Định Luật Phản Xạ ánh Sáng - Gia Sư Tâm Tài Đức

5/5 - (1 bình chọn)

Mục Lục

Toggle

• Định Luật Phản Xạ Ánh Sáng Là Gì?
  • I. Định luật phản xạ ánh sáng là gì?
  • II. Nội dung định luật phản xạ ánh sáng
  • III. Bài tập làm sáng tỏ định luật phản xạ ánh sáng là gì?
  • Gương phẳng
  • Bài tập định luật phản xạ ánh sáng
  • Gương phẳng là gì?
  • Phản xạ ánh sánh là gì?
  • Phân loại phản xạ ánh sáng
  • PHƯƠNG PHÁP GIẢI
    • 1. Cách vẽ tia tới, phản xạ và cách tính góc phản xạ, góc tới
    • 2. Cách xác định vị trí đặt gương khi đã biết cả tia tới và tia phản xạ
  • Cách xác định góc quay của tia tới, tia phản xạ hoặc của gương
  • Một số dạng bài tập và phương pháp giải
  • Phân loại phản xạ ánh sáng
    • Phản xạ thường xuyên
    • Phản xạ khuếch tán
  • Nội dung định luật phản xạ ánh sáng
  • Đối tượng và hình ảnh trong phản xạ ánh sáng
  • Bài tập vận dụng định luật phản xạ ánh sáng
  • Phương pháp giải bài tập về định luật phản xạ ánh sáng
    • Cách vẽ tia phản xạ khi biết tia tới
    • Cách tính góc phản xạ, góc tới
    • Cách xác định vị trí đặt gương khi đã biết cả tia tới và tia phản xạ
    • Cách xác định góc quay của tia tới, tia phản xạ hoặc của gương
  • Bài tập trắc nghiệm về định luật phản xạ ánh sáng

Định Luật Phản Xạ Ánh Sáng Là Gì?

Định Luật Phản Xạ Ánh Sáng Là Gì? là câu hỏi thường gặp nhất của các bạn học mới bắt đầu chương phản xạ ánh sáng. Phản xạ ánh sáng là hiện tượng thường xảy ra trong đời sống hằng ngày. Đây là một hiện tượng xảy ra trong tự nhiên và nhờ cả nhân tạo, có sức ảnh hưởng lớn. Do đó, tìm ra quy luật của hiện tượng này là một điều rất quan trọng. Người ta dần khám phá ra quy luật của nó và sau đó triển khai có tên gọi là: “định luật phản xạ ánh sáng”.

Nào bây giờ chúng ta hãy cùng nhau khám phá câu hỏi “Định luật phản xạ ánh sáng là gì?”

I. Định luật phản xạ ánh sáng là gì?

– Thực hiện thí nghiệm chiếu tia sáng của đèn pin lên mặt phẳng trên bàn, ta thu được một vệt sáng trên tường. Đây là một trong những ví dụ điển hình cho sự phản xạ ánh sáng.

– Vậy sự phản xạ ánh sáng được hiểu nôm na như sau: Khi ánh sáng chạm vào một bề mặt hoặc một ranh giới khác không hấp thụ năng lượng bức xạ và làm sóng ánh sáng bật khỏi bề mặt đó.

II. Nội dung định luật phản xạ ánh sáng

– Khi ánh sáng bị phản xạ, tia phản xạ sẽ nằm trong mặt phẳng chứa tia tới và pháp tuyến của gương ở điểm tới.

– Góc phản xạ sẽ bằng góc tới.

Chúng ta cùng xem hình vẽ sau để hiểu rõ hơn về định luật phản xạ ánh sáng là gì:

III. Bài tập làm sáng tỏ định luật phản xạ ánh sáng là gì?

Trước khi giải bài tập làm sáng tỏ định luật phản xạ ánh sáng là gì?, chúng ta hãy nắm vững một số kiến thức quan trọng sau đây:

– Pháp tuyến sẽ vuông góc với mặt phẳng phản xạ (thường sẽ là mặt phẳng gương), do đó góc tạo bởi pháp tuyến với mặt phẳng phản xạ là góc vuông.

– Góc tới sẽ bằng góc phản xạ

– Ứng dụng hình học phẳng để giải bài tập

Câu 1: Nội dung nào sau đây không đúng với định luật phản xạ ánh sáng:

A. Tia phản xạ nằm trong mặt phẳng chứa tia tới và pháp tuyến của mặt phẳng gương.

B. Tia phản xạ bằng tia tới

C. Góc phản xạ bằng góc tới

D. Góc hợp bởi tia tới và pháp tuyến bằng góc hợp bởi tia phản xạ và pháp tuyến

Đáp án: B. Tia phản xạ sẽ bằng tia tới

Giải thích: Không có sự so sánh về độ dài giữa các tia với nhau vì độ dài các tia là vô hạn.

