Phân loại, lựa chọn và hướng dẫn học sinh lớp 12 THPT giải hệ thống bài tập vật lý chương v sự phản xạ và khúc xạ ánh sáng nhằm nâng cao chất lượng học tập của học sinh

Lời cảm ơn
Xin chân thành cảm ơn TS – GVC Nguyễn Thế Khôi, người thấy đã tận
tình giúp đỡ để em hoàn thành luận văn này.
Xin cảm ơn các thầy cô giáo Khoa Vật lí, Trường ĐHSP Hà Nội 2 và
Trường THPT Văn Lâm – Hưng Yên cùng các bạn sinh viên trong Khoa Vật
lí đã đóng góp ý kiến để luận văn của em được hoàn thiện hơn.

Hà Nội, tháng 5 năm 2007
Sinh viên
Dương Thị Nhung

1


Mở đầu
1. Lý do chọn đề tài
Giáo dục - Đào tạo được xác định là quốc sách hàng đầu trong chiến
lược phát triển của Đảng và Nhà nước ta. Và hơn bao giờ hết, chất lượng giáo
dục là một trong những vấn đề được xã hội quan tâm nhiều nhất hiện nay.
Theo nghị quyết TW Đảng lần thứ 2 (khoá VIII): “ Giáo dục đào tạo nước ta
còn nhiều yếu kém bất cập nhất về chất lượng và hiệu quả, chưa đáp ứng kịp
thời những đòi hỏi lớn và ngày càng cao về nhân lực và trong công cuộc CNH
– HĐH đất nước”. Trước ngưỡng cửa của thế kỷ XXI, giáo dục Việt Nam
đang phải đối mặt với rất nhiều khó khăn và thách thức…
Để nâng cao phát triển giáo dục toàn diện phù hợp với yêu cầu trong
giai đoạn hiện nay, cùng với hàng loạt chính sách đổi mới thì vấn đề đổi mới
nội dung phương pháp dạy và học trong nhà trường phổ thông đang được
quan tâm chú trọng. Bởi vậy trong những nhiệm vụ chủ yếu của nhà trường
phổ thông là cung cấp cho học sinh hệ thống kiến thức cơ bản, khoa học và
hiện đại phù hợp với những yêu cầu thực tế của đất nước.
Hiện nay, do sự phát triển không ngừng của khoa học và kỹ thuật. Bên

cạnh đó là sự đổi mới, cải tiến giáo trình học và SGK. Trong nhiều môn học ở
nhà trường phổ thông thì Vật lí học là môn đã và đang được cải tiến rõ rệt đặc
biệt là việc giải bài tập.
Thực tế dạy học vật lí trong nhà trường phổ thông cho thấy việc giải bài
tập vật lí ( BTVL) là một công việc diễn ra thường xuyên và không thể thiếu
được. Nó có ý nghĩa trong việc củng cố, đào sâu, mở rộng, hoàn thiện kiến
thức lý thuyết; nó tác động tích cực ở học sinh hoạt động trí tuệ, tự lực, sáng
tạo. Do vậy, có tác dụng tốt đối với quá trình giáo dục và sự phát triển tư duy
học sinh. Đồng thời là một trong những phương pháp kiểm tra, đánh giá thực
chất sự nắm vững kiến thức bài giảng của học sinh. Vì vậy, có thể nói môn

2


vật lí, trong đó BTVL có vị trí hết sức quan trọng, nó không chỉ giúp học sinh
phát triển tư duy, hoàn thiện nhân cách mà còn là môn học có tính thực tiễn
cao ở trường phổ thông.
Trong chương trình vật lí 12 THPT thấy rằng chương V “Sự phản xạ và
sự khúc xạ ánh sáng” giữ một vai trò quan trọng trong việc cung cấp kiến
thức lớp 12 THPT đối với học sinh. Số lượng bài tập ở chương này trong
SGK, sách bài tập và trong các sách tham khảo rất nhiều. Hầu hết các bài tập
của chương đều sử dụng các kiến thức của hình học nên học sinh rất lúng túng
trong việc giải chúng. Mặt khác, việc giảng dạy của giáo viên cho học sinh
nhiều khi là chữa bài tập theo cách của giáo viên chứ không phải hướng dẫn
học sinh tự lực, sáng tạo, tìm tòi lời giải.
Xuất phát từ những lý do trên, chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu đề tài:
Phân loại, lựa chọn và hướng dẫn học sinh lớp 12 THPT giải hệ thống bàp tập
chương V “Sự phản xạ và khúc xạ ánh sáng” nhằm nâng cao chất lượng học
tập của học sinh .
2. Mục đích nghiên cứu.

Trên cơ sở nghiên cứu lý luận về BTVL, xác định mức độ yêu cầu nắm
vững kiến thức cơ bản của chương V “Sự phản xạ và khúc xạ ánh sáng” để từ
đó phân loại, lựa chọn và hướng dẫn học sinh giải hệ thống bài tập chương
này nhằm nâng cao chất lượng giải BTVL cũng như chất lượng học tập của
học sinh.
3. Nhiệm vụ nghiên cứu.
3.1. Nghiên cứu một số vấn đề lí luận về BTVL.
3.2. Xác định mức độ yêu cầu nắm vững kiến thức cơ bản của
chương V “ Sự phản xạ và khúc xạ ánh sáng”.
3.3. Phân loại, đề ra phương pháp giải từng loại bài tập trong
chương V “Sự phản xạ và khúc xạ ánh sáng”.

