LUẬN văn sư PHẠM vật lý THIẾT kế tài LIỆU học tập PHẦN QUANG HÌNH học THEO cấu TRÚC KHỐI KIẾN THỨC

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA SƯ PHẠM
BỘ MÔN SƯ PHẠM VẬT LÝ

Tên đề tài: THIẾT KẾ TÀI LIỆU HỌC TẬP PHẦN QUANG

HÌNH HỌC THEO CẤU TRÚC KHỐI KIẾN THỨC
Luận văn tốt nghiệp
Ngành: Sư phạm Vật Lý

GV hướng dẫn:

ThS Nguyễn Hữu Khanh

Sinh viên: HỒ QUỐC DUY
Lớp: SP. VẬT LÝ 01 K32
Mã số SV: 1060107

Cần Thơ, Tháng 5/2010


Luận văn tốt nghiệp 2010

Thiết kế tài liệu học tập Quang Hình Học dưới dạng Block

LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian thực hiện đề tài tôi đã học hỏi được rất
nhiều điều bổ ít từ thấy hướng dẫn và các bạn.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Nguyễn Hữu
Khanh trên cương vị là người hướng dẫn. Thầy đã tận tình
hướng dẫn và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành

tốt đề tài này.
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy, các cô và các bạn
sinh viên trong Bộ Môn Sư Phạm Vật Lý trường Đại Học Cần
Thơ đã đóng góp ý kiến và những kinh nghiệm để tôi có thể
thực hiện đề tài một cách tốt nhất.

GVHD: ThS Nguyễn Hữu Khanh
SVTH : Hồ Quốc Duy

Trang 1


Luận văn tốt nghiệp 2010

Thiết kế tài liệu học tập Quang Hình Học dưới dạng Block

Mục lục
Phần 1: Mở đầu........................................................................................... Trang 3
1. Lý do chọn đề tài.................................................................................. Trang 4
2. Mục đích của đề tài. ............................................................................. Trang 4
3. Đối tượng và khách thể nghiên cứu. ..................................................... Trang 4
3.1 Đối tượng nghiên cứu. ..................................................................... Trang 4
3.2 Khách thể nghiên cứu. ..................................................................... Trang 4
4. Phương pháp nghiên cứu. ..................................................................... Trang 4
4.1.Phương pháp quan sát. ..................................................................... Trang 4
4.2 Phương pháp phỏng vấn, điều tra..................................................... Trang 4
4.3 Phương pháp thực nghiệm tự nhiên.................................................. Trang 4
4.4 Phương pháp nghiên cứu tài liệu ...................................................... Trang 4
5. Giả thuyết nghiên cứu. ......................................................................... Trang 5
6. Nhiệm vụ nghiên cứu ........................................................................... Trang 5

7. Phạm vi và giới hạn của đề tài. ............................................................. Trang 5
8. Tính mới mẻ và giá trị hiện thực của đề tài........................................... Trang 5
8.1 Tính mới mẻ. ................................................................................... Trang 5
8.2 Hướng phát triển của đề tài. ............................................................. Trang 5
Phần 2. Nội dung ........................................................................................ Trang 5
1. Sơ lược về tình hình tự học của sinh viên hiện nay ................................ Trang5
2. Đặc điểm các tài liệu học tập của sinh viên hiện nay ............................ Trang 5
3. Sơ lược về đề tài................................................................................... Trang 6
3.1 Các loại tài liệu hiện nay có dạng giống như đề tài .......................... Trang 6
3.2 Đặc điểm của đề tài.......................................................................... Trang 6
3.3 Cấu trúc của đề tài ........................................................................... Trang 7
4. Nội dung của đề tài............................................................................... Trang 8
Những định luật cơ bản của quang hình học. ......................................... Trang 9
A. Nội dung ........................................................................................ Trang 9
B. Câu hỏi ôn tập .............................................................................. Trang 16
Sự phản xạ ánh sáng trên gương. ......................................................... Trang 15
A. Nội dung ...................................................................................... Trang 15
B. Câu hỏi ôn tập .............................................................................. Trang 25
C. Bài tập tham khảo......................................................................... Trang 26
D. Bài tập rèn luyện .......................................................................... Trang 29
E. Câu hỏi tự đánh giá....................................................................... Trang 31
Khúc xạ ánh sáng ................................................................................ Trang 33
A. Nội dung ...................................................................................... Trang 34
B. Câu hỏi ôn tập .............................................................................. Trang 38
C. Bài tập tham khảo......................................................................... Trang 42
GVHD: ThS Nguyễn Hữu Khanh
SVTH : Hồ Quốc Duy

