1. HIỆN TƯỢNG KHÚC XẠ ÁNH SÁNG. QUAN HỆ GIỮA GÓC TỚI VÀ GÓC KHÚC XẠ

a. Hiện tượng khúc xạ ánh sáng

− Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là hiện tượng tia sáng truyền từ môi trường trong suốt này sang môi trường trong suốt khác bị gãy khúc tại mặt phân cách giữa hai môi trường.

I là điểm tới

SI là tia tới

IK là tia khúc xạ

Góc SIN = i là góc tới

Góc N'IK = r là góc khúc xạ

NN’ là pháp tuyến.

Mặt phẳng chứa tia tới SI và pháp tuyến

NN’ là mặt phẳng tới.

− Khi tia sáng truyền từ không khí sang nước, góc khúc xạ nhỏ hơn góc tới.

− Khi tia sáng truyền từ nước sang không khí, góc khúc xạ lớn hơn góc tới.

− Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới.

b. Quan hệ giữa góc tới và góc khúc xạ

− Khi tia sáng truyền từ không khí sang các môi trường trong suốt rắn, lỏng khác nhau thì góc khúc xạ nhỏ hơn góc tới.

− Khi góc tới tăng (giảm) thì góc khúc xạ cũng tăng (giảm).

− Khi góc tới bằng $0^o$ thì góc khúc xạ bằng $0^o$, tia sáng không bị gãy khúc khi truyền qua hai môi trường.

Hiện tượng phản xạ toàn phần :

Hiện tượng phản xạ toàn phần là hiện tượng khi cho tia sáng chiếu từ nước sang không khí, góc tới lớn hơn $48^o$30’ thì tia sáng không đi ra khỏi nước, nó không bị khúc xạ, mà phản xạ toàn bộ ở mặt phân cách giữa nước và không khí.

2. THẤU KÍNH HỘI TỤ. ẢNH CỦA MỘT VẬT TẠO BỞI THẤU KÍNH HỘI TỤ

Thấu kính làm bằng vật liệu trong suốt (thuỷ tinh hay nhựa) được giới hạn bởi hai mặt cầu (một trong hai mặt có thể là mặt phẳng).

a. Thấu kính hội tụ

− Thấu kính hội tụ có phần rìa mỏng hơn phần giữa.

− Một chùm tia tới song song với trục chính của thấu kính hội tụ cho chùm tia ló hội tụ tại tiêu điểm của thấu kính.

− Quang tâm O của thấu kính là một điểm mà mọi tia sáng tới điểm đó đều truyền thẳng.

− Trục chính Δ của thấu kính là đường thẳng đi qua quang tâm của thấu kính và vuông góc với mặt của thấu kính.

− Mỗi thấu kính có hai tiêu điểm F và F’ nằm về hai phía của thấu kính và cách đều quang tâm.

− Tiêu cự là khoảng cách từ quang tâm đến mỗi tiêu điểm OF = OF’ = f.

Đường truyền ba tia sáng đặc biệt qua thấu kính hội tụ:

− Tia tới đến quang tâm thì tia ló tiếp tục truyền thẳng theo phương của tia tới.

− Tia tới song song với trục chính thì tia ló qua tiêu điểm.

− Tia tới qua tiêu điểm thì tia ló song song với trục chính.

b. Ảnh của một vật tạo bởi thấu kính hội tụ

− Vật đặt ngoài khoảng tiêu cự cho ảnh thật, ngược chiều với vật.

− Vật đặt trong khoảng tiêu cự cho ảnh ảo, lớn hơn vật và cùng chiều với vật.

− Khi vật đặt rất xa thấu kính thì ảnh thật có vị trí cách thấu kính một khoảng bằng tiêu cự.

Cách dựng ảnh :

− Muốn dựng ảnh S’của một điểm sáng S đặt trước thấu kính hội tụ và ngoài trục chính ta chỉ cần vẽ đường truyền của hai trong ba tia sáng đặc biệt.

− Muốn dựng ảnh A’B’của một vật sáng AB đặt trước thấu kính hội tụ (AB vuông góc với trục chính của thấu kính, A nằm trên trục chính), chỉ cần dựng ảnh B’của B bằng cách vẽ đường truyền của hai tia sáng đặc biệt, sau đó từ B’ hạ vuông góc xuống trục chính ta có ảnh A’ của A.

3. THẤU KÍNH PHÂN KÌ. ẢNH CỦA MỘT VẬT TẠO BỞI THẤU KÍNH PHÂN KÌ

a. Thấu kính phân kì

− Thấu kính phân kì có phần rìa dày hơn phần giữa.

− Một chùm tia tới song song với trục chính của thấu kính phân kì cho chùm tia ló phân kì.

Đường truyền các tia sáng đặc biệt qua thấu kính phân kì:

− Tia tới đến quang tâm thì tia ló tiếp tục truyền thẳng theo phương của tia tới.

− Tia tới song song với trục chính thì tia ló kéo dài qua tiêu điểm.

b. Ảnh của một vật tạo bởi thấu kính phân kì

− Vật sáng đặt ở mọi vị trí trước thấu kính phân kì luôn cho ảnh ảo, cùng chiều, nhỏ hơn vật và luôn nằm trong khoảng tiêu cự.