3


3.4. Lựa chọn hệ thống bài tập chương V “Sự phản xạ và khúc xạ
ánh sáng” và đề ra cách hướng dẫn học sinh giải chúng.
4. Đối tượng nghiên cứu.
Hoạt động giải bài tập về sự phản xạ và khúc xạ ánh sáng qua các
quang cụ trong chương V “Sự phản xạ và khúc xạ ánh sáng” trong SGK vật lí
12 THPT.
5. Phương pháp nghiên cứu.
Phương pháp chủ yếu được sử dụng trong khoá luận này là phân tích lí
luận.

4


Nội dung
1. Một số vấn đề lý luận BTVL

1.1. Quan niệm.
Theo XF. Camenetxki – VP. Ôrêkhôv.
- Trong thực tiễn dạy học BTVL là một vấn đề không lớn mà trong
trường hợp tổng quát được giải quyết nhờ những suy luận logic, những phép
toán và lí luận trên cơ sở các định luật và phương pháp vật lí.
- Trong Sgk và tài liệu lí luận dạy học từng môn thì BTVL được hiểu là
những bài luyện tập được lựa chọn một cách phù hợp với mục đích chủ yếu
là: Nghiên cứu các hiện tượng vật lí, hình thành các khái niệm, phát triển tư
duy vật lí của học sinh và rèn luyện kỹ năng vận dụng các kiến thức của họ
vào thực nghiệm.
- Hiểu theo nghĩa rộng thì sự tư duy định hướng tích cực luôn luôn là
việc giải bài tập, về thực chất mỗi một vấn đề mới do nghiên cứu tài liệu Sgk
trong các tiết học vật lí chính là các bài tập đối với học sinh. ( Phạm Hữu
Tòng – Phương pháp dạy bài tập vật lí – NXB Giáo dục 1989).
1.2. Vai trò tác dụng trong dạy học.
- Giúp cho học sinh hiểu sâu hơn những quy luật vật lí, biết phân tích
và vận dụng chúng vào thực nghiệm, vào việc tính toán kỹ thuật.
- Là phương tiện nghiên cứu tài liệu mới đảm bảo cho học sinh nắm
được kiến thức mới một cách sâu sắc và chắc chắn.
- Là phương tiện rất tốt để phát triển tư duy, óc tưởng tượng, tính độc
lập trong việc phán đoán, tính kiên trì trong việc khắc phục khó khăn.
- Giúp củng cố, đào sâu và mở rộng những kiến thức của bài giảng.

5


- Là một phương tiện rất có hiệu lực để kiểm tra và đánh giá sự nắm
vững kiến thức vật lý.

1.3. Phân loại.

3.1.1. Bài tập định tính
- Định nghĩa: Bài tập định tính về vật lí là những BTVL mà việc giải
chúng không đỏi hỏi một phép tính nào cả hoặc chỉ làm những phép tính đơn
giản có thể nhẩm được. Chúng thường được giải bằng những suy luận logic
dựa trên kiến thức vật lí mà học sinh đã học.
- Tác dụng:
+ Nhờ đưa lý thuyết vừa học vào đời sống nên làm tăng thêm hứng thú
của học sinh với môn học tạo điều kiện phát triển về sau.
+ Phát triển tư duy học sinh.
+ Rèn luyện cho sinh hiểu rõ bản chất của các hiện tượng vật lí và các
quy luật của chúng, biết áp dụng kiến thức vào thực tiễn, giáo dục cho học
sinh có thái độ đúng đắn với bài tập có tính toán, tập cho họ có thói quen khi
bắt đầu giải chúng phải bắt đầu từ việc phân tích hiện tượng, nội dung vật lí
của nó.
Kết luận về mặt phương pháp: việc luyện tập của học sinh theo tài liệu
của đề tài vừa học nên bắt đầu từ việc giải những bài tập, câu hỏi không liên
quan đến các công thức.
- Phân loại:
+ Loại đơn giản: là những bài tập định tính mà việc giải chúng chỉ dựa
vào một khái niệm, một quy tắc, một định luật vật lý mà lối suy luận ở đây
tương đối đơn giản.

6


+ Loại phức tạp: là việc tổng hợp những bài tập đơn giản, việc giải
chúng phải dựa vào những khái niệm, quy tắc hoặc định luật vật lí; còn chuỗi
suy luận thì phức tạp và dài.
- Sử dụng:
+ Ngay sau khi học lý thuyết.

