Hiện tượng phản xạ ánh sáng là gì? Định luật phản xạ ánh sáng

Hiện tượng phản xạ ánh sáng là một hiện tượng thường xuyên xuất hiện trong cuộc sống hàng ngày, dễ dàng quan sát. Sự phản xạ và định luật phản xạ ánh sáng đều là những khía cạnh quan trọng của hiện tượng này. Ihoc sẽ chia sẻ thông tin về chúng để giúp bạn hiểu rõ và ứng dụng lý thuyết này vào thực tế.

Hiện tượng phản xạ ánh sáng là gì?

Khi ánh sáng đụng vào một đối tượng, nó sẽ chịu hiện tượng phản xạ, trong đó tia sáng sẽ bật lại theo hướng ngược lại hoàn toàn. Đây là sự phản xạ ánh sáng.

Một cách đơn giản để mô tả hiện tượng này là khi chúng ta hướng một tia sáng vào gương, tia sáng đó sẽ bị hắt trở lại môi trường ban đầu, tạo nên hiện tượng phản xạ ánh sáng.

Hiện tượng phản xạ ánh sáng không chỉ xuất hiện trong môi trường tự nhiên mà còn trong môi trường được tạo ra bởi con người. Sự phản xạ này có sức ảnh hưởng lớn, góp phần quan trọng vào việc quan sát và hiểu về môi trường xung quanh.

Phân loại phản xạ ánh sáng

Phản xạ ánh sáng bao gồm hai dạng chính: phản xạ thường xuyên và phản xạ khuếch tán.

Phản xạ thường xuyên

Phản xạ thường xuyên hay còn được biết đến là phản xạ phản chiếu, xảy ra khi một chùm ánh sáng đến một bề mặt một cách song song và sau đó bị phản xạ ngược lại theo một hướng cụ thể. 

Trong trường hợp này, các tia sáng tới duy trì sự song song sau khi phản xạ, di chuyển theo một hướng duy nhất. Điều này thường xảy ra trên các bề mặt nhẵn như gương phẳng hoặc kim loại có độ bóng cao. Một ví dụ thực tế là ánh sáng phản xạ từ một gương phẳng, tạo ra hiện tượng phản xạ ánh sáng thường xuyên.

Khi một chùm tia sáng song song đến và rơi trên một bề mặt nhẵn, với góc tới và góc phản xạ gần bằng nhau, ánh sáng sẽ chỉ phản xạ dưới dạng một chùm tia sáng duy nhất, di chuyển theo một hướng cụ thể sau khi bị phản xạ.

Phản xạ khuếch tán

Phản xạ khuếch tán là một hiện tượng trong đó một chùm ánh sáng tới một bề mặt song song và sau đó bị phản xạ ra nhiều hướng khác nhau. Trái với phản xạ thường xuyên, các tia sáng tới không duy trì sự song song sau khi phản xạ, mà thay vào đó, chúng bị tán xạ ra các hướng khác nhau, tạo ra hiện tượng được gọi là phản xạ khuếch tán.

Các bề mặt gồ ghề như bàn, ghế, phấn, tường, bìa cứng, giấy hoặc các vật kim loại chưa được đánh bóng chính là nguyên nhân gây nên hiện tượng ánh sáng bị khuếch tán. Do góc tới và góc phản xạ trên các bề mặt gồ ghề khác nhau, các tia sáng song song khi rơi vào các bề mặt này sẽ phân tán ra theo nhiều hướng khác nhau, tạo ra một hiệu ứng tán xạ không đều.

Định luật phản xạ ánh sáng

Thí nghiệm

Sử dụng đèn pin để chiếu một tia sáng lên một bề mặt gương phẳng, đặt nó ở góc vuông so với một tờ giấy, và tiến hành quan sát.

Nhận xét: Tia sáng bắt nguồn từ đèn pin và chiếu lên mặt tờ giấy, khi chúng gặp phải bề mặt của gương, tia sáng bị phản xạ (tia hồng ngoại). Việc tia sáng bị hắt lại trong trường hợp này được mô tả là hiện tượng phản xạ ánh sáng.

Định luật phản xạ ánh sáng

• Khi ánh sáng trải qua hiện tượng phản xạ, tia phản xạ sẽ tự động nằm trong mặt phẳng chứa cả tia sáng tới và pháp tuyến của bề mặt gương tại điểm tới.
• Đặc điểm đáng chú ý khác của định luật phản xạ ánh sáng đó là góc của tia phản xạ sẽ bằng chính góc của tia sáng tới.

Chú ý:

Định luật hiện tượng phản xạ ánh sáng không chỉ áp dụng cho gương phẳng mà còn có thể áp dụng cho cả gương cầu lõm và gương cầu lồi. 

• Tia sáng tới và tia phản xạ luôn nằm trong cùng một mặt phẳng, bất kể đó là trên bề mặt của gương phẳng, gương cầu lõm hay gương cầu lồi.
• Góc phản xạ của tia sáng luôn bằng chính góc tới, một tính chất quan trọng mà áp dụng cho cả loại gương nói trên.

Ngoài ra, khi tia sáng chiếu lên trên bề mặt của gương, góc tới và góc phản xạ của tia sáng sẽ có giá trị là 0 độ. Sau đó, tia sáng này sẽ bị phản xạ ngược lại theo hướng trái ngược với vật.

