Chọn đến phần học sinh cần nhanh chóng thông qua mục lục bằng cách click đến phần đó
Mở đầu trang 78
Đề bài: Theo em trong hình bên, có những cách nào để làm cho ánh sáng phát ra từ đèn chiếu tới gương, phản chiếu vào điểm S trên bảng?
Lời giải:
Để ánh sáng từ đèn chiếu tới gương rồi phản xạ vào điểm S trên bảng, ta có hai cách chính:
- Cách 1 – Thay đổi vị trí của đèn chiếu: Bạn cầm đèn có thể di chuyển đèn (hoặc xoay đèn) sao cho tia sáng tới gương có hướng phù hợp, để tia phản xạ đi vào điểm S.
- Cách 2 – Thay đổi hướng của gương: Bạn cầm gương có thể xoay nhẹ gương sao cho tia sáng tới chiếu vào gương sẽ phản xạ đúng theo hướng đến điểm S.
→ Em sẽ hiểu rõ vì sao 2 cách trên đều có thể đưa tia phản xạ đến S sau khi học định luật phản xạ ánh sáng ở phần II của bài.
I. Hiện tượng phản xạ ánh sáng
Câu hỏi trang 78
Đề bài: Tìm thêm ví dụ về hiện tượng phản xạ ánh sáng.
Lời giải:
Em nhớ lại định nghĩa: Khi chiếu một chùm sáng vào gương (hoặc các bề mặt nhẵn bóng khác) thì chùm sáng bị hắt trở lại theo hướng khác. Hiện tượng đó gọi là phản xạ ánh sáng.
Một số ví dụ trong thực tế:
- Khi soi gương, ánh sáng từ khuôn mặt em phản xạ trên gương rồi quay trở lại mắt em → em nhìn thấy chính mình trong gương.
- Khi đứng bên hồ nước phẳng lặng, em có thể nhìn thấy cảnh vật xung quanh (cây cối, bầu trời) “in” trên mặt nước.
- Ánh sáng phản xạ trên mặt kính cửa sổ, mặt kính tủ giúp ta nhìn thấy hình ảnh phản chiếu.
- Chiếu đèn pin lên gương → ánh sáng từ đèn pin phản xạ lên trần nhà.
- Sàn đá hoa, sàn gỗ đánh bóng phản xạ ánh sáng → tạo cảm giác sáng hơn.
II. Định luật phản xạ ánh sáng
1. Thí nghiệm
Hoạt động trang 79
Hoạt động 1 trang 79
Đề bài: Tia sáng phản xạ có xuất hiện trên mặt phẳng tới không? Quay nửa bên phải của bảng chia độ quanh trục A để nó không thuộc mặt phẳng chứa nửa bên trái. Quan sát xem có còn nhìn thấy tia sáng phản xạ không?
Lời giải:
Em làm thí nghiệm theo các bước:
Bước 1 – Khi cả hai nửa bảng chia độ cùng nằm trên một mặt phẳng:
- Em chiếu đèn vào gương → quan sát thấy tia phản xạ xuất hiện trên nửa bên phải của bảng chia độ.
- Tia phản xạ cùng nằm trong mặt phẳng với tia tới và pháp tuyến (tức là mặt phẳng tới).
→ Tia sáng phản xạ có xuất hiện trên mặt phẳng tới.
Bước 2 – Khi quay nửa bên phải của bảng ra khỏi mặt phẳng chứa nửa bên trái:
- Em không còn nhìn thấy tia sáng phản xạ trên nửa bên phải nữa.
- Lí do: tia phản xạ vẫn nằm trong mặt phẳng tới ban đầu (cùng mặt phẳng với nửa bên trái), không bị “lệch” theo bảng đã xoay đi.
→ Kết luận: tia phản xạ luôn nằm trong mặt phẳng tới.
Hoạt động 2 trang 79
Đề bài: Quay nửa bên phải của bảng chia độ trở lại vị trí ban đầu, rồi thay đổi góc tới để tìm mối quan hệ giữa góc tới và góc phản xạ.
