Mở đầu trang 72

Đề bài: Em hãy dựa vào hình trên, nêu lên vai trò quan trọng của năng lượng ánh sáng trên Trái Đất.

Lời giải:

Em quan sát hình minh hoạ và liên hệ với cuộc sống để trả lời. Năng lượng ánh sáng có vai trò rất quan trọng trên Trái Đất:

• Đối với thực vật: Ánh sáng mặt trời giúp cây xanh thực hiện quang hợp, tạo ra chất dinh dưỡng để cây phát triển.
• Đối với động vật: Cây xanh là nguồn thức ăn cho động vật ăn cỏ (như đàn bò trong hình), từ đó là nguồn thức ăn cho cả các động vật ăn thịt và con người.
• Đối với con người: Ngoài việc cung cấp nguồn thực phẩm, ánh sáng còn giúp con người nhìn thấy mọi vật, sưởi ấm Trái Đất, và là nguồn năng lượng phục vụ đời sống (điện mặt trời, đun nước nóng…).

→ Có thể nói, năng lượng ánh sáng là điều kiện không thể thiếu cho mọi sự sống trên Trái Đất.

I. Ánh sáng là một dạng của năng lượng

Thí nghiệm trang 72 – Thu năng lượng từ ánh sáng

Đề bài: Bố trí thí nghiệm như Hình 15.1. Xác định vị trí của kim điện kế:

• Khi chưa bật đèn chiếu.
• Khi bật đèn chiếu.

Lời giải:

Em quan sát kim điện kế trong hai trường hợp:

Trường hợp 1 – Khi chưa bật đèn chiếu:

• Kim điện kế chỉ số 0 (đứng yên ở vạch giữa).
• → Điều này chứng tỏ pin quang điện chưa phát ra điện (không có dòng điện chạy qua điện kế).

Trường hợp 2 – Khi bật đèn chiếu:

• Kim điện kế bị lệch khỏi vạch số 0 (lệch sang bên phải số 0).
• → Điều này chứng tỏ pin quang điện đã phát ra dòng điện, dòng điện này chạy qua điện kế làm kim lệch đi.

Kết luận:

Khi đèn chiếu sáng vào pin quang điện, pin đã nhận được năng lượng ánh sáng từ đèn và chuyển hoá thành điện năng. Điều này chứng tỏ ánh sáng là một dạng của năng lượng.

Câu hỏi trang 73

Câu 1 trang 73

Đề bài: Nếu thay điện kế trong Hình 15.1 bằng một quạt máy nhỏ và bật đèn, thì sẽ có hiện tượng gì xảy ra? Tại sao?

Lời giải:

Em phân tích theo các bước:

Bước 1 – Khi chưa bật đèn: quạt máy không quay (vì không có dòng điện cấp cho quạt).

Bước 2 – Khi bật đèn chiếu:

• Đèn chiếu phát ra ánh sáng tới pin quang điện.
• Pin quang điện nhận được năng lượng ánh sáng → chuyển hoá thành điện năng.
• Dòng điện từ pin quang điện được dẫn đến quạt qua dây nối.
• Điện năng làm quạt quay.

→ Hiện tượng: Quạt máy sẽ quay khi bật đèn chiếu.

→ Giải thích: Vì năng lượng ánh sáng đã được pin quang điện chuyển hoá thành điện năng, và điện năng này tiếp tục chuyển hoá thành động năng làm cho quạt quay.

Câu 2 trang 73

Đề bài: Giải thích vì sao chai nước để ngoài nắng, sau một khoảng thời gian thì nóng lên. Năng lượng ánh sáng đã chuyển hoá thành dạng năng lượng nào?

Lời giải:

Em vận dụng kiến thức: ánh sáng là một dạng của năng lượng để giải thích:

• Ánh sáng mặt trời mang theo năng lượng.
• Khi chiếu vào chai nước, năng lượng ánh sáng được chai nước (vỏ chai + nước bên trong) hấp thụ.
• Năng lượng này được chuyển hoá thành nhiệt năng → làm cho chai nước nóng lên.

→ Kết luận: Năng lượng ánh sáng đã chuyển hoá thành nhiệt năng (năng lượng nhiệt).

Câu hỏi trang 73 – Sử dụng năng lượng ánh sáng mặt trời

Đề bài: Nêu thêm ví dụ về sử dụng năng lượng ánh sáng mặt trời ở gia đình hoặc địa phương em. Cho biết năng lượng ánh sáng mặt trời đã chuyển hoá thành những dạng năng lượng nào trong mỗi ví dụ. Tại sao cần ưu tiên sử dụng năng lượng ánh sáng mặt trời?

