Câu hỏi tự luận vật lí 7 kết nối tri thức Bài 16: Sự phản xạ ánh sáng

CHƯƠNG V: ÁNH SÁNG

BÀI 16 - SỰ PHẢN XẠ ÁNH SÁNG

I. NHẬN BIẾT (5 câu)

Câu 1: Trình bày khái niệm phản xạ ánh sáng.

Trả lời:

Khi chiếu một chùm sáng vào gương thì chùm sáng bị hắt trở lại theo hướng khác. Hiện tượng đó gọi là phản xạ ánh sáng.

Câu 2: Nội dung định luật phản xạ ánh sáng được phát biểu như thế nào?

Trả lời:

Khi ánh sáng bị phản xạ, tia phản xạ sẽ nằm trong mặt phẳng chứa tia tới và pháp tuyến của gương ở điểm tới. Góc phản xạ cũng sẽ bằng góc tới.

Câu 3: Phản xạ là gì? Khi có phản xạ, ta có thể nhìn thấy gì?

Trả lời:

• Khi mặt phản xạ nhẵn thì các tia sáng tới song song bị phản xạ theo một hướng, Hiện tượng này gọi là hiện tượng phản xạ (còn gọi là phản xạ gương).
• Khi có phản xạ ta có thể nhìn thấy ảnh của vật.

Câu 4: Phản xạ khuếch tán là gì? Điều gì xảy ra khi có phản xạ khuếch tán?

Trả lời:

• Khi mặt phản xạ không nhẵn thì các tia sáng tới song song bị phản xạ theo mọi hướng. Hiện tượng này gọi là hiện tượng phản xạ khuếch tán (còn gọi là tán xạ).
• Khi có phản xạ khuếch tán ta không nhìn thấy ảnh của vật.

Câu 5: Người ta quy ước như thế nào trong hiện tượng phản xạ ánh sáng?

Trả lời:

• G: gương phẳng (mặt phản xạ).
• Tia sáng tới (SI): tia sáng chiếu vào gương.
• Tia sáng phản xạ (IR): tia sáng bị gương hắt trở lại.
• Điểm tới (I): giao điểm của tia sáng tới và gương.
• Pháp tuyến (IN) tại I: đường thẳng vuông góc với gương tại I.
• Mặt phẳng tới: mặt phẳng chứa tia sáng tới và pháp tuyến tại điểm tới.
• Góc tới SIN = i: góc tạo bởi tia sáng tới và pháp tuyến tại điểm tới.
• Góc phản xạ RIN = i’: góc tạo bởi tia sáng phản xạ và pháp tuyến tại điểm tới.

II. THÔNG HIỂU (4 câu)

Câu 1: Lấy ví dụ minh họa hiện tượng phản xạ ánh sáng.

Trả lời:

Ví dụ: Phản xạ ánh sáng qua mặt nước phẳng lặng

Câu 2: Lấy ví dụ minh họa hiện tượng tán xạ.

Trả lời:

Ví dụ: Phản xạ qua mặt nước gợn sóng.

Câu 3: Lấy ví dụ minh họa hiện tượng phản xạ.

Trả lời:

Ví dụ: Chiếu tia sáng của đèn pin lên mặt bàn nhẵn bóng, ta sẽ thu được một vệt sáng trên tường.

Câu 4: Phân biệt phản xạ và tán xạ.

Trả lời:

• Phản xạ:
• Xảy ra trên bề mặt các vật nhẵn bóng như gương, mặt nước,…
• Các tia phản xạ song song nhau
• Ta nhìn thấy được hình ảnh của vật.
• Tán xạ:
• Xảy ra trên bề mặt các vật không nhẵn bóng như thảm len…
• Các tia phản xạ không song song
• Ta không nhìn thấy được hình ảnh của vật.

III. VẬN DỤNG (4 câu)

Câu 1: 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.

Trả lời:

Ta có: i = i' (theo định luật phản xạ ánh sáng); i+i' = 90^o

=> i = i' = 45^o

Câu 2: Kính tiềm vọng là một dụng cụ giúp nhìn thấy vật bị che khuất. Em hãy vẽ lại sơ đồ cấu tạo kính tiềm vọng và vẽ tiếp đường truyền của ánh sáng tới mắt để giải thích vì sao có thể sử dụng kính tiềm vọng để nhìn thấy vật bị che khuất.