Câu 2: Chiếu một tia sáng đến một gương phẳng ta sẽ thu được một tia phản xạ và tạo với tia tới một góc 40 độ. Góc tới giá trị là? Chọn đáp án chính xác nhất và đưa ra cách làm:

A. 20

B. 80

C. 40

D. 20

Đáp số: A. 20 độ

Giải thích: Góc tới = góc phản xạ. Do đó pháp tuyến cũng là tia phân giác của góc tạo bởi tia phản xạ và tia tới.

= > Góc tới = góc phản xạ = 20 (độ)

Câu 3: Chiếu 1 tia tới SI lên một gương phẳng hoặc 1 mặt phẳng phản xạ, ta thu được một tia phản xạ IR và tạo với tia tới SI một góc 60 độ. Tìm giá trị của góc phản xạ r và góc tới i. (lưu ý quy ước i là góc tới còn r là góc phản xạ)

A.i = r = 80 độ

B. i = r = 30 độ

C. i = 30 độ, r = 40 độ

D. i = r = 60 độ

Đáp án: B: i = r =30 độ.

Lời giải:

Theo định luật phản xạ ánh sáng thì góc tới sẽ luôn bằng góc phản xạ tức i = r. Do đó ta loại trừ phương án C khi mà i # r.

Ta có i = r mà i + r = 60 độ —-> i = r = 30 độ, vì vậy đáp án B.

Câu 4: Chiếu một tia sáng SI lên 1 mặt phẳng gương, tia phản xạ IR của SI ta thu được nằm trên mặt phẳng nào?

A. Mặt phẳng vuông góc với tia tới

B. Mặt phẳng gương

C. Mặt phẳng tạo bởi tia tới và mặt gương

D. Mặt phẳng tạo bởi tia tới và pháp tuyến của gương ở điểm tới

Đáp án: D. Mặt phẳng bởi tia tới và pháp tuyến gương

Giải thích: Theo định luật phản xạ ánh sáng thì tia phản xạ sẽ nằm trong mặt phẳng chứa tia tới và pháp tuyến của gương ở ngay điểm tới. Do đó án án đúng của câu này sẽ là D.

Vậy là sau khi đi qua bài viết các bạn đã phần nào trả lời được câu hỏi “Định luật phản xạ ánh sáng là gì?” rồi phải không.

Sự phản xạ ánh sáng này xung quanh chúng ta rất nhiều, như là một phần không thể thiếu trong đời sống của chúng ta vậy. Chúng ta có thể gặp nó ở khắp mọi nơi như một chiếc gương, một mặt hồ vắng lặng, một chiếc kính hiển vi, một chiếc gương cầu lồi trên đường, một bàn hình kính… và vô vàn những vật hay sự vật tự nhiên mà chúng ta có thể gặp lại sự phản xạ ánh sáng này.

Gương phẳng

– Hình ảnh quan sát được trong gương gọi là ảnh của vật tạo bởi gương phẳng.

– Gương phẳng tạo ra ảnh của vật trước gương.

– Vật nhẵn bóng, phẳng đều có thể là gương phẳng như: tấm kim loại nhẵn, tấm gỗ phẳng, mặt nước phẳng,…

Định luật phản xạ ánh sáng

Hiện tượng phản xạ ánh sáng: Hiện tượng xảy ra khi chiếu một tia sáng vào gương bị gương hắt trở lại môi trường cũ

Các tia và góc trong hiện tượng phản xạ toàn phần:

Định luật phản xạ ánh sáng:

+ Tia phản xạ nằm trong mặt phẳng chứa tia tới và pháp tuyến của gương ở điểm tới

+ Góc phản xạ bằng góc tới (i=i′) hay SIN = NIR

Sơ đồ tư duy về định luật phản xạ ánh sáng – Vật lí 7

Bài tập định luật phản xạ ánh sáng

Trước khi giải bài tập định luật phản xạ ánh sáng, chúng ta cần phải nắm vững một số kiến thức quan trọng sau đây:

• Pháp tuyến vuông góc với mặt phẳng phản xạ (thường là mặt phẳng gương), do đó góc tạo bởi pháp tuyến với mặt phẳng phản xạ bằng 90 độ.
• Góc tới bằng góc phản xạ
• Ứng dụng hình học phẳng vào giải bài tập

Câu 1: Nội dung nào sau đây không thuộc định luật phản xạ ánh sáng:

A. Góc phản xạ bằng góc tới

B. Tia phản xạ bằng tia tới

C. Góc hợp bởi tia tới và pháp tuyến bằng góc hợp bởi tia phản xạ và pháp tuyến

D. Tia phản xạ nằm trong mặt phẳng chứa tia tới và pháp tuyến của mặt phẳng gương.

Đáp án: B. Tia phản xạ bằng tia tới

Giải thích: Không có sự so sánh về độ dài giữa các tia với nhau, độ dài các tia là vô hạn.

