Bài tập Khtn 7 Bài 15. Năng lượng ánh sáng. Tia sáng, vùng tối (20 bài tập)

Lớp 7 · KHTN Bài 15

Năng Lượng Ánh Sáng – Tia Sáng – Vùng Tối

Ánh sáng là dạng năng lượng – Chùm sáng, tia sáng – Vùng tối, vùng tối không hoàn toàn

1
Ánh sáng là một dạng của năng lượng

Ánh sáng đóng vai trò không thể thiếu đối với sự sống trên Trái Đất. Qua thí nghiệm với pin quang điện nối điện kế, ta chứng minh được ánh sáng mang năng lượng:

  • Khi chưa bật đèn: kim điện kế chỉ số 0 → pin quang điện không phát điện.
  • Khi bật đèn: kim điện kế bị lệch → pin quang điện đã nhận năng lượng ánh sáng và chuyển hoá thành điện năng.
KẾT LUẬN
Ánh sáng là một dạng của năng lượng.

Sự chuyển hoá năng lượng ánh sáng: Năng lượng ánh sáng có thể chuyển hoá thành nhiều dạng năng lượng khác nhau. Tuỳ thiết bị mà sản phẩm thu được khác nhau.

☀️ Pin mặt trời
Năng lượng ánh sáng
Điện năng
🚿 Bình nước nóng năng lượng MT
Năng lượng ánh sáng
Nhiệt năng
🌱 Cây xanh quang hợp
Năng lượng ánh sáng
Hoá năng
🌾 Phơi nông sản ngoài nắng
Năng lượng ánh sáng
Nhiệt năng

Phân biệt nguồn sáng và vật được chiếu sáng

✓ NGUỒN SÁNG
Tự phát ra ánh sáng
  • Mặt Trời
  • Ngọn nến đang cháy
  • Đèn điện đang sáng
  • Bút laser
✗ VẬT ĐƯỢC CHIẾU SÁNG
Chỉ phản xạ ánh sáng
  • Mặt Trăng (phản xạ ánh sáng MT)
  • Quyển sách trên bàn
  • Cái cây ban ngày
  • Tường nhà có ánh đèn chiếu
📌 Ví dụ áp dụng
Câu hỏi: Khi thay điện kế trong thí nghiệm bằng quạt máy nhỏ rồi bật đèn, hiện tượng gì xảy ra?
→ Pin quang điện nhận năng lượng ánh sáng → tạo ra điện năng → dòng điện chạy qua quạt → quạt quay (cơ năng).
Chuỗi: Năng lượng ánh sáng → Điện năng → Cơ năng.
2
Chùm sáng và tia sáng

Chùm sáng là tập hợp các tia sáng phát ra từ nguồn sáng và truyền trong không gian. Tuỳ vào nguồn sáng mà chùm sáng có hình dạng khác nhau. Có 3 loại chùm sáng thường gặp:

SONG SONG Tia song song HỘI TỤ Giao tại 1 điểm PHÂN KÌ Loe rộng ra Ví dụ thực tế ☀️ Ánh sáng MT 🔴 Đèn laser 🔍 Kính lúp hội tụ ánh sáng 💡 Bóng đèn 🔦 Đèn pin Quy ước vẽ chùm sáng 2 đường biên + mũi tên chỉ chiều truyền
3 loại chùm sáng và quy ước biểu diễn
Loại chùm sángĐặc điểmVí dụ
Song songCác tia đi song song, không giao nhauÁnh sáng MT, đèn laser
Hội tụCác tia hướng về 1 điểmÁnh sáng qua kính lúp
Phân kìCác tia loe rộng raĐèn pin, bóng đèn thường

Tia sáng: Ánh sáng truyền theo đường thẳng. Để biểu diễn đường truyền của ánh sáng, ta dùng tia sáng.

TIA SÁNG
Tia sáng là đường thẳng có mũi tên chỉ chiều truyền của ánh sáng.
📌 Cách vẽ tia sáng đúng
→ Một đường thẳngmột mũi tên chỉ chiều truyền (ví dụ: tia sáng SM đi từ S đến M).
Sai: vẽ đường cong; vẽ hai mũi tên ngược chiều; quên không vẽ mũi tên.

Mô hình tia sáng: Trong thực tế, một chùm sáng song song rất hẹp được coi là mô hình của tia sáng.

  • ✓ Chùm sáng phát ra từ bút laser rất hẹp và gần như song song → là mô hình tia sáng.
  • ✗ Chùm sáng từ đèn pin thông thường loe rộng (phân kì) → không phải mô hình tia sáng.
3
Vùng tối – Vùng tối không hoàn toàn
VÙNG TỐI
Vùng tối là vùng nằm sau vật cản, hoàn toàn không nhận được ánh sáng từ nguồn sáng truyền tới.