Trang 2

Luận văn tốt nghiệp 2010

Thiết kế tài liệu học tập Quang Hình Học dưới dạng Block

D. Bài tập rèn luyện .......................................................................... Trang 43
E. Câu hỏi tự đánh giá....................................................................... Trang 45
Thấu kính mỏng................................................................................... Trang 47
A. Nội dung ...................................................................................... Trang 48
B. Câu hỏi ôn tập .............................................................................. Trang 53
C. Bài tập tham khảo......................................................................... Trang 54
D. Bài tập rèn luyện .......................................................................... Trang 58
E. Câu hỏi tự đánh giá....................................................................... Trang 60
Những sai sót của một quang hệ. ......................................................... Trang 62
A. Nội dung ...................................................................................... Trang 63
B. Câu hỏi ôn tập .............................................................................. Trang 69
Mắt và các tật của mắt. ........................................................................ Trang 70
A. Nội dung ....................................................................................... Trang71
B. Câu hỏi ôn tập .............................................................................. Trang 75
C. Bài tập tham khảo......................................................................... Trang 76
D. Bài tập rèn luyện .......................................................................... Trang 79
E. Câu hỏi tự đánh giá....................................................................... Trang 81
Các dụng cụ quang học........................................................................ Trang 83
A. Nội dung ...................................................................................... Trang 84
B. Câu hỏi ôn tập .............................................................................. Trang 89
C. Bài tập tham khảo......................................................................... Trang 90
D. Bài tập rèn luyện .......................................................................... Trang 94
E. Câu hỏi tự đánh giá....................................................................... Trang 96
5. Kết quả khảo sát thực tế ........................................................................ Trang 97
Phần 3. Kết luận........................................................................................ Trang 98

Tài liệu tham khảo ........................................................................................... Trang 99

GVHD: ThS Nguyễn Hữu Khanh
SVTH : Hồ Quốc Duy

Trang 3


Luận văn tốt nghiệp 2010

Thiết kế tài liệu học tập Quang Hình Học dưới dạng Block

Phần 1: MỞ ĐẦU
1. lý do chọn đề tài.
Hiện nay chúng ta đang sống trong một thời đại mà công nghệ thông tin phát triển
như vủ bảo, một thời đại mà chúng ta có thể dễ dàng tiếp xúc với kho tàng tri thức của
nhân loại, một thời đại mà có rất nhiều loại tài liệu để ta học tập và nghiên cứu. Tuy
nhiên để tìm được một tài liệu học tập đầy đủ và hoàn chỉnh thì không dễ dàng một chút
nào. Vậy đối với sinh viên chuyên ngành Vật Lý có một tài liệu nào giúp cho họ tham
khảo chứa đựng nội dung lý thuyết, các câu hỏi ôn tập, bài tập tham khảo, bài tập rèn
luyện và chứa đựng những câu hỏi để tự đánh giá? Câu trả lời là không hoặc có nhưng
nội dung còn rất hạn chế. Chính vì những lý do trên nên tôi quyết định thực hiện đề tài
“thiết kế tài liệu học tập quang học dưới dạng block” nhằm cung cấp cho các sinh viên
chuyên ngành Vật lý một loại tài liệu học tập đáp ứng được các yêu cầu cần thiết với nội
dung phong phú.
2. Mục đích của đề tài.
- Thiết kế cấu trúc tài liệu theo các thành tố: Nội dung, câu hỏi ôn tập, bài tập tham
khảo, bài tập vận dụng, câu hỏi tự đánh giá.
- Xây dựng nội dung theo tiêu chí: trực quang, nội dung phong phú.
- Đưa tài liệu lên website.

3. Đối tượng và khách thể nghiên cứu.
3.1 Đối tượng nghiên cứu.
- Một số bài giảng môn Quang Học được thiết kế bằng các phần mềm tin học ứng
dụng.
3.2 Khách thể nghiên cứu.
- Giảng viên và sinh viên trong dạy và học Quang Học tại trường ĐH Cần Thơ.
- Một số bài giảng môn Quang Học.
4. Phương pháp nghiên cứu.
4.1.Phương pháp quan sát.
- Quan sát giảng viên và sinh viên trường ĐH Cần Thơ trong quá trình dạy và học
tích cực qua một số bài giảng thử nghiệm.
4.2 Phương pháp phỏng vấn, điều tra.
- Xây dựng các phiếu điều tra thu thập dữ liệu từ sinh viên về mức độ hiểu bài, khả
năng ứng dụng thực tế, các thói quen tư duy.
- Chọn mẫu để điều tra sinh viên và thực hiện việc điều tra đến sinh viên và giảng
viên.
4.3 Phương pháp thực nghiệm tự nhiên.
- Thiết kế và dạy thử nghiệm một số bài giảng.
4.4 Phương pháp nghiên cứu tài liệu.
- Phân tích và tổng hợp tài liệu về các định hướng trong quá trình dạy học.
GVHD: ThS Nguyễn Hữu Khanh
SVTH : Hồ Quốc Duy

Trang 4


Luận văn tốt nghiệp 2010

Thiết kế tài liệu học tập Quang Hình Học dưới dạng Block

5.Giả thuyết nghiên cứu.
“Thiết kế tài liệu học tập quang hình học dưới dạng block” sẽ đáp ứng nhu cầu
của người học và nâng cao chất lượng dạy và học ở các trường đại học.
6.Nhiệm vụ nghiên cứu.
- Nhiệm vụ 1: Thiết kế một số bài giảng môn Quang Học bằng các phần mềm tin
học ứng dụng.
- Nhiệm vụ 2: Thử nghiệm các bài giảng đã thiết kế
- Nhiệm vụ 3: Quan sát lớp học và lấy ý kiến về tác dụng tiếp thu và vận dụng
kiến thức của sinh viên qua các bài giảng.
7. Phạm vi và giới hạn của đề tài.
- Trong phạm vi một luận văn cử nhân chỉ thực hiện ở trường ĐH Cần Thơ.
- Nội dung đề tài chỉ thực hiện trong phần Quang Hình Học của môn Quang Học
8. Tính mới mẻ và giá trị hiện thực của đề tài.
8.1 Tính mới mẻ.
- Đề tài sử dụng phần mềm flash để chuyển tải nội dung và thiết kế các thí nghiệm
ảo.
- Nội dung các bài giảng được đưa lên internet dưới dạng một block.
8.2. Hướng phát triển của đề tài.
- Đề tài cần được tiếp tục phát triển hướng đến thiết kế các bài giảng của các môn
học khác nhằm phục vụ cho công tác giáo dục.