Câu 2: Chiếu một tia sáng đến một gương phẳng ta thu được một tia phản xạ tạo với tia tới một góc 40 độ. Góc tới giá trị là bao nhiêu độ? Chọn đáp án chính xác nhất và nêu cách làm:

A. 20

B. 80

C. 40

D. 20

Đáp số: A. 20 độ

Góc tới = góc phản xạ. Do đó pháp tuyến là tia phân giác của góc tạo bởi tia phản xạ và tia tới.

= > Góc tới = góc phản xạ = 40/2 = 20 (độ)

Câu 3: Chiếu một tia tới SI lên một gương phẳng hoặc một mặt phẳng phản xạ, ta thu được một tia phản xạ IR tạo với tia tới SI một góc 60 độ. Tìm giá trị của góc tới i và góc phản xạ r. (lưu ý qui ước i là góc tới còn r là góc phản xạ)

A. i = r = 60 độ

B. i = r = 30 độ

C. i = 20 độ, r = 40 độ

D. i = r =120 độ

Đáp án: B: i = r =30 độ.

Lời giải:

Theo định luật phản xạ ánh sáng thì góc tới luôn bằng góc phản xạ tức i = r. Do đó ta loại trừ phương án C khi mà i # r.

Ta có i = r mà i + r = 60 độ —-> i = r = 30 độ, Chọn đáp án B.

Câu 3: Chiếu một tia sáng SI lên một mặt phẳng gương, tia phản xạ IR của SI thu được nằm trên mặt phẳng nào?

A. Mặt phẳng gương

B. Mặt phẳng tạo bởi tia tới và mặt gương

C. Mặt phẳng vuông góc với tia tới

D. Mặt phẳng tạo bởi tia tới và pháp tuyến của gương ở điểm tới

Đáp án: D. Mặt phẳng bởi tia tới và pháp tuyến gương

Lời giải: Theo định luật phản xạ ánh sáng thì tia phản xạ nằm trong mặt phẳng chứa tia tới và pháp tuyến của gương ở điểm tới. Do đó án án đúng của câu này là D.

Câu 4: Câu nào dưới đây là đúng về định luật phản xạ ánh sáng:

A. Tia tới vuông góc tia phản xạ

B. Tia tới bằng tia phản xạ

C. Góc tới bằng góc phản xạ

D. Góc cộng góc phản xạ bằng 180 độ

Đáp án: C. Góc tới bằng góc phản xạ

Theo định luật phản xạ ánh sáng thì góc tới bằng góc phản xạ

Câu 5: Cho tia tới SI hợp với mặt phẳng gương góc 30 độ. Hỏi tia phản xạ có số đo là bao nhiêu?

A. 30 độ

B. 50 độ

C. 60 độ

D. 80 độ

Lời giải:

Tia SI hợp với mặt phẳng gương góc 30 độ. Lại có pháp tuyến vuông góc với gương

=> SIN = 90 – 30 = 60 độ, suy ra góc tới có độ lớn là 60 độ

Áp dụng định luật phản xạ ánh sáng ta có: i = r = 60 độ. Chọn đáp án C. 60 độ

Định luật phản xạ ánh sáng ngày nay còn được ứng dụng và đóng vai trò nền tảng trong những kính hiển vi hiện đại. Ngoài việc phục vụ công trình nghiên cứu còn giúp cấu thành những công cụ có ý nghĩa vô cùng quan trọng trong y học.

Gương phẳng là gì?

Có thể thấy hình ảnh quan sát được trong gương gọi là ảnh của vật tạo bởi gương phẳng.

Gương phẳng tạo ra ảnh của vật trước gương.

Vật nhẵn bóng, phẳng đều có thể là gương phẳng như: tấm kim loại nhẵn, tấm gỗ phẳng, mặt nước phẳng,…

Phản xạ ánh sánh là gì?

