Bài 1. Các khái niệm chung về ánh sáng. Phản xạ ánh sáng. Gương Phẳng
A. lý thuyết
I. Các khái niệm chung về ánh sáng
1. Nguồn sáng và vật sáng
- Nguồn sáng là những vật tự phát ra ánh sáng. Ví dụ: Bóng đèn neon, bếp lửa, mặt trời, các vì sao vv…
- Vật sáng là những vật mà từ đó có ánh sáng phát ra. Vật sáng bao gồm nguồn sáng và những vật phản xạ ánh sáng.
2. Vật trong suốt và vật chắn sáng
- Vật trong suốt là vật cho ánh sáng truyền qua gần như hoàn toàn và không để lại dấu vết.
- Vật chắn sáng là vật không cho ánh sáng truyền qua
3. Tia sáng và chùm sáng
- Tia sáng là đường truyền của ánh sáng là đường mà năng lượng ánh sáng được truyền đi(Tia sáng là một khái niệm toán học do con người nghỉ ra nhằm mô tả ánh sáng)
- Chùm sáng là tập hợp của vô số các tia sáng. Có ba loại chùm sáng: Phân kỳ, Hội tụ, song song
+ Chùm phân kỳ là chùm mà đường kéo dài của các tia sáng theo chiều ngược chiều truyền ánh sáng đồng quy tại một điểm(HV1a,b)
+ Chùm hội tụ là chùm mà theo chiều truyền ánh sáng các tia sáng hội tụ hoặc có đường kéo dài hội tụ tại một điểm(HV2a,b)
+ Chùm song song là chùm mà các tia sáng song song với nhau(HV3).
4. Định luật truyền thẳng ánh sáng
Nội dung định luật: “Trong một môi trường trong suốt và đồng tính ánh sáng truyền đi theo một đường thẳng”.
5. Nguyên lý thuận nghịch ánh sáng
Nếu ánh sáng truyền được từ A qua B đến C thì nó cũng truyền ngược lại được từ C qua B đến A(HV 4)
II. Định luật phản xạ ánh sáng
Nội dung định luật(xem HV5):
- Tia phản xạ nằm trong mặt phẳng tới và bên kia pháp tuyến so với tia tới.
- Góc phản xạ bằng góc tới
Chú ý: Mặt phẳng tới là mặt phẳng chứa tia tới và tia pháp tuyến
III. Gương phẳng
1. Định nghĩa
Gương phẳng là một mặt phẳng nhẵn có khả năng phản xạ gần như hoàn toàn ánh sáng chiếu tới.
2. Sự tạo ảnh qua gương phẳng
a./ Ảnh ảo qua gương phẳng
- Xét một nguồn sáng điểm S, phát ra một chùm sáng phân kỳ chiếu tới mặt phản xạ của một gương phẳng(HV6). Dựa vào định luật phản xạ ánh sáng ta chứng minh được chùm phản xạ cũng là một chùm phân kỳ. Đặt mắt sao cho chùm phản xạ từ gương lọt vào mắt ngắm ta thấy chùm sáng này dường như được phát ra từ một điểm S’ trong gương, về mặt hình học S’ là điểm đồng quy của tất cả các đuờng kéo dài của chùm tia phản xạ . S’ gọi là ảnh của S qua gương phẳng.
Ảnh S’ này có đặc điểm là không thể hứng được nhờ một màn hứng E nào đó - người ta gọi loại ảnh có tính chất đó là ảnh ảo.
- Nếu vật tạo ảnh là một vật sáng có kích thước thì ảnh của vật chính là tập hợp của tất cả các điểm ảnh của các điểm trên vật qua gương phẳng.
b./ Ảnh thật qua gương phẳng
Giả sử tồn tại một chùm hội tụ chiếu tới bề mặt của một gương phẳng(Chú ý: điểm hội tụ S chỉ là tưởng tượng nằm trong gương nó là điểm đồng quy của các tia tới theo chiều truyền ánh sáng - Điểm này gọi là vật ảo đối với gương). Dùng định luật phản xạ ánh sáng ta có thể chứng minh được rằng chùm tia phản xạ cũng là một chùm hội tụ.
Dùng một màn ảnh E hứng lấy điểm hội tụ S’ - S’ gọi là ảnh thật của vật ảo S qua gương(HV 7).