Phần 2. NỘI DUNG
1. Sơ lược về tình hình tự học của sinh viên hiện nay.
Hiện nay nhiều trường đại học và cao đẳng trên toàn quốc đã, đang và sẽ chuyển
sang chế độ tín chỉ hóa, với việc thực hiên chế độ tín chỉ hóa này đòi hỏi sinh viên tự học
là chính, thời gian trên giảng đướng của họ sẽ rút ngắn lại đáng kể có thể chỉ bằng một
nửa so với trước kia. Tuy nhiên theo số liệu thống kê của tờ báo trực tuyến Vietnamnet
thì thực tế lại hết sức phủ phàng bình quân, số giờ tự học tại nhà của sinh viên cho mỗi
môn học chưa đến 3 giờ/tuần. Trong đó, có đến 51,2% số sinh viên tự khai có thời gian
học tại nhà từ 2 giờ trở xuống, 39,3% học từ 1-2 giờ/tuần; 11,9% tự học dưới 1 giờ/tuần.

Theo hướng dẫn của các trường ĐH trên thế giới để chuẩn bị tốt cho một tiết học trên lớp
thì thời gian làm việc ở nhà tối thiểu phải là 2 giờ, tức 6 giờ/tuần cho một môn học có số
tiết lên lớp là 3 tiết/tuần. Điều này cho thấy sinh viên hiện nay vẫn học tập 1 cách thụ
động, chủ yếu dựa vào bài giảng của thầy cô trên lớp.
2. Đặc điểm các tài liệu học tập của sinh viên hiện nay.
Hiện nay có rất nhiều loại tài liệu học tập sinh viên có thể tham khảo: Sách giáo khoa,
báo, tạp chí, giáo trình, website…Tuy các tài liệu này rất phong phú về nội dung nhưng
đôi khi nó làm cho người đọc cảm thấy khó khăn vì những đặc điểm riêng của nó:
· Sách giáo khoa: chứa đựng gần như đầy đủ các phần cần thiết cho người học
nhưng nội dung của nó quá ngắn gọn.
GVHD: ThS Nguyễn Hữu Khanh
SVTH : Hồ Quốc Duy

Trang 5


Luận văn tốt nghiệp 2010

Thiết kế tài liệu học tập Quang Hình Học dưới dạng Block

· Báo, tạp chí: đây là loại tài liệu phát hành theo định kỳ ưu điểm của nó là người
đọc có thể tìm thấy chúng ở nhiều nơi tuy nhiên về mặt kiến thức chuyên ngành nó
cung cấp cho người đọc là rất hạn chế đôi khi chỉ mang tính chất giới thiệu mà
không đi sâu vào bản chất bên trong, tuy một số tạp chí chuyên ngành (vật lý tuổi
trẻ, vật lý thiên văn…) thì có đi sâu vào nội dung bên trong nhưng những kiến
thức đó đôi khi là quá tầm hoặc quá đơn giản đối với người đọc, mặt khác các loại
tài liệu nói trên chỉ chứa đựng phần nội dung lý thuyết mà thiếu đi các bài tập vận
dụng hay các câu hỏi để người học tự kiểm tra kiến thức.
· Giáo trình là một loại tài liệu rất phổ biến ở các trường đại học, cao đẳng hiện nay
đặc điểm của loại tài liệu này là nó chỉ cung cấp cho người học phần nội dung kiến

thức và bài tập rèn luyện đôi khi còn có thêm những bài tập vận dụng, nhưng như
thế cũng chưa đủ đáp ứng yêu cầu học tập ngày càng phong phú và hiện đại của
sinh viên hiện nay.
· Các website đây là nơi mà sinh viên thường tham khảo trong qua trình học tập nó
chứa đựng một lượng kiến thức rất to lớn tuy nhiên để tìm được một trang web
theo mong muốn thì không hề dễ dàng một chút nào, đôi khi để tìm được đầy đủ
các nội dung cần thiết thì phải tham khảo 2, 3 trang web hoặc nhiều hơn nữa điều
này làm cho các bạn sinh viên mất rất nhiều thời gian, công sức và cả tiền bạc.
Nói tóm lại các loại tài liệu học tập đã nêu trên chưa đáp ứng đầy đủ yêu cầu học tập của
sinh viên hiện nay.
3. Sơ lược về đề tài.
3.1 Các loại tài liệu hiện nay có dạng giống như đề tài.
- Sách giáo khoa.
- Website (www.onthi.net, www.quanghinh.net,thuvienvatly.com,…).
3.2 Đặc điểm của đề tài.
Đề tài được thiết kế gồm 5 phần: Nội dung, câu hỏi ôn tập, bài tập tham khảo, bài
tập vận dung, bài tập kiểm tra.
Ø Nội dung: chứa đựng nội dung lý thuyết kèm theo đó là các thí nghiệm ảo sẽ giúp
cho sinh viên vừa tham khảo lý thuyết vừa xem được các thí nghiệm, làm cho việc
học thêm trực quan sinh động .
Ø Câu hỏi ôn tập: là những câu hỏi giúp cho sinh viên ôn lại các kiến thức kèm theo
đó là nhứng câu hỏi vận dụng kiến thức vào thực tế.
Ø Bài tập tham khảo: là những bài tập có kèm theo lời giải để giúp cho sinh viên làm
cơ sở để giải các bài tập khác.
Ø Bài tập vận dụng: phần này chúa đựng các bài tập nhưng không kèm theo các lời
giải nhằm giúp cho sinh viên rèn luyện luyện kĩ năng giải bài tập.
Ø Câu hỏi tự đánh giá là những câu hỏi trắc nghiệm nó sẽ giúp cho sinh viên kiểm
tra lại các kiến thức mình đã nắm và cần phải thay đổi điểu chỉnh ở những điểm
nào.
GVHD: ThS Nguyễn Hữu Khanh