Lời giải:

a) Ví dụ về sử dụng năng lượng ánh sáng mặt trời và các dạng năng lượng được chuyển hoá:

• Phơi quần áo dưới ánh nắng: năng lượng ánh sáng → nhiệt năng (làm bay hơi nước trong quần áo → quần áo khô).
• Phơi nông sản (lúa, ngô, cà phê, hồ tiêu…): năng lượng ánh sáng → nhiệt năng (làm khô nông sản).
• Pin năng lượng mặt trời (tấm pin lắp trên mái nhà): năng lượng ánh sáng → điện năng (dùng để thắp sáng, chạy quạt, sạc điện thoại…).
• Bình nước nóng năng lượng mặt trời (Hình 15.2): năng lượng ánh sáng → nhiệt năng (làm nóng nước trong bình).
• Tận dụng ánh sáng tự nhiên trong nhà (mở cửa sổ, làm giếng trời): không cần bật đèn điện ban ngày → tận dụng trực tiếp năng lượng ánh sáng để chiếu sáng.

b) Tại sao cần ưu tiên sử dụng năng lượng ánh sáng mặt trời?

• Là nguồn năng lượng vô tận, không bao giờ cạn kiệt (Mặt Trời còn chiếu sáng thì còn năng lượng).
• Miễn phí, không tốn tiền mua như điện lưới hay xăng dầu.
• Sạch, không gây ô nhiễm môi trường, không thải khí độc.
• Giúp tiết kiệm các nguồn năng lượng khác như than đá, dầu mỏ, khí đốt – những nguồn năng lượng đang dần cạn kiệt và gây ô nhiễm khi sử dụng.

II. Chùm sáng và tia sáng

1. Chùm sáng

Câu hỏi trang 74

Đề bài: Hãy tìm thêm ví dụ về chùm sáng song song, chùm sáng hội tụ và chùm sáng phân kì trong thực tế.

Lời giải:

Em nhớ lại 3 loại chùm sáng đã học:

a) Chùm sáng song song (các tia sáng song song với nhau):

• Chùm sáng phát ra từ bút laser.
• Chùm sáng mặt trời chiếu xuống Trái Đất (do Mặt Trời ở rất xa, các tia sáng được coi là song song).
• Chùm sáng phát ra từ một số loại đèn pha ô tô có gương cầu được điều chỉnh để tạo chùm sáng song song.

b) Chùm sáng hội tụ (các tia sáng gặp nhau tại một điểm):

• Chùm sáng đi qua kính lúp dưới ánh nắng mặt trời (tập trung ánh sáng vào một điểm rất nhỏ và rất nóng, có thể đốt cháy giấy).
• Chùm sáng đi qua thấu kính hội tụ (trong kính máy ảnh, ống nhòm).

c) Chùm sáng phân kì (các tia sáng loe rộng ra):

• Chùm sáng phát ra từ bóng đèn pin thông thường.
• Chùm sáng phát ra từ ngọn nến, bóng đèn dây tóc.
• Chùm sáng từ đèn pha xe đạp (loe rộng ra phía trước).

2. Tia sáng

3. Thí nghiệm tạo tia sáng bằng chùm sáng hẹp song song

Câu hỏi trang 74

Câu 1 trang 74

Đề bài: Chùm sáng phát ra từ một bút laser có thể coi là mô hình tia sáng không? Tại sao?

Lời giải:

Em nhớ lại điều kiện trong sách: “Trong thực tế, người ta coi một chùm sáng song song rất hẹp là mô hình một tia sáng.”

Xét chùm sáng bút laser:

• Bút laser phát ra chùm sáng rất hẹp (gần như là một đường thẳng nhỏ).
• Các tia sáng trong chùm gần như song song với nhau.

→ Vì chùm sáng bút laser thoả mãn cả hai điều kiện (hẹp + song song) nên có thể coi là mô hình tia sáng.

Câu 2 trang 74

Đề bài: Chùm sáng phát ra từ một đèn pin có thể coi là mô hình tia sáng không? Tại sao?

Lời giải:

Xét chùm sáng đèn pin:

• Chùm sáng từ đèn pin là chùm sáng phân kì (loe rộng ra khi truyền đi xa).
• Các tia sáng trong chùm không song song với nhau.
• Chùm sáng không hẹp mà rộng dần.

→ Vì chùm sáng đèn pin không thoả mãn điều kiện hẹp và song song, nên không thể coi là mô hình tia sáng.