Hai trường hợp xuất hiện vùng tối tuỳ theo nguồn sáng là hẹp hay rộng:

a) Nguồn sáng hẹp (đèn pin nhỏ chỉ có 1 LED, ngọn nến, đèn dây tóc):

Nguồn hẹp Vật cản Màn VÙNG TỐI
Nguồn sáng hẹp → chỉ có vùng tối, ranh giới sắc nét

Đặc điểm: bóng của vật trên màn chắn có ranh giới rõ rệt với vùng sáng.

b) Nguồn sáng rộng (đèn LED 20W, đèn ống huỳnh quang, Mặt Trời):

Nguồn rộng Vật cản Màn VÙNG TỐI VÙNG TỐI K. HOÀN TOÀN VÙNG TỐI K. HOÀN TOÀN
Nguồn sáng rộng → có vùng tối + vùng tối không hoàn toàn, ranh giới nhoè

Đặc điểm: phía sau vật cản xuất hiện 2 vùng:

  • Vùng tối ở giữa (nhỏ hơn): hoàn toàn không nhận được ánh sáng.
  • Vùng tối không hoàn toàn bao quanh: chỉ nhận được một phần ánh sáng.

→ Bóng của vật trên màn có ranh giới không rõ rệt, bị nhoè ở viền.

Nguồn sáng hẹpNguồn sáng rộng
Vùng tốiCó (rõ rệt)Có (nhỏ hơn)
Vùng tối K.HTKhông
Ranh giới bóngSắc nétNhoè, mờ
Ví dụNến, đèn dây tócĐèn LED rộng, đèn ống
📌 Trò chơi tạo bóng
→ Dùng bóng đèn dây tóc (nguồn hẹp) → bóng rõ nét, viền sắc cạnh.
→ Dùng bóng đèn ống (nguồn rộng) → bóng không rõ nét, viền nhoè do có vùng tối không hoàn toàn.
4
Hiện tượng nhật thực

Hiện tượng nhật thực là một ứng dụng quan trọng của vùng tối – vùng tối không hoàn toàn trong tự nhiên.

ĐIỀU KIỆN XẢY RA NHẬT THỰC
Khi Mặt Trời, Mặt Trăng, Trái Đất thẳng hàng và Mặt Trăng nằm giữa.

Trong hệ thống này:

  • Mặt Trời đóng vai trò nguồn sáng rộng.
  • Mặt Trăng đóng vai trò vật cản sáng.
  • Trái Đất đóng vai trò màn chắn.
Mặt Trời Mặt Trăng Trái Đất Vùng tối (toàn phần) Vùng K.HT (1 phần)
Mặt Trời – Mặt Trăng – Trái Đất thẳng hàng

Tuỳ vị trí quan sát trên Trái Đất, ta thấy 2 dạng nhật thực:

🌑 Nhật thực toàn phần
  • Đứng ở vùng tối
  • Không nhìn thấy Mặt Trời
  • Trời tối hẳn lại như đêm
🌒 Nhật thực một phần
  • Đứng ở vùng tối K.HT
  • Nhìn thấy một phần Mặt Trời
  • Mặt Trời bị "khuyết" một phần
⚠️ Lưu ý phân biệt
Nhật thực: Mặt Trăng nằm giữa Mặt Trời và Trái Đất.
Nguyệt thực: Trái Đất nằm giữa Mặt Trời và Mặt Trăng (Mặt Trăng đi vào vùng tối của Trái Đất).
5
Tính chất truyền thẳng – Bài toán bóng nắng

Tính chất quan trọng: Trong môi trường trong suốtđồng tính, ánh sáng truyền theo đường thẳng. Đây là cơ sở để giải nhiều bài toán thực tế.

📌 Ứng dụng 1: Đóng 3 cọc thẳng hàng không cần thước
→ Đóng cọc 1 và cọc 2 ở 2 vị trí.
→ Di chuyển cọc 3 sao cho khi nhìn từ cọc 3, mắt chỉ thấy cọc 3 (bị che khuất cọc 1 và 2).
Vì ánh sáng truyền theo đường thẳng nên 3 cọc nằm trên 1 đường thẳng.

Bài toán đo chiều cao bằng bóng nắng: Vì các tia sáng Mặt Trời song song nên tỉ lệ giữa chiều cao và bóng là như nhau cho mọi vật ở cùng thời điểm.

CÔNG THỨC TỈ LỆ
$\dfrac{\text{Chiều cao cọc}}{\text{Bóng cọc}} = \dfrac{\text{Chiều cao vật}}{\text{Bóng vật}}$
📌 Ví dụ: Đo chiều cao cột đèn
Đề: Cọc cao $1{,}2$ m có bóng dài $0{,}96$ m. Cùng lúc đó, cột đèn có bóng dài $6$ m. Tính chiều cao cột đèn.
→ Áp dụng tỉ lệ: $\dfrac{1{,}2}{0{,}96} = \dfrac{h}{6}$.
→ $h = \dfrac{1{,}2 \times 6}{0{,}96} = \dfrac{7{,}2}{0{,}96} = 7{,}5$ m.
Cột đèn cao 7,5 m.
1
Điểm: 0/20
☀️

Cùng luyện bài Năng lượng ánh sáng – Tia sáng – Vùng tối nào!

20 câu: 15 trắc nghiệm · 3 đúng/sai · 2 tự luận

💡 Gợi ý
Cô Trần Thị Thanh Thảo

Cô Trần Thị Thanh Thảo

(Người kiểm duyệt, ra đề)

Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Khoa Học Tự Nhiên THCS

Trình độ: Cử nhân Sư phạm KHTN, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ Tin học, Ngoại ngữ B1

Kinh nghiệm: 6+ năm kinh nghiệm tại Trường THCS Nguyễn Siêu