a) Hiện tượng khúc xạ ánh sáng

    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 được gọi là hiện tượng khúc xạ ánh sáng.

    Tia sáng truyền từ môi trường không khí sang môi trường nước bị gãy khúc

 

    Trên hình vẽ, quy ước gọi:

- SI là tia tới.

- IK là tia khúc xạ.

- I là điểm tới.

- NN’ vuông góc với mặt phân cách là pháp tuyến tại điểm tới.

- Góc SIN là góc tới, kí hiệu là i.

- Góc KIN' là góc khúc xạ, kí hiệu là r.

- Mặt phẳng chứa tia tới SI và pháp tuyến NN’ là mặt phẳng tới.

    b) Sự khúc xạ của tia sáng khi truyền từ nước sang không khí

- 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 thì góc khúc xạ lớn hơn góc tới.

    c) Sự thay đổi góc khúc xạ theo góc tới

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

    d) Đặc điểm của thấu kính hội tụ

    Thấu kính hội tụ được làm bằng vật liệu trong suốt, được giới hạn bởi hai mặt cầu (một trong hai mặt có thể là mặt phẳng). Phần rìa ngoài mỏng hơn phần chính giữa.

    Mỗi thấu kính đều có trục chính, quang tâm, tiêu điểm, tiêu cự.

    Trên hình vẽ ta quy ước gọi:

    (Δ) là trục chính

    O là quang tâm

    F và F’ lần lượt là tiêu điểm vật và tiêu điểm ảnh

    Khoảng cách OF = OF’ = f gọi là tiêu cự của thấu kính.

    e) Đường truyền của một số tia sáng qua thấu kính hội tụ

- 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.

- Đường truyền của một số tia sáng đặc biệt:

    + Tia tới qua quang tâm cho tia ló tiếp tục truyền thẳng.

    + Tia tới song song với trục chính cho tia ló đi qua tiêu điểm ảnh F’.

    + Tia tới qua tiêu điểm vật F cho tia ló song song với trục chính.

    f) Đặc điểm ảnh của một vật tạo bởi thấu kính hội tụ

- Vật đặt ngoài khoảng tiêu cự cho ảnh thật ngược chiều với vật. Khi vật đặt rất xa thấu kính thì ảnh thật có vị trí cách thấu kính một khoảng bằng tiêu cự.

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

    g) Ảnh của vật qua thấu kính hội tụ

    * Cách dựng ảnh của điểm sáng S tạo bởi thấu kính hội tụ

- Từ S ta dựng hai tia (trong ba tia đặc biệt) đến thấu kính, sau đó vẽ hai tia ló ra khỏi thấu kính.

- Nếu hai tia ló cắt nhau thực sự thì giao điểm cắt nhau đó chính là ảnh thật S’ của S, nếu hai tia ló không cắt nhau thực sự mà có đường kéo dài của chúng cắt nhau, thì giao điểm cắt nhau đó chính là ảnh ảo S’ của S qua thấu kính.

    * Dựng ảnh của vật sáng AB tạo bởi thấu kính hội tụ

    Muốn dựng ảnh A’B’ của AB qua thấu kính (AB vuông góc với thấu kính, A nằm trên trục chính), chỉ cần dựng ảnh B’ của B bằng hai trong ba tia sáng đặc biệt, sau đó từ B’ hạ vuông góc xuống trục chính ta có ảnh A’ của A.

    Ghi nhớ:

- Công thức của thấu kính

- Công thức xác định độ cao của vật hoặc ảnh:

2. Thấu kính phân kì - Ảnh của một vật tạo bởi thấu kính phân kì

    a) Đặc điểm của thấu kính phân kì

- Thấu kính phân kì được làm bằng vật liệu trong suốt, được giới hạn bởi hai mặt cầu (một trong hai mặt có thể là mặt phẳng). Phần rìa ngoài dày hơn phần chính giữa.

- Mỗi thấu kính đều có trục chính, quang tâm, tiêu điểm, tiêu cự.

    Trên hình vẽ ta quy ước gọi:

    (Δ) là trục chính

    O là quang tâm

    F và F’ lần lượt là tiêu điểm vật và tiêu điểm ảnh.

    Khoảng cách OF = OF’ = f gọi là tiêu cự của thấu kính.

    b) Đường truyền của một số tia sáng qua thấu kính phân kì

- Một chùm tia tới song song với trục chính của thấu kính phân kì cho chùm tia ló có đường kéo dài cắt nhau tại tiêu điểm của thấu kính.

- Đường truyền của một số tia sáng đặc biệt:

    + Tia tới qua quang tâm cho tia ló tiếp tục truyền thẳng.

