Bài giảng điện tử Phản xạ toàn phần

Chiếu một tia sáng từ nước có chiết suất là n=4/3 tới mặt phân cách giữa nước và khơng khí, tính góc khúc xạ
trong hai trường hợp sau:
0
a. Góc tới bằng 30
b. Góc tới bằng 60

0

 Bài giải: Áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng

nnc sin i = nkk sin r
→gócsinr
tới
 a. Khi

= n nc sin i

i = 300

4
→ s inr = sin 300
3
2
 b. Khi góc
0
→
s
inr
=
→
r

≈
41,8

3
(vơ lý)

i = 600
→ sin r ≈ 1,155

0
Vậy tại sao với góc tới i=60 thì ta khơng tính được góc
khúc xạ, liệu có hiện tượng nào xảy ra không ?


Bài 27: PHẢN XẠ TOÀN PHẦN

1. Hiện tượng phản xạ toàn phần, điều kiện
phản xạ toàn phần
2. Ứng dụng của hiện tượng phản xạ
phần

xảy ra hiện tượng

toàn


I. Sự truyền ánh sáng vào môi trường chiết quang kém hơn (n1>n2)
1. Thí nghiệm


Dụng cụ thí nghiệm:
+ Chùm tia laze
+ Thước trịn chia độ
+ Khối nhựa trong suốt hình bán trụ

 Tiến hành thí nghiệm:
+ Chiếu chùm tia sáng từ khối
bán trụ trong suốt sang
khơng khí, sau đó ta tăng góc tới i và khảo sát sự thay đổi của tia
phản xạ, tia khúc xạ.


Tiến hành thí nghiệm


Góc tới

i nhỏ

Tăng I

Chùm tia khúc xạ

-

Lệch xa pháp tuyến

Chùm tia phản xạ

-

Rất mờ

-

Sáng dần lên

-

Rất sáng

-

Rất sáng

Rất sáng.

Tia sáng mờ đi và tiến về gần
mặt phần cách 2 MT

i = igh

i > igh

-

Gần như sát mặt phất cách
Rất mờ

Không còn

2. Góc giới hạn phản xạ tồn phần

-

-

Áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng

n1 sin i = n2 sinr

Ở thí nghiệm trên ta có n1>n2 nên sinr > sini => r > i
Khi i tăng thì r cũng tăng (r > i), khi r = 90

Ta có
Suy ra

0

thì i = igh

n1 sin igh = n2 sin 900

n2
sin igh =
n1

(n1 > n2)

Và ở thí nghiệm trên thì hiện tượng phản xạ tồn phần sẽ khơng cịn tia khúc xạ và toàn bộ tia sáng đã bị
phản xạ ở mặt phân cách


Click icon
to

add picture

II. Hiện tượng phản xạ
toàn phần
1. Định nghĩa:
- Hiện tượng phản xạ toàn phần là
hiện tượng phản xạ toàn bộ tia sáng
tới, xảy ra ở mặt phân cách giữa hai
môi trường trong suốt

- Ta gọi tia phản xạ toàn phần là để phân biệt với tia phản xạ
một phần luôn xảy ra với sự khúc xạ.


Giả
) thì có xảy ra hiện tượng
Giả sử
sử tia
tia sáng
sáng đi
đi từ
từ mơi
mơi trường

trường khơng
khơng khí
khí sang
sang mơi
mơi trường
trường nước
nước (n
(n 11 <
n2
2) thì có xảy ra hiện tượng
phản
phản xạ
xạ tồn
tồn phần
phần khơng
khơng ??

