Góc tới đo với pháp tuyến, không đo với mặt gương

Ánh sáng gặp gương bị hắt trở lại môi trường cũ là **phản xạ ánh sáng**. Trong hình, tia từ S tới gương là **tia tới SI**; I là **điểm tới**; tia từ I đi ra R là **tia phản xạ IR**.
Đường IN vuông góc mặt gương tại I là **pháp tuyến**. **Góc tới i** là góc giữa tia tới và pháp tuyến; **góc phản xạ i′** là góc giữa tia phản xạ và pháp tuyến. Cả hai đo từ pháp tuyến về phía có tia. Góc giữa tia và mặt gương là góc khác.
**Mặt phẳng tới** là mặt phẳng chứa tia tới và pháp tuyến tại điểm tới; trong hình này là mặt phẳng tờ giấy.
Bài luyện
Tia tới hợp với mặt gương góc 35°. Góc tới là bao nhiêu?
35° đo với mặt gương, không phải pháp tuyến.
Pháp tuyến vuông góc mặt gương nên i = 90° − 35° = 55°.
Nhân hai góc với mặt gương không cho góc tới.
Lấy 180° − 35° không đúng cặp góc giữa pháp tuyến và mặt gương.
Lời giải
Pháp tuyến vuông góc mặt gương. Góc tới cùng góc 35° với mặt gương tạo thành góc 90°, nên i = 90° − 35° = 55°. Đáp án B.
Đổi góc tới, đo góc phản xạ
Thí nghiệm ở trường dùng gương phẳng, đèn tạo chùm hẹp và bảng chia độ có hai nửa. Đặt gương theo đường chuẩn, pháp tuyến ở vạch 0°. Cho tia tới đi là là trên nửa bảng bên tới; nửa còn lại hứng vệt phản xạ.
Khi hai nửa cùng một mặt phẳng, thấy vệt phản xạ trên nửa hứng. Xoay nửa hứng ra khỏi mặt phẳng ấy thì không còn vệt trên nửa hứng; điều đó không có nghĩa gương ngừng phản xạ. Đưa nửa hứng về, lần lượt đổi góc tới, đọc và ghi góc phản xạ.
Dữ liệu minh họa, không phải kết quả đo thật:
| Góc tới i | Góc phản xạ i′ |
|---|---|
| 20° | 20° |
| 40° | 40° |
| 60° | 60° |
Khi đo thực, kết quả có thể xấp xỉ vì vệt có bề rộng và việc đọc thước. Các quan sát giúp rút ra định luật: **tia phản xạ nằm trong mặt phẳng tới; góc phản xạ bằng góc tới**, viết i′ = i.
Bài luyện
Xoay nửa bảng hứng ra khỏi mặt phẳng tới thì không thấy vệt trên nửa bảng ấy. Kết luận nào phù hợp?
Không thấy vệt trên bảng không tự cho biết đèn đã tắt.
Việc xoay bảng hứng không làm mất phản xạ tại gương.
Bảng rời mặt phẳng chứa tia nên không còn hứng được vệt.
Tia không đi theo bảng tùy ý; hướng còn do tia tới và mặt gương quyết định.
Lời giải
Tia phản xạ vẫn nằm trong mặt phẳng tới. Khi xoay nửa bảng ra ngoài, bảng không còn hứng tia nên không thấy vệt trên đó; không kết luận phản xạ đã biến mất. Đáp án C.
Vẽ từ điểm tới và pháp tuyến
Với góc tới 30°, đánh dấu I trên gương rồi vẽ pháp tuyến vuông góc tại I. Vẽ tia tới hướng vào I, tạo góc 30° với pháp tuyến. Ở phía bên kia pháp tuyến trong mặt phẳng tới, vẽ tia phản xạ hướng ra khỏi I cũng tạo góc 30°.
Gương thẳng đứng thì pháp tuyến nằm ngang; không giữ pháp tuyến thẳng đứng chỉ vì hình mẫu trước đó như vậy. Nếu tia tới theo pháp tuyến, i = 0° và tia phản xạ trở lại theo đường cũ.
Bài luyện
Gương thẳng đứng, góc tới 30°. Cách vẽ đúng là gì?
Vuông góc gương đúng và i′ = i = 30°; chiều tia phản xạ cũng đúng.
Đường trùng gương không vuông góc gương.
60° là góc với mặt gương ở tình huống này, không phải i′.
Tia phản xạ đi ra khỏi điểm tới, không hướng vào I.
Lời giải
Gương thẳng đứng nên pháp tuyến vuông góc với nó nằm ngang. Định luật cho i′ = 30°; đặt tia bên kia pháp tuyến trong mặt phẳng tới và mũi tên đi từ I ra. Đáp án A.
Hai tia tạo góc vuông tại điểm tới
Xét góc tại I giữa hai nửa đường IS và IR ở phía trước gương. Pháp tuyến chia góc ấy thành i và i′. Nếu góc giữa hai tia là 90°, ta có i + i′ = 90°; theo định luật i′ = i, nên mỗi góc bằng 45°.
Không lấy 90° làm góc tới: 90° ở đây là tổng hai góc, không phải góc giữa một tia và pháp tuyến.
Bài luyện
Góc tại I giữa IS và IR là 90° trong mặt phẳng tới. Góc tới và góc phản xạ bằng bao nhiêu?
Hai góc đó cộng thành 180°, không 90°.
Cộng được 90° nhưng hai góc không bằng nhau, trái định luật.
Hai góc không bằng nhau nên không thỏa định luật.
Hai góc bằng nhau và tổng 90°, mỗi góc 45°.
Lời giải
Góc giữa IS và IR gồm i + i′ = 90°. Theo định luật i′ = i, nên 2i = 90°, suy ra i = i′ = 45°. Đáp án D.