Trả lời:

• Từ đường truyền của tia sáng ta thấy, sau khi qua gương phẳng thứ 1 ảnh của vật phản xạ lần 1 cho ảnh 1. Ảnh này bằng vật và là ảnh ảo, ngược chiều với vật.
• Ảnh ảo 1 qua gương phẳng 1 đến gương phẳng 2 lúc này trở thành vật đối với gương phẳng 2, qua gương phẳng 2 cho ảnh ảo 2, ảnh ảo 2 này ngược chiều so với ảnh ảo 1 nên cùng chiều với vật và lớn bằng vật.
• Kết luận: dựa vào nguyên lí như vậy thì con người có thể sử dụng kính tiềm vọng để quan sát các vật bị che khuất. Ứng dụng chủ yếu ở trong tàu ngầm.

Câu 3: Cho một tia tới SI chiếu lên gương phẳng G. Vẽ tia phản xạ.

Trả lời:

Cách vẽ:

• Qua I dựng pháp tuyến IN vuông góc với mặt gương.
• Qua I kẻ tia phản xạ IR sao cho góc tới bằng góc phản xạ: SIN = NIR

Câu 4: Một tia tới tạo với mặt gương một góc 120^o như ở hình vẽ. Tính góc phản xạ r.

Trả lời:

Kẻ pháp tuyến IN vuông góc với mặt phẳng gương tạo với gương một góc 90^o.

Ta có: góc tới i = SIN = 120^o − 90^o = 30^o

Theo định luật phản xạ ánh sáng, góc tới bằng góc phản xạ.

⇒ r = i = 30^o.

IV. VẬN DỤNG CAO (2 câu)

Câu 1: Tại sao lớp phủ chống lóa trên kính mắt có thể làm giảm ánh sáng bị tán xạ từ bề mặt kính?

Trả lời:

• Lớp phủ chống lóa trên kính mắt có khả năng làm giảm ánh sáng bị tán xạ từ bề mặt kính thông qua hiện tượng phản xạ và tán xạ ánh sáng. Lớp phủ này thường bao gồm một số lớp vật liệu phức tạp được thiết kế để giảm thiểu sự phản xạ và tán xạ của ánh sáng từ bề mặt kính.
• Khi ánh sáng chiếu vào một bề mặt kính, một phần ánh sáng sẽ bị phản xạ từ bề mặt ngoại vi của kính, trong khi một phần khác sẽ bị tán xạ qua bề mặt kính, tạo ra hiện tượng lóa. Lớp phủ chống lóa được thiết kế để giảm cả hai hiện tượng này.

Câu 2: Trong ngành nghề điện tử, nguyên lý tán xạ ánh sáng được sử dụng như thế nào trong việc thiết kế và chế tạo cảm biến ánh sáng?

Trả lời:

• Trong ngành nghề điện tử, nguyên lý tán xạ ánh sáng được sử dụng trong việc thiết kế và chế tạo cảm biến ánh sáng thông qua sự hiểu biết và đo lường các hiện tượng tán xạ ánh sáng để chuyển đổi năng lượng điện tử. Cảm biến ánh sáng hoạt động dựa trên việc ghi nhận sự tán xạ của ánh sáng từ môi trường xung quanh và chuyển đổi nó thành tín hiệu điện.
• Nguyên lý tán xạ ánh sáng được áp dụng trong cảm biến ánh sáng thông qua sử dụng vật liệu hoặc cấu trúc có khả năng tán xạ. Điều này có thể thúc đẩy việc hấp thụ ánh sáng và chuyển đổi năng lượng ánh sáng thành tín hiệu điện. Cảm biến ánh sáng thông thường sử dụng các vật liệu như silic, photodiode, hoặc cảm biến quang để ghi nhận và chuyển đổi ánh sáng thành tín hiệu điện. Cấu trúc và vật liệu này được cấu hình để tối ưu hóa việc tán xạ ánh sáng và tạo ra các điều kiện lý tưởng cho việc ghi nhận các dạng cụ thể của ánh sáng.
• Khi ánh sáng chạm vào cảm biến, việc tán xạ của nó có thể tạo ra sự kích thích hoặc thay đổi trong cấu trúc electron của vật liệu cảm biến, tạo ra dòng điện hay điện áp tương ứng. Tín hiệu điện này sau đó có thể được đo lường và chuyển đổi thành thông tin số hoặc điều khiển các thiết bị khác trong hệ thống điện tử.