Trường THPT Pleiku - Tổ Vật lý Đề tài “Giải thích đònh tính các hiện tượng Quang học”
PHẦN I: MỞ ĐẦU
1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI:
Vật lý học khơng phải chỉ là các phương trình và con số. Vật lý học là những
điều đang xảy ra trong thế giới xung quanh ta. Nó nói về các màu sắc trong một cầu
vòng, về ánh sáng lóng lánh và tính cứng rắn của viên kim cương. Nó có liên quan
đến việc đi bộ, đi xe đạp, lái ơ tơ và cả việc điều khiển một con tàu vũ trụ... Việc
học mơn Vật lý khơng chỉ dừng lại ở sự tìm cách vận dụng các cơng thức Vật lý để
giải cho xong các phương trình và đi đến những đáp số, mà còn phải giải thích
được các hiện tượng Vật lý đang xảy ra trong thiên nhiên quanh ta, trong các đối
tượng cơng nghệ của nền văn minh mà ta đang sử dụng.
Mặt khác, thực tế việc giảng dạy Vật lý hiện nay, chủ yếu dành nhiều thời
gian dạy học sinh nhận diện các kiểu, loại bài tồn khác nhau và cách thức vận
dụng các cơng thức Vật lý cho từng kiểu, loại tốn đó, mà ít chú trọng giúp học
sinh giải thích các hiện tượng Vật lý xảy ra trong tự nhiên.
Xuất phát từ ý nghĩa và thực tế đó, tơi mạnh dạn nghiên cứu đề tài
“Giải thích định tính các hiện tượng Quang học”, nhằm giúp học sinh u thích
và hiểu hơn bản chất Vật lý của các hiện tượng Quang học.
2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU:
Để hồn thành đề tài này tơi chọn phương pháp nghiên cứu:
- Phương pháp nghiên cứu tài liệu:
+ Đọc các sách giáo khoa phổ thơng, các sách đại học, sách tham khảo phần
Quang học.
- Phương pháp thống kê:
+ Chọn các hiện tượng có trong chương trình phổ thơng và gần gũi với đời
sống hằng ngày.
- Phương pháp phân tích và tổng hợp kinh nghiệm trong q trình giảng dạy
và thực tế đời sống.
Phạm vi nghiên cứu đề tài này là trong phần Quang học của chương trình lớp
12 hiện hành.
* CẤU TRÚC PHẦN NỘI DUNG GỒM:

+ Định luật phản xạ ánh sáng
- Tia phản xạ nằm trong mặt phẳng tới và ở phía bên kia pháp tuyến so
với tia tới.
- Góc phản xạ bằng góc tới (i
’
= i)
+ Định luật khúc xạ ánh sáng
- Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới và ở bên kia pháp tuyến so với tia tới
- Đối với một cặp mơi trường trong suốt nhất định thì tỉ số giữa sin của góc tới
(sin i) với sin của góc khúc xạ (sin r) ln ln là mọt số khơng đổi.
Số khơng đổi này phụ thuộc vào bản chất của hai mơi trường và được gọi là
chiếc suất tỉ đối của mơi trường chứa tia khúc xạ (mơi trường 2) đối với mơi
trường chứa tia tới (mơi trường 1).
Kí hiệu n
21
= n
21
+ Hiện tượng phản xạ tồn phần
- Khi ánh sáng truyền từ mặt phân cách của mơi trường chiếc quang hơn (n
1
) sang mơi
trường chiếc quang kém (n
2
) thì góc khúc xạ r lớn hơn góc tới i.
- Góc khúc xạ lớn nhất bằng 90
0
; tia khúc xạ nằm là là mặt phân cách hai mơi trường thì
góc tới tương ứng gọi là góc giới hạn i
gh
- Với các góc tới có giá trị lớn hơn i

tâm của mắt). Thường lấy Đ = 25cm. Mắt bình thường có điểm cực viễn ở xa vơ
cùng, còn điểm cực cận cách mắt 10cm đến 20cm.