Ta áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng

n1 sin i = n2 s inr
n1 = nkk
n2 = nnc
Vì n1 < n2 nên sinr < sini => r < i
0
0
Khi imax = 90 thì r <90 => cịn tia khúc xạ

Vậy trong trường hợp này ln có tia khúc xạ

2. Điều kiện để có phản xạ tồn phần

a. Ánh sáng truyền từ một môi trường, tới một môi trường chiết quang kém hơn

n1 > n2

b. Góc tới lớn hơn hoặc bằng góc giới hạn:

(

i ≥ igh
)

n2
sin igh =
n1


So sánh

Phản xạ toàn phần

Giống nhau

Khác nhau
 

Phản xạ 1 phần ( khúc xạ)

So sánh

Giống nhau

Phản xạ toàn phần

-

Phản xạ 1 phần (khúc xạ)

Cùng là hiện tượng phản xạ: tia sáng đổi phương đột ngột và trở lại môi trường củ
Cả hai hiện tượng điều tuân theo định luật phản xạ ánh sáng ( tia phản xạ nằm
trong cùng mặt phẳng với tia tới ở bên kia pháp tuyến với tia tới và có góc phản xạ
bằng góc tới)

Khác nhau
 


So sánh

Giống
Giống nhau
nhau

Phản xạ toàn phần

---

Phản xạ 1 phần (khúc xạ)

Cùng
Cùng là
là hiện
hiện tượng
tượng phản
phản xạ:
xạ: tia
tia sáng
sáng đổi
đổi phương
phương đột
đột ngột
ngột và
và trờ
trờ lại
lại môi
môi trườn
trườn củ
củ
Cả
Cả hai
hai hiện
hiện tượng
tượng điều
điều tuân
tuân theo
theo định
định luận

luận phản
phản xạ
xạ ánh
ánh sáng
sáng (( tia
tia phản
phản xạ
xạ nằm
nằm
trong
trong cùng
cùng mặt
mặt phẳng
phẳng với
với tia
tia tới
tới ở
ở bên
bên kia
kia pháp
pháp tuyến
tuyến với
với tia
tia tới
tới với
với góc
góc phản
phản xạ
xạ
bằng

bằng góc
góc tới)
tới)

Khác nhau

-

Khác nhau

Xảy ra khi có 2 điều kiện:
n1>n2 và

-

Bỏ qua sự hấp thụ ánh sáng thì tia
phản xạ sáng như tia tới

-

Xảy ra dưới góc tới bất kỳ khơng cần
thêm
điều
kiện
Xảy ra
dưới
góc tới bất kỳ khơng cần
thêm
điều
Bỏ qua

sự kiện
hấp thụ ánh sáng, tia phản xạ
lúc
nào sự
cũng
tới tia phản xạ
Bỏ qua
hấpyếu
thụhơn
ánhtiasáng,
lúc nào cũng yếu hơn tia tới

 


Củng cố kiến thức
0
0
VD: Cho 1 tia sáng đi từ nước (n=4/3) vào khơng khí có góc tới i=60 , với góc tới i=60 thì có xảy ra hiện tượng
tồn phần khơng?

Bài giải:

Áp dụng điện kiện phản xạ tồn phần

4
n1 = nncvà =
3
n2 = nkk = 1
→ n1 > n2

sin igh =

n2
n1

→ igh ≈ 480
→ i > igh

- Vậy trường hợp trên xảy ra hiện tương phản xạ toàn phần


III. Ứng dụng của hiện tượng phản xạ toàn phần.
1. Chế tạo lăng kính phản xạ tồn phần.

Từ đó người ta chế tạo ra kính tiềm vọng

Kính tiềm vọng là một bộ phần quan trọng trong ống
nhòm hoặc trong máy ảnh


2. Giải thích được hiện tượng ảo giác
“Ảo ảnh sa mạc”

-

Hiện tượng này có thể giải thích là do lớp khơng khí ở gần mặt cát, gồm
nhiều lớp khơng khí nóng và chúng có chiết suất tăng dần theo độ cao.

