Lý thuyết và bài tập về Ánh sáng (Khoa học lớp 4 bài 45)

1. Nguồn ánh sáng:

Nguồn ánh sáng có thể được chia thành hai nhóm: tự nhiên và do con người tạo ra. Mặt trời là nguồn ánh sáng tự nhiên quan trọng nhất. Mặt trời cho phép chúng ta nhìn thấy vào ban ngày. Các ngôi sao và dung nham từ núi lửa cũng tự tạo ra ánh sáng. Một số loài động vật có thể tự tạo ra ánh sáng, chẳng hạn như đom đóm và một số loài sứa phát sáng.

Con người đã tạo ra những nguồn ánh sáng khác. Bóng đèn giúp chúng ta nhìn được ở những vùng tối. Trước khi bóng đèn được phát minh, người ta dùng nến để thắp sáng.

Chùm tia laser là một nguồn ánh sáng khác. Một số chùm tia laser công suất cao có thể gây nổ hóa chất.

2. Ánh sáng truyền theo đường thẳng và phản xạ lại mọi vật:

Ánh sáng truyền theo đường thẳng từ nguồn của nó, tiếp tục di chuyển theo đường thẳng cho đến khi chạm vào vật gì đó. Nếu đã từng đội mũ vào một ngày nắng, chúng ta có thể thử nghiệm ý tưởng này. Vành mũ che nắng khỏi chiếu vào mắt chúng ta.

Ánh sáng phản chiếu các vật thể và cho phép chúng ta nhìn thấy. Một số đồ vật phản chiếu ánh sáng rất tốt, như gương và giấy trắng. Các vật thể khác, như giấy xây dựng màu nâu, không phản chiếu nhiều ánh sáng.

Nước cũng có khả năng phản chiếu ánh sáng ra khỏi bề mặt của nó rất tốt. Nếu từng đến gần hồ bơi vào một ngày nắng, mắt bạn có thể bị tổn thương do quá nhiều ánh sáng phản chiếu từ mặt nước. Mũ giúp cản ánh sáng mặt trời, nhưng không cản được ánh sáng phản chiếu trên mặt nước.

3. Ánh sáng phản chiếu sự vật và đi vào mắt chúng ta:

Chúng ta nhìn thấy các vật thể vì chúng tự phát ra ánh sáng hoặc ánh sáng phản chiếu từ vật thể đó và đi vào mắt chúng ta.

Mặt trăng là một ví dụ. Nó không tự phát ra ánh sáng – chúng ta có thể nhìn thấy mặt trăng vì nó phản chiếu ánh sáng từ mặt trời.

Nếu một vật không phản chiếu ánh sáng thì chúng ta sẽ không thể nhìn thấy nó.

4. Mắt chúng ta không tạo ra ánh sáng, chúng phát hiện ra ánh sáng:

Đôi mắt của con người rất tuyệt vời và cho phép chúng ta phát hiện ánh sáng, tập trung vào hình ảnh và nhìn thấy những gì xung quanh. Thấu kính của mắt giúp nhìn hình ảnh dễ dàng hơn bằng cách tập trung ánh sáng. Có nhiều bộ phận khác của mắt phối hợp với nhau để giúp nhìn thấy. Một số bộ phận cho phép nhìn thấy màu sắc và các bộ phận khác phát hiện hình dạng của vật thể.

Sau khi mắt thu thập thông tin về những gì đang nhìn thấy, nó sẽ nhanh chóng gửi thông tin đó đến não. Dù có tin hay không, những hình ảnh mà mắt chúng ta gửi tới não đều bị lộn ngược! Bộ não của chúng ta lật nó. Bộ não cũng cố gắng hiểu những gì chúng ta đang nhìn thấy.

5. Bài tập vận dụng:

Bài 1: Ánh sáng truyền đi như thế nào?

A. Ánh sáng truyền theo đường lượn sóng

B. Ánh sáng truyền theo đường thẳng

C. Ánh sáng truyền theo đường zig-zag

D. Ánh sáng không truyền đi

Đáp án: B. Ánh sáng truyền theo đường thẳng

Giải thích: 

Ánh sáng là một dạng năng lượng điện từ, có thể được nhìn thấy bởi mắt người. Ánh sáng truyền đi như thế nào? Để trả lời câu hỏi này, chúng ta cần hiểu về tính chất của ánh sáng và các vật chất mà nó gặp phải trong quá trình truyền.

