Khoa học tự nhiên 7 Bài 13 (Cánh diều): Sự phản xạ ánh sáng

 Giải bài tập Khoa học tự nhiên 7 Bài 13: Sự phản xạ ánh sáng

Video giải Khoa học tự nhiên 7 Bài 13: Sự phản xạ ánh sáng

Mở đầu trang 69 Bài 13 KHTN lớp 7: Ban đêm, khi ở trong một phòng không có ánh đèn, mở mắt em sẽ không thể nhìn rõ các vật trong phòng. Nếu có ánh sáng từ đèn ở ngoài đường hoặc ánh trăng lọt vào phòng, em sẽ có thể nhìn rõ các vật trong phòng.

Chúng ta có thể nhìn thấy các vật là do ánh sáng từ nguồn chiếu đến các đồ vật rồi hắt lại đến mắt ta. Hiện tượng ánh sáng bị hắt lại khi gặp bề mặt một vật gọi là sự phản xạ ánh sáng.

Ánh sáng sẽ phản xạ trên một bề mặt như thế nào?

Trả lời:

Ánh sáng sẽ phản xạ trên mọi bề mặt.

I. Sự phản xạ ánh sáng trên bề mặt các vật

Luyện tập 1 trang 70 KHTN lớp 7: Quan sát hình 13.4, so sánh sự phản xạ của ánh sáng trong hai trường hợp: phản xạ và phản xạ khuếch tán.

Trả lời:

Trong trường hợp phản xạ ở hình a, tia phản xạ là chùm tia song song cùng hướng. Còn trong trường hợp phản xạ khuếch tán ở hình b, tia phản xạ là chùm tia không song song theo nhiều hướng khác nhau. 

II. Định luật phản xạ ánh sáng

Câu hỏi 1 trang 71 KHTN lớp 7: Từ số liệu thu được trong thí nghiệm, em có nhận xét gì về mối quan hệ giữa góc phản xạ và góc tới?

Trả lời:

Từ bảng số liệu trên, em thấy rằng góc phản xạ bằng góc tới.

Luyện tập 2 trang 71 KHTN lớp 7: Hình 13.7 vẽ một tia tới SI chiếu lên gương phẳng G.

a) Vẽ tia phản xạ.

b) Nếu giữ nguyên tia tới SI, làm thế nào để có tia phản xạ hướng theo phương thẳng đứng. Tiến hành thí nghiệm kiểm tra đề xuất của em.

Trả lời:

a) 

Để vẽ được tia phản xạ, ta cần xác định được pháp tuyến và góc tới.

- Tia tới SI gặp gương phẳng G tại điểm tới I. Đường thẳng vuông góc gương phẳng G tại I chính là pháp tuyến. 

- Xác định góc tới: góc hợp bởi pháp tuyến và tia SI tại điểm tới I là góc tới.

- Xác định góc phản xạ, vẽ tia phản xạ: Từ pháp tuyến, xác định góc phản xạ hợp bởi pháp tuyến và tia phản xạ IN sao cho có số đo bằng góc tới. 

b) Để có tia phản xạ hướng theo phương thẳng đứng mà giữ nguyên tia tới thì ta cần xoay gương. Vị trí của gương được xác định như sau:

Cách 1: Vẽ tia phản xạ có phương thẳng đứng hướng xuống.

+ Vẽ tia phản xạ có phương thẳng đứng hướng xuống.

+ Xác định góc hợp bởi tia tới và tia phản xạ, vẽ tia phân giác của góc hợp bởi tia tới và tia phản xạ. Theo định luật phản xạ ánh sáng thì góc tới và góc phản xạ bằng nhau, khi đó tia phân giác chính là pháp tuyến.

+ Tiếp theo vẽ đường thẳng vuông góc với pháp tuyến. Đó chính là vị trí gương cần tìm, lưu ý mặt phản xạ gương cùng phía với các tia tới và pháp tuyến.

Cách 2: Vẽ tia phản xạ có phương thẳng đứng hướng lên.

Tương tự các bước như cách 1, ta được hình bên dưới.

III. Ảnh của một vật qua gương phẳng

Câu hỏi 2 trang 72 KHTN lớp 7: Có những cách nào để đọc được dòng chữ dưới đây dễ dàng hơn?

Trả lời:

Để đọc được dòng chữ dễ dàng hơn, ta đặt dòng chữ này trước gương. 

Vận dụng 1 trang 72 KHTN lớp 7:

Kính tiềm vọng là một dụng cụ giúp nhìn thấy vật bị che khuất.