-

Và khi tia sáng truyền từ cây đến mắt chúng ta thì tia sáng đã qua nhiều
lớp khơng khí có chiết suất giảm dần, tia sáng bị gãy khúc liên tiếp
cho đến khi góc tới lớn hơn góc giới hạn sẽ xảy ra hiện tượng phản xạ
toàn phần, tia sáng bị hất ngược lên trở lại, do bề dày lớp khơng khí là
mỏng cho nên tia sáng gãy khúc sẽ trở thành đường cong đi đến mắt và
nó gây ra hiện tưởng ảo ảnh sa mạc.



3. Cáp quang
a. Cấu tạo
- Lõi: nằm trong cùng làm bằng vật liệu trong suốt (thường là
thủy tinh siêu sạch, có độ chiết suất n1).
 
- Lớp vỏ bọc: bằng một loại vật liệu khác cũng trong suốt, có
độ chiết suất n2 (n2 < n1).
- Phía

ngồi cùng phủ một lớp vỏ nhựa để bảo vệ cáp quang.


b. Ứng dụng của cáp quang

1. Truyền thông tin
Ưu điểm:

-

Dung lượng tín hiệu lớn.

-

Nhỏ và nhẹ, dễ vận chuyển.

-

Khơng bị nhiễu bởi các bức xạ điện từ bên ngồi

-

Khơng rủi ro cháy (vì khơng có dịng điện).

Nhược điểm:

-

Nối cáp rất khó khăn, chi phí hàn nối và sửa chữa cao.


Ứng dụng cáp quang trong y học: điển hình là nội soi

Ứng dụng cáp quang trong văn hóa nghệ thuật


NỘI DUNG CHÍNH CẦN NẮM
*
* Định
Định nghĩa
nghĩa hiện

hiện tượng
tượng phản
phản xạ
xạ toàn
toàn phần.
phần.

*
* Điều
Điều kiện
kiện xảy
xảy ra
ra hiện
hiện tượng
tượng phản
phản xạ
xạ toàn
toàn phần:
phần:

n2 < n1

i ≥ igh

(

)

n2
sin igh =

n1

*
* Ứng
Ứng dụng
dụng của
của hiện
hiện tượng
tượng phản
phản xạ
xạ toàn
toàn phần
phần


Bài tập cũng cố

Câu 1: Câu nào dưới đây không đúng

A. Khi chùm sáng phản xạ tồn phần thì khơng có chùm khúc xạ

B. Khi có sự phản xạ tồn phần, cường độ chùm sáng phản xạ gần như

bằng cường độ chùm sáng tới.

C. Ta ln có tia khúc xạ khi tia sáng đi từ mơi trường có chiết suất nhỏ

hơn sang mơi trường có chiết suất lớn hơn

D.Ta ln có tia khúc xạ khi tia sáng đi từ mơi trường có chiết suất lớn

hơn sang mơi trường có chiết suất nhỏ hơn.


Câu 2: Chọn đáp án Sai: Khi ánh sáng đi từ một môi trường chiết suất lớn sang môi trường chiết suất nhỏ hơn:
A. khi tăng góc tới i thì tia phản xạ phản mạnh dần còn tia khúc xạ yếu dần đi

B.khi góc tới i = igh thì tia khúc xạ truyền gần như sát mặt phân cách.

C.khi góc tới i > igh thì khơng cịn tia khúc xạ

D.góc tới giới hạn xác định bởi

(n1>n2)

sin igh =

n1
n2


0
0
Câu 3: Một chùm tia sáng hẹp truyền từ mt (1) chiết suất n1 sang mt (2) có chiết suất n2. Với n1thì

A. chùm tia sáng đi gần như sát mặt phần cách giữa 2 môi trường

B.xảy ra hiện phản xạ toàn phần tại mọi giá trị i.

C.xảy ra hiện tượng khúc xạ ánh sáng tại mọi giá trị i.

D.khơng có trường hợp nào xảy ra


Câu 4: Cho một tia sáng đi từ nước (n = 4/3) ra khơng khí. Sự phản xạ tồn phần xảy ra khi góc tới:

A.

i < 49

B.

i > 42

C. i > 49

D. i > 43

0

0

0

0