Trong quang học, ánh sáng không chỉ di chuyển theo một chiều duy nhất mà còn có thể phản xạ lại khi gặp các bề mặt khác nhau. Một trong những nguyên lý cơ bản của hiện tượng này chính là định luật phản xạ ánh sáng. Định luật này không chỉ là cơ sở lý thuyết mà còn có rất nhiều ứng dụng thực tiễn trong đời sống.
Vậy định luật phản xạ ánh sáng là gì? Phát biểu định lý này ra sao và những ứng dụng thực tế của nó như thế nào? Cùng tìm hiểu qua bài viết dưới đây.
Định luật phản xạ ánh sáng là gì
Định luật phản xạ ánh sáng là quy luật mô tả hành vi của ánh sáng khi nó gặp bề mặt phản xạ (như gương phẳng, nước, kính, v.v.). Theo đó, ánh sáng sẽ phản xạ lại sau khi va chạm với bề mặt theo một định lý nhất định.
Phản xạ là hiện tượng ánh sáng quay ngược lại khi gặp một bề mặt không trong suốt (ví dụ như gương). Định lý này là nền tảng lý thuyết của nhiều hiện tượng quang học trong đời sống hằng ngày.
Phát biểu định luật phản xạ ánh sáng
Phát biểu chính thức của định luật phản xạ ánh sáng
Góc phản xạ bằng góc tới (góc tạo bởi tia sáng và pháp tuyến của bề mặt phản xạ), tia phản xạ, tia tới cùng nằm trong một mặt phẳng, mặt phẳng này vuông góc với bề mặt phản xạ.
Để dễ hiểu hơn, ta có thể diễn giải như sau
-
Góc tới (góc giữa tia sáng tới và đường pháp tuyến): góc tạo thành khi tia sáng chiếu tới bề mặt.
-
Góc phản xạ (góc giữa tia phản xạ và đường pháp tuyến): góc tạo thành khi tia sáng phản xạ từ bề mặt.
-
Tia phản xạ và tia tới cùng nằm trong một mặt phẳng, tức là chúng cùng trên một đường thẳng nếu nhìn từ một điểm quan sát.
Định luật phản xạ ánh sáng lớp 7
Trong chương trình vật lý lớp 7, định luật phản xạ ánh sáng là một trong những nội dung quan trọng trong phần quang học. Học sinh sẽ được làm quen với hiện tượng ánh sáng phản xạ khi chiếu lên các bề mặt như gương phẳng.
Mỗi học sinh sẽ cần nắm rõ các yếu tố sau
-
Tia tới: Tia sáng chiếu lên bề mặt.
-
Tia phản xạ: Tia sáng quay lại sau khi gặp bề mặt.
-
Pháp tuyến: Đường vuông góc với bề mặt tại điểm ánh sáng chiếu vào.
-
Góc tới và góc phản xạ: Hai góc này luôn bằng nhau.
Thí nghiệm định luật phản xạ ánh sáng
Để chứng minh định lý này, chúng ta có thể thực hiện một thí nghiệm đơn giản
Dụng cụ
-
Một chiếc gương phẳng
-
Một nguồn sáng (đèn pin hoặc ánh sáng mặt trời)
-
Một protractor (thước đo góc)
-
Một tấm giấy trắng hoặc bảng phẳng
Các bước thực hiện thí nghiệm
-
Đặt gương phẳng đứng trên mặt bàn.
-
Dùng đèn pin chiếu một tia sáng vào gương.
-
Dùng protractor đo góc tới (góc giữa tia sáng và pháp tuyến của gương).
-
Quan sát tia phản xạ – tia sáng quay lại sau khi gặp gương.
-
Đo góc phản xạ (góc giữa tia phản xạ và pháp tuyến).
-
So sánh góc tới và góc phản xạ. Theo định lý, hai góc này phải bằng nhau.
Kết quả thí nghiệm
Từ thí nghiệm này, học sinh sẽ thấy rằng góc phản xạ luôn bằng góc tới từ đó khẳng định định lý về phản xạ ánh sáng.
Bài tập định luật phản xạ ánh sáng
Dưới đây là một số bài tập để giúp bạn củng cố kiến thức về định luật phản xạ ánh sáng
Bài 1
Một tia sáng chiếu vào gương phẳng với góc tới 30°. Hỏi góc phản xạ là bao nhiêu?
Lời giải: Theo định lý phản xạ ánh sáng, góc phản xạ bằng góc tới. Vậy góc phản xạ = 30°.
Bài 2
Một tia sáng chiếu vào mặt gương phẳng tại điểm A. Tia phản xạ tạo với pháp tuyến tại điểm A một góc 45°. Hỏi góc tới của tia sáng là bao nhiêu?
Lời giải: Góc tới = Góc phản xạ. Vậy góc tới = 45°.
Bài 3
Nếu góc tới của tia sáng là 60°, góc phản xạ là 30°, vậy tia phản xạ sẽ bị lệch bao nhiêu độ so với tia tới?
Lời giải: Vì theo định lý, góc phản xạ phải bằng góc tới, vậy góc phản xạ phải là 60°. Vậy sự lệch giữa tia tới và tia phản xạ là: 60° – 30° = 30°.
Định luật phản xạ ánh sáng là một trong những nguyên lý cơ bản và quan trọng trong quang học. Hiểu và áp dụng đúng định lý này, bạn sẽ giải thích được rất nhiều hiện tượng trong đời sống hằng ngày như sự phản chiếu của gương, bề mặt nước, thấu kính. Không chỉ trong lý thuyết, mà định lý này còn rất hữu ích trong các bài tập, thí nghiệm và ứng dụng thực tiễn.