Biểu diễn hiện tượng phản xạ ánh sáng qua hình vẽ

Hướng một tia sáng SI lên một bề mặt gương phẳng, mà bề mặt này được đặt vuông góc với một tờ giấy, và tiến hành quan sát.

Trong đó:

• SI được gọi là tia tới,
• IR được xác định là tia phản xạ,
• IN được đặt tên là pháp tuyến,
• SIN = i được hiểu là góc tới,
• NIR = i’ là góc phản xạ.

Hiện tượng phản xạ ánh sáng trên các vật liệu phản xạ ánh sáng

Phản xạ ánh sáng qua mắt

Khi ánh sáng inci chiếu vào mắt người, con ngươi tại thời điểm này sẽ tự động thu nhỏ lại. Quá trình này bắt đầu với vòng phản xạ ánh sáng khi được chiếu vào phần nhận sáng của mắt, sau đó, tín hiệu ánh sáng sẽ được truyền qua dây thần kinh thị giác vào pretectal trong não giữa.

Tiếp theo, tín hiệu này tiếp tục chạy vào nhân Edinger – Westphal và tiếp tục truyền qua dây thần kinh vận nhãn chung (thần kinh sọ 3) để đến hạch thần kinh mi. Quá trình này khiến cơ mi co lại, dẫn đến hiện tượng tự nhiên con ngươi bị thu nhỏ lại. Hiện tượng này được biết đến với tên gọi phổ cập là hiện tượng phản xạ ánh sáng của đồng tử.

Phản xạ ánh sáng qua gương cầu lồi

Gương cầu lồi với mặt phẳng là một phần của bề mặt cầu, và mặt cong của nó có khả năng phản xạ ánh sáng theo hướng của nguồn sáng.

Trong trạng thái hoạt động, gương cầu lồi có khả năng chuyển đổi một chùm tia sáng tới, đang di chuyển song song, thành một chùm tia phản xạ phân kì. Đồng thời, từ chùm tia tới đó, có thể quy tụ thành một chùm tia phản xạ mới, có thể là song song hoặc phân kì, tùy thuộc vào đặc tính của gương cầu lồi.

Phản xạ ánh sáng gương cầu lõm

Gương cầu lõm được đặc trưng bởi bề mặt lõm là một phần của hình cầu, có khả năng phản xạ ánh sáng hướng về phía nguồn sáng.

Chúng được sử dụng chủ yếu để hội tụ ánh sáng, vì chúng có khả năng chuyển đổi một chùm tia sáng di chuyển song song thành một chùm tia sáng mới.

Khác với gương cầu lồi, gương cầu lõm có khả năng biến đổi từ một chùm tia sáng phân kỳ hoặc quy tụ thành một chùm tia phản xạ song song, và ngược lại, từ một chùm tia sáng phân kỳ hoặc quy tụ thành một chùm tia phản xạ phân kì.

Đặc biệt, sự phản xạ ánh sáng từ gương cầu lõm có thể tạo ra nhiệt độ cao và thậm chí gây nóng chảy hoặc đốt cháy vật liệu nếu như được chiếu ánh sáng mặt trời trực tiếp.

Bài tập hiện tượng phản xạ ánh sáng trong sách giáo khoa Khoa học tự nhiên lớp 7 

Bài tập 1: Hãy giải thích ý nghĩa của định luật phản xạ ánh sáng và nêu một số ứng dụng của nó trong cuộc sống hàng ngày.

Đáp án:

• Định luật phản xạ ánh sáng là một quy tắc mô tả hướng di chuyển của tia sáng khi gặp phải bề mặt phản xạ.
• Ý nghĩa của định luật này giúp ta hiểu cách ánh sáng tương tác với các vật liệu và bề mặt khác nhau.
• Ứng dụng trong cuộc sống hàng ngày bao gồm gương phẳng, gương cầu lõi, gương cầu lồi, các loại gương và ảnh trong các thiết bị quang học.

Bài tập 2: Một tia sáng tới góc 30 độ vào một gương phẳng. Hãy tính góc phản xạ của tia sáng.

Đáp án: Góc phản xạ bằng góc tới theo định luật hiện tượng phản xạ ánh sáng, vì vậy góc phản xạ cũng là 30 độ.

Bài tập 3: Tại sao khi ánh sáng chiếu vào một bề mặt gương phẳng, hình ảnh phản xạ được tạo ra là hình ảnh thật và đối xứng?

Đáp án: Điều này xảy ra do ánh sáng phản xạ theo định luật phản xạ ánh sáng, nằm trong cùng một mặt phẳng và góc phản xạ bằng góc tới. Điều này tạo ra hình ảnh thật và đối xứng.

Bài tập 4: Mô tả quá trình phản xạ ánh sáng trên bề mặt của một gương cầu lõi.

Đáp án: Ánh sáng chiếu vào gương cầu lõi sẽ tạo ra một hình ảnh thu nhỏ, ảo và đứng trái ngược so với vật thật. Gương cầu lõi có bề mặt lõm và theo định luật phản xạ ánh sáng, tia sáng chiếu vào sẽ phản xạ và hội tụ ở một điểm sau bề mặt gương, tạo ra hình ảnh thu nhỏ và đảo ngược.

Bài viết trên đã tổng hợp cả lý thuyết và bài tập liên quan đến hiện tượng phản xạ ánh sáng. Thư viện điện tử hy vọng qua những kiến thức được trình bày, các bạn có thể hiểu và áp dụng chúng vào nhiều tình huống trong cuộc sống hàng ngày.