SVTH : Hồ Quốc Duy

Trang 6


Luận văn tốt nghiệp 2010

Thiết kế tài liệu học tập Quang Hình Học dưới dạng Block

3.3 Cấu trúc cuả đề tài.

GVHD: ThS Nguyễn Hữu Khanh
SVTH : Hồ Quốc Duy

Trang 7


Luận văn tốt nghiệp 2010

Thiết kế tài liệu học tập Quang Hình Học dưới dạng Block

4.Nội dung của đề tài

TRANG CHỦ

GVHD: ThS Nguyễn Hữu Khanh
SVTH : Hồ Quốc Duy

Trang 8

Luận văn tốt nghiệp 2010

Thiết kế tài liệu học tập Quang Hình Học dưới dạng Block

NHỮNG ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN CỦA QUANG HÌNH HỌC

GVHD: ThS Nguyễn Hữu Khanh
SVTH : Hồ Quốc Duy

Trang 9


Luận văn tốt nghiệp 2010

Thiết kế tài liệu học tập Quang Hình Học dưới dạng Block

A. Nội dung.
1. Nguyên lý Ferma – Định lý Ma - Lút
1.1.khái niệm quang trình.
Quang trình (quang lộ) giữa hai điểm A, B trong môi trường có chiết suất n là
đoạn đường ánh sáng đi được trong chân không trong cùng một khoảng thời gian t
mà ánh sáng đi được từ A đến B trong môi trường đó.
L=c.t
(1.1)
Nếu ánh sáng truyền trong môi trường vật chất thì quang trình sẽ được tính theo
công thức:
L=n.s
(1.2)
Vậy ta có một khái niệm khác về quang trình: quang trình có độ lớn bằng tích

chiết suất của môi trường với độ dài hình học của đoạn đường AB trong môi trường
đó.
Nếu ánh sáng truyền qua nhiều môi trường có chiết suất lần lượt là n1, n2,
n3,…Với các đoạn đường S1, S2, S3,… Thì quang trình được tính theo công thức.
L=n1.S1+n2.S2.+n3.S3+….=∑niSi
(1.3)
Nếu ánh sáng truyền trong môi trường có chiết suất thay đổi liên tục thì ta chia
nhỏ đoạn đường này ra đến mức xem như chiết suất được xem như không đổi, khi
này quang trình được tính
B

L = ò nds
A

(1.4)

1.2.Nội dung nguyên lý Ferma.
Trong môi trường cụ thể, ánh sáng truyền từ điểm A sang điểm B sẽ truyền theo
con đường có quang lộ là cực trị nghĩa là giữa hai điểm A và B ánh sáng sẽ truyền
theo con đường nào ít mất thời gian nhất, hoặc mất thời gian nhiều nhất, hay truyền
theo những con đường mà thời gian đi là như nhau.
- So với tất cả các con đường đi từ
xét hình
O
F1 đến gương M2 rồi đến F2 thì
con đường truyền thực F1OF2 của
M3
ánh sáng là con đường dài nhất .
M2 M1
- Đối với gương M3, con

F2
F1
đường thực F1OF2 là con đường
ngắn nhất.
- Đối với gương êlipxôit M1, có vô
số đường truyền thực của ánh sáng
từ F1 tới M1 rồi tới F2. Các đường truyền này đều bằng nhau.
D

GVHD: ThS Nguyễn Hữu Khanh
SVTH : Hồ Quốc Duy

Trang 10


Luận văn tốt nghiệp 2010

Thiết kế tài liệu học tập Quang Hình Học dưới dạng Block

1.3 Định lý Ma - Lút
1.3.1. Khái niệm mặt trực giao: là tập hợp các điểm có dao động sáng cùng pha.
Tùy theo dạng hình học khác nhau mặt trực giao sẽ có thể là mặt phẳng, mặt cầu…
Mặt trực giao luôn vuông góc với chùm tia sáng.

O

S1

S2

S1

S2

1.3.2. Nội dung định lý Malus.
Quang lộ của các tia sáng giữa hai mặt trực giao thì bằng nhau.
2.Định luật truyền thẳng ánh sáng.
2.1 Nguồn sáng và vật sáng:
Nguồn sáng là những vật tự phát ra ánh sáng.

Các vật sáng bao gồm các nguồn sáng và các vật được chiếu sáng.

GVHD: ThS Nguyễn Hữu Khanh
SVTH : Hồ Quốc Duy

Trang 11


Luận văn tốt nghiệp 2010

Thiết kế tài liệu học tập Quang Hình Học dưới dạng Block

2.2 Vật chắn sáng - Vật trong suốt:
Vật chắn sáng là vật không cho ánh sáng truyền qua.

Vật trong suốt là vật để cho ánh sáng truyền qua gần như hoàn toàn. Môi
trường trong suốt không chứa các chất bẩn và ta không trông thấy vết của các luồng
ánh sáng truyền trong đó.