III. Vùng tối

1. Vùng tối do nguồn sáng hẹp

Câu hỏi trang 75

Đề bài: Hãy mô tả bóng của vật cản sáng trên màn chắn ở Hình 15.8a và giải thích tại sao có bóng đó.

Lời giải:

a) Mô tả bóng của vật cản sáng:

Trên màn chắn xuất hiện một vùng tối có:

• Hình dạng gần giống với vật cản sáng (vì vật là quả bóng nên bóng có dạng hình tròn).
• Ranh giới rõ nét với phần sáng xung quanh.
• Vùng tối hoàn toàn không nhận được ánh sáng từ đèn pin.

b) Giải thích vì sao có bóng:

Em vận dụng tính chất: ánh sáng truyền theo đường thẳng.

• Đèn pin (nguồn sáng hẹp) phát ra ánh sáng truyền theo đường thẳng tới mọi phía.
• Khi gặp vật cản sáng (quả bóng), ánh sáng không thể đi xuyên qua vật.
• Phía sau vật cản (về phía màn chắn), có một vùng mà ánh sáng từ đèn pin không thể chiếu tới được → vùng đó tối hoàn toàn → chính là bóng của vật.
• Vì nguồn sáng hẹp (gần như một điểm) nên ranh giới giữa vùng tối và vùng sáng rất rõ nét.

2. Vùng tối do nguồn sáng rộng

Câu hỏi trang 76

Câu 1 trang 76

Đề bài: Hãy mô tả bóng của vật cản sáng thu được trên màn chắn trong thí nghiệm ở Hình 15.9a.

Lời giải:

Trên màn chắn em quan sát thấy:

• Phần giữa của bóng: là vùng tối hoàn toàn (hoàn toàn không nhận được ánh sáng từ bất kì điểm nào trên nguồn sáng).
• Xung quanh vùng tối hoàn toàn: là vùng tối không hoàn toàn (chỉ nhận được một phần ánh sáng từ nguồn, không phải toàn bộ).
• Ranh giới giữa vùng tối và vùng sáng: không rõ nét, mà mờ dần (do có vùng tối không hoàn toàn ở giữa).

→ Đặc điểm chung: bóng của vật cản khi dùng nguồn sáng rộng có ranh giới mờ, không rõ nét.

Câu 2 trang 76

Đề bài: Tìm thêm ví dụ về vùng tối do nguồn sáng hẹp và vùng tối do nguồn sáng rộng.

Lời giải:

a) Ví dụ vùng tối do nguồn sáng hẹp:

• Đặt một chiếc bút trước ngọn nến đang cháy → trên tường xuất hiện bóng bút có ranh giới rõ nét.
• Dùng đèn pin chiếu vào bàn tay vào ban đêm → bóng bàn tay in trên tường rõ nét.
• Bóng cây in trên đường khi trời nắng to (Mặt Trời ở rất xa nên trong nhiều tình huống được coi như nguồn sáng hẹp).

b) Ví dụ vùng tối do nguồn sáng rộng:

• Đặt một vật dưới đèn ống huỳnh quang (đèn neon dài) trong phòng → bóng vật trên sàn không rõ nét, mép bóng mờ dần.
• Bóng của các vật khi đặt dưới đèn LED tròn lớn trong nhà.
• Bóng người trong phòng khi có nhiều đèn cùng chiếu từ các phía khác nhau.

Hoạt động trang 76

Hoạt động 1 trang 76

Đề bài: Đặt một vật cản sáng trước ánh nắng mặt trời (lúc trời nắng và không có mây che) để thu bóng của nó trên một màn chắn. Tự làm thí nghiệm để rút ra nhận xét về bóng của vật.

Lời giải:

Em làm thí nghiệm và quan sát kĩ:

Bước 1 – Tiến hành: Đặt một vật (ví dụ một quyển sách, một chiếc lá cây) ngoài trời nắng, hứng bóng của vật trên một tấm bìa hoặc trên mặt đất.

Bước 2 – Quan sát: Em sẽ thấy bóng của vật có:

• Phần trung tâm: tối hoàn toàn (vùng tối).
• Mép bóng: không rõ nét, mờ dần ra phía ngoài (vùng tối không hoàn toàn).

Bước 3 – Nhận xét: Mặt Trời tuy ở rất xa nhưng có kích thước rất lớn, được coi là nguồn sáng rộng. Do đó bóng của vật trên màn chắn ở ngoài nắng có cả vùng tối hoàn toàn ở giữa và vùng tối không hoàn toàn ở xung quanh, ranh giới không rõ nét.

Hoạt động 2 trang 76

Đề bài: Giải thích hiện tượng nêu ra ở đầu mục III.

