Giáo án Bài 16. Sự phản xạ ánh sáng

Nhận biết ánh sáng bị hắt lại từ gương và từ tờ giấy khác nhau, từ đó nêu vấn đề cần tìm quy luật phản xạ ánh sáng.

GV chiếu đèn pin lên gương phẳng rồi lên tờ giấy trắng. HS quan sát và trả lời các câu hỏi: (1) Ánh sáng hắt từ gương đi theo mấy hướng? (2) Ánh sáng hắt từ tờ giấy đi theo mấy hướng? (3) Vì sao ta nhìn thấy trang sách từ nhiều hướng nhưng ảnh trong gương chỉ rõ khi mắt nằm ở một vị trí nhất định?

Gương hắt ánh sáng thành một chùm có hướng xác định, nên ảnh rõ khi mắt nằm đúng hướng chùm sáng. Tờ giấy hắt ánh sáng ra nhiều hướng nên nhìn từ phía nào cũng thấy trang sách sáng. Vấn đề: ánh sáng bị hắt lại theo quy luật nào? Hiện tượng đó gọi là sự phản xạ ánh sáng.

Nêu được pháp tuyến; phát biểu được góc phản xạ bằng góc tới khi đo với pháp tuyến; phân biệt góc tới đo với pháp tuyến và đo với mặt gương.

Nhóm 4 HS (kĩ thuật thí nghiệm nhóm) dùng đèn chiếu tia hẹp vào gương đặt trên đĩa chia độ, vạch 0° trùng pháp tuyến (hoặc dùng mô phỏng 3D trong trang bài học NeoEdu). Nhiệm vụ: (1) Vẽ pháp tuyến tại điểm tới I; (2) Quay đèn để góc tới với pháp tuyến lần lượt là $20^\circ$, $40^\circ$, $60^\circ$, $80^\circ$, đo góc phản xạ $i'$ tương ứng; (3) Điền số liệu vào Phiếu học tập số 1, phần 1; (4) Trả lời: góc tới được đo với đường nào?

Pháp tuyến là đường vuông góc với mặt phản xạ tại điểm tới I. Góc tới $i$ là góc giữa tia tới và pháp tuyến; góc phản xạ $i'$ là góc giữa tia phản xạ và pháp tuyến. Số liệu mẫu: $i = 20^\circ$, $i' = 20^\circ$; $i = 40^\circ$, $i' = 40^\circ$; $i = 60^\circ$, $i' = 60^\circ$; $i = 80^\circ$, $i' = 80^\circ$. Kết luận: $i' = i$. Tia phản xạ nằm trong cùng mặt phẳng với tia tới và pháp tuyến, ở phía bên kia pháp tuyến so với tia tới. Khi $i = 0^\circ$ thì tia phản xạ bật ngược lại theo đường tia tới.

Nêu được phản xạ khuếch tán là các tia phản xạ nhiều hướng do bề mặt không phẳng nhẵn ở mức nhỏ; phân biệt với phản xạ của gương phẳng.

Cặp đôi chiếu tia hẹp lên gương phẳng, rồi thay gương bằng tờ giấy trắng, quan sát đường đi của ánh sáng phản xạ (hoặc xem đoạn mô phỏng thay tờ giấy trong trang bài học NeoEdu). Điền Phiếu học tập số 1, phần 2. Câu hỏi: (1) Tia phản xạ từ gương đi theo mấy hướng? Từ giấy thì sao? (2) Trên giấy, mỗi tia có còn tuân quy tắc phản xạ không?

Gương phẳng nhẵn: tia phản xạ đi theo một hướng xác định, cho ảnh rõ. Tờ giấy: các tia phản xạ toả theo nhiều hướng, gọi là phản xạ khuếch tán, nên đọc sách được từ nhiều phía. Mỗi tia vẫn tuân quy tắc phản xạ tại điểm tới, nghĩa là góc phản xạ bằng góc tới khi đo với pháp tuyến.

Vận dụng quy tắc phản xạ để tính góc tới, góc phản xạ khi biết góc tia tới hợp mặt gương; nhận biết đúng khái niệm pháp tuyến, góc phản xạ, phản xạ khuếch tán.

HS làm cá nhân Phiếu học tập số 2 (9 câu, gồm tình huống tính toán, trắc nghiệm, ghép đôi và đúng/sai). Sau 6 phút, GV gọi 2 HS chữa câu 1 và câu 3, các câu còn lại chữa theo cặp.

Đề và đáp án: (1) Tia tới hợp mặt gương $30^\circ$: $i = 90^\circ - 30^\circ = 60^\circ$, $i' = 60^\circ$, không lấy $30^\circ$ làm góc tới. (2) Tia tới hợp mặt gương $40^\circ$: $i = 50^\circ$, $i' = 50^\circ$. (3) Khi $i = 60^\circ$, góc giữa tia tới và tia phản xạ là $60^\circ + 60^\circ = 120^\circ$. (4) Pháp tuyến là: B. đường vuông góc mặt phản xạ tại điểm tới. (5) Góc phản xạ: C. bằng góc tới khi đo với pháp tuyến. (6) Ghép: pháp tuyến – đường vuông góc mặt phản xạ tại điểm tới; góc phản xạ – bằng góc tới khi đo với pháp tuyến; phản xạ khuếch tán – các tia phản xạ nhiều hướng do bề mặt không phẳng nhẵn ở mức nhỏ. (7) “Góc tới được đo giữa tia tới và mặt gương”: Sai, góc tới đo với pháp tuyến. (8) Thuật ngữ mô tả “các tia phản xạ nhiều hướng do bề mặt không phẳng nhẵn ở mức nhỏ”: phản xạ khuếch tán.

Vận dụng quy tắc phản xạ và phản xạ khuếch tán để giải thích hiện tượng thực tế, đồng thời đề xuất cách điều chỉnh gương để chùm sáng đến đúng vị trí.

Nhóm 4 HS thảo luận hai tình huống: (1) Vì sao nhìn thấy trang sách từ nhiều hướng nhưng ảnh trong gương chỉ rõ khi mắt nằm đúng hướng? (2) Muốn chiếu chùm sáng từ đèn pin qua gương lên một điểm đã định trên tường, em điều chỉnh gương và đèn thế nào? Cần đo góc gì để kiểm tra?

(1) Giấy có bề mặt không phẳng nhẵn ở mức nhỏ nên phản xạ khuếch tán, ánh sáng toả khắp nơi, mắt nhìn thấy từ nhiều hướng; gương phẳng nhẵn phản xạ có hướng nên ảnh chỉ rõ theo đường tia phản xạ; mỗi tia đều tuân quy tắc phản xạ tại điểm tới. (2) Xác định hướng tia phản xạ mong muốn, chọn góc tới với pháp tuyến sao cho góc phản xạ đưa chùm sáng đến điểm đó; kiểm tra bằng cách đo góc tới và góc phản xạ đều đo với pháp tuyến tại điểm tới.