+ Xem xét trong quá trình trình bày tài liệu mới để minh hoạ những
ứng dụng của các hiện tượng vật lí trong đời sống.
+ Kiểm tra miệng cũng như kiểm tra viết kiến thức của học sinh.
+ Luyện tập các đề tài của chương trình chỉ nghiên cứu về mặt định
tính.
- Phương pháp giải:
+ Nắm giả thiết của bài tập bao gồm: đọc kỹ đề bài, tìm hiểu các thuật
ngữ chưa biết, nêu bật câu hỏi chính của bài tập.
+ Phân tích các hiện tượng vật lí mô tả trong bài tập trên cơ sở ấy liên
tưởng tới khái niệm, quy tắc hay định luật vật lí có liên quan.
+ Lập kế hoạch giảng và giải .
+ Kiểm tra câu trả lời hay giải bằng cách khác, phân tích sự phù hợp
giữa câu trả lời và câu hỏi của bài tập vào với thực tiễn.
1.3.2. Bài tập định lượng:
- Định nghĩa: Bài tập định lượng về vật lí là những BTVL mà việc giải
chúng đòi hỏi thực hiện một loạt các phép tính, phải xác định mối liên hệ phụ
thuộc về lượng phải tìm và nhận một câu trả lời dưới dạng một công thức hay
một số xác định.
- Tác dụng:
+ Là cực kỳ cần thiết khi nghiên cứu những đề tài của chương trình bao
gồm những định luật định lượng.

7


+ Nhiều bài tập định lượng có thể dùng để chuẩn bị cho học sinh
nghiên cứu một loạt các hiện tượng vật lí hay hình thành kiến thức mới.
- Phân loại:
+ Bài tập tập dượt: Là bài tập định lượng đơn giản mà việc giải nó chỉ
cần vận dụng một khái niệm, một công thức, một định luật vật lí vào học. Có

tác dụng giúp cho học sinh nhớ công thức và nhớ đơn vị đo lường hay ý nghĩa
của đại lượng vật lý có trong công thức hay biểu thức của đại lượng vật lí.
+ Bài tập tổng hợp: Là bài tập định lượng mà việc giải nó phải vận
dụng nhiều khái niệm, nhiều công thức, nhiều định luật vật lí trong những bài
thậm chí trong nhiều phần khác nhau của chương trình. Có tác dụng ôn luyện
tài liệu học, mở rộng và đào sâu kiến thức cho biết thấy rõ nhiều mối quan hệ
khác nhau giữa các kiến thức khác nhau của chương trình môn học. Rèn luyện
cho học sinh lựa chọn các kiến thức cần vận dụng trong số những kiến thức đã
học để giải quyết vấn đặt ra.
1.3.3. Bài tập thí nghiệm:
- Định nghĩa: là bài tập đòi hỏi phải làm thí nghiệm hay tiến hành quan
sát để kiểm chứng lời giải lý thuyết hoặc để tìm các dữ kiện số liệu cần thiết
cho việc giải bài tập.
- Tác dụng:
+ Chứa đựng được cả những việc cả bài tập lẫn thí nghiệm thực tập vật
lí.
+ Tăng cường tính độc lập, rèn luyện kỹ năng kỹ xảo thực hành đặc
biệt là gây hứng thú học tập.
+ Có ảnh hưởng tốt tới thái độ của học sinh đến những bài tập viết.
1.3.4. Bài tập đồ thị.
- Địng nghĩa: là những bài tập mà trong dữ kiện của đề bài có sử dụng
các đồ thị một số loại:

8


+ Từ sự phân tích đồ thị cho trong đề bài ta thu được dữ kiện để giải bài
tập.
+ Việc giải dựa trên cơ sở vẽ đồ thị.
+ Theo đồ thị xác định được các giá trị.

+ Dựa vào sự biểu diễn bằng độ thị giữa các hệ trục toạ độ này để biểu
diễn quá trình đó trong hệ toạ độ khác.
- Tác dụng:
+ Giúp học sinh hiểu đầy đủ và cụ thể mối quan hệ giữa các đại lượng
vật lí, nắm được phương pháp trực quan, biểu diễn mỗi quan hệ hàm số ấy tạo
điều kiện làm sáng tỏ một cách sâu sắc bản chất của quá trình và hiện tượng
vật lý.
+ Tạo điều kiện cho học sinh tiếp thu một cách có ý thức các khái niệm
về đại lượng vật lí.
1.4. Nguyên tắc lựa chọn hệ thống bài tập cho một đề tài, chương,
phần của giáo trình vật lí phổ thông.
- Bao gồm cả bài tập cơ bản và bài tập phức hợp: muốn vậy trước hết
phải xác định đầy đủ các loại bài tập cơ bản và số lượng bài tập cơ bản từng
loại tương ứng với mỗi kiến thức, mỗi đề tài và lựa chọn các bài tập phức hợp
đa dạng về phương thức, phương pháp giải và nội dung của nó; đồng thời các
bài tập phải sắp xếp từ dễ đến khó, từ đơn giản đến phức tạp về số lượng nội
dung kiến thức phần vận dụng.
- Số lượng bài tập trong hệ thống phải phù hợp với thì gian quy định
của chương trình học với thời gian tự học ở nhà của học sinh.
- Hệ thống bài tập phải góp phần khắc phục những khó khăn chủ yếu,
những sai lầm phổ biến của học sinh trong học tập. Mỗi bài tập phải góp phần
nào đó vào việc nắm vững kiến thức và rèn luyện kỹ năng kỹ xảo, thói quen
vận dụng kiến thức đã chiếm lĩnh được, phát triển được năng lực của học sinh

9


trong việc giải quyết các vấn đề học tập và thực tiễn. Mỗi bài tập phải đem lại
cho học sinh một điều mới lạ nhất định và một khó khăn vừa sức đồng thời
việc giải bài tập trước là sơ sở cho việc giải bài tập sau.