- Mắt cận thị có độ tụ lớn hơn mắt bình thường khơng có tật, điểm cực viễn của mắt
cận thị ở tương đối gần mắt. Thường sửa tật cận thị bằng cách đeo kính phân kỳ.
- Mắt viễn thị có độ tụ nhỏ hơn mắt bình thường; điểm cực cận của mắt viễn thị ở
tương đối xa mắt. Sửa tật viễn thị bằng cách đeo kính hội tụ.
- Góc trơng α của một vật (hoặc ảnh) AB đặt thẳng góc với trục nhìn của mắt O là
α = góc AOB với tgα = .
- Năng suất phân li của mắt bình thường: α ≈ 1’ = rad
+ Các dụng cụ quang học: Kính lúp, hiển vi, thiên văn.
-Độ bội giác G của một số dụng cụ quang học: G = ≈
Trong đó: α là góc trơng ảnh của một vật qua dụng cụ, α
0
là góc trơng vật đặt ở
điểm cực cận của mắt.
+ Tính chất sóng của ánh sáng
- Ánh sáng là sóng điện từ. Ánh sáng đơn sắc nhìn thấy có một bước sóng λ xác
định và có một màu nhất định. Một chùm ánh sáng trắng song song, gồm các ánh
sáng đơn sắc có bước sóng từ 0,4 μm (tia tím) đến 0,76 μm (tia đỏ), đến lăng kính
khi ló ra khỏi lăng kính, bị phân tích thành dãy nhiều màu, từ đỏ đến tím, gọi là
quang phổ của ánh sáng trắng. Tia đỏ bị lệch (về phía dáy lăng kính) ít nhất, tia tím
bị lệch nhiều nhất. Ngun nhân của sự tán sắc đó là do chiếc suất của thuỷ tinh
(mơi trường) phụ thuộc vào bước sóng (tần số) ánh sáng.
- Hai sóng ánh sáng kết hợp, do hai nguồn sáng kết hợp phát ra, giao thoa với nhau
khi gặp nhau, tạo nên vân sáng (cực đại giao thoa) và vân tối (cực tiểu giao thoa)
trên màn quan sát.
+ Lượng tử ánh sáng
- Chùm ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ được coi như dòng các phơtơn (lượng tử
ánh sáng), mỗi phơtơn mang năng lượng xác định ε = h f = h (f là tần số ánh sáng,
h là hằng số Plăng; h = 6,625.10

hoặc ánh đèn chiếu lên vách tường trắng sẽ
sinh ra phản quang rất mạnh, và trực tiếp rọi
vào mắt người, làm cho mắt cảm thấy rất khó
chịu. Điều đó khơng có lợi đối với con mắt.
Mọi người đều có thể nghiệm này: Đọc
sách báo dưới ánh Mặt Trời tương đối chói chang thì mắt sẽ cảm thấy rất mệt mỏi
chính là vì lẽ đó. Vì vậy, vách tường xung quanh phòng tốt nhất là sơn thành màu
xanh nhạt, màu vàng lúa hoặc màu lam nhạt. Ánh sáng phản xạ của chúng tương
đối dịu, sẽ khơng làm cho mắt bị kích thích.
TẠI SAO TRONG GIAO THƠNG, NGƯỜI TA DÙNG ĐÈN ĐỎ ĐỂ BÁO HIỆU NGUY
HIỂM, MÀ KHƠNG DÙNG ĐÈN MÀU KHÁC?
Có hai lý do. Lý do thứ nhất, lý do khách quan, là trong bảy màu quang
phổ, màu đỏ ứng với bước sóng lớn nhất, nên ánh sáng đỏ truyền trong khơng
khí được xa hơn. Khi một chùm ánh sáng truyền trong khơng khí, nhất là khơng
khí có nhiều bụi hoặc hạt nước nhỏ (tức là sương mù), thì một phần năng lượng ánh
sáng bị các phân tử khơng khí và các hạt đó tán xạ ra mọi phía, nên năng lượng
chùm sáng càng giảm, khi truyền đi càng xa. Phần ánh sáng mất do tán xạ tăng rất
nhanh khi bước sóng giảm, nên ánh sáng có bước sóng dài bị mất mát ít hơn và
truyền được xa hơn ánh sáng các màu khác.
