Bài tập Năng lượng ánh sáng. Tia sáng, vùng tối có đáp án
16 câu hỏi
Em hãy dựa vào hình trên, nêu lên vai trò quan trọng của năng lượng ánh sáng trên Trái Đất.
Năng lượng ánh sáng có vai trò quan trọng trên Trái Đất như:
+ Năng lượng ánh sáng giúp định hướng trong không gian, ảnh hưởng tới quá trình sinh trưởng và phát triển của các loài động vật.
+ Năng lượng ánh sáng giúp thực vật quang hợp và phát triển tốt.
+ Năng lượng ánh sáng không chỉ cho phép con người nhìn thấy được môi trường xung quanh, mà chúng còn có thể điều chỉnh nhịp điệu sống hàng ngày của con người, thay đổi các mức độ về tâm trạng, các hoạt động, cải thiện động lực, hạnh phúc và năng suất làm việc.
Ngoài ra ánh sáng còn ảnh hưởng nhiều đến nhân tố sinh thái khác như nhiệt độ, độ ẩm, không khí đất và địa hình.
Thí nghiệm thu năng lượng từ ánh sáng
Bố trí thí nghiệm như Hình 15.1. Xác định vị trí của kim điện kế:
- Khi chưa bật đèn.
- Khi bật đèn.
- Khi chưa bật đèn, kim điện kế chỉ số 0.
- Khi bật đèn, kim điện kế bị lệch đi.
Nếu thay điện kế trong Hình 15.1 bằng một quạt máy nhỏ và bật đèn, thì sẽ có hiện tượng gì xảy ra? Tại sao?
- Nếu thay điện kế trong Hình 15.1 bằng một quạt máy nhỏ và bật đèn thì cánh quạt quay.
- Vì pin quang điện đã nhận năng lượng ánh sáng của đèn để chuyển hóa thành điện năng, làm cho cánh quạt quay.
Giải thích vì sao chai nước để ngoài nắng, sau một khoảng thời gian thì nóng lên. Năng lượng ánh sáng đã chuyển hóa thành dạng năng lượng nào?
- Chai nước để ngoài nắng, sau một khoảng thời gian thì nóng lên là vì chai nước đã nhận được năng lượng ánh sáng từ Mặt Trời.
- Năng lượng ánh sáng đã chuyển hóa thành nhiệt năng.
Nêu thêm ví dụ về sử dụng năng lượng ánh sáng mặt trời ở gia đình hoặc địa phương em. Cho biết năng lượng ánh sáng mặt trời đã chuyển hóa thành những dạng năng lượng nào trong mỗi ví dụ. Tại sao cần ưu tiên sử dụng năng lượng ánh sáng mặt trời?
- Ban ngày, mở cửa sổ đón ánh sáng Mặt Trời, không cần bật đèn.
Lúc này sử dụng đúng chức năng chiếu sáng của Mặt Trời.
- Sử dụng năng lượng ánh sáng để phơi quần áo, phơi thóc, …
Lúc này năng lượng ánh sáng Mặt Trời đã chuyển hóa thành nhiệt năng.
- Sử dụng năng lượng mặt trời để làm nóng nước, sưởi ấm không gian, …
Lúc này năng lượng ánh sáng sáng mặt trời đã chuyển hóa thành nhiệt năng.
- Cần ưu tiên sử dụng năng lượng ánh sáng mặt trời vì đây là nguồn năng lượng có thể coi là vô hạn, xanh, sạch, thân thiện với môi trường. Việc sử dụng năng lượng Mặt Trời thay thế các nguyên liệu hóa thạch còn góp phần giảm ô nhiễm môi trường và hiệu ứng nhà kính.
Hãy tìm thêm ví dụ về chùm sáng song song, chùm sáng hội tụ và chùm sáng phân kì trong thực tế.
- Chùm sáng song song:
+ Chùm ánh sáng phát ra từ bút laser.
+ Chùm tia tới phân kì thích hợp chiếu qua gương cầu lõm cho chùm tia phản xạ song song.
- Chùm sáng hội tụ:
+ Chùm sáng tới song song đi qua thấu kính hội tụ thì cho chùm tia ló hội tụ.
+ Chùm sáng tới song song đi qua gương cầu lõm cho chùm phản xạ hội tụ trước gương.
- Chùm sáng phân kì: ánh sáng phát ra từ đèn pin.
- Dùng miếng bìa có khoét một lỗ nhỏ hoặc che tấm kính của đèn pin và bố trí thí nghiệm như Hình 15.6. Bật đèn pin, điều chỉnh miếng bìa sao cho vệt sáng từ lỗ nhỏ đi là là trên mặt màn hứng.
- Quan sát và mô tả vệt sáng đó.
Bố trí thí nghiệm như Hình 15.6, quan sát ta thấy một vệt sáng hẹp, thẳng trên màn hứng.
Chùm sáng phát ra từ một bút laser có thể coi là mô hình tia sáng không? Tại sao?