1.5. Hướng dẫn học sinh giải BTVL
1.5.1. Hướng dẫn theo mẫu (Hướng dẫn Algorit)
- Hướng dẫn Algorit là sự hướng dẫn chỉ rõ cho học sinh cách thao tác
(hay hành động sơ cấp) được học sinh hiểu một cách đơn giá và nắm vững
cần thực hiện và trình tự thực hiện các thao tác ấy để đạt được kết quả mong
muốn.
- Thường áp dụng cho học sinh khi cần dạy cho họ từng loại bài tập cơ
bản điển hình và luyện tập cho họ kỹ năng giải bài tập dựa trên cơ sở học sinh
đã nắm được Algorit giải.
- Ưu điểm: đảm bảo cho học sinh giải được bài tập một cách chắc chắn
và rèn kỹ năng giải bài tập cho học sinh.
- Hạn chế: ít có tác dụng rèn cho học sinh khả năng tìm tòi sáng tạo.
1.5.2. Hướng dẫn tìm tòi ( hướng dẫn Ơrixtic)
- Là kiểu hướng dẫn mang tính chất gợi ý cho học sinh suy nghĩ tìm tòi
phát hiện cách giải quyết. Tự xác định hoạt động cần thực hiện để thu được
kết quả.
- Được áp dụng khi cần giúp đỡ học sinh vượt qua khó khăn, để giải
được bài tập đồng thời vẫn đảm bảo yêu cầu phát triển tư duy và rèn luyện
học sinh tự lực tìm tòi cách giải bài tập.
- Ưu điểm: Tránh tình trạng giáo viên giải thay bài tập ho học sinh.
- Hạn chế: Không phải bao giờ cũng đảm bảo cho học sinh giải được
bài tập một cách chắc chắn.
1.5.3. Định hướng khái quát chương trình hoá.

10


- Cũng là kiểu hướng dẫn học sinh tìm tòi cách giải quyết nhưng giáo
viên định hướng hoạt động tư duy của học sinh theo đường lối khái quát của
việc giải quyết vấn đề, ngay từ những định hướng ban đầu đã đòi hỏi học sinh

tự lực tìm cách giải quyết. Nếu học sinh không đáp ứng được thì sự giúp đỡ
của giáo viên lại cụ thể hoá thêm một bước, bằng cách gợi ý thêm cho họ để
thu hẹp hơn phạm vi phải tìm tòi giải quyết cho vừa sức học sinh. Nếu học
sinh không tìm tòi giải quyết được thì sự hướng dẫn của giáo viên chuyển dần
thành hướng dẫn theo mẫu để đảm bảo cho học sinh hoàn thành yêu cầu một
bước. Sau đó tiếp tục yêu cầu học sinh tự lực tìm tòi giải quyết bước tiếp theo,
nếu cần thì giáo viên giúp đỡ thêm. Cứ như vậy giải quyết được bài tập đã ra.
- Được áp dụng khi có điều kiện hướng dẫn toàn bộ tiến trình giải bài
tập cho học sinh giúp cho họ tự lực giải được bài tập đã cho, đồng thời dạy
cho các em cách suy nghĩ trong quá trình giải bài tập và tự rút ra phương pháp
giải một loại bài tập nào đó.
- Ưu điểm: rèn luyện tư duy học sinh trong quá trình giả bài tập và đảm
bảo cho học sinh giải được bài tập đã ra.
-Hạn chế: đòi hỏi sự hướng dẫn phải theo sát tiến trình giải bài tập của
học sinh nghĩa là không chỉ dựa vào những lời hướng dẫn đã soạn sẵn mà
phải kết hợp với trình độ học sinh để điều chỉnh sự giúp đỡ cho phù hợp.
2. Mức độ yêu cầu nắm vững cơ bản chương V “ Sự phản xạ và sự khúc
xạ ánh sáng”
2.1. Sự phản xạ ánh sáng.
2.1.1. Hiện tượng phản xạ ánh sáng
Là hiện tượng khi chiếu ánh sáng tới mặt phân cách giữa hai môi
trường thì một phần hoặc toàn bộ ánh sáng quay trở lại môi trường ban đầu.
2.1.2. Định luật phản xạ ánh sáng.

11


- Tia phản xạ nằm trong mặt phẳng tới và ở phía bên kia của pháp
tuyến so với tia tới (mặt phẳng tới là mặt phẳng xác định bởi tia tới và pháp
tuyến kẻ từ điểm tới).

- Góc phản xạ bằng góc tới: i’ = i
2.1.3. Nguyên lý ngược chiều ánh sáng:
Nếu cho tia tới đi theo phương của tia phản xạ thì tia phản xạ đi theo
phương của tia tới ban đầu.