Lý do thứ hai, lý do chủ quan là như sau: Khi đứng rất xa một đèn màu, ta
trơng thấy đèn nhưng khơng nhận ra màu của nó. Phải lại gần thêm, mới phân biệt
màu của ánh sáng đèn. Nghĩa là đối với các màu lục, lam, vàng, tím ngưỡng sáng
(là lượng ánh sáng nhỏ nhất mà mắt phát hiện được) khơng trùng với ngưỡng
màu (lượng ánh sáng nhỏ nhất để nhận ra màu ánh sáng). Chỉ riêng với màu đỏ, là
hai ngưỡng đó trùng nhau: ban đêm nếu đặt một chiếc đèn đỏ trên đường, thì từ xa
đi lại, lúc bắt đầu trơng thấy đèn ta cũng đồng thời nhận ra màu đỏ của nó. Như vậy
dùng đèn đỏ để báo hiệu nguy hiểm thì khơng sợ nhầm lẫn và lại có thể nhận thấy
được từ xa.
Page 4 of 27 Created by Nguyen Van Hoanh
Trường THPT Pleiku - Tổ Vật lý Đề tài “Giải thích đònh tính các hiện tượng Quang học”

Muốn làm sáng tỏ chân tướng của một
cách triệt để thì cần phải hiểu rõ một số tính
Page 5 of 27 Created by Nguyen Van Hoanh
Trường THPT Pleiku - Tổ Vật lý Đề tài “Giải thích đònh tính các hiện tượng Quang học”
khí của ánh sáng trước đã. Thì ra trong cùng một loại mơi trường, ánh sáng bao giờ
cũng truyền theo đường thẳng-đường ngắn nhất. Song nó từ một loại mơi trường đi
vào một mơi trường khác, ví dụ như từ khơng khí vào nước, hoặc từ nước vào
khơng khí, do tốc độ truyền của ánh sáng trong hai loại mơi trường đó khác nhau,
trên mặt phân cách của hai mơi trường, ánh sáng sẽ bị cong lại, đi theo một đường
gấp khúc. Loại hiện tượng này của ánh sáng gọi là khúc xạ ánh sáng. Chậu nước
của bạn trơng thấy biến thành nơng đi chính là do khúc xạ của ánh sáng gây nên.
Bạn xem kìa, dưới khe suối có con cá nhỏ, tia sáng từ thân cá phản xạ ra, đến
mặt phân cách giữa nước và khơng khí liền đổi hướng truyền theo đường thẳng, nó
gấp nghiêng với mặt nước một góc. Cái đập vào mắt chúng ta chính là tia sáng đã
gấp khúc đổi hướng. Song con mắt khơng cảm nhận được, vẫn cứ tưởng rằng tia
sáng đó theo đường thẳng chiếu tới, và ngộ nhận ảnh ảo do tia sáng đã bị đổi hướng
đó tạo ra con cá thật. Như vậy vị trí của cá trong nước nhìn có vẻ nơng hơn. Lí lẽ
khiến cho chậu nước trở thành nơng hơn cũng như thế đấy.
Trò đùa nghịch của tia sáng cũng giống như cách biến hố của nhà ảo thuật
thế thơi. Khi chúng ta nhận biết rõ đủ loại tính khí của tia sáng, thì sẽ khơng bị nó
“lừa gạt” nữa. Người đánh cá có kinh nghiệm khi dùng cái xiên để xỉa cá, người
ấy quyết khơng xỉa thẳng vào con cá, vì rằng đó chẳng qua chỉ là ảo ảnh của cá.
Chắc chắn anh ta nhằm vào chỗ hơi xa và sâu hơn một chút dùng sức đâm tới.
