Định luật phản xạ là gì? Phát biểu công thức và ví dụ minh họa chi tiết

Định luật phản xạ là một trong những định luật cơ bản của quang học, giúp giải thích cách ánh sáng phản xạ khi gặp bề mặt gương hoặc các vật phản xạ khác. Hãy cùng Trung tâm gia sư tìm hiểu hiện tượng phản xạ ánh sáng, phát biểu định luật phản xạ, công thức, các khái niệm liên quan và ví dụ minh họa có lời giải chi tiết.

Hiện tượng phản xạ ánh sáng là gì?

Hiện tượng phản xạ ánh sáng là hiện tượng tia sáng bị hắt trở lại môi trường cũ khi gặp mặt phân cách giữa hai môi trường, điển hình là khi ánh sáng chiếu vào gương, mặt nước, kim loại bóng,…

Ví dụ thực tế:

• Ta nhìn thấy hình ảnh của mình trong gương.
• Ánh sáng Mặt Trời phản chiếu trên mặt hồ.
• Đèn xe phản chiếu lại từ các biển báo giao thông ban đêm.

Tất cả các hiện tượng trên đều tuân theo định luật phản xạ ánh sáng.

Phát biểu định luật phản xạ ánh sáng

Định luật phản xạ ánh sáng được phát biểu như sau:

"Tia phản xạ nằm trong mặt phẳng chứa tia tới và pháp tuyến của gương tại điểm tới; góc phản xạ bằng góc tới."

Nói cách khác:

• Tia tới, tia phản xạ và pháp tuyến cùng nằm trong một mặt phẳng.
• Góc phản xạ = góc tới.

 Đây là nội dung cốt lõi và quan trọng nhất của định luật phản xạ.

>>> Xem thêm: Trung tâm gia sư uy tín học hiệu quả

Các khái niệm liên quan trong định luật phản xạ

Để hiểu rõ định luật phản xạ, cần nắm vững các khái niệm sau:

• Tia tới: Là tia sáng chiếu đến bề mặt phản xạ (gương, mặt nước,…).
• Tia phản xạ: Là tia sáng bị hắt trở lại môi trường cũ sau khi gặp mặt phản xạ.
• Pháp tuyến: Là đường thẳng vuông góc với mặt phản xạ tại điểm tới.
• Góc tới (i): Là góc tạo bởi tia tới và pháp tuyến.
• Góc phản xạ (r): Là góc tạo bởi tia phản xạ và pháp tuyến.

Các góc trong định luật phản xạ ánh sáng đều được đo so với pháp tuyến, không đo với mặt gương.

Công thức của định luật phản xạ

Công thức toán học của định luật phản xạ được viết như sau:

i=r

Trong đó:

• i là góc tới
• r là góc phản xạ

 Công thức này cho thấy độ lệch của tia phản xạ hoàn toàn phụ thuộc vào góc tới.

Các loại phản xạ ánh sáng

Dựa vào tính chất của bề mặt phản xạ, phản xạ ánh sáng được chia thành hai loại chính:

Phản xạ đều

Phản xạ đều xảy ra khi ánh sáng chiếu vào bề mặt nhẵn, phẳng và bóng như gương phẳng hoặc kim loại được đánh bóng. Khi đó, các tia phản xạ song song với nhau và tuân theo chặt chẽ định luật phản xạ. Nhờ phản xạ đều, các vật có thể tạo ra hình ảnh rõ nét trong gương.

Phản xạ khuếch tán

Phản xạ khuếch tán xảy ra khi ánh sáng chiếu vào bề mặt gồ ghề hoặc nhám như tường, giấy, mặt đường. Các tia phản xạ lúc này đi theo nhiều hướng khác nhau, không song song, nên không tạo được ảnh rõ. Tuy nhiên, chính phản xạ khuếch tán giúp mắt người có thể nhìn thấy các vật từ nhiều hướng khác nhau.

>>> Xem thêm: Lý Thuyết Định luật 1 Nhiệt Động Lực Học Chi Tiết

Ví dụ minh họa định luật phản xạ ánh sáng (có lời giải)

Ví dụ 1: Một tia sáng chiếu vào gương phẳng với góc tới là 25∘. Hãy xác định góc phản xạ của tia sáng.

Lời giải:
Theo định luật phản xạ ánh sáng, góc phản xạ luôn bằng góc tới.
Do đó:
r=i=25∘

Kết luận: Góc phản xạ là 25°.

Ví dụ 2: Một tia sáng tạo với mặt gương một góc 60∘. Tính góc tới và góc phản xạ của tia sáng đó.

Lời giải:
Góc giữa tia tới và pháp tuyến là:

i=90∘−60∘=30∘

Theo định luật phản xạ:

r=i=30∘

Kết luận:

Góc tới: 30°

Góc phản xạ: 30°

Định luật phản xạ là một định luật quan trọng trong quang học, giúp mô tả chính xác mối quan hệ giữa tia tới và tia phản xạ khi ánh sáng gặp bề mặt phản xạ. Việc hiểu rõ hiện tượng phản xạ ánh sáng, các khái niệm liên quan và công thức của định luật sẽ giúp học sinh dễ dàng tiếp cận các bài toán Vật lý cũng như hiểu sâu hơn các hiện tượng trong thực tế.