2.2. Gương phẳng.
2.2.1. Định nghĩa:
- Gương phẳng là một phần của mặt phẳng có tính chất phản xạ ánh
sáng chiếu tới nó.
- Gương phẳng thông thường là tấm kim loại phẳng nhẵn hoặc tấm kính
có một mặt tráng bạc.
2.2.2. Đường đi của tia sáng của gương phẳng.
Tuân theo định luật phản xạ ánh sáng: i’ = i, nếu i = 0 thì i’ = 0
S

N
S

S'

i

i'

G

G
I

2.2.3. Sự tạo ảnh qua gương phẳng.

a. Khái niệm vật thật, vật ảo:

12

S'


- Vật thật ở phía trước gương, chùm sáng phát ra từ vật tới gương là
chùm phân kỳ.
- Vật ảo ở phía sau gương, chùm sáng tới gương hội tụ tại vật nếu
không bị gương chắn.
b. Khái niệm ảnh thật, ảnh ảo:
- ảnh là thật ở phía trước gương, là sự gặp nhau của tia phản xạ thật,
hứng được trên màn.
- ảnh là ảo ở phía sau gương, là sự gặp nhau của tia phản xạ kéo dài.
c. Đặc điểm của ảnh cho bởi gương phẳng.
- Vật thật trước gương cho ảnh ảo ở sau gương. Vật ảo ở sau gương cho
ảnh thật trước gương.
- ảnh bằng vật và đối xứng với vật qua gương.
d. Cách vẽ ảnh qua gương phẳng: lấy ảnh đối xứng với vật qua gương.
2.2.4. Các công thức
+

d’ = - d

d là khoảng cách từ vật tới gương.
d’ là khoảng cách từ ảnh tới gương.

+

A’B’ = AB

AB là vật phẳng.
A’B’ là ảnh.

+ Độ phóng đại dài: k =

A 'B'
d'
==1
d
AB

* Quy ước:
Vật thật d > o, vật ảo d < 0, vật ở vô cùng d = ¥ chùm tới song song.
ảnh thật d’ > 0 , ảnh ảo d’ < 0 , ảnh ở vô cùng d’ = ¥ chùm phản xạ
song song.
2.2.5. Gương phẳng quay
- Tia tới cố định, gương quay góc a , tia phản xạ quay cùng chiều góc
2a .

13


- Vật cố định gương quay góc a , ảnh quay cùng chiều góc 2.
2.2.6. Thị trường của gương
- Định nghĩa: Thị trường của gương đối với điểm O là vùng không gian
khi đặt mắt ở O vật đặt trong không gian đó sẽ quan sát được ảnh qua gương.
- Cách xác định: lấy O’ là ảnh của O qua gương, từ O’ kẻ các đoạn
thẳng tới mép gương, vùng không gian giới hạn bởi mặt phẳng gương và các

đoạn thẳng kéo dài là thị trường của gương.
2.3. Gương cầu.
2.3.1. Các định nghĩa.
- Gương cầu là một phần của mặt cầu thường có dạng là một chỏm cầu
phản xạ được hầu như hoàn toàn ánh sáng chiếu tới.
- Gương cầu lõm: là gương cầu có mặt phản xạ quay về phía tâm của
mặt cầu.
- Gương cầu lồi: là gương cầu có mặt phản xạ quay ra phía ngoài tâm
của mặt cầu.
- Tâm của mặt cầu là tâm C của gương ( mặt cầu tâm C; bán kính R;
OC = R)
- Đỉnh của chỏm cầu là đỉnh O của gương.
- Đường thẳng qua tâm và đỉnh gương gọi là trục chính của gương, còn
các đường khác đi qua tâm C gọi trục phụ.
- Bất kỳ mặt phẳng nào chứa trục chính của gương đều gọi là tiết diện
thẳng của gương.
- Góc tạo bởi hai trục phụ đi qua hai mép của gương cùng nằm trong
một tiết diện thẳng gọi là góc mở j của gương (chỉ xét đường đi của các tia
sáng nằm trong tiết diện thẳng của gương).
- Chùm tia sáng tới song song với trục chính OC của gương cầu:

14


Đối với gương cầu lõm chùm tia phản xạ hội tụ tại điểm F trên trục
chính. Đối với gương cầu lồi chùm tia phản xạ phân kỳ có đường kéo dài cắt
nhau tại F trên trục chính.
F gọilà tiêu điểm chính của gương cầu.
- Khoảng cách từ đỉnh đến tiêu điểm chính của gương gọi là tiêu cự của
gương: OF = f =

R
2

- Mặt phẳng vuông góc với trục chính qua tiêu điểm gọi là mặt phẳng
tiêu diện.
- Giao của mặt phẳng tiêu diện với trục phụ gọi là tiêu điểm phụ Fp.
- Vành gương có dạng hình tròn, kích thước của vành tròn gọi là kích
thước của vành gương.
- Giới hạn xét: gương có góc mở j nhỏ, góc tới của các tia sáng trên
mặt gương nhỏ để ảnh của một điểm là một điểm chứ không phải một vết.
2.3.2.Đường đi của tia sáng qua gương cầu.
Tuân theo định luật phản xạ ánh sáng và hệ quả của nó.
- Tia tới (hoặc đường kéo dài tia tới) đi qua tâm C của gương, khi gặp
gương tia phản xạ quay ngược trở lại theo đường cũ.
- Tia tới song song với trục chính cho tia phản xạ (hoặc đường kéo dài
tia phản xạ) đi qua tiêu điểm chính.
- Tia tới (hoặc đường kéo dài tia tới) đi qua tiêu điểm chính F cho tia
phản xạ song song với trục chính.
- Tia đi qua đỉnh O của gương cho tia phản xạ đối xứng với tia tới qua
trục chính.
- Tia xiên bất kỳ cho tia phản xạ (hoặc có đường kéo dài) qua tiêu điểm
phụ Fp. Fp là giao của mặt phẳng tiêu diện với trục phụ song song với tia bất
kỳ

