1. Phản xạ ánh sáng là gì
Trước khi khám phá nội dung định luật, một số kiến thức cơ bản cần được làm rõ gồm định nghĩa phản xạ hay khái niệm phản xạ ánh sáng. Từ nền tảng ấy, những quy luật dần hình thành và phát triển nên định luật phản xạ ánh sáng.
1.1. Định nghĩa phản xạ
Với chuyển động sóng, hiện tượng phản xạ diễn ra khi sóng lan truyền đến mặt tiếp xúc giữa hai môi trường, đổi hướng di chuyển và trở lại không gian trước đó. Một số ví dụ là phản xạ sóng âm thanh, ánh sáng hay nước.
Khi nói chuyện, sóng âm thanh không chỉ truyền đến người đối diện mà còn bật trở lại, tác động lên thính giác. Nhờ đó, con người có thể nghe thấy tiếng nói của chính mình cùng các thanh âm đa dạng.
Với sóng nước, hiện tượng phản xạ cũng mang nét tương đồng. Sóng nước di chuyển liên tục bằng tốc độ nhất định, gặp vật cản là vách chắn sẽ dừng lại để thay đổi hướng đi, ngược dòng chảy ban đầu.
1.2. Khái niệm phản xạ ánh sáng
Hiện tượng phản xạ ánh sáng xảy ra khi tia sáng truyền đi, tiếp xúc mặt phẳng và hắt ngược trở lại. Để làm rõ điều này, thí nghiệm chiếu đèn pin lên mặt phẳng được tiến hành, qua đó thu về vệt sáng phản xạ trên tường.
Từ ví dụ kể trên, khái niệm phản xạ ánh sáng được đúc kết rằng khi tia sáng chạm tới bề mặt hay ranh giới không hấp thụ năng lượng bức xạ, sóng ánh sáng sẽ bị bật khỏi đó và gây ra sự phản xạ ánh sáng.
Trong cuộc sống, con người có thể bắt gặp hiện tượng này ở bất cứ đâu từ phòng kín đến không gian mở, qua tự nhiên hay nhân tạo. Khi đi dạo bên hồ, ánh mặt trời chiếu xuống sẽ gây ra hiệu ứng phản xạ, làm mặt nước trở nên lấp lánh.
Nếu giơ tấm gương trước đèn điện, ánh sáng cũng phản chiếu lên tường và tạo thành những tia sáng rõ rệt. Thậm chí, các vật dụng đơn giản như cửa kính, sàn đá, mặt bàn hay quả cầu thủy tinh đều gây ra hiệu ứng này.
Như vậy, phản xạ ánh sáng được tạo nên bởi nguồn sáng kết hợp mặt phẳng. Nếu thiếu một trong hai điều kiện, hiệu ứng phản xạ này sẽ không thể xảy ra.
1.3. Đối tượng và hình ảnh trong phản xạ ánh sáng
Những vật thể phát ra ánh sáng đều bị phản xạ bởi chính nó, đơn cử ngọn nến hay bóng đèn. Ngoài ra, bề mặt sáng bóng, láng mịn ở vật thể cũng tăng cường hiệu ứng, giúp phản xạ nhiều ánh sáng hơn.
Hình ảnh phản xạ vì vậy được tạo thành bởi mặt phẳng như gương, miếng gỗ, tấm kim loại hay mặt nước. Trong số đó, phản xạ ánh sáng được thể hiện rõ nét nhất qua gương.
Khi tia sáng từ vật thể phản chiếu vào gương, hình ảnh quang học được tạo thành gồm hai loại là ảnh ảo và ảnh thật. Trong đó, ảnh ảo là hình ảnh dựng đứng, không thể thu được trên mặt phẳng. Trái với ảnh ảo, ảnh thật lại ngược chiều mắt nhìn và có thể thu được.
Một ví dụ điển hình của ảnh ảo là hình ảnh phản chiếu của vật thể, con người trên gương phẳng hoặc gương cầu lồi. Trong khi đó, ảnh thật lại xuất hiện qua gương cầu lõm.
2. Định luật phản xạ ánh sáng
Từ lý thuyết cơ bản kể trên, định luật phản xạ ánh sáng được hình thành với hai yếu tố, đó là “tia phản xạ nằm trong mặt phẳng chứa tia tới cùng pháp tuyến của gương ở điểm tới, đồng thời góc phản xạ cũng bằng góc tới”.
Khi tia sáng vuông góc với mặt phẳng, góc phản xạ hay góc tới sẽ bằng không, ánh sáng cũng phản xạ ngược lại và tạo nên hình ảnh cân bằng với vật. Đây là điểm đặc biệt cần lưu ý ở định luật phản xạ ánh sáng.
3. Các loại phản xạ ánh sáng
Trong quang học, phản xạ ánh sáng được chia thành ba loại gồm phản xạ thường xuyên, phản xạ khuếch tán và phản xạ nhiều lần. Để làm rõ điểm khác biệt giữa chúng, những yếu tố quan trọng như quy trình, đặc tính sẽ được phân tích kỹ càng.
3.1. Phản xạ thường xuyên
Phản xạ thường xuyên xảy ra khi chùm sáng song song tác động lên mặt phẳng, phản chiếu ngược lại theo hướng nhất định. Các tia tới do đó vẫn song song sau quá trình phản xạ, tiếp tục truyền đi trong không gian.
