Bài 4 : Định luật phản xạ ánh sáng

I. TÓM TẮT LÍ THUYẾT

1. Gương phẳng

    - Gương phẳng là một phần của mặt phẳng, nhẵn, bóng, có thể soi hình của các vật.

    - Hình của một vật quan sát được trong gương phẳng gọi là ảnh của vật tạo bởi gương phẳng.

2. Phản xạ ánh sáng

    a) Hiện tượng phản xạ ánh sáng

    Hiện tượng phản xạ ánh sáng là hiện tượng ánh sáng bị hắt trở lại khi gặp một bề mặt nhẵn bóng.

    b) Định luật phản xạ ánh sáng

    Nội dung định luật:

    - Tia phản xạ nằm trong mặt phẳng chứa tia tới và đường pháp tuyến của gương tại điểm tới.

    - Góc phản xạ bằng góc tới.

    I: Điểm tới

    NN’: Pháp tuyến

    SI: Tia tới

    IR: Tia phản xạ

II. PHƯƠNG PHÁP GIẢI

1. Cách vẽ tia tới, phản xạ và cách tính góc phản xạ, góc tới

    a) Cách vẽ tia phản xạ khi biết tia tới

    Dựa vào định luật phản xạ ánh sáng, ta suy ra được tia phản xạ đối xứng với tia tới qua gương phẳng. Vì vậy để vẽ tia phản xạ khi biết tia tới ta thực hiện các bước như sau:

    - Vẽ pháp tuyến NN’ vuông góc với gương tại điểm tới I

    - Lấy một điểm A bất kì trên tia tới SI

    - Kẻ đoạn thẳng AA’ vuông góc với pháp tuyến NN’ tại H sao cho AH = HA’

    - Vẽ tia IA’. Tia IA’ chính là tia phản xạ cần vẽ.

    b) Cách tính góc phản xạ, góc tới

    Dựa vào giả thiết của đề bài ta xác định được góc hợp bởi tia tới và tia phản xạ, từ đó ta tính được góc phản xạ và góc tới.

    Ví dụ: Cho góc hợp bởi tia tới và gương (góc α). Tính góc tới i và góc phản xạ i’.

    Từ hình vẽ ta có: i + α = 90⁰

    ⇒ i' + β = 90⁰

    Mà i’ = i ⇒ α = β

    ⇒ i' = i = 90⁰ - α

    * Lưu ý:

    - Nếu tia tới vuông góc với mặt phẳng gương tức

    i’ = i = 0⁰ suy ra α = β = 90⁰ thì tia phản xạ có phương trùng với tia tới nhưng có chiều ngược lại.

    - Nếu tia tới trùng với mặt phẳng gương tức i’ = i = 90⁰ suy ra α = β = 90⁰ thì tia phản xạ có phương trùng với tia tới và cùng chiều với tia tới.

2. Cách xác định vị trí đặt gương khi đã biết cả tia tới và tia phản xạ

    - Xác định điểm tới I: Tia tới và tia phản xạ cắt nhau tại I.

    - Xác định góc hợp bởi tia tới và tia phản xạ: i + i’

    - Xác định pháp tuyến NN’: Vẽ đường phân giác NIN’ của góc i + i’. NN’ chính là pháp tuyến.

    - Xác định vị trí đặt gương: Từ I kẻ đường thẳng vuông góc với pháp tuyến. Đường thẳng đó chính là vị trí để đặt gương phẳng

3. Cách xác định góc quay của tia tới, tia phản xạ hoặc của gương

    Dựa vào định luật phản xạ ánh sáng và điều kiện của đề bài ta tìm các cặp góc bằng nhau, sau đó tìm mối quan hệ giữa các góc có liên quan, rồi suy ra góc quay của tia tới, tia phản xạ hoặc của gương.

III. BÀI TẬP

Câu 1: Ảnh của vật tạo bởi gương là:

1. Hình của một vật quan sát được trong gương

2. Hình của một vật quan sát được sau gương

3. Hình của một vật quan sát được trên màn

4. Hình của một vật quan sát được trên màn qua gương

Lời giải:

Hình của một vật quan sát được trong gương gọi là ảnh của vật tạo bởi gương.

Đáp án cần chọn là: A

Câu 2: Chọn phát biểu đúng:

1. Ảnh của vật tạo bởi gương là hình của một vật quan sát được trong gương

2. Ảnh của vật tạo bởi gương là hình của một vật quan sát được sau gương

3. Ảnh của vật tạo bởi gương là hình của một vật quan sát được trên màn

4. Ảnh của vật tạo bởi gương là hình của một vật quan sát được trên màn qua gương

Lời giải:

Hình của một vật quan sát được trong gương gọi là ảnh của vật tạo bởi gương.

