1. Hiện tượng khúc xạ ánh sáng
Khúc xạ ánh sáng là hiện tượng lệch phương [gãy] của các tia sáng khi truyền xiên góc qua mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt khác nhau.
2. Định luật khúc xạ ánh sáng
- Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới [tạo bởi tia tới và pháp tuyến] và ở phía bên kia pháp tuyến so với tia tới.
- Với hai môi trường trong suốt nhất định, tỉ số giữa sin góc tới [sini] và sin góc khúc xạ [sinr] luôn không đổi:
II. Chiết suất của môi trường
1. Chiết suất tỉ đối
Tỉ số không đổi
- Nếu n21 > 1 thì r < i: Tia khúc xạ bị lệch lại gần pháp tuyến hơn. Ta nói môi trường [2] chiết quang hơn môi trường [1].
- Nếu n21 < 1 thì r > i: Tia khúc xạ bị lệch xa pháp tuyến hơn. Môi trường [2] chiết quang kém môi trường [1].
2. Chiết suất tuyệt đối
Chiết suất tuyệt đối [gọi tắt là chiết suất] của một môi trường là chiết suất tỉ đối của môi trường đó đối với chân không.
Mọi môi trường trong suốt đều có chiết suất tuyệt đối lớn hơn 1.
Ta được hệ thức
trong đó: n2 là chiết suất [tuyệt đối] của môi trường [2]; n1 là chiết suất [tuyệt đối] của môi trường [1].
Công thức của định luật khúc xạ có thể viết theo dạng đối xứng: n1sini = n2sinr.
III. Tính thuận nghịch của sự truyền ánh sáng
Ánh sáng truyền đi theo đường nào thì cũng truyền ngược lại theo đường đó.
Từ đây suy ra:
Xem thêm Giải bài tập Vật lý 11: Bài 26. Khúc xạ ánh sáng
1. Áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng
i: góc tới
r: góc khúc xạ
n1: chiết suất của môi trường chứa tia tới
n2: chiết suất của môi trường chứa tia khúc xạ
Ví dụ 1
Viết công thức củađịnh luật khúc xạ với các góc nhỏ [r =0
Kết luận: Tia sáng qua mặt phân cách của hai môi trường có phương theo phương vuông góc với mặt phân cách không bị khúc xạ.
2. Liên hệ giữa chiết suất và vận tốc ánh sáng
Trong đó:
v: vận tốc ánh sáng trong môi trường chiết suất n
c: vận tốc ánh sáng trong chân không
n: chiết suất của môi trường
Ví dụ 1:Chiết suất [ tuyệtđối] n của một số môi trường là gì? Viết hệ thức liên hệ giữa chiết suất tỉđối và chiết suất tuyệtđối.
Lời giải:
Chiết suất tuyệtđối của một môi trường là tỉ số vận tốcánh sáng c trong chân không so với vận tốcánh sáng v trong môi trườngđó.
Hệ thức liên hệ giữa chiết suất tỉđối và chiết suất tuyệtđối
Ví dụ 2: Theo công thức củađịnh luật khúc xạánh sáng, trường hợp nào không có hiện tượng khúc xạ?
Lời giải:
Công thức củađịnh luật khúc xạ: n1sin i = n2sin r
Trường hợp i = 0o =>r = 0o
* Tia sáng qua mặt phân cách của hai môi trường theo phương vuông góc với mặt phân cách không bị khúc xạ.
3. Khúc xạ qua bản mặt song song
- Bản mặt song song là một môi trường trong suất và đồng chất giới hạn bởi hai mặt phẳng song song.
- Tính chất:
+ Tia ló song song với tia ló
+Vật thật cho ảnh ảo và vật ảo cho ảnh thật
+Vật và ảnh song song nhau và cùng độ lớn
- Đường đi của tia sáng qua bản mặt song song như hình vẽ
Độ dời ngang của tia sáng [khoảng cách giữa tia tới và tia ló]
Trong đó:
e: độ dày của bản mặt song song
Độ dời ảnh qua bản mặt song song
4. Khúc xạ qua lưỡng chất cầu và qua khối cầu
+ Nếu mặt phân cách hai môi trường là hình cầu thì pháp tuyến là đường thẳng nối điểm tới và tâm cầu.
+ Áp dụng các công thức về khúc xạ giải bình thường.
