Lý thuyết định luật phản xạ ánh sáng và bài tập có đáp án từ A – Z

Tiếp tục ở môn vật lý hôm nay, Hyundai Smart Phone sẽ chia sẻ lý thuyết định luật phản xạ ánh sáng và các dạng bài tập đã có đáp án để các bạn củng cố lại kiến thức để áp dụng vào làm bài tập. Nào chúng ta cùng nhau tìm hiểu nhé.

Gương phẳng là gì?

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.

Vật nhẵn bóng, phẳng đều có thể là gương phẳng như: tấm kim loại nhẵn, tấm gỗ phẳng, mặt nước phẳng,…

Định luật phản xạ ánh sáng

Khi ánh sáng bị phản xạ, tia phản xạ sẽ nằm trong mặt phẳng chứa tia tới và đường pháp tuyến của gương tại điểm tới

Góc phản xạ cũng sẽ bằng góc tới ( i = i′)

Trong đó:

• SI gọi là tia tới
• IR gọi là tia phản xạ
• IN gọi là pháp tuyến
• SIN = i gọi là góc tới
• NIR = i’ gọi là góc phản xạ

Lưu ý:

Định luật phản xạ ánh sáng cũng có thể áp dụng được cho cả gương phẳng, gương cầu lõm và gương cầu lồi. Cụ thể như sau:

• Tia tới và tia phản xạ đều nằm trong cùng một mặt phẳng.
• Góc phản xạ luôn bằng góc tới.

Ngoài ra, khi một tia sáng chiếu lên trên bề mặt gương thì góc tới và góc phản xạ của tia sáng đó sẽ bằng 0. Sau đó, tia sáng này sẽ bị phản xạ ngược lại bằng với vật.

THam khảo thêm: Lý thuyết chuyển động tròn đều và bài tập có đáp án chuẩn 100%

Bài tập định luật phản xạ ánh sáng

1. Dạng 1: Cách vẽ tia tới, tia phản xạ 

Phương pháp: 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.

Ví dụ 1: Trên hình 4.4 vẽ một tia tới SI chiếu lên một gương phẳng M.

a) Vẽ tia phản xạ.

b) Giữ nguyên tia tới SI, muốn thu được một tia phản xạ có hướng thẳng đứng từ dưới lên trên thì phải đặt gương như thế nào ? Vẽ hình ?

Lời giải

a) Vẽ tia phản xạ (Hình 4.4a).

Bước 1: Vẽ pháp tuyến IN

Bước 2: Vẽ tia phản xạ IR sao cho góc phản xạ i’ bằng góc tới i.

b) Xác định vị trí đặt gương:

Bước 1: Vẽ tia tới SI. Từ I vẽ tia phản xạ IR thẳng đứng từ dưới lên trên.

Bước 2: Vẽ đường phân giác IN của góc SIR ta được SIN = NIR. Đường phân giác IN này chính là pháp tuyến của gương.

Bước 3: Vẽ gương phẳng M vuông góc với IN ⇒ đó là vị trí gương phải đặt.

Vẽ hình (Hình 4.4b)

Ví dụ 2: Hãy vẽ tia phản xạ IR.

Lời giải

Vẽ tia phản xạ IR trên mặt phẳng tờ giấy sao cho góc RIN = SIN

2. Dạng 2: Cách tính góc phản xạ, góc tới

Phương pháp:

• 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.
• Áp dụng định luật phản xạ ánh sáng: i=i′

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.

Ví dụ 2: Chiếu một tia sáng SI lên một gương phẳng, ta thu được tia phản xạ IR tạo với tia tới một góc 60^o như hình vẽ. Tìm giá trị góc tới và góc phản xạ.

Góc tạo bởi tia tới SI và tia phản xạ IR là:

SIR^∧ = i + i’

Theo định luật phản xạ ánh sáng: i’ = i.

Mà SIR^∧ = 60⁰ ⇒ i’ = i = SIR^∧/2 = 60 : 2 = 30

3. Dạng 3: Cách xác định vị trí đặt gương khi đã biết cả tia tới và tia phản xạ

Phương pháp:

• 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.

Ví dụ: Tia sáng Mặt Trời nghiêng một góc α = 40⁰ so với phương ngang. Cần đặt một gương phẳng như thế nào để đổi phương của tia sáng thành phương nằm ngang, chiều từ trái sang phải.

Lời giải:

Góc tạo bởi tia tới và tia phản xạ:

SIR^∧ = 180⁰ – 40⁰ = 140⁰

Dựng phân giác IN của SIR^∧

Ta có: SIR^∧ = i + i’ ⇒ i’ = i = SIR^∧/2 = 140⁰ : 2 = 70⁰

IN là phân giác cũng là pháp tuyến nên ta kẻ đường thẳng vuông góc với IN tại I sẽ được gương.

Góc hợp bởi gương với phương ngang:

GIR = 90⁰ – i’ = 90⁰ -70⁰ = 20⁰

Vậy ta phải đặt gương phẳng hợp với mặt phẳng ngang một góc 20⁰

Bên trên chính là toàn bộ lý thuyết về định luật phản xạ ánh sáng kèm theo các dạng bài tập mà chúng tôi đã phân tích chi tiết có thể giúp các bạn nhớ lại kiến thức để áp dụng vào làm bài tập nhanh chóng và chính xác nhất