    + Tia tới song song với trục chính cho tia ló có đường kéo dài đi qua tiêu điểm ảnh F’.

    + Tia tới hướng tới tiêu điểm vật F cho tia ló song song với trục chính.

    c) Đặc điểm 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 của thấu kính.

- Vật đặt rất xa thấu kính, ảnh ảo của vật có vị trí cách thấu kính một khoảng bằng tiêu cự.

    d) Ảnh của vật qua thấu kính phân kì

    * Cách dựng ảnh của điểm sáng S tạo bởi thấu kính phân kì

    Từ S ta dựng hai tia (trong ba tia đặc biệt) đến thấu kính, sau đó vẽ hai tia ló ra khỏi thấu kính. Hai tia ló không cắt nhau thực sự mà có đường kéo dài của chúng cắt nhau, giao điểm cắt nhau đó chính là ảnh ảo S’ của S.

    * Cách dựng ảnh của vật sáng AB tạo bởi thấu kính phân kì

    Muốn dựng ảnh A’B’ của AB qua thấu kính (AB vuông góc với thấu kính, A nằm trên trục chính), chỉ cần dựng ảnh B’ của B bằng hai trong ba tia sáng đặc biệt, sau đó từ B’ hạ vuông góc xuống trục chính.

3. Máy ảnh và mắt – Mắt cận và mắt lão

    a) Cấu tạo của máy ảnh

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

    Hai bộ phận chính của máy ảnh là vật kính và buồng tối. Vật kính là một thấu kính hội tụ, trong buồng tối có lắp phim (đóng vai trò là màn) để thu ảnh của vật trên đó.

    b) Ảnh của một vật trên phim

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

    c) Cấu tạo của mắt về mặt quang học

    Hai bộ phận quan trọng nhất của mắt là thể thủy tinh và màng lưới (còn gọi là võng mạc).

    + Thể thủy tinh là một thấu kính hội tụ bằng một chất trong suốt và mềm, nó dễ dàng phồng lên hay dẹt xuống khi cơ vòng đỡ nó bóp lại hay giãn ra làm cho tiêu cự của nó thay đổi.

    + Màng lưới là một màng ở đáy mắt, tại đó ảnh của vật mà ta nhìn thấy sẽ hiện lên rõ nét.

    d) Sự điều tiết của mắt

    Khi nhìn rõ một vật thì ảnh của vật đó sẽ hiện rõ nét trên màng lưới. Cơ vòng đỡ thể thủy tinh đã phải co giãn một chút khiến thể thủy tinh phồng lên hoặc dẹt lại và làm thay đổi tiêu cự của thể thủy tinh, quá trình này được gọi là sự điều tiết của mắt. Sự điều tiết xảy ra hoàn toàn tự nhiên.

    e) Điểm cực cận và điểm cực viễn

- Điểm xa mắt nhất mà khi có vật ở đó, mắt không điều tiết có thể nhìn rõ vật gọi là điểm cực viễn (kí hiệu là Cv).

- Điểm gần mắt nhất mà khi có vật ở đó, mắt còn có thể nhìn rõ vật (khi điều tiết tối đa) gọi là điểm cực cận (kí hiệu là Cc).

- Mắt chỉ có thể nhìn rõ các vật trong khoảng từ điểm cực cận đến điểm cực viễn của mắt.

    Khoảng cách từ điểm cực cận đến điểm cực viễn gọi là giới hạn nhìn rõ của mắt.

    Chú ý: Ảnh của vật trên màng lưới thì ngược chiều với vật nhưng ta vẫn không thấy vật bị lộn ngược. Đó là do hoạt động của hệ thần kinh thị giác.

    f) Mắt cận

- Mắt cận thị là mắt có thể nhìn rõ những vật ở gần, nhưng không nhìn rõ được những vật ở xa.

- Để khắc phục tật cận thị, người cận thị phải đeo kính để có thể nhìn rõ những vật ở xa. Kính cận thị là thấu kính phân kì. Kính cận thị thích hợp có tiêu điểm F trùng với điểm cực viễn (Cv) của mắt.

    g) Mắt lão

- Mắt lão là mắt có thể nhìn rõ những vật ở xa, nhưng không nhìn rõ được những vật ở gần.

- Để khắc phục được tật mắt lão, cần đeo kính lão (làm bằng thấu kính hội tụ) để nhìn rõ những vật ở gần.

4. Kính lúp

    a) Kính lúp là gì?

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

- Mỗi kính lúp có độ bội giác (kí hiệu G) được ghi trên vành kính bằng các con số như 2x, 3x, 5x...