2.3 Định luật truyền thẳng của ánh sáng:

Trong một môi trường trong suốt và đồng tính, ánh sáng truyền theo đường
thẳng.

Định luật về sự truyền thẳng của ánh sáng được vận dụng để giải thích các
hiện tượng: sự xuất hiện vùng bóng đen và vùng nửa tối, nhật thực, nguyệt thực và
ứng dụng để ngắm đường thẳng trên mặt đất dùng các cọc tiêu…
GVHD: ThS Nguyễn Hữu Khanh
SVTH : Hồ Quốc Duy

Trang 12


Luận văn tốt nghiệp 2010

Thiết kế tài liệu học tập Quang Hình Học dưới dạng Block

3.Định luật phản xạ ánh sáng.
3.1 Hiện tượng phản xạ ánh sáng: Hiện tượng tia sáng bị đổi hướng, trở lại môi
trường cũ khi gặp một bề mặt nhẵn gọi là hiện tượng phản xạ ánh sáng.

Bề mặt nhẵn này có thể là mặt của một vật hay mặt phân cách giữa hai môi
trường trong suốt khác nhau.
3.2 Định luật
Tia phản xạ nằm trong mặt phẳng tới. Tia phản xạ và tia tới ở hai bên đường
pháp tuyến. Góc phản xạ bằng góc tới. i’=i

4. Định luật khúc xạ ánh sáng.
4.1 Hiện tượng khúc xạ ánh sáng.
- Thí nghiệm: Chiếu một chùm tia sáng song song
hẹp SI (coi như một tia sáng) đến mặt phân cách giữa

không khí và nước, đựng trong một bể nhỏ có thành bằng
thuỷ tinh phẳng, thẳng đứng. Tia tới SI nghiêng trên mặt
GVHD: ThS Nguyễn Hữu Khanh
SVTH : Hồ Quốc Duy

Trang 13


Luận văn tốt nghiệp 2010

Thiết kế tài liệu học tập Quang Hình Học dưới dạng Block

phân cách. Ta sẽ thấy có một phần chùm tia sáng đi xuyên vào trong nước; nhưng tại
điểm tới I, tia sáng bị gẫy khúc. Hiện tượng này gọi là hiện tượng khúc xạ ánh sáng.
Tia sáng đi trong nước gọi là tia khúc xạ (IK).
Hiện tượng khi ánh sáng truyền qua một mặt phân cách giữa hai môi trường
trong suốt, tia sáng bị gẫy khúc (đổi hướng đột ngột) ở mặt phân cách gọi là hiện
tượng khúc xạ ánh sáng.
4.2 Nội dung định luật khác xạ ánh sáng.
Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới, tia tới và tia khúc xạ ở hai bên đường pháp
tuyến. Tỉ số giữa sin góc tới và sin góc khúc xạ là một hằng số đối với hai môi trường
cho trước.

sin i
n
= 2 = n 21
sin r
n1

(1.5)

i, r lần lượt là góc là góc tới và góc khúc xạ.
n1,n2 lần lượt là chiết suất tuyệt đối của môi trường 1 và 2.
n21 là chiết suất tỉ đối của môi trường 2 đối với môi trường 1.
*Chiết suất tuyệt đối và chiết suất tỉ đối.
Chiết suất tuyệt đối của một môi trường là chiết suất của nó đối với chân
không.
Vì chiết suất của không khí xấp xỉ bằng 1, nên không cần tính chiết suất tuyệt
đối của nó.
Dựa vào thuyết về bản chất sóng của ánh sáng mà Huyghen đề ra, người ta đã
chứng minh được rằng: Chiết suất tuyệt đối của các môi trường trong suốt tỉ lệ
nghịch với vận tốc truyền của ánh sáng trong các môi trường đó.
Vậy giữa chiết suất tỉ đối n21 của môi trường 2 đối với môi trường 1 và các
chiết suất tuyệt đối n2 và n1 của chúng có hệ thức sau:
n21 =

n2
n1

5. Sự phản xạ toàn phần.
5.1. Hiện tượng
Chiếu một chùm tia sáng song song
hẹp (coi như một tia sáng SH) từ không khí
vào nước theo phương vuông góc với mặt
nước. Nước được chứa trong một bể nhỏ có
thành bằng thuỷ tinh phẳng, thẳng đứng.
Dưới đáy bể có một gương phẳng G mặt
nghiêng. Độ nghiêng của gương G có thể
GVHD: ThS Nguyễn Hữu Khanh
SVTH : Hồ Quốc Duy