Lời giải:
Em đưa bảng chia độ về vị trí ban đầu, lần lượt thay đổi góc tới $i$ rồi đo góc phản xạ $i’$ tương ứng:
| Góc tới $i$ | Góc phản xạ $i’$ |
|---|---|
| 30° | 30° |
| 45° | 45° |
| 60° | 60° |
→ Em nhận thấy: ở mọi lần đo, góc phản xạ luôn bằng góc tới.
Hoạt động 3 trang 79
Đề bài: Rút ra kết luận về mặt phẳng chứa tia sáng phản xạ và mối quan hệ giữa góc phản xạ và góc tới.
Lời giải:
Kết hợp kết quả của hai hoạt động trên, em rút ra hai kết luận:
- Tia sáng phản xạ nằm trong mặt phẳng tới (mặt phẳng chứa tia sáng tới và pháp tuyến tại điểm tới).
- Góc phản xạ $i’$ bằng góc tới $i$ → tức là $i’ = i$.
2. Định luật phản xạ ánh sáng
Câu hỏi trang 79
Câu 1 trang 79
Đề bài: Có thể viết công thức của định luật phản xạ ánh sáng $i = i’$ được không? Tại sao?
Lời giải:
Có thể viết công thức $i = i’$, nhưng công thức này chưa thể hiện đầy đủ định luật phản xạ ánh sáng.
Giải thích: Định luật phản xạ ánh sáng có hai nội dung:
- Nội dung 1: Tia phản xạ nằm trong mặt phẳng tới.
- Nội dung 2: Góc phản xạ bằng góc tới ($i’ = i$).
Công thức $i = i’$ chỉ thể hiện nội dung thứ hai, mà chưa nói rõ điều kiện về mặt phẳng tới (nội dung 1).
→ Khi sử dụng công thức $i = i’$, ta luôn phải hiểu ngầm rằng tia tới, tia phản xạ và pháp tuyến cùng nằm trong mặt phẳng tới.
Câu 2 trang 79
Đề bài: Chiếu tia sáng tới dưới góc tới 30° vào gương phẳng đặt thẳng đứng, vẽ hình biểu diễn tia sáng tới và tia sáng phản xạ.
Lời giải:
Em làm theo các bước:
Bước 1 – Áp dụng định luật phản xạ ánh sáng:
$$i’ = i = 30°$$
→ Góc phản xạ cũng bằng 30°.
Bước 2 – Cách vẽ hình:
- Vẽ gương phẳng thẳng đứng (đường thẳng đứng).
- Lấy một điểm tới I trên gương.
- Vẽ pháp tuyến IN vuông góc với gương tại I (vì gương thẳng đứng nên pháp tuyến nằm ngang).
- Vẽ tia tới SI hợp với pháp tuyến IN một góc $i = 30°$ (ở phía trên hoặc dưới pháp tuyến).
- Vẽ tia phản xạ IR ở phía bên kia của pháp tuyến, hợp với pháp tuyến một góc $i’ = 30°$.
Câu 3 trang 79
Đề bài: Chiếu một tia sáng vào gương phẳng đặt nằm ngang ta được tia sáng phản xạ vuông góc với tia sáng tới. Em hãy tính góc tới và góc phản xạ. Vẽ hình.
Lời giải:
Em làm theo các bước:
Bước 1 – Tóm tắt dữ liệu:
- Gương phẳng đặt nằm ngang → pháp tuyến tại điểm tới thẳng đứng.
- Tia phản xạ vuông góc với tia tới → góc giữa tia tới và tia phản xạ bằng 90°.
- Gọi góc tới là $i$, góc phản xạ là $i’$.
Bước 2 – Thiết lập phương trình:
Quan sát hình: pháp tuyến chia góc giữa tia tới và tia phản xạ thành hai phần là góc tới $i$ và góc phản xạ $i’$. Do đó:
$$i + i’ = 90°$$
Bước 3 – Áp dụng định luật phản xạ: $i’ = i$
Thay vào phương trình trên:
$$i + i = 90°$$ $$2i = 90°$$ $$i = 45°$$
→ Vậy góc tới $i = 45°$ và góc phản xạ $i’ = 45°$.