    Độ bội giác của kính lúp cho biết khi dùng kính ta có thể thấy được một ảnh lớn lên gấp bao nhiêu lần (tính theo góc) so với khi quan sát trực tiếp vật mà không dùng kính.

- Giữa độ bội giác G và tiêu cự f (đo bằng cm) có hệ thức: G = 25/f

    b) Cách quan sát một vật nhỏ qua kính lúp

    Khi quan sát một vật nhỏ qua kính lúp, ta phải đặt vật trong khoảng tiêu cự của kính sao cho thu được một ảnh ảo lớn hơn vật. Mắt nhìn thấy ảnh ảo đó.

5. Ánh sáng trắng và ánh sáng màu. Màu sắc các vật. Các tác dụng của ánh sáng

    a) Các nguồn phát ánh sáng trắng

- Mặt Trời là nguồn phát ánh sáng trắng rất mạnh (lúc ban ngày).

- Các đèn dây tóc nóng sáng như bóng đèn pha xe ô tô, xe máy, bóng đèn pin...

    b) Các nguồn phát ánh sáng màu

- Các đèn LED phát ra ánh sáng màu (màu đỏ, màu vàng, màu lục...).

- Bút laze thường dùng phát ra ánh sáng màu.

- Các đèn ống phát ra ánh sáng màu đỏ, màu tím... thường dùng trong quảng cáo.

- Một số loài sinh vật phát ra ánh sáng màu như sứa, mực, nấm...

    c) Tạo ánh sáng màu bằng các tấm lọc màu

    Tấm lọc màu có thể là một tấm kính màu, giấy bóng kính có màu, tấm nhựa trong có màu hay một lớp nước màu...

    Nếu chiếu ánh sáng trắng hay ánh sáng màu qua tấm lọc cùng màu ta sẽ được ánh sáng có màu đó. Ánh sáng màu này khó truyền qua tấm lọc màu khác. Tấm lọc màu nào thì hấp thụ ít ánh sáng có màu đó nhưng hấp thụ nhiều ánh sáng có màu khác.

    d) Phân tích một chùm ánh sáng trắng bằng lăng kính

- Lăng kính là một khối thủy tinh trong suốt có ba mặt bên hình chữ nhật, hai mặt đáy hình tam giác thường được mài mờ, ba đường gờ của nó song song với nhau gọi là ba cạnh của lăng kính.

- Chiếu một chùm sáng trắng hẹp đi qua một lăng kính ta sẽ thu được nhiều chùm sáng màu khác nhau nằm sát cạnh nhau, tạo thành một dải màu như cầu vồng. Màu của dải này biến thiên liên tục từ đỏ đến tím.

    e) Phân tích một chùm ánh sáng trắng bằng sự phản xạ trên đĩa CD

    Khi cho một chùm ánh sáng trắng phản xạ trên mặt ghi của một đĩa CD, chùm ánh sáng phản xạ cũng được phân tích thành rất nhiều màu sắc khác nhau. Trong chùm ánh sáng trắng có chứa nhiều chùm sáng màu khác nhau.

    f) Trộn các ánh sáng màu với nhau

    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. Màu của màn ảnh ở chỗ đó là màu mà ta thu được khi trộn các ánh sáng màu nói trên với nhau.

    g) Một số kết quả trong việc trộn ánh sáng màu

- Có thể trộn hai hay nhiều ánh sáng màu khác nhau để tthu được một màu mới hẳn.

- Đặc biệt có thể trộn các ánh sáng đỏ, lục, lam với nhau để 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 có màu từ đỏ đến tím lại với nhau ta được ánh sáng trắng.

    h) Vật màu trắng, vật màu đỏ, vật màu xanh và vật màu đen

    Dưới ánh sáng trắng, vật có màu nào thì có ánh sáng màu đó truyền vào mắt ta (trừ vật màu đen). Ta gọi đó là màu của vật.

    i) Khả năng tán xạ ánh sáng màu của các vật

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

- Vật có màu nào thì tán xạ tốt ánh sáng màu đó, nhưng tán xạ kém ánh sáng các màu khác.

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

    k) Các tác dụng của ánh sáng

    * Tác dụng nhiệt của ánh sáng

- Ánh sáng chiếu vào các vật sẽ làm chúng 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.

    * Tác dụng sinh học của ánh sáng

    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 một số dạng năng lượng cần thiết cho cơ thể sinh vật.

    * Tác dụng quang điện của ánh sáng

    Một số thiết bị có thể phát điện khi có ánh sáng chiếu vào nó (gọi là pin quang điện). Tác dụng của ánh sáng lên pin quang điện gọi là tác dụng quang điện.