5. Bài tập khúc xạ ánh sáng:
Bài tập 1: Tia sáng đi từ nước có chiết suất 4/3 sang thủy tinh có chiết suất 1,5. Tính góc khúc xạ và góc lệch D tạo bởi tia khúc xạ và tia tới, biết góc tới i = 30o.
Lời giải
Bài tập 2: Tia sáng truyền trong không khí tới gặp mặt thoáng của chất lỏng có chiết suất. Ta được hai tia phản xạ và khúc xạ vuông góc với nhau. Tính góc tới.
Lời giải
Bài tập 3: Một cây cọc dài được cắm thẳng đứng xuống một bể nước chiết suất 4/3. Phần cọc nhô ra ngoài mặt nước là 30 cm, bóng của nó trên mặt nước dài 40 cm và dưới đáy bể nước dài 190 cm. Tính chiều sâu của lớp nước.
Lời giải
Bài tập 4:Khi một tia sángđi từ môi trường này sang môi trường khác, chiết suất tỉđối của hai môi trường cho ta biết gì vềđườngđi của tia sángđó?
Lời giải:
Khi một tia sángđi từ môi trường [1] này sang môi trường [2], chiết suất tỉđối của hai môi trường n21cho ta biết:
+ Nếu n21> 1 thìđườngđi của tia khúc xạ trong môi trường [2]đi gần pháp tuyến của mặt phân cách hơn tia tới.
+ Nếu n21< 1 thìđườngđi của tia khúc xạ trong môi trường [2]đi xa pháp tuyến của mặt phân cách hơn tia tới
Câu 1: Trang 166 sgk vật lí 11
Thế nào là hiện tượng khúc xạ ánh sáng? Phát biểu định luật khúc xạ ánh sáng.
=> Xem hướng dẫn giải
Câu 2: Trang 166 sgk vật lí 11
Chiết suất tỉ đối n21 của môi trường [2] đối với môi trường [1] là gì?
=> Xem hướng dẫn giải
Câu 4: Trang 166 sgk vật lí 11
Thế nào là tính thuận nghịch của sự truyền ánh sáng?
Chứng tỏ: $n_{12} = \frac{1}{n_{21}}$
Nước có chiết suất $\frac{4}{3}$. Chiết suất của không khí đối với nước là bao nhiêu?
=> Xem hướng dẫn giải
Câu 5: Trang 166 sgk vật lí 11
Một tia sáng truyền đến mặt thoáng của nước. Tia này cho một tia phản xạ ở mặt thoáng và một tia khúc xạ.
Người vẽ các tia sáng này quên ghi lại chiều truyền trong Hình 26.7. Tia nào dưới đây là tia tới
A. Tia S1I
B. Tia S2I
C. Tia S3I.
D. S1I; S2I; S3I đều có thể là tia tới.
=> Xem hướng dẫn giải
Câu 6: Trang 166 sgk vật lí 11
Tia sáng truyền từ nước và khúc xạ ra không khí. Tia khúc xạ và tia phản xạ ở mặt nước vuông góc với nhau. Nước có chiết suất là $\frac{4}{3}$. Góc tới của tia sáng là bao nhiêu [tính tròn số]
A. 370
B. 420
C. 530
D. Một giá trị khác A, B, C
=> Xem hướng dẫn giải
Câu 7: Trang 166 sgk vật lí 11
Có ba môi trường trong suốt [1], [2], [3]. Với cùng góc tới i, một tia khúc xạ như hình 26.8 khi truyền từ [1] vào [2] và từ [1] vào [3].
A. 220
B. 310
C. 380
D. Không tính được, vì thiếu yếu tố.
=> Xem hướng dẫn giải
Câu 8: Trang 167 sgk vật lí 11
Một cái thước được cắm thẳng đứng vào bình nước có đáy phẳng ngang. Phần thước nhô khỏi mặt nước là 4 cm. Chếch ở trên có một ngọn đèn. Bóng của thước trên mặt nước dài 4 cm và ở đáy dài 8 cm
Tính chiều sâu của nước trong bình. Chiết suất của nước là $\frac{4}{3}$.
=> Xem hướng dẫn giải
Câu 9: Trang 167 sgk vật lí 11
Một tia sáng được chiếu đến điểm giữa của mặt trên một khối lập phương trong suốt, chiết suất n = 1,5 [Hình 26.9]. Tìm góc tới i lớn nhất để tia khúc xạ vào trong khối còn gặp mặt đáy của khối.
=> Xem hướng dẫn giải