3. Tính chất của ảnh qua gương phẳng
Ảnh qua gương phẳng có những tính chất sau đây:
o Ảnh và vật luôn luôn trái bản chất(Vật thật cho ảnh ảo, vật ảo cho ảnh thật)
o Ảnh luôn đối xứng với vật qua gương
o Ảnh có hình dạng và kích thước giống hệt vật
4. Thị trường của gương phẳng.
a. Định nghĩa thị trường của gương: Thị trường của một gương là khoảng không gian trước gương mà nếu đặt vật trong đó ta luôn có thể nhìn thấy ảnh của nó qua gương
b. Thị trường của gương phẳng
Xét một điểm sáng M đặt trước một gương phẳng (G). Chùm tia tới phát ra từ M chiếu tới gương cho chùm phản xạ la chùm phân kỳ có dạng hình nón cụt. Ta thấy nếu đặt mắt ở bất kỳ vị trí nào trong vùng nón của chùm phản xạ từ gương ta luôn nhìn thấy ảnh của M qua gương(HV8).
Theo nguyên lý thuận nghịch ánh sáng nếu đặt mắt tại M thì mọi vật đặt trong vùng nón đó đều cho tia phản xạ qua gương hội tụ tại M. Nói cách khác mọi vật đặt trong vùng nón này ta đều quan sát được ảnh của nó khi đặt mắt tại M. Vùng nón đó gọi là thị trường của gương phẳng.
5. Công thức gương phẳng
a. Công thức liên hệ giữa vật và ảnh:
Nếu gọi d là khoảng cách từ vật tới gương, d’ là khoảng cách từ ảnh của vật tới gương thì ta có:
d’ = -d
Dấu “-” thể hiện sự trái bản chất của ảnh với vật
Quy dước:
Ảnh thật d’>0; ảnh ảo: d’<0
Vật thật d>0; Vật ảo: d<0
b. Công thức về sự dịch chuyển của vật và ảnh
Nếu vật dịch lại gần hay ra xa fương một đoạn L thì ảnh cũng dịch lại gần hay ra xa gương một đoạn L
Khi vật dịch lại gần hay ra xa gương một đoạn L thì khoảng cách giữa chúng sẽ giảm hoặc tăng một lượng 2L.
A. lý thuyết
I. Các khái niệm chung về ánh sáng
1. Nguồn sáng và vật sáng
- Nguồn sáng là những vật tự phát ra ánh sáng. Ví dụ: Bóng đèn neon, bếp lửa, mặt trời, các vì sao vv…
- Vật sáng là những vật mà từ đó có ánh sáng phát ra. Vật sáng bao gồm nguồn sáng và những vật phản xạ ánh sáng.
2. Vật trong suốt và vật chắn sáng
- Vật trong suốt là vật cho ánh sáng truyền qua gần như hoàn toàn và không để lại dấu vết.
- Vật chắn sáng là vật không cho ánh sáng truyền qua
3. Tia sáng và chùm sáng
- Tia sáng là đường truyền của ánh sáng là đường mà năng lượng ánh sáng được truyền đi(Tia sáng là một khái niệm toán học do con người nghỉ ra nhằm mô tả ánh sáng)
- Chùm sáng là tập hợp của vô số các tia sáng. Có ba loại chùm sáng: Phân kỳ, Hội tụ, song song
+ Chùm phân kỳ là chùm mà đường kéo dài của các tia sáng theo chiều ngược chiều truyền ánh sáng đồng quy tại một điểm(HV1a,b)
+ Chùm hội tụ là chùm mà theo chiều truyền ánh sáng các tia sáng hội tụ hoặc có đường kéo dài hội tụ tại một điểm(HV2a,b)
+ Chùm song song là chùm mà các tia sáng song song với nhau(HV3).
4. Định luật truyền thẳng ánh sáng
Nội dung định luật: “Trong một môi trường trong suốt và đồng tính ánh sáng truyền đi theo một đường thẳng”.
5. Nguyên lý thuận nghịch ánh sáng
Nếu ánh sáng truyền được từ A qua B đến C thì nó cũng truyền ngược lại được từ C qua B đến A(HV 4)
II. Định luật phản xạ ánh sáng
Nội dung định luật(xem HV5):
- Tia phản xạ nằm trong mặt phẳng tới và bên kia pháp tuyến so với tia tới.