15


(Phần ở trong ngoặc đơn phát biểu co gương cầu lồi).
2.3.3. Sự tạo ảnh qua gương cầu

a. Khái niệm vật thật, vật ảo.
- Vật thật ở phía trước gương, chùm sáng phát ra từ vật tới gương là
chùm phân kỳ.
- Vật ảo ở phía sau gương, chùm sáng tới gương là chùm hội tụ tại vật
nếu không bị gương chắn.
b. Khái niệm ảnh thật, ảnh ảo.
- ảnh là thật ở phía trước gương là sự gặp nhau của các tia phản xạ thật,
hứng được trên màn, chùm phản xạ là chùm hội tụ.
- ảnh là ảo ở phía sau gương, là sự gặp nhau của các tia phản xạ kéo
dài, đặt mắt trước gương đón tia phản xạ nhìn được ảnh ảo.
c. Cách xác định ảnh.
* Cách xác định ảnh của một điểm sáng:
- Dùng hai trong năm tia sáng trên xuất phát từ vật nếu là thật và có
đường kéo dài qua vật nếu là ảo; cho hai tia phản xạ tương ứng cắt nhau là
ảnh thật, cắt nhau kéo dài là ảnh ảo.
S
’

S
O
F

O

F
S
’

S
’

- Nếu vật nằm trên trục chính ta vẽ hai tia sau:
Tia trùng trục chính cho tia phản xạ trùng trục chính.

Tia tới song song với một trục phụ bất kỳ cho tia phản xạ (hoặc đường
kéo dài tia phản xạ) đi qua tiêu điểm phụ nằm trên trục phụ đó.

16


* Cách xác định ảnh của một vật sáng
-ảnh của vật sáng là tập hợp các ảnh của
các điểm sáng trên vật.
- Nếu vật sáng AB có dạng là một đoạn
thẳng nhỏ nằm vuông góc với trục chính thì
ảnh của nó cũng là một đoạn thẳng nhỏ A’B’
cũng vuông góc với trục chính. Do vậy, ta chỉ cần xác định ảnh B’ của đầu
mút B rồi hạ vuông góc với trục chính tại B’ ta thu được ảnh A’B’.
2.3.4. Vị trí và tính chất của vật và ảnh.
Vật
Vật thật

Gương cầu lõm

Gương cầu lồi

- Vật ở vô cực: cho ảnh thật, rất Luôn luôn cho ảnh ảo, cùng
nhỏ so với vật, ở tại tiêu diện.

chiều, nhỏ hơn vật. ( khi vật

- Vật thật ở ngoài tâm C: cho ảnh ở vô cực cho ảnh ảo, rất nhỏ
thật, ngược chiều, nhỏ hơn vật.

so với vật, ở tại tiêu diện).

- Vật thật tại tâm C: cho ảnh thật,
ngược chiều và bằng vật tại C.
- Vật thật ở trong khoảng CF cho
ảnh thật, ngược chiều, lớn hơn vật.
- Vật thật ở tại F: cho ảnh ở vô cực.
- Vật thật trong OF: cho ảnh ảo
cùng chiều, lớn hơn vật.
Vật ảo

Luôn luôn cho ảnh thật, cùng - Vật ảo có d > 2F : cho ảnh
chiều, nhỏ hơn vật.

ảo, ngược chiều nhỏ hơn vật.
- Vật ảo d = 2f : cho ảnh ảo
ngược chiều và bằng vật.
- Vật ảo có f < d < 2f: cho

17


nh o, ngc chiu, ln hn
vt.
- Vt o ti F: cho nh vụ
cc.
- Vt o trong OF: cho nh

tht, cựng chiu, ln hn vt.
2.3.5. Cụng thc gng cu
+ f =

+

+

ớùù R : Bá n kính cong
ỡ
ùùợ f: Tiêu cự

R
2

1 1 1
+ =
d d' f

k=

ị

ớù
dd'
ùù f =
ùù
d + d'
ùù
ùỡ d = d'f

ùù
d'- f
ùù
ùù d' = df
ùùợ
d- f

A 'B'
d'
f
d'- f
===d
d- f
f
AB

ớù k : Đ ộ phóng đại ảnh
ùù
ỡ AB: Đ ộ cao của vật
ùù
ùùợ A'B': Đ ộ cao của ảnh

k > 0 nh cựng chiu vi vt
k < 0 nh ngc chiu vi vt
* Quy c:
- Gng cu lừm: R > 0; f > 0
- Gng cu li: R < 0 ; f < 0
- Vt tht d > 0 ; vt o d < 0; d = Ơ chựm ti song song.
- nh tht d > 0 , nh o d < 0; d = Ơ chựm phn x song song.
2.3.6. Cỏc h qu

18


- Hệ quả 1: Từ

1 1 1
+ =
hoán vị trí của d và d’ cho nhau tức là đổi
d d' f

vị trí của vật và ảnh tuân theo nguyên lý ngược chiều ánh sáng.
- Hệ quả 2: Khoảng cách giữa vật và ảnh: L = d' - d .