Trang 14


Luận văn tốt nghiệp 2010

Thiết kế tài liệu học tập Quang Hình Học dưới dạng Block

thay đổi được. Tia SH đến gặp mặt gương G ở điểm I. Nó bị phản xạ trở lại gặp mặt
nước ở J. Tại đó, một phần chùm tia sáng bị phản xạ (tia JR) và một phần khúc xạ ra
ngoài không khí (tia JK).
Ta có thể quan sát được đường đi của các tia IJ, JR và JK bằng cách cho chúng
đi là là mặt của một bảng gỗ nhỏ sơn trắng. Tăng dần độ nghiêng của gương G: góc
tới i của tia tới IJ trên mặt phân cách cũng tăng dần. Kết quả, ta thấy như sau:
+ Khi góc tới i còn nhỏ thì tia khúc xạ JK rất sáng còn tia phản xạ JR rất mờ.
+ Khi góc tới i tăng lên thì góc khúc xạ r cũng tăng nhưng r luôn luôn lớn hơn
i. Đồng thời, ta thấy tia phản xạ sáng dần lên còn tia khúc xạ mờ dần đi.
+ Khi góc tới i đạt tới một giá trị nào đó (mà ta gọi là góc giới hạn phản xạ
toàn phần: thì góc khúc xạ r = 900. Lúc đó tia khúc xạ đi là là mặt phân cách và rất
mờ, còn tia phản xạ rất sáng.
+ Nếu tiếp tục tăng i sao cho i > igh thì sẽ không còn tia khúc xạ nữa. Toàn bộ
tia tới bị phản xạ. Do đó tia phản xạ sáng như tia tới. Đó là hiện tượng phản xạ toàn
phần.
2.2. Góc giới hạn xảy ra phản xạ toàn phần.
Khi chưa xẩy ra phản xạ toàn phần, ta có:

sin i
n
= 2 = n 21
sin r

n1
Khi bắt đầu có phản xạ toàn phần thì i =
igh và r = 900.

sin

igh

=

n2
n1

Nếu tia sáng đi theo chiều từ một
môi trường trong suốt nào đó (nước,
thuỷ tinh v.v…) ra không khí thì n2 = 1
và sinigh = 1/n1
5.3.Điều kiện để có phản xạ toàn phần
Trước hết, 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 (có chiết suất lớn hơn) sáng môi trường chiết quang kém (có chiết suất
nhỏ hơn).
Chẳng hạn có thể xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần khi tia sáng truyền theo
chiều từ nước sang không khí, từ thuỷ tinh sang không khí, từ thuỷ tinh sang nước
v.v…
GVHD: ThS Nguyễn Hữu Khanh
SVTH : Hồ Quốc Duy

Trang 15

Luận văn tốt nghiệp 2010

Thiết kế tài liệu học tập Quang Hình Học dưới dạng Block

Ngoài ra, góc tới của tia sáng trên mặt phân cách phải lớn hơn hoặc bằng góc
giới hạn phản xạ toàn phần. Khi i = igh thì hiện tượng phản xạ toàn phần bắt đầu xảy
ra.
5.4. Ứng dụng.
C Lăng kính phản xạ toàn phần: Lăng kính phản xạ toàn phần là một khối thuỷ
tinh hình lăng trụ đứng, có tiết diện thẳng là một tam giác vuông cân ABC.

\

C Ảo giác: Đó là hiện tượng quang học xảy ra trong khí quyển do có sự phản
xạ toàn phần của tia sáng trên mặt phân cách giữa lớp không khí lạnh (có chiết suất
lớn) và lớp không khí nóng (có chiết suất nhỏ).

C Sợi quang học: Hiện tượng phản xạ toàn phần được ứng dụng trong các sợi
quang học. Sợi quang học là những sợi bằng hợp chất trong suốt, dễ uốn, có thành
nhẵn, hình trụ. Một tia sáng đi vào bên trong sợi ở một đầu sẽ bị phản xạ toàn phần
nhiều lần liên tiếp ở thành trong của sợi, rồi ló ra khỏi sợi ở đầu bên kia. Như vậy, sợi
quang học đóng vai trò như một “ống dẫn ánh sáng”. Sợi quang học có nhiều ứng
dụng trong khoa học và kĩ thuật hiện đại, cũng như trong y học.

GVHD: ThS Nguyễn Hữu Khanh
SVTH : Hồ Quốc Duy

Trang 16

Luận văn tốt nghiệp 2010

Thiết kế tài liệu học tập Quang Hình Học dưới dạng Block

B. Câu hỏi ôn tập.
1. Trong môi trường chiết suất thay đổi theo tọa độ như vậy thì tia sáng sẽ bị uốn
cong về phía tăng hay giảm chiết suất?
2. Thế nào là môi trường trong suốt, đồng chất và đẳng hướng?
3. Xét xem điều gì sẽ xảy ra khi một tia sáng đi trong môi trường có chiết suất thay
đổi theo thời gian?
4. Thế nào là phản xạ toàn phần? Nêu điều kiện để có phản xạ toàn phần.
5. So sánh phản xạ toàn phần và phản xạ thông thường.
6. Cáp quang là gì? Hãy cho biết cấu tạo của cáp quang.

GVHD: ThS Nguyễn Hữu Khanh
SVTH : Hồ Quốc Duy

Trang 17


Luận văn tốt nghiệp 2010

Thiết kế tài liệu học tập Quang Hình Học dưới dạng Block

PHẢN XẠ ÁNH SÁNG

GVHD: ThS Nguyễn Hữu Khanh
SVTH : Hồ Quốc Duy

Trang 18


Luận văn tốt nghiệp 2010

Thiết kế tài liệu học tập Quang Hình Học dưới dạng Block

PHẢN XẠ ÁNH SÁNG TRÊN GƯƠNG
1.vật và ảnh.
- Vật thật: đứng trước quang hệ, phát ra chùm tia phân kỳ truyền đến quang hệ.
- Vật ảo: đứng sau quang hệ, là ảnh của một vật nào đó, nó được tạo thành do
chùm tia hội nhưng chưa hội tụ do gặp một quang hệ mới
- Ảnh thật : được tạo ra bởi chùm tia ra khỏi hệ là chùm hội tụ
+ Đối với hệ phản xạ thì ảnh thật ở phía trước hệ
+ Đối với hệ truyền thì ảnh thật ở phía sau hệ.
- Ảnh ảo: được tạo bởi chùm tia ra khỏi hệ là chum tia phân kỳ.
+ Đối với hệ phản xạ thì ảnh ảo ở phía sau hệ
+ Đối với hệ truyền thì ảnh ảo ở phía trước hệ.
2.Gương phẳng.
2.1.Định nghĩa: Gương phẳng là một mặt phẳng nhẵn có khả năng phản xạ gần
như hoàn toàn ánh sáng chiếu tới.