- Góc phản xạ bằng góc tới
Chú ý: Mặt phẳng tới là mặt phẳng chứa tia tới và tia pháp tuyến
III. Gương phẳng
1. Định nghĩa
Gương phẳng là một mặt phẳng nhẵn có khả năng phản xạ gần như hoàn toàn ánh sáng chiếu tới.
2. Sự tạo ảnh qua gương phẳng
a./ Ảnh ảo qua gương phẳng
- Xét một nguồn sáng điểm S, phát ra một chùm sáng phân kỳ chiếu tới mặt phản xạ của một gương phẳng(HV6). Dựa vào định luật phản xạ ánh sáng ta chứng minh được chùm phản xạ cũng là một chùm phân kỳ. Đặt mắt sao cho chùm phản xạ từ gương lọt vào mắt ngắm ta thấy chùm sáng này dường như được phát ra từ một điểm S’ trong gương, về mặt hình học S’ là điểm đồng quy của tất cả các đuờng kéo dài của chùm tia phản xạ . S’ gọi là ảnh của S qua gương phẳng.
Ảnh S’ này có đặc điểm là không thể hứng được nhờ một màn hứng E nào đó - người ta gọi loại ảnh có tính chất đó là ảnh ảo.
- Nếu vật tạo ảnh là một vật sáng có kích thước thì ảnh của vật chính là tập hợp của tất cả các điểm ảnh của các điểm trên vật qua gương phẳng.
b./ Ảnh thật qua gương phẳng
Giả sử tồn tại một chùm hội tụ chiếu tới bề mặt của một gương phẳng(Chú ý: điểm hội tụ S chỉ là tưởng tượng nằm trong gương nó là điểm đồng quy của các tia tới theo chiều truyền ánh sáng - Điểm này gọi là vật ảo đối với gương). Dùng định luật phản xạ ánh sáng ta có thể chứng minh được rằng chùm tia phản xạ cũng là một chùm hội tụ.
Dùng một màn ảnh E hứng lấy điểm hội tụ S’ - S’ gọi là ảnh thật của vật ảo S qua gương(HV 7).
3. Tính chất của ảnh qua gương phẳng
Ảnh qua gương phẳng có những tính chất sau đây:
o Ảnh và vật luôn luôn trái bản chất(Vật thật cho ảnh ảo, vật ảo cho ảnh thật)
o Ảnh luôn đối xứng với vật qua gương
o Ảnh có hình dạng và kích thước giống hệt vật
4. Thị trường của gương phẳng.
a. Định nghĩa thị trường của gương: Thị trường của một gương là khoảng không gian trước gương mà nếu đặt vật trong đó ta luôn có thể nhìn thấy ảnh của nó qua gương
b. Thị trường của gương phẳng
Xét một điểm sáng M đặt trước một gương phẳng (G). Chùm tia tới phát ra từ M chiếu tới gương cho chùm phản xạ la chùm phân kỳ có dạng hình nón cụt. Ta thấy nếu đặt mắt ở bất kỳ vị trí nào trong vùng nón của chùm phản xạ từ gương ta luôn nhìn thấy ảnh của M qua gương(HV8).
Theo nguyên lý thuận nghịch ánh sáng nếu đặt mắt tại M thì mọi vật đặt trong vùng nón đó đều cho tia phản xạ qua gương hội tụ tại M. Nói cách khác mọi vật đặt trong vùng nón này ta đều quan sát được ảnh của nó khi đặt mắt tại M. Vùng nón đó gọi là thị trường của gương phẳng.
5. Công thức gương phẳng
a. Công thức liên hệ giữa vật và ảnh:
Nếu gọi d là khoảng cách từ vật tới gương, d’ là khoảng cách từ ảnh của vật tới gương thì ta có:
d’ = -d
Dấu “-” thể hiện sự trái bản chất của ảnh với vật
Quy dước:
Ảnh thật d’>0; ảnh ảo: d’<0
Vật thật d>0; Vật ảo: d<0
b. Công thức về sự dịch chuyển của vật và ảnh
Nếu vật dịch lại gần hay ra xa fương một đoạn L thì ảnh cũng dịch lại gần hay ra xa gương một đoạn L
Khi vật dịch lại gần hay ra xa gương một đoạn L thì khoảng cách giữa chúng sẽ giảm hoặc tăng một lượng 2L.
Đây quả là một topic các khái niệm căn bản của quang học rất bổ ích!