Đáp án cần chọn là: A

Câu 3: Hiện tượng phản xạ ánh sáng là:

1. Hiện tượng xảy ra khi chiếu một tia sáng vào gương bị khúc xạ qua gương

2. Hiện tượng xảy ra khi chiếu một tia sáng vào mặt nước bị nước cho đi là là trên mặt nước

3. Hiện tượng xảy ra khi chiếu một tia sáng vào gương bị gương hắt trở lại môi trường cũ

4. Hiện tượng xảy ra khi chiếu một tia sáng vào nước bị gãy khúc.

Lời giải:

Hiện tượng phản xạ ánh sáng: Hiện tượng xảy ra khi chiếu một tia sáng vào gương bị gương hắt trở lại môi trường cũ

Đáp án cần chọn là: C

Câu 4: Hiện tượng ánh sáng khi gặp mặt gương phẳng bị hắt lại theo một hướng xác định là hiện tượng:

1. Tán xạ ánh sáng

2. Khúc xạ ánh sáng

3. Nhiễu xạ ánh sáng

4. Phản xạ ánh sáng

Lời giải:

Hiện tượng phản xạ ánh sáng: Hiện tượng xảy ra khi chiếu một tia sáng vào gương bị gương hắt trở lại môi trường cũ

Đáp án cần chọn là: D

Câu 5: Theo định luật phản xạ ánh sáng:

1. Góc phản xạ bằng góc tới

2. Pháp tuyến là đường phân giác của góc tạo bởi tia phản xạ và tia tới

3. Tia phản xạ và tia tới đối xứng nhau qua pháp tuyến

4. Cả A, B, C đúng

Lời giải:

Định luật phản xạ ánh sáng:

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

+Góc phản xạ bằng góc tới (i=i')

⇒ Cả A, B, C đúng

Đáp án cần chọn là: D

Câu 6: Mối quan hệ giữa góc tới và góc phản xạ khi tia sáng gặp gương phẳng?

1. Góc phản xạ lớn hơn góc tới

2. Góc phản xạ nhỏ hơn góc tới

3. Góc phản xạ bằng góc tới

4. Góc phản xạ bằng nửa góc tới

Lời giải:

Định luật phản xạ ánh sáng:

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

+Góc phản xạ bằng góc tới (i=i')

Đáp án cần chọn là: C

Câu 7: Góc phản xạ là góc hợp bởi:

1. Tia phản xạ và mặt gương

2. Tia phản xạ và pháp tuyến của gương tại điểm tới

3. Tia tới và pháp tuyến

4. Tia tới và mặt gương

Lời giải:

Góc phản xạ i' là góc tạo bởi tia phản xạ và pháp tuyến tại điểm tới

Đáp án cần chọn là: B

Câu 8: Chọn câu đúng:

1. Góc phản xạ là góc hợp bởi tia phản xạ và mặt gương

2. Góc phản xạ là góc hợp bởi tia phản xạ và pháp tuyến của gương tại điểm tới

3. Góc phản xạ là góc hợp bởi tia tới và pháp tuyến

4. Góc phản xạ là góc hợp bởi tia tới và mặt gương

Lời giải:

Góc phản xạ i' là góc tạo bởi tia phản xạ và pháp tuyến tại điểm tới

Đáp án cần chọn là: B

Câu 9: Chọn câu đúng:

1. Góc tới là góc hợp bởi tia phản xạ và mặt gương

2. Góc tới là góc hợp bởi tia phản xạ và pháp tuyến của gương tại điểm tới

3. Góc tới là góc hợp bởi tia tới và pháp tuyến

4. Góc tới góc hợp bởi tia tới và mặt gương

Lời giải:

Góc phản xạ i là góc tạo bởi tia tới và pháp tuyến tại điểm tới

Đáp án cần chọn là: C

Câu 10: Chiếu một tia sáng lên gương phẳng. Góc hợp bởi tia phản xạ và pháp tuyến tại điểm tới là:

1. Góc phản xạ

2. Góc tới

3. Góc khúc xạ

4. Góc tán xạ

Lời giải: 

Góc phản xạ i′ là góc tạo bởi tia phản xạ và pháp tuyến tại điểm tới

Đáp án cần chọn là: A

Câu 11: Trong hiện tượng phản xạ toàn phần: 

Tia SI được gọi là:

1. Tia tới

2. Tia phản xạ

3. Pháp tuyến

4. Mặt gương

Lời giải:

SI – tia tới

IR – tia phản xạ

IN – pháp tuyến

Đáp án cần chọn là: A

Câu 12: Trong hiện tượng phản xạ toàn phần:

1. Tia SI được gọi là tia tới

2. Tia SI được gọi là tia phản xạ

3. Tia SI được gọi là pháp tuyến

4. Tia SI được gọi là mặt gương

Lời giải:

SI – tia tới

IR – tia phản xạ

IN – pháp tuyến

Đáp án cần chọn là: A

Câu 13: Hình vẽ nào sau đây mô tả đúng định luật phản xạ ánh sáng?