Như vậy, một con cá giãy giụa tứ tung đã bị xiên chặt. Đó đúng là kinh nghiệm
phong phú mà người đánh bắt cá tích luỹ được qua thực tiễn lâu dài của mình.
EM BÉO LÊN PHẢI KHƠNG?
Hai anh em Tồn, Thư mỗi lần đi học đều đứng trước gương để xem đầu tóc,
khăn qng có chỉnh trang chưa.
Một hơm, trên đường cùng đi học, hai anh em nhìn thấy chiếc ơ tơ đỗ bên
đường, có cái gương gắn bên buồng lái xinh xinh. Thư chạy lại soi thử một lúc, rồi

thuốc nhìn thấy các biểu hiện các bệnh tật mà chuẩn đốn bệnh.
II. PHƯƠNG PHÁP CHUNG ĐỂ GIẢI ĐÁP NHANH NHỮNG CÂU HỎI
ĐỊNH TÍNH QUANG HỌC.
Những hiện tượng trong tự nhiên xảy ra xung quanh ta rất đa dạng, phong
phú, mn hình mn vẽ. Tuy nhiên, tất cả mọi hiện tượng đếu có ngun nhân của
nó. Dùng tư tưởng khoa học, phương pháp khoa học và tri thức khoa học chính xác
sẽ giúp ta trả lời chính xác bản chất của các hiện tượng này.
Những hiện tượng Quang học cũng vậy, chúng đều có ngun nhân cả. Để
trả lời đúng, chính xác và nhanh chóng hiện tượng xảy ra, ngồi việc phải nắm
vững kiến thức phần Quang học, ta còn phải xác định ‘‘mấu chốt’’ của vấn đề, xem
những hiện tượng xảy ra đó thuộc mảng kiến thức nào của phần Quang học: Quang
hình học, giao thoa, nhiễu xạ hay hiện tượng phát quang v.v... để giới hạn kiến thức
và giải thích chính xác bản chất hiện tượng.
III. 30 HIỆN TƯỢNG QUANG HỌC PHỔ BIẾN TRONG TỰ NHIÊN.
1. CĨ THỂ DẪN ÁNH SÁNG ĐI THEO NHỮNG ỐNG CONG, NHƯ DẪN NƯỚC, ĐƯỢC
KHƠNG?
Page 7 of 27 Created by Nguyen Van Hoanh
Trường THPT Pleiku - Tổ Vật lý Đề tài “Giải thích đònh tính các hiện tượng Quang học”
Ánh sáng truyền theo đường thẳng, nhưng khi gặp một tấm gương, thì tia
sáng bị hắt theo hướng khác. Nếu ta đặt một dãy nhiều gương phẳng, sao cho cái nọ
nối tiếp cái kia (hình a) thì khi rọi một tia sáng vào gương thứ nhất tia sáng sẽ lần
lượt phản xạ trên các gương của dãy và đi theo một đường gấp khúc. Muốn cho
đường gấp khúc trở thành một đường cong, thì các gương phải nhỏ, nhiều vơ hạn,
và đặt nối tiếp nhau thành đường cong mà ta muốn tia sáng đi theo. Có thể thực
hiện được điều đó bằng cách dùng một mặt kim loại,
nhẵn bóng, uốn thành một mặt trụ. Nhưng biện pháp tốt
nhất là dựa vào sự phản xạ tồn phần.
Ta xét thanh trong suốt bằng thuỷ tinh, hoặc chất
dẻo, uống cong (hình b) và rọi một chùm tia sáng hẹp
vào một đầu ống.

người bình thường trong phòng sáng vừa phải, α có trị số chừng 1 phút, tức là
chừng 3/10000rad. Mắt có α đúng bằng 1 phút, thì có thị lực 10, thị lực 9 ứng với α
= 2’, thị lực 8 ứng với α = 3’v.v..
