2. Bài 13. Sự phản xạ ánh sáng

Câu hỏi tr 69

Ban đêm, trong một phòng không có ánh đèn, em sẽ không thể nhìn rõ các vật trong phòng. Nếu có ánh sáng từ đèn ở ngoài đường hoặc ánh trăng lọt vào phòng, em sẽ có thể nhìn rõ các vật trong phòng.

Chúng ta có thể nhìn thấy các vật là do ánh sáng từ nguồn chiếu đến các đồ vật rồi hắt lại đến mắt ta. Hiện tượng ánh sáng bị hắt lại khi gặp bề mặt một vật gọi là sự phản xạ ánh sáng. Ánh sáng sẽ phản xạ trên một bề mặt như thế nào?

Lời giải chi tiết:

Ánh sáng phản xạ trên một bề mặt tuân theo định luật phản xạ ánh sáng:

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

+ Góc phản xạ bằng góc tới.

Câu hỏi tr 70

Quan sát hình 13.4, so sánh sự phản xạ của ánh sáng trong hai trường hợp phản xạ và phản xạ khuếch tán tại các bề mặt.

Lời giải chi tiết:

Giống nhau: tia sáng khi gặp mặt phân cách đề bị phản xạ ngược trở lại.

Khác nhau:

Phản xạ

Phản xạ khuếch tán

- Xảy ra trên bề mặt các vật nhẵn bóng như gương, mặt nước,…

- Các tia phản xạ song song nhau

- Ta nhìn thấy được hình ảnh của vật.

- Xảy ra trên bề mặt các vật không nhẵn bóng như thảm len…

- Các tia phản xạ không song song

- Ta không nhìn thấy được hình ảnh của vật.

Câu hỏi tr 71 CH

Số liệu thu được trong thí nghiệm của em cho thấy góc tới và góc phản xạ bằng nhau hay khác nhau?

Phương pháp giải:

Quan sát bảng

Lời giải chi tiết:

Từ bảng 13.1 ta thấy: góc tới bằng góc phản xạ

Câu hỏi tr 71 LT

Hình 13.7 vẽ một tia tới SI chiếu lên gương phẳng G.

a) Vẽ tia phản xạ.

b) Nếu giữ nguyên tia tới SI, làm thế nào để có tia phản xạ hướng theo phương thẳng đứng. Tiến hành thí nghiệm kiểm tra đề xuất của em.

Phương pháp giải:

- Khi vẽ hình luôn đảm bảo góc tới bằng góc phản xạ: i = i’

- Pháp tuyến luôn luôn vuông góc với mặt gương, và là tia phân giác của góc tạo bởi tia tới và tia phản xạ.

Lời giải chi tiết:

a) Cách vẽ:

- Qua I dựng pháp tuyến IN vuông góc với mặt gương.

- Qua I kẻ tia phản xạ IR sao cho góc tới bằng góc phản xạ: \(\widehat {SIN}\)=\(\widehat {NIR}\)

b) Vị trí đặt gương như hình

Cách vẽ:

Vì tia phản xạ IR phải có hướng thẳng đứng từ dưới lên theo yêu cầu bài toán nên:

+ Đầu tiên ta vẽ tia tới SI và tia phản xạ IR như đề bài đã cho.

+ Pháp tuyến IN luôn là tia phân giác của \(\widehat {SIN}\), do đó tiếp theo ta vẽ tia phân giác của góc \(\widehat {SIN}\).

+ Đường phân giác IN này luôn vuông góc với gương tại điểm tới. Nên ta xác định được vị trí của mặt gương bằng cách quay gương sao cho mặt gương vuông góc với IN. Đây là vị trí gương cần xác định.

Câu hỏi tr 72 VD 1

Kính tiềm vọng là một dụng cụ giúp nhìn thấy vật bị che khuất. Hình 13.8 là sơ đồ cấu tạo một kính tiềm vọng đơn giản, bao gồm hai gương đặt nghiêng 45^o so với phương ngang, có bề mặt phản xạ hướng vào nhau. Em hãy vẽ lại sơ đồ cấu tạo kính tiềm vọng này vào vở và vẽ tiếp đường truyền của ánh sáng tới mắt để giải thích vì sao có thể sử dụng kính tiềm vọng để nhìn thấy vật bị che khuất.

Lời giải chi tiết:

- Tại các điểm tới I, J dựng pháp tuyến vuông góc với mặt gương.

- Tại các điểm tới I, J kẻ tia phản xạ sao cho góc tới bằng góc phản xạ.

Câu hỏi tr 72 CH

Có những cách nào để đọc được dòng chữ dưới đây dễ dàng hơn?

Lời giải chi tiết:

- Cách 1: Viết lại dòng chữ lên giấy, dí nét bút thật mạnh khi viết, đọc dòng chữ từ mặt bên kia tờ giấy.

- Cách 2: Viết dòng chữ lên 1 tấm kính 2 mặt. Đọc dòng chữ từ mặt bên kia tấm kính.

⇨ Kết quả đọc được dòng chữ là: “ĐỊNH LUẬT PHẢN XẠ ÁNH SÁNG”.