Hình 13.8 là sơ đồ cấu tạo một kính tiềm vọng đơn giản, bao gồm hai gương đặt nghiêng 45^o so với phương ngang, có bề mặt phản xạ hướng vào nhau. Em hãy vẽ lại sơ đồ cấu tạo kính tiềm vọng này vào vở 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:

Thông qua 2 tấm gương được đặt bên trong ống, tia sáng bị phản xạ và truyền tới mắt người nhìn bên dưới. Từ đó, giúp người quan sát có thể nhìn thấy được các vật bị che khuất.

Thực hành trang 72 KHTN lớp 7: 

Dụng cụ

Một tấm kính có giá đỡ, hai viên phấn màu đỏ và màu vàng có cùng kích thước, một cái thước.

Tiến hành

Hãy làm thí nghiệm kiểm chứng tính chất ảnh của một vật qua gương phẳng: Ảnh của một vật qua gương phẳng là ảnh ảo, cùng chiều, cùng kích thước với vật và khoảng cách từ ảnh tới gương bằng khoảng cách từ vật tới gương.

Trả lời:

Đặt viên phấn màu đỏ trước tấm kính và viên phấn màu vàng sau tấm kính. Tấm kính là một gương phẳng vừa cho phép ta vừa nhìn thấy ảnh của vật phía trước, đồng thời nhìn thấy vật phía bên kia.

- Chứng minh ảnh của một vật qua gương phẳng là ảnh ảo: Đưa một tấm bìa dùng làm màn chắn ra phía tấm kính, không hứng được ảnh của vật.

Vì vậy, ảnh của một vật qua gương phẳng là ảnh ảo. 

- Chứng minh ảnh của một vật qua gương phẳng cùng chiều và cùng kích thước với vật: Ta đánh dấu để xác định 2 đầu khác nhau của viên phấn đỏ. Sau đó lần lượt đặt viên phấn đỏ trước gương với 2 đầu đảo cho nhau. Ta thấy chiều của ảnh giống với chiều của viên phấn thật.

Ảnh của một vật qua gương phẳng cùng chiều với vật.

- Chứng minh ảnh của một vật qua gương phẳng có cùng kích thước với vật: Đặt viên phấn vàng phía sau tấm kính sao cho nó trùng với vị trí ảnh của viên phấn đỏ. Ta thấy ảnh của viên phấn đỏ có kích thước đúng bằng viên phấn vàng. Mà kích thước của 2 viên phấn đỏ và vàng là như nhau. 

Ảnh của một vật qua gương phẳng có cùng kích thước với vật.

- Chứng minh khoảng cách từ ảnh tới gương bằng khoảng cách từ vật tới gương:

+ Lần lượt đánh dấu vị trí của 2 mép tấm kính và 2 viên phấn. 

+ Bỏ tấm kính và các viên phấn ra. Tại các điểm vừa đánh dấu, vẽ đường thẳng đánh dấu vị trí của gương. 

+ Từ 2 điểm đánh dấu vị trí của 2 viên phấn, kẻ đường thẳng vuông góc với gương. Sử dụng thước kẻ đo đạc 2 đoạn thẳng này, ta thấy chúng có chiều dài như nhau.

Khoảng cách từ ảnh đến gương chính bằng khoảng cách từ vật đến gương.

Vận dụng 2 trang 72 KHTN lớp 7: Trong hình 13.10, có thể quan sát thấy ảnh của vật qua mặt ghế ở phần đã được đánh dầu bóng, còn ở phần chưa đánh dầu bóng thì không thấy đã được đánh dầu bóng, còn ở phần chưa đánh dầu bóng thì không thấy. Hãy giải thích tại sao như vậy?

Trả lời:

Ánh sáng được phản xạ trên phần ghế được đánh dầu bóng và bị phản xạ khuếch tán trên phần mặt ghế chưa đánh dầu bóng, mà ta chỉ có thể quan sát được hình ảnh phản xạ. Đó là lí do xảy ra hiện tượng trên.

IV. Dựng ảnh một vật qua gương phẳng

Câu hỏi 3 trang 73 KHTN lớp 7: Em hãy chứng minh khoảng cách từ S đến gương và từ S’ đến gương là bằng nhau (hình 13.12).

Trả lời:

Tia tới SI1 cho tia phản xạ I1R1, tia tới SI2 cho tia phản xạ I2R2. SS’ cắt GM tại H.

Tia tới SI1 cho tia phản xạ I1R1, tia tới SI2 cho tia phản xạ I2R2. SS’ cắt GM tại H.