Ánh sáng truyền theo đường thẳng khi không gặp phải bất kỳ vật chất nào. Đây là lý do tại sao chúng ta có thể nhìn thấy các ngôi sao và mặt trời, vì ánh sáng từ chúng không bị cản trở bởi không khí hay các vật khác. Tuy nhiên, khi ánh sáng gặp phải một vật chất, nó có thể bị phản xạ, khúc xạ, hấp thụ hoặc tán xạ.

Phản xạ là hiện tượng ánh sáng bị đổi hướng khi gặp phải một bề mặt phẳng hoặc gương. Góc phản xạ của ánh sáng bằng với góc tới của nó so với bề mặt. Khi ánh sáng phản xạ, nó vẫn truyền theo đường thẳng, nhưng có hướng khác so với ban đầu.

Khúc xạ là hiện tượng ánh sáng bị đổi hướng khi đi qua một môi trường khác nhau. Ví dụ, khi ánh sáng đi từ không khí vào nước, nó bị khúc xạ về phía gần chuẩn của mặt phân cách hai môi trường. Đây là lý do tại sao khi nhìn vào một cây dưới nước, chúng ta thấy nó cong hoặc vỡ. Khi ánh sáng khúc xạ, nó vẫn truyền theo đường thẳng, nhưng có hướng khác so với ban đầu.

Hấp thụ là hiện tượng ánh sáng bị tiêu hao một phần hoặc toàn bộ năng lượng khi đi qua một vật chất. Ví dụ, khi ánh sáng đi qua một miếng giấy đen, nó bị hấp thụ hoàn toàn và không còn đi ra được. Khi ánh sáng hấp thụ, nó không còn truyền đi.

Tán xạ là hiện tượng ánh sáng bị phân tán thành nhiều hướng khi gặp phải các hạt nhỏ trong không khí hoặc các vật chất khác. Ví dụ, khi ánh sáng mặt trời đi qua không khí, nó bị tán xạ thành các màu cầu vồng. Khi ánh sáng tán xạ, nó không còn truyền theo đường thẳng.

Vậy câu trả lời cho câu hỏi là B. Ánh sáng truyền theo đường thẳng khi không gặp phải bất kỳ vật chất nào.

Bài 2: Vật dụng nào trong gia đình truyền năng lượng qua ánh sáng?

A. Một chiếc điện thoại di động

B. Màn hình hiển thị lò nướng

C. Một cái tivi

D. Tất cả các lựa chọn đều đúng

Đáp án: D. Tất cả các lựa chọn đều đúng

Giải thích:

Trước tiên, chúng ta cần biết năng lượng là gì và ánh sáng là gì. Năng lượng là khả năng thực hiện công việc, chẳng hạn như di chuyển, nóng lên hoặc phát ra ánh sáng. Ánh sáng là một dạng năng lượng điện từ, có thể nhìn thấy bằng mắt. Ánh sáng có thể được tạo ra bằng cách chuyển đổi các dạng năng lượng khác, chẳng hạn như nhiệt, điện hoặc hóa học.

Giờ thì hãy xem xét các lựa chọn trả lời:

A. Một chiếc điện thoại di động: Điện thoại di động có màn hình cảm ứng, đèn flash và đèn báo. Các thiết bị này đều phát ra ánh sáng khi được kích hoạt bởi năng lượng điện từ pin hoặc sạc. Vì vậy, điện thoại di động là một vật dụng truyền năng lượng qua ánh sáng.

B. Màn hình hiển thị lò nướng: Lò nướng có một màn hình hiển thị số hoặc kỹ thuật số để cho biết thời gian, nhiệt độ và chế độ nấu. Màn hình này cũng phát ra ánh sáng khi được cấp điện từ nguồn điện. Nên, màn hình hiển thị lò nướng cũng là một vật dụng truyền năng lượng qua ánh sáng.

C. Một cái tivi: Tivi là một thiết bị giải trí phổ biến, cho phép xem các chương trình truyền hình, phim ảnh hoặc video. Tivi có một màn hình lớn, có thể dùng tinh thể lỏng (LCD), phát quang (LED) hoặc plasma để tạo ra hình ảnh. Màn hình này phát ra ánh sáng khi nhận được tín hiệu điện từ ăng ten, cáp hoặc internet. Vì vậy, tivi cũng là một vật dụng truyền năng lượng qua ánh sáng.