Khi tia sáng tới gặp gương thì tia sáng bị hắt trở lại đây được gọi là hiện tượng phản xạ ánh sáng. Có thể thấy, khi một tia sáng chiếu vào bất kỳ vật thể nào, thì tia sáng đó bị chiếu ngược lại hoàn toàn, hiện tượng đó sẽ được gọi là phản xạ ánh sáng. Bất cứ thứ gì phát ra ánh sáng đều bị phản xạ bởi chính nó được gọi là một vật thể. Ví dụ, một bóng đèn, một ngọn nến, một cái cây, mặt trăng, ngôi sao…

Các vật thể có bề mặt sáng bóng hoặc được đánh bóng phản chiếu nhiều ánh sáng hơn so với các vật thể có bề mặt xỉn màu hoặc không được đánh bóng.

Bên cạnh đó, khi các tia sáng phát ra từ một vật thể được phản chiếu từ gương thì hình dạng quang học được tạo ra được gọi là hình ảnh. Ví dụ, khi chúng ta nhìn vào gương, chúng ta thấy hình ảnh khuôn mặt của chúng ta. Hình ảnh có hai loại, ảnh thật và ảnh ảo.Trong đó ảnh thật là hình ảnh có thể nhìn thấy trên màn hình được gọi là hình ảnh thực. Còn ảnh ảo là hình ảnh không thể thu được trên màn hình được gọi là ảnh ảo.

Phân loại phản xạ ánh sáng

Hiện nay theo nghiên cứu tìm hiểu của Luật Hoàng Phi hiện có 2 loại phản xạ ánh sáng là phản xạ thường xuyên và phản xạ khuếch tán của ánh sáng.

Phản xạ thường xuyên Một chùm ánh sáng tới song song được phản xạ ngược lại song song theo một hướng. Trong trường hợp này, các tia tới song song vẫn song song ngay cả sau khi phản xạ, chỉ đi theo một hướng và nó xuất hiện từ các bề mặt nhẵn như gương phẳng hoặc bề mặt kim loại có độ bóng cao. Do đó, một gương phẳng tạo ra sự phản xạ ánh sáng thường xuyên. Do góc tới và góc phản xạ là gần bằng hoặc bằng nhau, nên một chùm tia song song rơi trên một bề mặt nhẵn chỉ được phản xạ dưới dạng một chùm tia sáng song song theo một hướng.

Phản xạ khuếch tán Một chùm ánh sáng tới song song được phản xạ theo các hướng khác nhau. Trong trường hợp này, các tia tới song song không tồn tại song song sau khi phản xạ, chúng bị tán xạ theo các hướng khác nhau. Nó còn được gọi là sự phản xạ hoặc tán xạ không đều. Thường thì các bề mặt gồ ghề như giấy, bìa cứng, phấn, bàn, ghế, tường và các vật kim loại chưa được đánh bóng. Vì, góc tới và góc phản xạ là khác nhau, các tia sáng song song rơi trên một bề mặt gồ ghề đi theo các hướng khác nhau.

PHƯƠNG PHÁP GIẢI

1. Cách vẽ tia tới, phản xạ và cách tính góc phản xạ, góc tới

a) Cách vẽ tia phản xạ khi biết tia tới

Dựa vào định luật phản xạ ánh sáng, ta suy ra được tia phản xạ đối xứng với tia tới qua gương phẳng. Vì vậy để vẽ tia phản xạ khi biết tia tới ta thực hiện các bước như sau:

– Vẽ pháp tuyến NN’ vuông góc với gương tại điểm tới I

– Lấy một điểm A bất kì trên tia tới SI

– Kẻ đoạn thẳng AA’ vuông góc với pháp tuyến NN’ tại H sao cho AH = HA’

– Vẽ tia IA’. Tia IA’ chính là tia phản xạ cần vẽ.

b) Cách tính góc phản xạ, góc tới

Dựa vào giả thiết của đề bài ta xác định được góc hợp bởi tia tới và tia phản xạ, từ đó ta tính được góc phản xạ và góc tới.

Ví dụ: Cho góc hợp bởi tia tới và gương (góc α). Tính góc tới i và góc phản xạ i’.

Từ hình vẽ ta có: i + α = 900

⇒ i’ + β = 900

Mà i’ = i ⇒ α = β

⇒ i’ = i = 900 – α

* Lưu ý:

– Nếu tia tới vuông góc với mặt phẳng gương tức

i’ = i = 00 suy ra α = β = 900 thì tia phản xạ có phương trùng với tia tới nhưng có chiều ngược lại.

– Nếu tia tới trùng với mặt phẳng gương tức i’ = i = 900 suy ra α = β = 900 thì tia phản xạ có phương trùng với tia tới và cùng chiều với tia tới.