df
f2
- Hệ quả 3: d' =
trừ giá trị d = f, khi d tăng thì d’
=f+
d- f
d- f
giảm; khi d giảm thì d’ tăng. Khi vật dịch chuyển ảnh không đổi tính chất thì
ảnh và vật dịch chuyển ngược chiều nhau, nếu ảnh đổi tính chất thì vật và ảnh
dịch chuyển cùng chiều nhau.
2.4. Sự khúc xạ ánh sáng và hiện tượng phản xạ toàn phần
2.4.1. Hiện tượng khúc xạ ánh sáng

N

Hiện tượng khi ánh sáng chiếu qua

một mặt phân cách giữa hai môi trường
trong suốt, tia sáng bị đổi hướng đột ngột
ở mặt phân cách gọi là hiện tượng khúc

n1

S
P

n2
I

xạ ánh sáng.
2.4.2. Định luật khúc xạ ánh sáng

R

- Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới và ở phía bên kía pháp tuyến so
với tia tới (mặt phẳng tới là mặt phẳng được xác định bởi tia tới và pháp
tuyến).
- Đối với mỗi cặp môi trường trong suốt nhất định thì tỷ số giữa sin của
góc tới ( sini ) và sin của góc khúc xạ (sinr) luôn luôn là một số không đổi. Số
không đổi này phụ thuộc vào bản chất của hai môi trường và gọi là chiết suất
tỷ đối của hai môi trường chứa tia khúc xạ (môi trường 2) đối với môi trường
tía tia tới (môi trường 1).
- Biểu thức:

sini
= n21
sinr

; n21 chiết suất tỉ đối

19


2.4.3. Chiết suất
a. Chiết suất tỉ đối.
Chiết suất tỉ đối của môi trường 2 đối với môi trường 1 được xác định
bằng tỷ số giữa

sini
khi ánh sáng truyền từ môi trường 1 đến môi trường 2.
sinr

b. Chiết suất tuyệt đối.
Chiết suất tuyệt đối của môi trường là chiết suất của nó đối với chân
không.
* Chú ý: Chiết suất tuyệt đối của môi trường trong suốt cho biết vận
tốc ánh sáng c truyền trong chân không lớn hơn vận tốc ánh sáng v truyền
trong môi trường đó n lần: n =

c
; vậy n > 1.
v

- Đối với chân không và không khí : nck ; nkk ; 1
c. Mối liên hệ giữa chiết suất tuyệt đối và vận tốc ánh sáng. Định luật
khúc xạ viết theo chiết suất tuyệt đối.

c
n
v
n21 = 2 = 2
c
n1
v1

Þ

n2
v
= 1
n1
v2

v1: Vận tốc ánh sáng trong môi trường 1.
V2: Vận tốc ánh sáng trong môi trường 2.
Chiết suất tuyệt đối giữa môi trường tỷ lệ nghịch với vận tốc ánh sáng.
* Định luật khúc xạ:

n
sini
= n21 = 2 Û n1 sini = n2 sinr
sinr
n1
n21 > 1 Û n2 > n1 : môi trường 2 chiết quang hơn môi trường 1.
n21 < 1 Û n2 < n1 : môi trường 2 kém chiết quang hơn môi trường 1.
2.4.4. Các hệ quả

20


- Hệ quả 1: i = 0 Þ sini = 0 Þ sinr = 0 Þ r = 0 tia tới cho tia khúc xạ
truyền thẳng.
- Hệ quả 2: n2 > n1 Þ sinr < sini Þ r < i tia khúc xạ gần pháp tuyến
hơn tia tới.
0 £ i < 900 : Luôn có tia khúc xạ.
i = 900 thì sinrmax =

n1
n2

- Hệ quả 3: Từ n1 sini = n2sinr
Nếu n1 > n2 Û sinr > sini Û r > i có thể có tia khúc xạ hoặc không, tia
khúc xạ luôn ở xa pháp tuyến hơn tia tới.
+

i < igh có tia khúc xạ và góc khúc xạ r < 900 .

+

i = igh Þ r = 900 tia khúc xạ đi là là mặt phân cách.

+

i > igh không có tia khúc xạ, toàn bộ ánh sáng quay trở lại môi

trường ban đầu gọi là phản xạ toàn phần.
igh là góc giới hạn xẩy ra hiện tượng phản xạ toàn phần khi ánh sáng đi

từ môi trường chiết quang sang môi trường chiết quang kém.
n1 sinigh = n2sin 900 Þ sinigh=

n2
( n2 < n1).
n1

2.4.5. Hiện tượng phản xạ toàn phần
Là hiện tượng khi ánh sáng truyền từ môi trường chiết quang sang môi
trường kém chiết quang với góc tới i > i gh, toàn bộ ánh sáng quay trở lại môi
trường đầu được gọi là hiện tượng phản xạ toàn phần.
* Điều kiện để có phản xạ toàn phần.
Hiện tượng phản xạ toàn phần chỉ có thể xảy ra trên mặt phân cách giữa
hai môi trường trong suốt khi tia sáng truyền theo chiều từ môi trường chiết
quang hơn sang môi trường chiết quang kém ( n1 > n2).