Chùm sáng phát ra từ một bút laser có thể coi là mô hình tia sáng. Vì chùm sáng này song song, truyền thẳng và rất hẹp.
Chùm sáng phát ra từ một đèn pin có thể coi là mô hình tia sáng không? Tại sao?
Chùm sáng phát ra từ một đèn pin không thể coi là mô hình tia sáng. Vì chùm sáng do đèn phát ra là chùm sáng rộng có thể phân kì hoặc song song tùy theo cách chỉnh pha đèn.
Hãy mô tả bóng của vật cản sáng trên màn chắn ở Hình 15.8a và giải thích tại sao có bóng đó.
Bóng của vật cản sáng là một hình tròn màu đen rõ nét in trên màn chắn. Vì vùng phía sau vật cản sáng hoàn toàn không nhận được ánh sáng từ nguồn sáng truyền tới.
Hãy mô tả bóng của vật cản sáng thu được trên màn chắn trong thí nghiệm ở Hình 15.9a.
Bóng của vật cản sáng bao gồm một hình tròn màu đen và viền xám mờ bao quanh in trên màn chắn. Vì phía sau vật cản sáng có vùng hoàn toàn không nhận được ánh sáng từ nguồn sáng và có vùng chỉ nhận được một phần ánh sáng từ nguồn sáng truyền tới.
Tìm thêm ví dụ về vùng tối do nguồn sáng hẹp và vùng tối do nguồn sáng rộng.
- Vùng tối do nguồn sáng hẹp: Khi dùng đèn pin (nguồn sáng hẹp) chiếu vào quả bóng (vật cản sáng) thì phía sau quả bóng xuất hiện vùng tối.
- Vùng tối do nguồn sáng rộng: Khi dùng đèn tuýp (nguồn sáng rộng) chiếu vào quả bóng (vật cản sáng) thì phía sau quả bóng xuất hiện vùng tối và vùng tối không hoàn toàn.
Đặt một vật cản sáng trước ánh nắng mặt trời (lúc trời nắng và không có mây che) để thu bóng của nó trên một màn chắn. Tự làm thí nghiệm để rút ra nhận xét về bóng của vật.
Sau khi tiến hành thí nghiệm ta thấy: bóng của vật là bóng đen rõ nét trên mặt đất.
Vì lúc trời nắng và không có mây che thì mặt trời là nguồn sáng hẹp, các tia sáng đến mặt đất được coi là song song và có cường độ lớn, nên khi có vật chắn sáng sẽ tạo ra bóng đen rõ nét trên mặt đất.
Giải thích hiện tượng nêu ra ở đầu mục III.
Trong trò chơi tạo bóng (Hình 15.7), khi dùng bóng đèn dây tóc thì bóng của vật sẽ rõ nét; còn khi dùng bóng đèn ống thì bóng của vật không rõ nét. Để giải thích hiện tượng này, chúng ta phải tìm hiểu sự khác biệt giữa vùng tối do nguồn sáng hẹp và vùng tối do nguồn sáng rộng.
- Khi dùng bóng đèn dây tóc thì bóng của vật sẽ rõ nét vì bóng đèn dây tóc là nguồn sáng hẹp nên vùng phía sau tay ta là vùng tối.
- Khi dùng bóng đèn ống thì bóng của vật không rõ nét vì bóng đèn ống là nguồn sáng rộng nên vùng phía sau tay ta có cả vùng tối và vùng tối không hoàn toàn.
Giải thích được sự tạo thành vùng tối do nguồn sáng hẹp và vùng tối do nguồn sáng rộng.
- Đối với nguồn sáng hẹp thì vùng phía sau vật cản sáng hoàn toàn không nhận được ánh sáng từ nguồn sáng chiếu tới. Vùng này được gọi là vùng tối.
- Đối với nguồn sáng rộng thì phía sau vật cản có vùng hoàn toàn không nhận được ánh sáng từ nguồn sáng và có vùng chỉ nhận được một phần ánh sáng từ nguồn sáng chiếu tới. Vùng chỉ nhận được một phần ánh sáng từ nguồn sáng chiếu tới gọi là vùng tối không hoàn toàn.
Nêu được vai trò của năng lượng ánh sáng đối với đời sống con người, động vật và thực vật.
Vai trò của năng lượng ánh sáng đối với đời sống con người, động vật và thực vật là vô cùng quan trọng. Tất cả các vật sống trên Trái Đất đều sống và phát triển tốt là nhờ vào năng lượng ánh sáng Mặt Trời. Nếu không có năng lượng ánh sáng của Mặt Trời thì Trái Đất sẽ không có sự sống. Năng lượng ánh sáng giúp con người và động vật quan sát được mọi vật xung quanh và điều chỉnh hoạt động sống một cách phù hợp; giúp thực vật quang hợp, trao đổi chất và phát triển tốt. Năng lượng ánh sáng Mặt Trời có thể chuyển hóa thành các dạng năng lượng nhiệt, điện, … góp phần giúp loài người gia tăng sử dụng năng lượng xanh làm giảm ô nhiễm môi trường trên Trái Đất.