2. Cách xác định vị trí đặt gương khi đã biết cả tia tới và tia phản xạ

– Xác định điểm tới I: Tia tới và tia phản xạ cắt nhau tại I.

– Xác định góc hợp bởi tia tới và tia phản xạ: i + i’

– Xác định pháp tuyến NN’: Vẽ đường phân giác NIN’ của góc i + i’. NN’ chính là pháp tuyến.

– Xác định vị trí đặt gương: Từ I kẻ đường thẳng vuông góc với pháp tuyến. Đường thẳng đó chính là vị trí để đặt gương phẳng

Cách xác định góc quay của tia tới, tia phản xạ hoặc của gương

Dựa vào định luật phản xạ ánh sáng và điều kiện của đề bài ta tìm các cặp góc bằng nhau, sau đó tìm mối quan hệ giữa các góc có liên quan, rồi suy ra góc quay của tia tới, tia phản xạ hoặc của gương.

Một số dạng bài tập và phương pháp giải

Dạng 1: Vẽ tia phản xạ – Xác định góc tới, góc phản xạ

Ví dụ 1: Chiếu một tia sáng SI lên một gương phẳng. Góc tạo bởi tia tới SI với pháp tuyến tại I bằng 35°. Hãy vẽ tia phản xạ và tính góc phản xạ.

Lời giải

Góc tới là: i = ∠SIN = 35°.

Tia phản xạ là tia IR. Tia phản xạ nằm trong mặt phẳng chứa tia tới và pháp tuyến của gương tại điểm tới.

Góc phản xạ là: i’ = i = 35°.

• Mẹo học tốt:

Góc tới là góc hợp bởi tia tới và pháp tuyến (i = ∠SIN)

Góc phản xạ là góc hợp bởi tia phản xạ và pháp tuyến (i’ = ∠NIR)

Ta có: i’ = i.

Ví dụ 2: Chiếu một tia sáng SI lên một gương phẳng, ta thu được tia phản xạ IR tạo với tia tới một góc 60o như hình vẽ. Tìm giá trị góc tới và góc phản xạ.

Lời giải

Góc tạo bởi tia tới SI và tia phản xạ IR là: ∠SIR = i + i’

Theo định luật phản xạ ánh sáng: i’ = i.

Dạng 2: Xác định vị trí đặt gương

Ví dụ: Tia sáng Mặt Trời nghiêng một góc α= 40° so với phương ngang. Cần đặt một gương phẳng như thế nào để đổi phương của tia sáng thành phương nằm ngang, chiều từ trái sang phải.

Lời giải

Góc tạo bởi tia tới và tia phản xạ:

∠SIR= 180° – 40° = 140°

Dựng phân giác IN của ∠SIR

Ta có: ∠SIR= i + i’ ⇒i’ = i = /2 = 140°/2 = 70°.

IN là phân giác cũng là pháp tuyến nên ta kẻ đường thẳng vuông góc với IN tại I sẽ được gương.

Góc hợp bởi gương với phương ngang:∠GIR= 90° – i’ = 90° – 70° = 20°.

Vậy ta phải đặt gương phẳng hợp với mặt phẳng ngang một góc 20°.

• Mẹo học tốt:

Xác định góc hợp bởi tia tới và tia phản xạ: ∠SIR . Vẽ tia phân giác IN của góc ∠SIR . Vẽ đường vuông góc với IN ⇒ Gương.

Dạng 3: Quay gương

Ví dụ 1: Ban đầu chiếu một tia sáng SI tới mặt gương sao cho góc tới bằng 60°. Giữ nguyên tia tới, quay gương một góc 10° cùng chiều kim đồng hồ thì góc phản xạ là bao nhiêu?

Lời giải

Quay gương 10° thì pháp tuyến cũng quay 10°.

Góc tới là: i = ∠SIN’ = 60° + 10° = 70°.

Theo định luật phản xạ ánh sáng: i’ = i = 70°.

• Mẹo học tốt:

Gương quay góc bao nhiêu độ thì pháp tuyến cũng quay cùng chiều một góc bấy nhiêu độ.

Ví dụ 2: Ban đầu chiếu một tia sáng SI tới mặt gương sao cho góc tới bằng 60°. Giữ nguyên tia tới, quay gương một góc 20° ngược chiều kim đồng hồ thì góc phản xạ là bao nhiêu?

Lời giải

Quay gương 20° thì pháp tuyến cũng quay 20°.

Góc tới là: i = ∠SIN’= 60° – 20° = 40°.