Theo định luật phản xạ ánh sáng: i1 = r1 và i2 = r2.  

Cần chứng minh SH = S’H. 

Xét 2 tam giác SI1I2 và S’I1I2. Chúng có: 

- Cạnh I1I2 chung

- Góc $\widehat{S{I}_2{I}_1}=\widehat{S\text{'}{I}_2{I}_1}$ vì:

$\widehat{S{I}_2{I}_1}={90}^0+i_2={90}^0-r_2=\widehat{R_2{I}_{2}M}$

Mà $\widehat{R_2{I}_{2}M}=\widehat{S\text{'}{I}_2{I}_1}$ (2 góc đối đỉnh)

- Góc $\widehat{S{I}_1{I}_2}=\widehat{S\text{'}{I}_1{I}_2}$ vì:

$$\begin{gathered} \widehat{S{I}_1{I}_2}=i_1+\widehat{N_1{I}_1{I}_2}=r_1+\widehat{N_1{I}_1{I}_2} \\ =\widehat{S\text{'}{I}_{1}K}+\widehat{K{I}_1{I}_2}=\widehat{S\text{'}{I}_1{I}_2} \end{gathered}$$

∆SI1I2 = ∆S’I1I2 (g.c.g)

SI1 = S’I1 và SI2 = S’I2 

I1I2 nằm trên đường trung trực của SS’

SS’ GM và SH = S’H. 

Có nghĩa là khoảng cách giữa nguồn sáng và ảnh của vật đến gương là như nhau.

Luyện tập 3 trang 73 KHTN lớp 7: Ảnh của một vật qua gương phẳng là tập hợp ảnh của tất cả các điểm trên vật. Hãy dựng ảnh của vật AB có hình mũi tên trong hình 13.13 bằng cách dựng ảnh của điểm A và điểm B rồi nối chúng lại với nhau.

Trả lời:

Lần lượt từ A và B kẻ đường thẳng vuông góc với mặt gương, cắt mặt gương tại K và H. Sau đó lấy A’ và B’ sao cho AH = A’H, BK = B’K. 

Nối hai điểm A’ và B’ ta sẽ được ảnh của AB qua gương.

Luyện tập 4 trang 74 KHTN lớp 7: Một học sinh cao 1,6 m có khoảng cách từ mắt đến đỉnh đầu là 8 cm. Bạn học sinh này cần chọn một gương phẳng treo tường (hình 13.14) có chiều cao tối thiểu bằng bao nhiêu để có thể nhìn thấy toàn bộ ảnh của mình trong gương? Gương phẳng đã chọn cần được treo như thế nào?

Trả lời:

+ Gọi AB là chiều cao của bạn học sinh đó, M là mắt.

+ Khi đó A’B’ là ảnh của AB; M’ là ảnh của mắt (M).

+ Để mắt có thể nhìn thấy ảnh A’B’ qua gương thì từ AB phải có tia sáng truyền đến gương và cho tia phản xạ đến mắt. Nối M với B’; nối M với A’ cắt tường ở điểm I và J.

IJ là chiều cao tối thiểu của gương.

Do I là giao điểm của hai đường chéo hình chữ nhật MBB’M’ và J là giao điểm của hai đường chéo hình chữ nhật AMM’A’.

I , J lần lượt là trung điểm nằm trên đường trung bình của hình chữ nhật MBB’M’ và AMM’A’.

Khi đó: $IJ=\frac{A\text{'}B\text{'}}{2}=\frac{AB}{2}=0,8m$

Lưu ý: Gương phải treo thẳng và mép dưới của gương phải cách mặt đất một khoảng là $JK=\frac{AB-MB}{2}=\frac{1,6-0,08}{2}=0,76m$.

Vậy chiều cao tối thiểu của gương là 0,8 m và treo cách mặt đất 0,76 m.

Vận dụng 3 trang 74 KHTN lớp 7: Chùa Một Cột (hình 13.15) là một vật có tính đối xứng gương, tức là có thể chia vật thành hai phần bằng nhau sao cho phần này giống như ảnh của phần kia qua một gương phẳng.

Sưu tầm các tranh, ảnh về các vật có tính đối xứng gương trong đời sống.

Trả lời:

Một số vật có tính đối xứng gương trong đời sống:

Xem thêm lời giải bài tập Khoa học tự nhiên lớp 7 Cánh diều hay, chi tiết khác:

Bài tập Chủ đề 6

Bài 14: Nam châm

Bài 15: Từ trường

Bài 16: Từ trường Trái Đất

Bài tập Chủ đề 7