2.2. Sự tạo ảnh qua gương phẳng.
2.2.1. Ảnh ảo qua gương phẳng.
- Xét một nguồn sáng điểm
S, phát ra một chùm sáng phân
kỳ chiếu tới mặt phản xạ của
một gương phẳng. Dựa vào
định luật phản xạ ánh sáng ta
chứng minh được chùm phản

xạ cũng là một chùm phân kỳ.
Đặt mắt sao cho chùm phản xạ
từ gương lọt vào mắt ngắm ta
thấy chùm sáng này dường như
được phát ra từ một điểm S’
trong gương, về mặt hình học
S’ là điểm đồng quy của tất cả
GVHD: ThS Nguyễn Hữu Khanh
SVTH : Hồ Quốc Duy

Trang 19


Luận văn tốt nghiệp 2010

Thiết kế tài liệu học tập Quang Hình Học dưới dạng Block

các đuờng kéo dài của chùm tia phản xạ . S’ gọi là ảnh của S qua gương phẳng.
Ảnh S’ này có đặc điểm là không thể hứng được nhờ một màn hứng E nào đó người ta gọi loại ảnh có tính chất đó là ảnh ảo.
- Nếu vật tạo ảnh là một vật sáng có kích thước thì ảnh của vật chính là tập hợp
của tất cả các điểm ảnh của các điểm trên vật qua gương phẳng.
2.2.2 Ảnh thật qua gương phẳng.
Giả sử tồn tại một chùm hội tụ chiếu
tới bề mặt của một gương phẳng (Chú
ý: điểm hội tụ S chỉ là tưởng tượng nằm
trong gương nó là điểm đồng quy của
các tia tới theo chiều truyền ánh sáng Điểm này gọi là vật ảo đối với gương).
Dùng định luật phản xạ ánh sáng ta có
thể chứng minh được rằng chùm tia
phản xạ cũng là một chùm hội tụ.

Dùng một màn ảnh E hứng lấy điểm hội tụ S’ - S’ gọi là ảnh thật của vật ảo S
qua gương.
2.3. Tính chất của ảnh qua gương phẳng.
Ảnh qua gương phẳng có những tính chất sau đây:
o Ảnh và vật luôn luôn trái bản chất (vật thật cho ảnh ảo, vật ảo cho ảnh thật).

o Ảnh luôn đối xứng với vật qua gương.
o Ảnh có hình dạng và kích thước giống hệt vật khi gương quay một góc a thì
tia phản xạ quay một góc 2a.

GVHD: ThS Nguyễn Hữu Khanh
SVTH : Hồ Quốc Duy

Trang 20


Luận văn tốt nghiệp 2010

Thiết kế tài liệu học tập Quang Hình Học dưới dạng Block

2.4. Thị trường của gương phẳng.
2.4.1. Định nghĩa thị trường của gương: Thị trường của một gương là khoảng
không gian trước gương mà nếu đặt vật trong đó ta luôn có thể nhìn thấy ảnh của nó
qua gương.
2.4.2. Thị trường của gương phẳng.
Xét một điểm sáng M đặt trước một gương phẳng. Chùm tia tới phát ra từ M
chiếu tới gương cho chùm phản xạ là chùm phân kỳ có dạng hình nón cụt. Ta thấy
nếu đặt mắt ở bất kỳ vị trí nào trong vùng nón của chùm phản xạ từ gương ta luôn
nhìn thấy ảnh của M qua gương.
Theo nguyên lý thuận nghịch chiều truyền ánh sáng nếu đặt mắt tại M thì mọi vật

đặt trong vùng nón đó đều cho tia phản xạ qua gương hội tụ tại M. Nói cách khác
mọi vật đặt trong vùng nón này ta đều quan sát được ảnh của nó khi đặt mắt tại M.
Vùng nón đó gọi là thị trường của gương phẳng.
2.5. Công thức gương phẳng
2.5.1. Công thức liên hệ giữa vật và ảnh:
Nếu gọi d là khoảng cách từ vật tới gương, d’ là khoảng cách từ ảnh của vật tới
gương thì ta có:
d’ = -d
Dấu “-” thể hiện sự trái bản chất của ảnh với vật
Quy ước:
· Ảnh thật d’ > 0; ảnh ảo: d’ < 0.
· Vật thật d > 0; vật ảo: d < 0.
2.5.2. Công thức về sự dịch chuyển của vật và ảnh.
Nếu vật dịch lại gần hay ra xa gương một đoạn L thì ảnh cũng dịch lại gần hay ra
xa gương một đoạn L
Khi vật dịch lại gần hay ra xa gương một đoạn L thì khoảng cách giữa chúng sẽ
giảm hoặc tăng một lượng 2L.
3.Gương cầu.
3.1. Định nghĩa: gương cầu là mặt cầu hay một phần mặt cầu phản xạ ánh sáng.
Thông thường chỉ là một phần chỏm cầu.