Góc phản xạ là: i’ = i = 40°.

• Mẹo học tốt:

Quay gương ngược chiều kim đồng hồ một góc nhỏ hơn góc tới: i = góc tới cũ – góc quay

Ví dụ 3: Ban đầu chiếu một tia sáng SI tới mặt gương sao cho góc tới bằng 30°. Giữ nguyên tia tới, quay gương một góc 45° ngược chiều kim đồng hồ thì góc phản xạ là bao nhiêu?

Lời giải

Quay gương 45° thì pháp tuyến cũng quay 45°.

Góc tới là: i =∠SIN’ = 45° – 30° = 15°.

Góc phản xạ là: i’ = i = 15°.

• Mẹo học tốt:

Quay gương ngược chiều kim đồng hồ một góc lớn hơn góc tới: i = góc quay – góc tới cũ

BÀI TẬP MINH HOẠ:

Dạng 1: Cách vẽ tia tới, tia phản xạ và cách tính góc tới. góc phản xạ

* Cách vẽ tia phản xạ khi biết tia tới

Dựa vào định luật phản xạ ánh sáng, ta suy ra được tia phản xạ đối xứng với tia tới qua gương phẳng. Vì vậy để vẽ tia phản xạ khi biết tia tới ta thực hiện các bước như sau:

– Vẽ pháp tuyến NN’ vuông góc với gương tại điểm tới I

– Lấy một điểm A bất kì trên tia tới SI

– Kẻ đoạn thẳng AA’ vuông góc với pháp tuyến NN’ tại H sao cho AH = HA’

– Vẽ tia IA’. Tia IA’ chính là tia phản xạ cần vẽ.

* Cách tính góc phản xạ, góc tới

– Dựa vào giả thiết của đề bài ta xác định được góc hợp bởi tia tới và tia phản xạ, từ đó ta tính được góc phản xạ và góc tới.

– Áp dụng định luật phản xạ ánh sáng: i=i′

Ví dụ: Cho góc α là góc hợp bởi tia tới và gương. Tính góc tới i và góc phản xạ i’.

Giải:

Từ hình vẽ ta có: i+α=900⇒i′+β=900

Mà theo định luật phản xạ ánh sáng ta có:

i=i′⇒α=β

⇒ i′=i=900−α

Chú ý:

– Nếu tia tới vuông góc với mặt phẳng gương tức i’ = i = 00 suy ra α = β = 900 thì tia phản xạ có phương trùng với tia tới nhưng có chiều ngược lại.

– Nếu tia tới trùng với mặt phẳng gương tức i’ = i = 900 suy ra α = β = 900 thì tia phản xạ có phương trùng với tia tới và cùng chiều với tia tới.

Dạng 2: Cách xác định vị trí đặt gương khi đã biết cả tia tới và tia phản xạ

– Xác định điểm tới I: Tia tới và tia phản xạ cắt nhau tại I.

– Xác định góc hợp bởi tia tới và tia phản xạ: i + i’

– Xác định pháp tuyến NN’: Vẽ đường phân giác NIN’ của góc i + i’. NN’ chính là pháp tuyến.

– Xác định vị trí đặt gương: Từ I kẻ đường thẳng vuông góc với pháp tuyến. Đường thẳng đó chính là vị trí để đặt gương phẳng.

Ví dụ: Một tia tới tạo với mặt gương một góc 120o như ở hình 4.6. Góc phản xạ r có giá trị nào sau đây?

Phân loại phản xạ ánh sáng

Có 2 loại phản xạ ánh sáng là phản xạ thường xuyên và phản xạ khuếch tán của ánh sáng.

Phản xạ thường xuyên

Một chùm ánh sáng tới song song được phản xạ ngược lại song song theo một hướng. Trong trường hợp này, các tia tới song song vẫn song song ngay cả sau khi phản xạ, chỉ đi theo một hướng và nó xuất hiện từ các bề mặt nhẵn như gương phẳng hoặc bề mặt kim loại có độ bóng cao. Do đó, một gương phẳng tạo ra sự phản xạ ánh sáng thường xuyên. Do góc tới và góc phản xạ là gần bằng hoặc bằng nhau, nên một chùm tia song song rơi trên một bề mặt nhẵn chỉ được phản xạ dưới dạng một chùm tia sáng song song theo một hướng.