1. Hình A

2. Hình B

3. Hình C

4. Hình D

Lời giải:

Vẽ pháp tuyến của các phương án, ta được:

Vận dụng định luật phản xạ ánh sáng, ta có: góc tới bằng góc phản xạ

⇒ B hoặc D

D – loại vì đường truyền của tia sáng không đúng

Đáp án cần chọn là: B

Câu 14: Một tia sáng chiếu đến gương, thu được tia phản xạ như hình vẽ: 

So sánh góc 1 và 2

1. Góc 1 lớn hơn góc 2

2. Góc 1 bằng góc 2

3. Góc 1 nhỏ hơn góc 2

4. Góc 1 khác góc 2

Lời giải:

Theo định luật phản xạ ánh sáng, ta có: góc tới bằng góc phản xạ

Hai góc 

Từ đó, ta suy ra hai góc 1 và 2 bằng nhau

Đáp án cần chọn là: B

Câu 15: Chiếu một tia sáng lên một bề mặt phẳng phản xạ ánh sáng, ta thu được một tia phản xạ tạo với tia tới một góc . Giá trị của góc tới là:

Lời giải:

Ta có: 

Áp dụng định luật phản xạ ánh sáng i = i'

Ta suy ra:

Đáp án cần chọn là A

Câu 16: Một tia sáng truyền đến mặt gương và có tia phản xạ như hình vẽ. 

Nếu góc  thì:

Lời giải:

Theo định luật phản xạ ánh sáng, ta có:

Từ hình, ta có:

Đáp án cần chọn là: D

Câu 17: Một người nhìn xuống mặt hồ và thấy đỉnh ngọn cây. Hình vẽ nào sau đây mô tả đúng đường đi của tia sáng đến mắt ta?

1. Hình A

2. Hình B

3. Hình C

4. Hình D

Lời giải:

Ta có, mặt hồ đóng vai trò là một gương phẳng

Áp dụng định luật phản xạ, ta có: góc tới bằng góc phản xạ

Vẽ pháp tuyến trên các hình ta được:

A, C – loại vì góc tới không bằng góc khúc xạ

D – loại vì đường truyền của tia sáng sai

Đáp án cần chọn là: B

Câu 18: Một tia sáng chiếu tới gương phẳng và hợp với mặt gương một góc thì góc hợp bởi tia tới và tia phản xạ là:

Lời giải:

Ta có:

Từ hình, ta suy ra góc tới:

Theo định luật phản xạ ánh sáng, ta có:

⇒ Góc hợp bởi tia tới và tia phản xạ:

Đáp án cần chọn là: D

Câu 19: Trong các vật sau đây, vật nào có thể được coi là một gương phẳng?

1. Mặt phẳng của tờ giấy

2. Mặt nước đang gợn sóng

3. Mặt phẳng của một tấm kim loại nhẵn bóng

4. Mặt đất

Lời giải:

Ta có thể coi mặt phẳng của một tấm kim loại nhẵn bóng như một gương phẳng

Đáp án cần chọn là: C

Câu 20: Một tia sáng SI truyền theo phương hợp mới mặt phẳng nằm ngang một góc . Hỏi phải đặt gương phẳng hợp với mặt phẳng nằm ngang một góc bao nhiêu để tia phản xạ có phương nằm ngang.

Lời giải:

Theo đề bài, ta có:

Mặt khác, theo định luật phản xạ ánh sáng, ta có:

Góc gương cần quay so với mặt phẳng ngang để thu được tia phản xạ có phương nằm ngang chính là góc: 

Ta có, 

Đáp án cần chọn là C

Câu 21: Tia sáng Mặt Trời chiếu xiên hợp với mặt ngang một góc  đến gặp gương phẳng cho tia phản xạ có phương thẳng đứng xuống dưới. Góc hợp bởi mặt gương và đường thẳng đứng là:

Lời giải:

Ta có: (cùng phụ với ) (1)

Theo định luật phản xạ ánh sáng, ta có: (2)

Từ (1) và (2), ta suy ra: 

Ta suy ra:

Mặt khác, ta có:

Ta có:

Vậy, ta suy ra: Góc hợp bởi mặt gương và đường thẳng đứng là 

Đáp án cần chọn là: D