D. Tất cả các lựa chọn trả lời đều đúng: Như vậy, chúng ta có thể thấy rằng tất cả các vật dụng trong gia đình kể trên đều có khả năng truyền năng lượng qua ánh sáng, dù có cách hoạt động khác nhau. Cho nên, đây là câu trả lời đúng cho câu hỏi.

Bài 3: Điều khiển từ xa của tivi sử dụng loại năng lượng ánh sáng nào?

A. Ánh sáng nhìn thấy được

B. Tia cực tím

C. Tia X

D. Sóng hồng ngoại

Đáp án: D. Sóng hồng ngoại

Giải thích: 

Điều khiển từ xa của tivi là một thiết bị thông minh cho phép bạn thay đổi các chức năng của tivi mà không cần tiếp xúc trực tiếp với nó. Điều khiển từ xa hoạt động bằng cách phát ra những xung ánh sáng có bước sóng rất ngắn, chỉ có thể nhận biết được bởi một cảm biến trên tivi. Loại năng lượng ánh sáng mà điều khiển từ xa sử dụng là sóng hồng ngoại, hay còn gọi là hồng ngoại. Sóng hồng ngoại là một dạng của ánh sáng nhìn thấy được, nhưng có bước sóng dài hơn và năng lượng thấp hơn. Sóng hồng ngoại có ưu điểm là không bị cản trở bởi các vật thể trong không khí, và có thể truyền tải thông tin với tốc độ cao. Do đó, sóng hồng ngoại là lựa chọn phù hợp cho điều khiển từ xa của tivi. Đáp án đúng cho câu hỏi trên là D. Sóng hồng ngoại.

Bài 4: Sự chiếu sáng của một vật được gọi là gì?

A. Sự phản xạ

B. Khúc xạ

C. Đảo ngược

D. Hồng ngoại

Đáp án: A. Sự phản xạ

Giải thích: Sự chiếu sáng của một vật là hiện tượng mà ánh sáng từ một nguồn nào đó chiếu vào vật và phần nào đó của ánh sáng được phản xạ lại. Sự chiếu sáng của một vật phụ thuộc vào nhiều yếu tố, như loại nguồn sáng, khoảng cách từ nguồn sáng đến vật, tính chất bề mặt của vật, góc chiếu sáng và góc quan sát. Trong các lựa chọn trên, chỉ có sự phản xạ là đúng với định nghĩa của sự chiếu sáng. Khúc xạ là hiện tượng ánh sáng bị thay đổi hướng khi đi qua các môi trường khác nhau. Đảo ngược là hiện tượng ánh sáng bị lật ngược lại khi đi qua một thấu kính hoặc gương. Hồng ngoại là một dải bức xạ trong phổ ánh sáng, có bước sóng dài hơn ánh sáng nhìn thấy.

Bài 5: Ánh sáng mà mắt chúng ta nhìn thấy được gọi là gì?

A. Đèn hồng ngoại

B. Ánh nắng

C. Mắt

D. Ánh sáng nhìn thấy được

Đáp án: D. Ánh sáng nhìn thấy được

Giải thích: Ánh sáng mà mắt chúng ta nhìn thấy được gọi là ánh sáng nhìn thấy được. Đây là một phần của phổ điện từ, bao gồm các bước sóng từ khoảng 380 nanomet đến 740 nanomet. Ánh sáng nhìn thấy được có thể được phát ra bởi các nguồn như mặt trời, sao, đèn và lửa. Mắt chúng ta có thể phát hiện ánh sáng nhìn thấy được nhờ có các tế bào cảm quang trong võng mạc. Các tế bào này chuyển hóa ánh sáng thành các xung thần kinh, gửi đến não để xử lý. Ánh sáng nhìn thấy được có nhiều màu khác nhau, tùy thuộc vào bước sóng của nó. Ví dụ, ánh sáng có bước sóng ngắn nhất là màu tím, còn ánh sáng có bước sóng dài nhất là màu đỏ. Khi ánh sáng nhìn thấy được chiếu qua một kính lúp hoặc một giọt nước, nó có thể bị phân tách thành các màu cơ bản của cầu vồng: đỏ, cam, vàng, xanh lá cây, xanh da trời, chàm và tím.