Phản xạ khuếch tán

Một chùm ánh sáng tới song song được phản xạ theo các hướng khác nhau. Trong trường hợp này, các tia tới song song không tồn tại song song sau khi phản xạ, chúng bị tán xạ theo các hướng khác nhau. Nó còn được gọi là sự phản xạ hoặc tán xạ không đều. Thường thì các bề mặt gồ ghề như giấy, bìa cứng, phấn, bàn, ghế, tường và các vật kim loại chưa được đánh bóng. Vì, góc tới và góc phản xạ là khác nhau, các tia sáng song song rơi trên một bề mặt gồ ghề đi theo các hướng khác nhau.

Nội dung định luật phản xạ ánh sáng

Định luật phản xạ ánh sáng áp dụng cho cả gương phẳng cũng như gương cầu lồi, cầu lõm. Có 2 định luật phản xạ ánh sáng gồm:

• Định luật phản xạ thứ nhất: Theo định luật thứ nhất, tia tới, tia phản xạ tất cả đều nằm trong cùng một mặt phẳng.
• Định luật phản xạ thứ hai: Theo định luật thứ hai, góc phản xạ luôn bằng góc tới.

Ngoài ra, điều quan trọng cần lưu ý là khi một tia sáng chiếu trên bề mặt gương thì góc tới và góc phản xạ của một tia sáng như vậy sẽ bằng không. Tia sáng này sẽ được phản xạ ngược lại bằng với vật.

Đối tượng và hình ảnh trong phản xạ ánh sáng

Bất cứ thứ gì phát ra ánh sáng đều bị phản xạ bởi chính nó được gọi là một vật thể. Ví dụ, một bóng đèn, một ngọn nến, một cái cây, mặt trăng, ngôi sao…

Khi các tia sáng phát ra từ một vật thể được phản chiếu từ gương thì hình dạng quang học được tạo ra được gọi là hình ảnh. Ví dụ, khi chúng ta nhìn vào gương, chúng ta thấy hình ảnh khuôn mặt của chúng ta. Hình ảnh có hai loại, ảnh thật và ảnh ảo.

– Hình ảnh thật: Hình ảnh có thể nhìn thấy trên màn hình được gọi là hình ảnh thực.

– Ảnh ảo: Hình ảnh không thể thu được trên màn hình được gọi là ảnh ảo.

– Đảo ngược phản xạ ánh sáng:

Khi chúng ta đứng trước gương và nâng tay phải thì hình ảnh được hình thành sẽ nâng bàn tay trái. Do đó, bên phải của cơ thể chúng ta trở thành bên trái trong hình ảnh của nó và bên trái của cơ thể chúng ta trở thành bên phải trong hình ảnh của nó trong gương.

Sự thay đổi các mặt của một đối tượng trong hình ảnh phản chiếu của nó được gọi là đảo ngược bên. Nó xảy ra do sự phản xạ của ánh sáng.

Bài tập vận dụng định luật phản xạ ánh sáng

Câu 1: Nội dung nào sau đây không thuộc định luật phản xạ ánh sáng:

A. Góc phản xạ bằng góc tới

B. Tia phản xạ bằng tia tới

C. Góc hợp bởi tia tới và pháp tuyến bằng góc hợp bởi tia phản xạ và pháp tuyến

D. Tia phản xạ nằm trong mặt phẳng chứa tia tới và pháp tuyến của mặt phẳng gương.

Đáp án: B. Tia phản xạ bằng tia tới

Giải thích: Không có sự so sánh về độ dài giữa các tia với nhau, độ dài các tia là vô hạn.

Câu 2: Chiếu một tia sáng đến một gương phẳng ta thu được một tia phản xạ tạo với tia tới một góc 40 độ. Góc tới giá trị là bao nhiêu độ? Chọn đáp án chính xác nhất và nêu cách làm:

A. 20

B. 80

C. 40

D. 20

Đáp số: A. 20 độ

Góc tới = góc phản xạ. Do đó pháp tuyến là tia phân giác của góc tạo bởi tia phản xạ và tia tới.

= > Góc tới = góc phản xạ = 40/2 = 20 (độ)

Câu 3: Chiếu một tia tới SI lên một gương phẳng hoặc một mặt phẳng phản xạ, ta thu được một tia phản xạ IR tạo với tia tới SI một góc 60 độ. Tìm giá trị của góc tới i và góc phản xạ r. (lưu ý qui ước i là góc tới còn r là góc phản xạ)

A. i = r = 60 độ

B. i = r = 30 độ

C. i = 20 độ, r = 40 độ

D. i = r =120 độ

— Bài giải —

Theo định luật phản xạ ánh sáng thì góc tới luôn bằng góc phản xạ tức i = r. Do đó ta loại trừ phương án C khi mà i # r.