Hiện tượng này xuất hiện trên bề mặt nhẵn như tấm kim loại sở hữu độ bóng cao, gương phẳng hay mặt bàn.
3.2. Phản xạ khuếch tán
Trái với phản xạ thường xuyên, phản xạ khuếch tán sở hữu những tia sáng phản chiếu theo nhiều hướng. Khi chùm sáng song song gặp bề mặt gồ ghề, góc phản xạ cùng góc tới là hoàn toàn khác biệt, dẫn đến hiện tượng tán xạ và phá vỡ sự song song ở các tia sáng.
Loại phản xạ ánh sáng này thường diễn ra trên những bề mặt mấp mô gồm miếng kim loại chưa được đánh bóng, tờ giấy thô, bức tường hay bìa cứng.
3.3. Phản xạ nhiều lần
Không giống những loại phản xạ trên, phản xạ nhiều lần được thiết lập khi hai mặt gương đối diện lẫn nhau, dẫn đến hiện tượng phản xạ liên tục và tạo ra vô số hình ảnh. Nếu di chuyển vị trí vật thể hay góc phản chiếu, hiệu ứng phản xạ này sẽ thay đổi số lượng hình ảnh
Nhờ đặc tính riêng biệt, phản xạ nhiều lần được ứng dụng lên kính tiềm vọng, nhà gương ở công viên hay kính vạn hoa, qua đó phục vụ cho cuộc sống của con người.
4. Một số phương pháp giải bài tập về định luật phản xạ ánh sáng.
Khi nắm vững kiến thức, việc giải bài tập trở nên dễ dàng hơn bao giờ hết. Với dạng bài tìm góc phản xạ khi biết góc tới, bạn học có thể áp dụng lý thuyết góc phản xạ bằng góc tới ở định luật phản xạ ánh sáng.
Trong trường hợp đề bài cung cấp góc giữa tia tới và mặt phẳng, góc tới cùng góc phản xạ có thể được tìm ra bằng cách kẻ pháp tuyến, ứng dụng định luật vào quá trình tính toán.
Vì góc phản xạ có số đo bằng góc tới, đường pháp tuyến trở thành phân giác cho góc tạo thành bởi tia tới và tia phản xạ. Qua đó, bạn học có thể áp dụng nội dung để giải quyết dạng bài tập vẽ hình, xác định vị trí gương, các góc hay tia phản xạ.
5. Bài tập ứng dụng định luật phản xạ ánh sáng
Câu 1: Nhận định nào dưới đây không đúng với định luật phản xạ ánh sáng:
A. Tia phản xạ nằm trong mặt phẳng chứa tia tới với pháp tuyến của mặt phẳng gương.
B. Tia tới bằng tia phản xạ
C. Góc phản xạ bằng góc tới
D. Góc hợp bởi pháp tuyến và tia tới bằng góc hợp bởi pháp tuyến và tia phản xạ
Đáp án đúng: B. Tia phản xạ bằng tia tới
Lời giải: Đáp án B sai vì độ dài các tia là vô hạn, đồng thời định luật không đề cập đến độ dài của tia tới hay tia phản xạ.
Câu 2: Chiếu một tia sáng đến gương phẳng, ta nhanh chóng thu được tia phản xạ. Kết hợp với tia tới, chúng tạo thành một góc 40 độ. Vậy giá trị của góc phản xạ và góc tới là bao nhiêu? Chọn đáp án chính xác và nêu các bước giải:
A. 40
B. 80
C. 20
D. 20
Đáp án đúng: C. 20 độ
Lời giải: Theo định luật phản xạ ánh sáng, giá trị của góc tới bằng góc phản xạ. Đường pháp tuyến do đó trở thành phân giác của góc tạo thành bởi tia tới và tia phản xạ.
Góc tới = góc phản xạ = góc tạo thành bởi tia tới và tia phản xạ : 2 = 40 : 2 = 20 (độ)
Câu 4: Chiếu tia sáng SI lên mặt phẳng gương thích hợp, ta thu được tia phản xạ IR trên mặt phẳng nào?
A. Mặt phẳng tạo thành giữa tia tới và pháp tuyến của gương tại điểm tới
B. Mặt phẳng gương
C. Mặt phẳng tạo nên bởi tia tới và gương
D. Mặt phẳng vuông góc với tia phản xạ
Đáp án đúng: A. Mặt phẳng tạo thành giữa tia tới và pháp tuyến của gương tại điểm tới
Lời giải: Dựa trên định luật phản xạ ánh sáng, tia phản xạ sẽ nằm trên mặt phẳng chứa tia tới và pháp tuyến của gương ở điểm tới. Do đó, A là đáp án đúng của câu hỏi này.
KẾT LUẬN: Đóng vai trò quan trọng, định luật phản xạ ánh sáng đã trở thành nền tảng cho quá trình học tập, nghiên cứu và ứng dụng vào thực tế. Trên đây là những nội dung cơ bản về khái niệm, phân loại, ứng dụng và định luật phản xạ ánh sáng mà Kinhcan.vn gửi gắm bạn đọc.