Lời giải:

Em nhắc lại hiện tượng ở đầu mục III: “Trong trò chơi tạo bóng, khi dùng bóng đèn dây tóc thì bóng của vật rõ nét; còn khi dùng bóng đèn ống thì bóng của vật không rõ nét.”

Áp dụng kiến thức vừa học để giải thích:

a) Bóng đèn dây tóc:

• Đèn dây tóc có dây tóc nhỏ phát sáng → là nguồn sáng hẹp (gần như một điểm sáng).
• Khi có vật cản, phía sau vật xuất hiện vùng tối có ranh giới rõ nét với vùng sáng.
• → Bóng của vật rõ nét.

b) Bóng đèn ống:

• Bóng đèn ống (đèn huỳnh quang) có chiều dài lớn → cả ống đèn phát sáng → là nguồn sáng rộng.
• Khi có vật cản, phía sau vật xuất hiện vùng tối và vùng tối không hoàn toàn ở xung quanh, ranh giới mờ, không rõ nét.
• → Bóng của vật không rõ nét.

→ Kết luận: Sự khác biệt về độ rõ nét của bóng là do kích thước của nguồn sáng. Nguồn sáng càng hẹp thì bóng càng rõ nét, nguồn sáng càng rộng thì bóng càng mờ.

Em có thể

Em có thể trang 77

Đề bài: Sau khi học xong bài, em có thể:

1. Giải thích được sự tạo thành vùng tối do nguồn sáng hẹp và vùng tối do nguồn sáng rộng.
2. Nêu được vai trò của năng lượng ánh sáng đối với đời sống của con người, động vật và thực vật.

Lời giải:

1. Giải thích sự tạo thành vùng tối do nguồn sáng hẹp và vùng tối do nguồn sáng rộng:

a) Vùng tối do nguồn sáng hẹp:

• Nguồn sáng hẹp được coi gần như một điểm sáng.
• Ánh sáng từ điểm sáng đó truyền theo đường thẳng tới mọi phía.
• Khi gặp vật cản, ánh sáng không đi xuyên qua được → phía sau vật cản có một vùng hoàn toàn không nhận được ánh sáng → đó là vùng tối.
• Vùng tối này có ranh giới rõ nét với vùng sáng xung quanh.

b) Vùng tối do nguồn sáng rộng:

• Nguồn sáng rộng có nhiều điểm phát sáng (mỗi điểm trên nguồn đều phát ra ánh sáng).
• Khi có vật cản:
  • Có một vùng phía sau vật hoàn toàn không nhận được ánh sáng từ bất kì điểm nào trên nguồn → vùng tối.
  • Xung quanh vùng tối, có vùng chỉ nhận được ánh sáng từ một phần các điểm trên nguồn (không phải tất cả) → vùng tối không hoàn toàn.
• Vì có vùng tối không hoàn toàn ở rìa nên ranh giới giữa các vùng mờ, không rõ nét.

2. Vai trò của năng lượng ánh sáng đối với đời sống:

a) Đối với thực vật:

• Ánh sáng cần thiết cho quá trình quang hợp của cây xanh – quá trình cây sử dụng ánh sáng mặt trời, nước và khí carbon dioxide để tạo ra chất dinh dưỡng và khí oxygen.
• Không có ánh sáng, cây không thể quang hợp → không thể phát triển và tồn tại.

b) Đối với động vật:

• Ánh sáng giúp động vật nhìn thấy mọi vật, tìm kiếm thức ăn, di chuyển, tránh kẻ thù.
• Ánh sáng mặt trời giữ ấm cơ thể, là yếu tố quan trọng giúp duy trì sự sống.
• Cây xanh (nhờ ánh sáng để quang hợp) là nguồn thức ăn chính cho động vật ăn cỏ, và gián tiếp là nguồn thức ăn cho động vật ăn thịt.

c) Đối với con người:

• Cần ánh sáng để nhìn, sinh hoạt, học tập, lao động.
• Ánh sáng mặt trời giúp cơ thể tổng hợp vitamin D, có lợi cho xương và sức khoẻ.
• Năng lượng ánh sáng mặt trời được chuyển hoá thành điện năng (pin mặt trời), nhiệt năng (bình nước nóng) phục vụ đời sống.
• Ánh sáng giúp duy trì khí hậu, thời tiết, chu trình nước trên Trái Đất → là điều kiện cho sự sống của con người.

→ Kết luận: Năng lượng ánh sáng có vai trò vô cùng quan trọng và không thể thiếu đối với mọi sinh vật trên Trái Đất.

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