21


Góc tới của tia sáng trên mặt phân cách phải lớn hơn hoặc bằng góc
giới hạn phản xạ toàn phần khi i ³ igh thì hiện tượng phản xạ toàn phần bắt
đầu xảy ra.
2.5. Lăng kính
2.5.1. Định nghĩa:
- Lăng kính là một khối chất trong suốt (thuỷ tinh, thạch anh, nước…)
hình lăng trụ đứng có tiết diện thẳng là một hình tam giác.
- Hai mặt của lăng kính để sử dụng được mài nhẵn được gọi là hai mặt
bên ABB’A’; ACC’A.
Giao tuyến của hai mặt bên gọi là cạnh của lăng kính.
BCC’B’ là mặt đáy.

- Góc nhị diện A tạo bởi hai mặt bên là góc chiết quang của lăng kính.
- Một mặt phẳng (P) vuông góc với cạnh sẽ cắt lăng kính theo một tiết
diện thẳng A1B1C1

- Chỉ xét những tia sáng khi đi qua lăng kính nằm trong một tiết diện
thẳng nhất định là chiết suất tỷ đối n của chất làm lăng kính đối với môi
trường ngoài đặt lăng kính n > 1. Vì vậy, khi vẽ lăng kính ta chỉ vẽ tiết diện
thẳng.

22


2.5.2. Đường đi của tia sáng qua lăng kính. Góc lệch.
- Tuân theo định luật khúc xạ ánh sáng và hệ quả của nó. Tia sáng đơn
sắc từ dưới đáy gặp mặt bên cho tia ló khỏi lăng kính khúc xạ lệch về phía
đáy.
- Góc hợp bởi phương của tia tới SI và tia ló JR gọi là góc lệch D.

2.5.3. Công thức lăng kính
+

sini1 = nsinr1

+

sini2 = nsinr2

(n =

n2

> 1: Chiết suất của lăng kính)
n1

+

A = r1 + r2

+

D = i1 + i2 – A

* Góc lệch cực tiểu:
Thực nghiệm cho biết khi góc tới i1 = i0 mà sini0 = nsin
= 0 và r1 = r2 =

A
khi đó i1 = i2
2

A
tia ló đối xứng với tia tới qua mặt phân giác của góc chiết
2

quang. Góc lệch đặt giá trị cực tiểu: Dmin = 2i0 – A
2.5.4. Chú ý:

23


- Vật thật qua lăng kính cho ảnh ảo bị đẩy dịch lên phía trên góc chiết

quang.
- Khi các tia sáng truyền trong lăng kính tới các mặt với i > i gh thì xảy
ra hiện tượng phản xạ toàn phần tại mặt đó. Lăng kính phản xạ toàn phần
được chế tạo bằng thuỷ tinh có igh< 450 thường là tam giác vuông cân.
- Vẽ đường đi của tia sáng tức là đi xác định góc tới và góc khúc xạ ở
các mặt.
- Nếu lăng kính có một mặt nào đó được mạ bạc thì mặt đó có tác dụng
như gương phẳng.
2.6. Thấu kính
2.6.1. Các định nghĩa:
- Thấu kính là một môi trường trong suốt giới hạn bởi hai mặt cong
thường là hai mặt cầu, một trong hai mặt có thể là mặt phẳng.
- Thấu kính mỏng là thấu kính có khoảng cách giữa hai đỉnh của hai
chỏm cầu rất nhỏ so với các bán kính của mặt cầu (O1O2 << R1,R2).
- Dựa vào hình dạng và tác dụng của thấu kính chia làm hai loại: thấu
kính hội tụ (thấu kính có rìa mỏng) và thấu kính phân kỳ (thấu kính có rìa
dày).
- Đường thẳng đi qua tâm của hai chỏm cầu gọi là trục chính của thấu
kính. Tất cả các đường thẳng khác đi qua quang tâm gọi là trục phụ của thấu
kính.
- ở phần giữa của thấu kính nằm giữa hai đỉnh của chỏm cầu coi như
một bản mỏng có hai mặt song song, hai đỉnh của chỏm cầu coi như trùng ở
phần này và tia sáng đi qua điểm này sẽ truyền thẳng, điểm đó gọi là quang
tâm O của thấu kính.
- Chiếu một chùm tia sáng tới song song với trục chính, chùm ló khỏi
thấu kính hội tụ tại điểm F trên trục chính, F được gọi là tiêu điểm ảnh chính

24

của thấu kính hội tụ (TKHT). Nếu chùm ló phân kỳ có đường kéo dài cắt
nhau ở F trên trục chính thì F là tiêu điểm ảnh chính ảo của thấu kính phân kỳ
(TKPK).
- Khoảng cách từ tiêu điểm chính tới quang tâm O gọi là tiêu cự:
OF = f.
- Mặt phẳng vuông góc với trục chính qua tiêu điểm gọi là mặt phẳng
tiêu diện. Giao của mặt phẳng tiêu diện với trục phụ gọi là tiêu điểm phụ F p.
Đĩa kính có dạng hình tròn, đường kính của hình tròn đó là kích thước của đĩa
kính.
2.6.2. Đường đi của tia sáng qua thấu kính
Đường đi của tia sáng qua thấu kính tuân theo định luật khúc xạ ánh
sáng và hệ quả của nó.
- Tia tới song song với trục chính, tia ló (hoặc đường kéo dài tia ló) đi
qua tiêu điểm chính.
- Tia tới đi qua quang tâm cho tia ló truyền thẳng.
- Tia tới ( hoặc đường kéo dài tia tới) đi qua tiêu điểm chính cho tia ló
song song với trục chính.

25