Bước 4 – Vẽ hình:
- Vẽ gương phẳng nằm ngang (đường thẳng nằm ngang).
- Lấy điểm tới I trên gương.
- Vẽ pháp tuyến IN thẳng đứng (vuông góc với gương).
- Vẽ tia tới SI hợp với pháp tuyến góc 45° (đi từ phía trên xuống gặp gương tại I).
- Vẽ tia phản xạ IR hợp với pháp tuyến góc 45° (ở phía đối xứng với tia tới qua pháp tuyến, đi lên).
- Kiểm tra: tia SI và tia IR vuông góc với nhau (cùng nhau tạo thành góc 90°).
III. Phản xạ và phản xạ khuếch tán
Hoạt động trang 80
Đề bài: Em hãy vẽ các tia sáng phản xạ của các tia sáng tới trong Hình 16.3a và 16.3b. Nhận xét về hướng của các tia sáng phản xạ đã vẽ. Giải thích.
Lời giải:
a) Cách vẽ tia phản xạ trong từng hình:
Em áp dụng định luật phản xạ ánh sáng (góc phản xạ = góc tới) tại mỗi điểm tới:
Hình 16.3a (mặt phẳng nhẵn G):
- Tại mỗi điểm tới, pháp tuyến đều thẳng đứng (vì mặt phẳng nằm ngang).
- Các tia tới song song hợp với pháp tuyến cùng một góc → các tia phản xạ cũng hợp với pháp tuyến cùng một góc.
- → Các tia phản xạ vẽ ra đều song song nhau và cùng hướng.
Hình 16.3b (mặt không nhẵn G1, G2, G3, G4):
- Tại mỗi điểm tới trên các mặt G1, G2, G3, G4, pháp tuyến có hướng khác nhau (vì mỗi đoạn nghiêng khác nhau).
- Dù các tia tới song song, nhưng do pháp tuyến tại mỗi điểm khác nhau nên các tia phản xạ sẽ đi theo các hướng khác nhau.
- → Các tia phản xạ vẽ ra có hướng khác nhau, không song song.
b) Nhận xét và giải thích:
- Ở Hình 16.3a (mặt phẳng nhẵn): các tia phản xạ song song nhau, đi theo một hướng nhất định → đây là hiện tượng phản xạ (còn gọi là phản xạ gương).
- Ở Hình 16.3b (mặt không nhẵn): các tia phản xạ đi theo nhiều hướng khác nhau → đây là hiện tượng phản xạ khuếch tán (còn gọi là tán xạ).
→ Giải thích: Nguyên nhân khác biệt là do hình dạng bề mặt:
- Bề mặt nhẵn → pháp tuyến tại mọi điểm cùng hướng → các tia phản xạ song song.
- Bề mặt không nhẵn → pháp tuyến tại các điểm có hướng khác nhau → các tia phản xạ phân tán theo nhiều hướng.
Câu hỏi trang 80
Đề bài: Tìm thêm ví dụ về phản xạ và phản xạ khuếch tán.
Lời giải:
a) Ví dụ về phản xạ (phản xạ gương) – xảy ra trên bề mặt nhẵn:
- Ánh sáng phản xạ trên mặt gương phẳng (gương soi, gương trang điểm).
- Ánh sáng phản xạ trên mặt nước hồ phẳng lặng (như Hồ Gươm khi không có gió → ta nhìn thấy cảnh vật in xuống mặt hồ).
- Ánh sáng phản xạ trên mặt kính cửa sổ, kính tủ, kính ô tô.
- Ánh sáng phản xạ trên mặt sàn đá hoa đánh bóng, đồ kim loại được đánh bóng.
b) Ví dụ về phản xạ khuếch tán – xảy ra trên bề mặt không nhẵn:
- Ánh sáng phản xạ trên mặt nước có sóng (như Hồ Gươm khi gió thổi → mặt hồ gợn sóng, không nhìn thấy rõ ảnh phản chiếu).