Câu hỏi tr 72 VD 2

Trong hình 13.10, có thể quan sát thấy ảnh của vật qua mặt ghế ở phần đã được đánh dầu bóng, còn ở phần chưa đánh dầu bóng thì không thấy. Hãy giải thích tại sao?

Lời giải chi tiết:

- Phần được đánh dầu bóng có bề mặt nhẵn, bóng vì vậy có vai trò như một gương phẳng. Vì vậy ta có thể nhìn thấy ảnh của vật qua phần này.

- Phần chưa được đánh dầu bóng có bề mặt nhám, nên ở đây xảy ra hiện tượng phản xạ khuếch tán, vì vậy ta không nhìn thấy ảnh của vật qua phần này.

Câu hỏi tr 73 CH

Em hãy chứng minh khoảng cách từ S đến gương và từ S’ đến gương là bằng nhau (hình 13.12)

Lời giải chi tiết:

Nối S với S’ cắt gương tại H.

❖ Xét tại điểm tới I₁

Theo định luật phản xạ ánh sáng ta có: I₁ = I₂

Mặt khác ta lại có: I₁ + I₄ = 90^o và I₂ + I₃ = 90^o, nên suy ra I₄ = I₃

Lại có I₃ = I₅ (2 góc đối đỉnh)

=> I₄ = I₅ (1)

❖ Xét tại điểm tới I₂: Chứng minh tương tự ta có: I₄ = I₅ và góc SI₁I₂ = S’I₁I₂

❖ Xét hai tam giác SI₁I₂ và S’I₁I₂ có:

I₁I₂ chung, I₄ = I₅, góc SI₁I₂ = S’I₁I₂

=> ∆ SI₁I₂ = ∆S’I₁I₂ => SI₁ = S’I₁ (2)

Xét hai tam giác SI₁H và S’I₁H có: HI₁ chung, I₄ = I₅ và SI₁ = S’I₁ theo (1), (2)

=> ∆SI₁H = ∆S’I₁H

=> SH = S’H hay khoảng cách từ S tới gương bằng khoảng cách từ S’ tới gương.

Câu hỏi tr 73 LT

Ảnh của một vật qua gương phẳng là tập hợp ảnh của tất cả các điểm trên vật. Hãy dựng ảnh của vật AB có hình mũi tên trong hình 13.13 bằng cách dựng ảnh của điểm A và điểm B rồi nối chúng lại với nhau.

Lời giải chi tiết:

❖ Dựng ảnh A’ của A qua gương:

- Từ A hạ đường thẳng vuông góc với gương tại H.

- Trên tia AH lấy điểm A’ sao cho A’H = HA.

=> Vậy A’ là ảnh của A qua gương.

❖ Tương tự, dựng ảnh B’ của B qua gương

=> Nối A’ với B’ ta được ảnh A’B’ của AB qua gương.

Câu hỏi tr 74 LT

Một học sinh cao 1,6m, có khoảng cách từ mắt đến đỉnh đầu là 8cm. Bạn học sinh này cần chọn một gương phẳng treo tường (hình 13.14) có chiều cao tối thiểu bằng bao nhiêu để có thể nhìn thấy toàn bộ ảnh của mình trong gương? Gương phẳng đã chọn cần được treo như thế nào?

Phương pháp giải:

- Để mắt nhìn thấy ảnh của đỉnh đầu và chân, thì tia phản xạ từ ảnh của đầu và chân phải đi tới mắt => Hình vẽ.

- Sử dụng tính chất đường trung bình của tam giác để tính: chiều cao tối thiểu của gương, gương treo cách mặt đất nhiều nhất một đoạn bằng bao nhiêu.

Lời giải chi tiết:

- Giả sử gương đặt ở vị trí thỏa mãn bài ra, khi đó ta vẽ đường đi của các tia sáng như hình.

❖ Để mắt thấy được ảnh của chân thì mép dưới của gương cách mặt đất nhiều nhất là đoạn IK.

Xét ∆ B^’BO có IK là đường trung bình nên:

\(IK = \frac{{OB}}{2} = \frac{{AB - AO}}{2} = \frac{{1,6 - 0,08}}{2} = 0,76(m)\)

Để mắt thấy được ảnh của đỉnh đầu, thì mép trên của gương cách mặt đất ít nhất là đoạn JK

Xét ∆O’OA có JH là đường trung bình nên:

\(JH = \frac{{OA}}{2} = \frac{8}{2} = 4(cm) = 0,04(m)\)

Chiều cao tối thiểu của gương để thấy được toàn bộ ảnh là đoạn IJ.

IJ = JK – IK = 0,76 – 0,04 = 0,72 (m) = 72 (cm)

Vậy để cậu bé thấy được toàn bộ ảnh của mình trong gương cần một gương có chiều cao tối thiểu là 72cm, mép dưới của gương treo cách nền nhà nhiều nhất đoạn 76cm.

Câu hỏi tr 74 VD

Chùa một cột (hình 13.15) là một vật có tính đối xứng gương, tức là có thể chia vật thành hai phần bằng nhau sao cho phần này giống như ảnh của phần kia qua một gương phẳng. Sưu tầm các tranh ảnh về các vật có tính đối xứng gương trong đời sống.