Có hai loại gương cầu:
- Gương cầu lõm: là loại gương cầu có mặt phản xạ hướng vào tâm C của gương.
GVHD: ThS Nguyễn Hữu Khanh
SVTH : Hồ Quốc Duy

Trang 21


Luận văn tốt nghiệp 2010

Thiết kế tài liệu học tập Quang Hình Học dưới dạng Block

- Gương cầu lồi: là loại gương cầu có mặt phản xạ hướng ra ngoài tâm C của
gương.
3.2. Công thức gương cầu.
quá trình tạo ảnh.
1 1
2
+ ' =
d d
R

(2.1)

Hay
1 1
1
+ ' =
d d
f

(2.1’)

Với:
d là khoảng cách từ vật đến gương AC
d’ là khoảng cách từ gương đến
ảnh. CA
R là bán kính của gương.
f là tiêu cự của gương. f =

R
2

d, d’, f, R là các giá trị đại số. tuy nhiên ta có thể sử dụng công thức ( 2.1) hay (2.1’)
theo quy ước sau đây.
F Vật thật
d>0
F Vật ảo
d<0
F Ảnh thật
d’> 0
F Ảnh ảo
d’< 0
F Gương lồi
f, R < 0
F Gương lõm f, R > 0.
Khi nguồn sáng ở xa vô cực : d ® ¥ thì d’=
ngược lại d’ ® ¥ thì d =

R
= f , ảnh trùng với tiêu điểm F,
2

R
= f tức là vị trí của nguồn điểm ngay tiêu điểm .
2

Khi nguồn sáng S º C tức là d = 2f = R Þ d’= 2f = R. Ảnh cùng vị trí với vật.
3.3.Độ phóng đại của ảnh.

Ảnh của vật qua gương cầu có thể lớn hơn hoặc nhỏ hơn vật tùy theo loại gương
và khoảng cách từ vật đến gương, nhưng nói chung là khác với kích thước của vật.
Ta có công thức tính độ phóng đại
của ảnh
K=

y'
d'
=y
d

(2.2)

Với y, y’ là chiều cao của vật và
của ảnh
Khi
K > 0 ảnh và vật cùng chiều.
K < 0 ảnh và vật ngược chiều.
K > 1 ảnh lớn hơn vật.
GVHD: ThS Nguyễn Hữu Khanh
SVTH : Hồ Quốc Duy

Trang 22


Luận văn tốt nghiệp 2010

Thiết kế tài liệu học tập Quang Hình Học dưới dạng Block

K < 1 ảnh nhỏ hơn vật.

3.4.Các dựng ảnh qua gương cầu.
u Tia tới song song với trục chính cho tia phản xạ (hay đường kéo dài của nó) đi
qua tiêu điểm chính.
v Tia tới (hay đường kéo dài của nó) đi qua tiêu điểm chính, cho tia phản xạ
song song với trục chính.
w Tia tới (hay đường kéo dài của nó) đi qua tâm C cho tia phản xạ ngược trở lại
theo phương cũ.
x Tia tới qua đỉnh O của gương, cho tia phản xạ đối xứng với tia tới qua trục
chính
 Tia tới có phương bất kỳ thì phải vẽ trục phụ song song với tia tới, khi đó tia
phản xạ đi qua tiêu điểm của trục phụ vừa vẽ.

3.5.Thị trường của gương cầu.
Thị trường của gương là khoảng không gian ở phía trước gương, nếu ta đặt vật ở
trong khoảng không gian này thì mắt sẽ nhìn thấy ảnh của nó qua gương.
Góc đỉnh hình chóp θ đặc trưng cho thị trường
Thị trường của gương còn phụ thuộc vào: loại gương, kích thước gương, vị trí
giữa quan sát viên và gương.
3.6. Ứng dụng của gương cầu.
Gương cầu lõm dùng để thu ảnh các vật ở xa, như các thiên thể, hiện trên mặt
phẳng tiêu của gương. Các gương cầu với bán kính mở lớn cho ảnh với phẩm chất tốt
mà việc chế tạo các gương như vậy tương đối không phức tạp bằng việc chế tạo các
thấu kính có công dụng tương đương. Vì vậy, trong các kính thiên văn lớn, người ta
dùng gương thay cho thấu kính.
Gương cầu lõm còn dùng để tập trung năng lượng của ánh sáng mặt trời trong
các pin mặt trời, bếp mặt trời…

GVHD: ThS Nguyễn Hữu Khanh
SVTH : Hồ Quốc Duy

Trang 23


Luận văn tốt nghiệp 2010

Thiết kế tài liệu học tập Quang Hình Học dưới dạng Block

Pin mặt trời

7. Vị trí tương đối giữa vật và ảnh.

GƯƠNG CẦU LÕM

GƯƠNG CẦU LỒI

@Vật thật: Ngoài OF cho ảnh thật
ngược chiều với vật. Trong OF cho
ảnh ảo cùng chiều lớn hơn vật.
@Vật ảo: luôn cho ảnh thật, cùng
chiều và nhỏ hơn vật.

@Vật thật: luôn cho ảnh, cùng
chiều, nhỏ hơn vât.

GVHD: ThS Nguyễn Hữu Khanh
SVTH : Hồ Quốc Duy

@Vật ảo: Trong khoảng OF cho
ảnh thật cùng chiều và lớn hơn vật.

Ngoài khoảng OF cho ảnh ảo ngược
chiều với vật.

Trang 24