểm đặt mắt.

+ Khi đó A’B’ là ảnh của AB; M’ là ảnh của mắt (M).

+ Để mắt có thể nhìn thấy ảnh A’B’ qua gương thì từ AB phải có tia sáng truyền đến gương và cho tia phản xạ đến mắt. Khi đó nối M với B’; nối M với A’ cắt tường ở điểm I và J.

+ Vậy khi đó IJ là chiều cao tối thiểu của gương.

Lưu ý: Gương phải treo thẳng và mép dưới của gương phải cách mặt đất một khoảng là JK.

Sử dụng các tính chất trong hình học cho các hình chữ nhật AMM’A’ và MBB’M’.

Khi đó: \(I J=\frac{A^{\prime} B^{\prime}}{2}=\frac{A B}{2}=0,8 m\) hay \(J K=\frac{A B-M B}{2}=\frac{1,6-0,08}{2}=0,76 m\).
Vậy chiều cao tối thiểu của gương là \(0,8 \mathrm{~m}\) và treo cách mặt đất \(0,76 \mathrm{~m}\).

Tháp Eiffel

Tháp rùa

Con bướm