Bảng đo thị lực gồm hơn một chục hàng chữ. Chữ ở hàng số 10 thì nét rộng
2mm, để khi đứng bảng 5m ta nhìn các chữ số của hàng ấy dưới góc 1’. Chữ hàng
số 9 thì lớn gấp đơi, ở hàng số 8 thì lớn gấp 3 ... hàng số 10. Hàng chữ trên cùng, số
1, có nét rộng 22m, hàng số 11, 12 nhỏ hơn hàng số 10.
Muốn đo thị lực phải đứng cách bảng 5m và bảng phải có độ rọi tiêu chuẩn
50lux, và thử đọc chữ ở các hàng, bắt đầu từ hàng số 1, bằng từng mắt một. Nếu
đọc được đến hàng số 9, nhưng khơng đọc được hàng số 10, thì ghi thị lực của mắt
là 9. Để phép đo được đúng, ngồi việc đảm bảo cho bảng có độ rọi chuẩn, nên
đứng một lát cho quen mắt rồi thử và thử đi thử lại một vài lần.
3. TẠI SAO CÁC VÌ SAO LÁP LÁNH?
Những đêm hè quang mây khơng Trăng ngồi hóng mát ngồi sân, chúng ta
thường say mê ngắm bầu trời, với mn vàng ngơi sao lấp lánh. Nếu qua sát kỹ,
chúng ta sẽ thấy rằng, những ngơi sao ở thấp gần chân trời lấp lánh mạnh hơn, còn
những ngơi sao ở cao, giữa vòm trời, thì khơng lấp lánh.
Hẳn bạn đã nhiều lần nhìn thấy rằng, khi nhìn qua phía trên đầu máy xe lửa,
vào một vật ở xa, thí dụ như vào cửa sổ của một ngơi nhà, thì thấy đường nét của
ngơi nhà thành ngoằn ngo, lung linh. Đó là vì lớp khơng khí gần đầu máy nóng
lên và chuyển động lên phía trên (tạo thành dòng đối lưu trong khơng khí). Dòng
khí nóng có tỉ trọng nhỏ hơn, do đó có chiếc suất nhỏ hơn khơng khí xung quanh.
Tia sáng từ vật tới mắt bạn khi đi qua dòng khí đó bị khúc xạ trở thành hơi cong
nên nhìn thấy vật ở một vị trí hơi khác so với khi tia sáng khơng bị cong. Vì dòng
khí khơng đều và khơng ổ định nên những điểm khác nhau của vật bị dich chuyển
khơng đều nhau và vật bị “biến dạng”, mép cửa trở thành ngoằn ngo. Và những
chổ ngoằn ngo lại thay đổi liên tục, nên ta thấy vật như lay động nhẹ. Sao trên
trời lấp lánh cũng do cùng một ngun nhân. Các tia sáng từ sao đến mắt ta cũng
qua một lớp khí quyển dày. Ban ngày mặt đất bị Mặt Trời nung nóng nên trong khí
quyển ln ln có dòng khí đối lưu nhỏ, chiếc suất khác nhau. Tia sáng từ vì sao

dường như trước mặt mình có một mặt nước phẳng lặng trải ra trong sa mạc (hình
vẽ).

Chú thích: Trên hình vẽ đường đi của tia sáng nghiêng so với mặt đất được phóng đại, vì đường
của tia sáng chếch xuống mặt đất khơng dốc đến thế.
Tuy vậy, đúng hơn phải nói rằng, lớp khơng khí bị hun nóng ở gần mặt đất
nóng phản xạ các tia sáng khơng giống như các gương phẳng, mà giống như một
mặt nước, được khảo sát từ độ sâu của nước. Ở đây đã xảy xa hiện tượng phản xạ
tồn phần.
Các hiện tượng tương tự đặt biệt xảy ra vào mùa hè tên các đường nhựa. Các
đường này có màu thẫm, nên bị hun nóng dưới ánh nắng Mặt Trời. Mặt đường mờ
đục từ xa trơng tựa như một mặt nước đánh bóng và phản chiếu các vật ở xa.
Đường đi của tia sáng đó được trình bày trên hình vẽ bên.
Page 10 of 27 Created by Nguyen Van Hoanh