− Vật đặt rất xa thấu kính cho ảnh ảo có vị trí cách thấu kính một khoảng bằng tiêu cự.

Cách dựng ảnh: Tương tự như thấu kính hội tụ.

3. SỰ TẠO ẢNH TRÊN PHIM TRONG MÁY ẢNH

a. Cấu tạo của máy ảnh

− Máy ảnh là một dụng cụ dùng để thu ảnh của vật mà ta muốn chụp trên phim.

− Mỗi máy ảnh có hai bộ phận chính là vật kính và buồng tối.

Vật kính là một thấu kính hội tụ.

Buồng tối là nơi lắp phim (màn) để thu ảnh của vật trên đó.

b. Ảnh của một vật trên phim

− Ảnh của một vật trên phim luôn là ảnh thật, ngược chiều và nhỏ hơn vật.

− Để thu ảnh rõ nét trên phim cần điều chỉnh khoảng cách từ vật kính đến phim.

4. MẮT. MẮT CẬN VÀ MẮT LÃO

a. Mắt

Cấu tạo của mắt

− Hai bộ phận quan trọng nhất của mắt là thể thuỷ tinh và màng lưới (võng mạc).

− Thể thuỷ tinh đóng vai trò như vật kính trong máy ảnh, còn màng lưới như phim. Ảnh của vật mà ta nhìn hiện trên màng lưới.

Sự điều tiết của mắt

Để nhìn rõ những vật ở những khoảng cách khác nhau thì ảnh của vật luôn phải hiện rõ nét trên màng lưới. Lúc đó, cơ vòng đỡ thể thuỷ tinh phải co giãn một chút, làm thay đổi tiêu cự của thể thuỷ tinh, quá trình này gọi là sự điều tiết của mắt. Sự điều tiết xảy ra hoàn toàn tự nhiên.

Điểm cực cận và điểm cực viễn

− Điểm cực cận (kí hiệu Cc) là điểm gần mắt nhất mà ta có thể nhìn rõ vật khi mắt điều tiết mạnh nhất.

+ Khoảng cực cận (kí hiệu OCc) là khoảng cách từ mắt đến điểm cực cận.

+ Mắt bình thường có điểm cực cận cách mắt khoảng 25 cm.

− Điểm cực viễn (kí hiệu Cv) là điểm xa mắt nhất mà ta có thể nhìn rõ vật khi mắt không điều tiết.

+ Khoảng cực viễn (kí hiệu OCv) là khoảng cách từ mắt đến điểm cực viễn.

+ Mắt bình thường có điểm cực viễn ở rất xa (vô cực).

b. Mắt cận

− Mắt cận nhìn rõ những vật ở gần, nhưng không nhìn rõ những vật ở xa mắt.

− Điểm cực cận và điểm cực viễn của mắt cận đều gần hơn mắt thường.

Cách khắc phục:

− Phải đeo kính cận là thấu kính phân kì.

− Kính cận thích hợp có tiêu điểm trùng với điểm cực viễn của mắt (F ≡ Cv).

c. Mắt lão

− Mắt lão nhìn rõ những vật ở xa, nhưng không nhìn rõ những vật ở gần mắt.

− Điểm cực cận của mắt lão xa hơn mắt thường.

Cách khắc phục : Phải đeo kính lão là thấu kính hội tụ.

5. KÍNH LÚP

− Kính lúp là một thấu kính hội tụ có tiêu cự ngắn, dùng để quan sát các vật nhỏ.

− Mỗi kính lúp có một số bội giác (kí hiệu là G) được ghi trên vành kính bằng

các con số như 2× , 3× , 5× …

− Giữa số bội giác G và tiêu cự f (đo bằng đơn vị cm) có hệ thức :

$G = \frac{25}{f}$

Cách quan sát một vật nhỏ qua kính lúp :

− Vật cần quan sát phải đặt trong khoảng tiêu cự của kính lúp để cho một ảnh ảo lớn hơn vật. Mắt nhìn thấy ảnh ảo đó.

− Dùng kính lúp có số bội giác càng lớn để quan sát thì ta thấy ảnh càng lớn.

6. ÁNH SÁNG TRẮNG VÀ ÁNH SÁNG MÀU. SỰ PHÂN TÍCH ÁNH SÁNG TRẮNG. SỰ TRỘN CÁC ÁNH SÁNG MÀU

a. Ánh sáng trắng và ánh sáng màu

− Nguồn phát ra ánh sáng trắng là Mặt Trời (trừ lúc bình minh và hoàng hôn), các đèn có dây tóc nóng sáng (như đèn pha xe ôtô, xe máy, bóng đèn pin, đèn tròn…).

− Nguồn phát ra ánh sáng màu là đèn LED, bút laze, các đèn ống dùng trong quảng cáo…

Tạo ánh sáng màu bằng tấm lọc màu :

− Có thể tạo ra ánh sáng màu bằng cách chiếu chùm sáng trắng qua tấm lọc màu. Tấm lọc màu có thể là một tấm kính màu, giấy bóng kính có màu, tấm nhựa trong có màu, lớp nước màu…

− Chiếu ánh sáng trắng qua tấm lọc màu ta sẽ được ánh sáng có màu của tấm lọc.

