Hôm nay, chúng ta sẽ cùng nhau giải đáp một câu hỏi rất thú vị, liên quan đến một ứng dụng quan trọng của Định luật phản xạ ánh sáng mà chúng ta đã học. Đó chính là cấu tạo và nguyên lý hoạt động của chiếc kính tiềm vọng trong quân sự, ví dụ như trên tàu ngầm.

Các em hãy cùng thầy phân tích từng bước nhé!

I. Cấu tạo của kính tiềm vọng đơn giản

Để hiểu được nguyên lý, trước hết chúng ta phải biết bên trong chiếc kính tiềm vọng có gì. Cấu tạo của nó rất thông minh nhưng lại dựa trên những vật dụng quen thuộc:

1. Bộ phận chính: Là một cái ống dài, rỗng bên trong. Vỏ ống có tác dụng che tối, không cho ánh sáng bên ngoài lọt vào và bảo vệ các bộ phận bên trong.
2. Bộ phận quang học: Đây là phần quan trọng nhất, quyết định hoạt động của kính. Nó bao gồm hai chiếc gương phẳng, ký hiệu là gương (G1) và gương (G2).

– Gương (G1) được đặt ở phía trên của ống.

– Gương (G2) được đặt ở phía dưới của ống.

– Hai gương phẳng này được đặt song song với nhau.

– Quan trọng nhất: Mặt của mỗi gương được đặt nghiêng một góc 45 độ so với phương của ống (hay phương truyền của ánh sáng).

II. Nguyên lý hoạt động

Nguyên lý hoạt động của kính tiềm vọng hoàn toàn dựa trên Định luật phản xạ ánh sáng mà chúng ta đã học ở bài Gương phẳng. Các em hãy nhớ lại: “Tia phản xạ nằm trong cùng mặt phẳng với tia tới và đường pháp tuyến của gương ở điểm tới. Góc phản xạ bằng góc tới”.

Bây giờ, chúng ta hãy cùng xem đường đi của ánh sáng từ một vật (ví dụ như một con tàu trên mặt biển) đến mắt người quan sát trong tàu ngầm nhé:

Bước 1: Phản xạ lần thứ nhất tại gương (G1)

– Ánh sáng truyền từ vật ở trên cao theo đường thẳng đến miệng kính tiềm vọng và đập vào gương phẳng (G1) ở phía trên.

– Vì gương (G1) đặt nghiêng góc 45 độ, tia sáng tới sẽ phản xạ trên gương theo đúng Định luật phản xạ ánh sáng. Tia sáng bị bẻ một góc 90 độ, truyền thẳng xuống dọc theo thân ống kính.

Bước 2: Phản xạ lần thứ hai tại gương (G2)

– Tia sáng sau khi đi dọc thân ống sẽ đập vào gương phẳng (G2) ở phía dưới.

– Gương (G2) cũng được đặt nghiêng 45 độ và song song với gương (G1). Vì vậy, tia sáng lại một lần nữa phản xạ theo Định luật phản xạ ánh sáng. Lần này, nó lại bị bẻ một góc 90 độ và truyền thẳng đến mắt của người quan sát.

Kết quả:

– Ảnh của vật mà mắt ta nhìn thấy qua kính tiềm vọng là ảnh ảo, có độ lớn bằng vật và cùng chiều với vật (không bị lộn ngược).

– Nhờ hai lần phản xạ ánh sáng, hình ảnh của vật ở vị trí rất cao đã được “truyền” xuống vị trí thấp hơn, giúp người ở dưới (ví dụ trong tàu ngầm) có thể quan sát được các vật ở trên (ví dụ trên mặt biển) một cách an toàn, kín đáo.

III. Tổng kết

Như vậy, các em có thể thấy, một thiết bị quân sự hiện đại như kính tiềm vọng lại có nguyên lý hoạt động dựa trên một kiến thức Vật lý lớp 7 rất cơ bản: Sự phản xạ ánh sáng qua gương phẳng. Chỉ cần hai chiếc gương phẳng đặt song song và nghiêng góc 45 độ, chúng ta đã có thể “nhìn” được những vật mà mắt thường không thể thấy trực tiếp do bị che khuất.

Đây là một ứng dụng rất hay của Định luật phản xạ ánh sáng, phải không nào? Nếu có thắc mắc gì, các em đừng ngần ngại hỏi thầy nhé! Chúc các em học tốt