Ta có i = r mà i + r = 60 độ —-> i = r = 30 độ. Do đó, chọn đáp án B.

Phương pháp giải bài tập về định luật phản xạ ánh sáng

Cách vẽ tia phản xạ khi biết tia tới

Định luật phản xạ ánh sáng cho ta biết được: tia phản xạ đối xứng với tia tới qua gương phẳng. Vì vậy để vẽ tia phản xạ khi biết tia tới ta thực hiện các bước như sau:

• Bước 1: Tại điểm tới I, vẽ pháp tuyến NN’ vuông góc với gương
• Bước 2: Lấy một điểm A bất kì trên tia tới SI
• Bước 3: Kẻ đoạn AA’ vuông góc với pháp tuyến NN’ tại H sao cho:

AH=HA′

• Bước 4: Vẽ tia IA’. Tia IA’ chính là tia phản xạ cần vẽ.

Cách tính góc phản xạ, góc tới

Dựa vào giả thiết của đề bài ta xác định được góc hợp bởi tia tới và tia phản xạ, từ đó ta tính được góc phản xạ và góc tới.

Ví dụ: Cho góc hợp bởi tia tới và gương (góc α). Tính góc tới i và góc phản xạ i’.

Từ hình vẽ ta có:

i+α=90∘; i′+β=90∘

Mà: i=i′

nên: α=β

từ đó ta có: i=i′=90∘−α

Lưu ý:

– Nếu tia tới vuông góc với mặt phẳng gương tức là:

i=i′=0∘; α=β=90∘

thì tia phản xạ có phương trùng với tia tới nhưng có chiều ngược lại.

– Nếu tia tới trùng với mặt phẳng gương nghĩa là:

i=i′=90∘; α=β=0∘

thì tia phản xạ có phương trùng với tia tới và cùng chiều với tia tới

Cách xác định vị trí đặt gương khi đã biết cả tia tới và tia phản xạ

• Bước 1: Xác định điểm tới I bằng cách tìm giao điểm I của tia tới và tia phản xạ.
• Bước 2: Xác định góc hợp bởi tia tới và tia phản xạ: i + i’
• Bước 3: Xác định pháp tuyến NN’ bằng cách vẽ đường phân giác NIN’ của góc i + i’. Khi đó NN’ chính là pháp tuyến.
• Bước 4: Xác định vị trí đặt gương: Từ I kẻ đường thẳng vuông góc với pháp tuyến. Đường thẳng đó chính là vị trí để đặt gương phẳng

Cách xác định góc quay của tia tới, tia phản xạ hoặc của gương

• Bước 1: Dựa vào định luật và điều kiện của đề bài ta tìm các cặp góc bằng nhau
• Bước 2: Tìm mối quan hệ giữa các góc có liên quan
• Bước 3: Suy ra góc quay của tia tới, tia phản xạ hoặc của gương

Bài tập trắc nghiệm về định luật phản xạ ánh sáng

Bài 1: Tia sáng tới gương phẳng hợp với tia phản xạ một góc 120∘. Hỏi góc tới có giá trị là bao nhiêu?

1. 90∘ B.75∘
2. 60∘ D. 30∘

Bài 2: Khi chiếu một tia sáng tới gương phẳng thì góc tạo bởi tia phản xạ và tia tới có tính chất:

1. bằng hai lần góc tới B. bằng góc tới
2. bằng nửa góc tới D. Tất cả đều sai

Bài 3: Khi tia tới vuông góc với mặt gương phẳng thì góc phản xạ có giá trị bằng:

1. 90∘ B.180∘
2. 0∘ D. 45∘

Bài 4: Chọn câu đúng?

1. Tia phản xạ nằm trong mặt phẳng chứa tia tới và đường pháp tuyến với gương tại điểm tới.
2. Tia phản xạ, tia tới và đường pháp tuyến với gương tại điểm tới cùng nằm trong một mặt phẳng.
3. Mặt phẳng chứa tia tới và đường pháp tuyến với gương tại điểm tới cũng chứa tia phản xạ.
4. Cả A, B, C.

Bài 5: Vật nào sau đây không thể xem là gương phẳng?

1. Màn hình tivi B. Mặt hồ nước trong
2. Mặt tờ giấy trắng D. Miếng thủy tinh không tráng bạc nitrat

Bài 6: Một tia sáng chiếu tới gương phẳng và hợp với mặt gương một góc 300. Góc phản xạ bằng:

1. 30∘ B.45∘
2. 60∘ D. 15∘

Xem thêm

Gia sư vật lý

Định lý zeno

Định luật phản xạ ánh sáng

Định luật ôm