Mọi học sinh đều biết rằng ánh sáng trong môi trường trong suốt đồng nhất di chuyển dọc theo một đường thẳng. Thực tế này cho phép chúng ta xem xét nhiều hiện tượng quang học trong khuôn khổ của khái niệm chùm sáng. Bài viết này nói về góc tới của chùm tia và tại sao điều quan trọng là phải biết góc này.
Chùm ánh sáng là sóng điện từ micromet
Trong vật lý, có nhiều sóng có bản chất khác nhau: âm thanh, biển, điện từ và một số sóng khác. Tuy nhiên, thuật ngữ "chùm" chỉ áp dụng cho sóng điện từ, trong đó phổ khả kiến là một phần. Bản thân từ "tia" có thể được biểu diễn như một đường thẳng nối hai điểm trong không gian.
Ánh sáng (như một làn sóng) có thể được xem như một đường thẳng, bởi vì mỗi sóng bao hàm sự hiện diện của các dao động. Câu trả lời cho câu hỏi này nằm ở giá trị của bước sóng. Vì vậy, đối với biển và âm thanh, chiều dài dao động từ vài cm đến hàng chục mét. Tất nhiên, những dao động như vậy khó có thể được gọi là một chùm. Bước sóng của ánh sáng nhỏ hơn một micromet. Mắt người không thể phân biệt được những rung động như vậy, do đó đối với chúng ta dường nhưmà chúng ta nhìn thấy một chùm tia trực tiếp.
Để hoàn thiện, cần lưu ý rằng chùm ánh sáng chỉ có thể nhìn thấy khi nó bắt đầu phân tán trên các hạt nhỏ, chẳng hạn như trong một căn phòng đầy bụi hoặc các giọt sương mù.
Đâu là quan trọng để biết góc mà chùm tia chạm vào chướng ngại vật?
Hiện tượng phản xạ và khúc xạ là những hiệu ứng quang học nổi tiếng nhất mà một người gặp phải hàng ngày khi nhìn mình trong gương hoặc uống một ly trà sau khi nhìn vào chiếc thìa trong đó.
Mô tả toán học về hiện tượng khúc xạ và phản xạ đòi hỏi kiến thức về góc tới của chùm tia. Ví dụ, hiện tượng phản xạ được đặc trưng bởi sự bằng nhau của góc phản xạ và góc tới. Nếu được mô tả từ phía bên của quá trình khúc xạ, góc tới và góc khúc xạ có liên quan với nhau thông qua các hàm của sin và chiết suất của môi trường (định luật Snell).
Góc mà chùm ánh sáng rơi vào mặt phân cách giữa hai phương tiện trong suốt đóng một vai trò quan trọng khi xem xét ảnh hưởng của phản xạ toàn phần bên trong vật liệu quang học dày đặc hơn. Hiệu ứng này chỉ được quan sát trong trường hợp góc tới lớn hơn một số giá trị tới hạn.
Định nghĩa hình học của góc được xét
Có thể cho rằng có một bề mặt nào đó ngăn cách hai môi trường. Bề mặt này có thể phẳng, như trong trường hợp của một chiếc gương, hoặc nó có thể phức tạp hơn, chẳng hạn như bề mặt gợn sóng của biển. Hãy tưởng tượng rằng trên bề mặt này rơi xuốngchùm tia ánh sáng. Cách xác định góc tới của tia sáng? Để làm điều này là khá đơn giản. Sau đây là một chuỗi các hành động cần được thực hiện để tìm được góc mong muốn.
- Đầu tiên, bạn cần xác định điểm giao của tia với bề mặt.
- Qua O ta vẽ một đường vuông góc với bề mặt đã xét. Nó thường được gọi là bình thường.
- Góc tới của chùm sáng bằng góc giữa nó và pháp tuyến. Nó có thể được đo bằng một thước đo góc đơn giản.
Như bạn thấy, không khó để tìm ra góc được cân nhắc. Tuy nhiên, học sinh thường mắc sai lầm khi đo nó giữa mặt phẳng và chùm tia. Cần phải nhớ rằng góc tới luôn được đo so với pháp tuyến, bất kể hình dạng của bề mặt và môi trường mà nó truyền đi.
Gương cầu, thấu kính và tia chiếu xuống chúng
Kiến thức về tính chất của góc tới của một số tia được sử dụng trong việc dựng ảnh trong gương cầu và thấu kính mỏng. Để xây dựng những hình ảnh như vậy, đủ để biết hai chùm tia khác nhau hoạt động như thế nào khi tương tác với các thiết bị quang học được đặt tên. Giao điểm của các tia này xác định vị trí của điểm ảnh. Trong trường hợp chung, người ta luôn có thể tìm thấy ba chùm tia khác nhau, tất nhiên là đã biết chính xác (chùm thứ ba có thể được sử dụng để kiểm tra tính đúng đắn của hình ảnh đã xây dựng). Những tia này được đặt tên bên dưới.
- Chạy song song với trục quang chính của thiết bị. Nó đi qua tiêu điểm sau khi phản xạ hoặc khúc xạ.
- Một chùm tia đi qua tiêu điểm của thiết bị. Nó luôn phản ánhkhúc xạ song song với trục chính.
- Đi qua quang tâm (đối với gương cầu nó trùng với quang tâm của gương cầu, đối với thấu kính thì nó nằm bên trong nó). Chùm sáng như vậy không thay đổi quỹ đạo của nó.
Hình trên cho thấy các sơ đồ xây dựng hình ảnh cho các tùy chọn khác nhau về vị trí của vật thể so với thấu kính mỏng.