− Chiếu ánh sáng màu qua tấm lọc cùng màu ta sẽ được ánh sáng vẫn có màu đó.

− Tấm lọc màu nào thì hấp thụ ít ánh sáng có màu đó, nhưng hấp thụ nhiều ánh sáng có màu khác.

b. Sự phân tích ánh sáng trắng

− Có thể phân tích một chùm sáng trắng thành những chùm sáng màu khác nhau bằng cách cho chùm sáng trắng đi qua một lăng kính (lăng kính là một khối chất trong suốt, hình lăng trụ) hoặc phản xạ trên mặt ghi của một đĩa CD.

− Khi chiếu một chùm sáng trắng hẹp đi qua một lăng kính thì ta sẽ thu được trên màn chắn nhiều chùm sáng màu khác nhau nằm sát cạnh nhau, tạo thành một dải màu (như cầu vồng) biến thiên liên tục từ đỏ đến tím (đỏ, da cam, vàng, lục, lam, chàm, tím). Lăng kính có tác dụng tách riêng các chùm sáng màu có sẵn trong chùm sáng trắng cho mỗi chùm đi theo một phương khác nhau.

− Trong chùm sáng trắng có chứa nhiều chùm sáng màu khác nhau.

c. Sự trộn các ánh sáng màu

− Ta có thể trộn hai hay nhiều ánh sáng màu với nhau bằng cách chiếu đồng thời các chùm ánh sáng đó vào cùng một chỗ trên một màn ảnh màu trắng, hoặc chiếu đồng thời các chùm ánh sáng đó vào mắt (các chùm sáng này phải rất yếu), ta sẽ thu được ánh sáng có màu mới.

− Trộn các ánh sáng đỏ và lục với nhau sẽ được ánh sáng màu vàng.

− Trộn các ánh sáng đỏ, lục và lam với nhau một cách thích hợp sẽ được ánh sáng trắng. Nếu trộn ba màu này với độ mạnh yếu khác nhau, ta sẽ thu được đủ mọi màu trong tự nhiên.

− Trộn các ánh sáng đỏ cánh sen, vàng và lam với nhau một cách thích hợp sẽ được ánh sáng trắng.

− Trộn các ánh sáng có màu từ đỏ đến tím với nhau cũng được ánh sáng trắng.

7. MÀU SẮC CÁC VẬT DƯỚI ÁNH SÁNG TRẮNG VÀ DƯỚI ÁNH SÁNG MÀU

a. Vật màu trắng, vật màu đỏ, vật màu xanh và vật màu đen

− Khi nhìn thấy vật màu nào thì có ánh sáng màu đó (trừ màu đen) đi từ vật đến mắt ta.

− Khi nhìn thấy vật màu đen, tức là không có bất kì ánh sáng nào đi từ vật đó đến mắt ta. Nhưng nhờ có ánh sáng từ các vật xung quanh chiếu đến mắt mà ta nhận ra vật màu đen.

b. Khả năng tán xạ ánh sáng màu của các vật

− Các vật màu mà ta xét là các vật không tự phát ra ánh sáng, chúng chỉ có khả năng tán xạ ánh sáng (hắt lại theo mọi phương) chiếu đến chúng.

− Vật màu trắng có khả năng tán xạ tốt tất cả các ánh sáng màu.

− Vật màu nào thì tán xạ mạnh ánh sáng màu đó, nhưng tán xạ kém ánh sáng màu khác.

− Vật màu đen không có khả năng tán xạ bất kì ánh sáng màu nào.

8. CÁC TÁC DỤNG CỦA ÁNH SÁNG

a. Tác dụng nhiệt

− Ánh sáng khi chiếu vào các vật sẽ làm cho các vật đó nóng lên. Khi đó năng lượng ánh sáng đã bị biến thành nhiệt năng. Đó là tác dụng nhiệt của ánh sáng.

− Trong tác dụng nhiệt của ánh sáng, các vật có màu tối hấp thụ năng lượng ánh sáng mạnh hơn các vật có màu sáng.

b. Tác dụng sinh học

Ánh sáng có thể gây ra một số biến đổi nhất định ở các sinh vật. Đó là tác dụng sinh học của ánh sáng. Trong tác dụng này, năng lượng ánh sáng đã biến thành các dạng năng lượng cần thiết cho cơ thể sinh vật.

c. Tác dụng quang điện

− Pin mặt trời gọi là pin quang điện. Vì trong pin có sự biến đổi trực tiếp năng lượng ánh sáng thành năng lượng điện.

− Tác dụng của ánh sáng lên pin quang điện gọi là tác dụng quang điện.

Kết luận: Ánh sáng có tác dụng nhiệt, sinh học, và quang điện. Điều đó chứng tỏ ánh sáng có năng lượng. Trong các tác dụng nói trên, năng lượng ánh sáng được biến đổi thành các dạng năng lượng khác.