- Ánh sáng phản xạ trên tờ giấy trắng, tường vôi, bảng đen.
- Ánh sáng phản xạ trên mặt đường nhựa, mặt cát, mặt đất.
- Ánh sáng phản xạ trên quần áo, lá cây, các vật xung quanh ta.
→ Lưu ý: Phản xạ khuếch tán rất quan trọng vì nhờ nó mà ánh sáng phản xạ từ các vật đi đến mắt ta theo nhiều hướng, giúp ta nhìn thấy được các vật ở mọi vị trí.
Em có thể
Em có thể trang 81
Đề bài: Thuyết trình về sự phản xạ ánh sáng trên các bề mặt nhẵn bóng.
Lời giải:
Đây là bài thuyết trình mở. Em có thể chuẩn bị nội dung thuyết trình theo các ý sau:
Mở đầu:
Trong cuộc sống, em đã từng soi gương, ngắm cảnh vật in trên mặt hồ phẳng lặng, hay nhìn thấy ánh sáng phản chiếu trên sàn nhà đánh bóng. Đó đều là biểu hiện của hiện tượng phản xạ ánh sáng trên các bề mặt nhẵn bóng.
Phần 1 – Thế nào là bề mặt nhẵn bóng?
- Bề mặt nhẵn bóng là bề mặt bằng phẳng, không có chỗ lồi lõm, có khả năng phản xạ tốt ánh sáng theo một hướng nhất định.
- Ví dụ: gương phẳng, mặt nước phẳng lặng, kính cửa sổ, mặt sàn đá hoa đánh bóng, đồ kim loại đánh bóng…
Phần 2 – Đặc điểm của sự phản xạ ánh sáng trên bề mặt nhẵn bóng:
Khi các tia sáng tới song song chiếu vào bề mặt nhẵn bóng, các tia phản xạ cũng song song với nhau và đi theo một hướng nhất định. Đây gọi là hiện tượng phản xạ (còn gọi là phản xạ gương).
Sự phản xạ này tuân theo định luật phản xạ ánh sáng:
- Tia phản xạ nằm trong mặt phẳng tới.
- Góc phản xạ bằng góc tới ($i’ = i$).
Nhờ vậy, khi nhìn vào bề mặt nhẵn bóng, ta có thể thấy ảnh của vật một cách rõ nét.
Phần 3 – Một số ứng dụng trong thực tế:
- Gương phẳng dùng để soi (gương trong nhà tắm, gương trang điểm).
- Kính chiếu hậu trên ô tô, xe máy giúp người lái quan sát phía sau.
- Gương phản xạ trong đèn pha xe ô tô, đèn pin giúp chiếu ánh sáng tập trung về phía trước.
- Gương trong kính tiềm vọng, kính thiên văn, kính hiển vi giúp quan sát các vật ở xa hoặc rất nhỏ.
- Mặt nước hồ phẳng lặng tạo nên cảnh đẹp tự nhiên với hình ảnh phản chiếu của cảnh vật.
Phần 4 – Câu chuyện thú vị:
Khi mới 10 tuổi, nhà bác học Thomas Edison đã có sáng kiến dùng nhiều tấm gương tập trung ánh sáng phản xạ của nhiều ngọn đèn dầu để giúp bác sĩ có đủ ánh sáng mổ ruột thừa cho mẹ mình, cứu được bà thoát chết. Đây là một ví dụ thực tế cho thấy ứng dụng quan trọng của sự phản xạ ánh sáng trong đời sống.
Kết luận:
Hiện tượng phản xạ ánh sáng trên các bề mặt nhẵn bóng là một hiện tượng quen thuộc nhưng có nhiều ứng dụng quan trọng. Hiểu được hiện tượng này giúp chúng ta giải thích được nhiều sự vật xung quanh và biết cách ứng dụng nó vào đời sống.
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