31 bài tập tự luận có đáp số về phản xạ ánh sáng

Thầy Nguyễn Văn Dân – Long An – 0975733056

QUANG HNH
Năm học 2013 - 2014
Người soạn: Thầy NGUYỄN VĂN DÂN

Chủ đề 1: KHÚC XẠ ÁNH SÁNG
– PHẢN XẠ TOÀN PHẦN

1. KHÚC XẠ ÁNH SÁNG
 Định luật khúc xạ ánh sáng:

12
n sini n sinr

 Góc lệch: D = i – r
 Chiết suất môi trường:
c
n
v


c = 3.10
8
m/s: vận tốc ánh sáng;
v: vận tốc ánh sáng trong môi trường (m/s)

2. HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
Khi ánh sáng đi từ môi trường có chiết suất n

1
> n
2

- Tìm i
gh
:
2
1
sin
gh gh
n
ii
n


- So sánh góc tới i với góc giới hạn i
gh

+ i

≥ i
gh
xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần.
+ i < i
gh
xảy ra hiện tượng khúc xạ.

3. CÁC DỤNG CỤ KHÚC XẠ
a. Về Lưỡng chất phẳng nên nhớ là:

anh kx
vat toi
dn
dn


d
ảnh
:
khoảng cách từ ảnh đến mặt nước;
d
vật
:
khoảng cách từ vật đến mặt nước.


b. Về bản mặt song song:
Độ dời ngang của tia sáng (khoảng cách hai tia tới và tia ló khi qua bản mặt //)

sin( )
cos
ir
de
r



Độ dịch chuyển vật ảnh
'
(1 )

n
e
n



n: chiết suất của chất làm bản mặt //
n’: chiết suất của môi trường chứa bản mặt //


Bài 1. Cho chiết suất của thủy tinh là
2n 
. Tính góc khúc xạ của tia sáng với góc tới 30
0
khi tia sáng
truyền từ thủy tinh vào không khí.
ÑS: 45
0

Bài 2. Một chậu thủy tinh nằm ngang chứa một lớp nước dày có chiết suất 4/3. Một tia sáng SI chiếu tới
mặt nước với góc tới là 45
0
. Tính góc lệch giữa tia khúc xạ và tia tới.
ÑS: 13
0

Bài 3. Một khối bán trụ có chiết suất n = 1,41. Một chùm tia sáng hẹp tới mặt phân cách không khí - bán
trụ với góc tới 45
0
. Tính góc lệch giữa tia ló và tia khúc xạ.

ÑS: 15
0



Thầy Nguyễn Văn Dân – Long An – 0975733056

Bài 4. Tia sáng đi từ thủy tinh có chiết suất
1
32n 
sang nước có chiết suất
2
43n 
. Tính:
a. Góc khúc xạ nếu góc tới 30
0
.
b. Góc khúc xạ nếu góc tới 70
0
.
ĐS: a. 34
0
14';
b. Khơng tính được r vì i = 70
0
> i
gh
= 62
0
44’.

Bài 5. Chiếu tia sáng từ khơng khí vào khối thuỷ tinh chiết suất 1,52. Tính góc tới, biết góc khúc xạ là 25
0
.
ĐS: 40
0

Bài 6. Tia sáng đi từ thuỷ tinh n
1
= 1,5 đến mặt phân cách với nước n
2
= 4/3. Xác định góc tới i để khơng
có tia khúc xạ trong nước.
ĐS: 62
0

Bài 7. Một khối bán trụ có chiết suất n = 1,41 đặt trong khơng khí. Một chùm tia sáng hẹp tới mặt phân
cách bán trụ - khơng khí với góc tới 60
0
. Hiện tượng phản xạ tồn phần có xảy ra tại mặt phân cách?
ĐS: 60
0
> 45
0

Bài 8. Góc giới hạn của thủy tinh đối với nước là 48
0
, chiết suất của nước là 4/3. Tìm chiết suất của thủy
tinh biết thủy tinh chiết quang hơn nước.
ĐS: 1,79
Bài 9. Một tia sáng truyền từ khơng khí vào khối thủy tinh có chiết suất

2n 
dưới góc tới 60
0
. Một phần
của ánh sáng bị phản xạ, một phần bị khúc xạ. Tính góc hợp bởi tia phản xạ và tia khúc xạ.
ĐS: 82
0
15’
Bài 10. Một tia sáng đi từ mơi trường có chiết suất n đến mặt phân cách giữa mơi trường đó với khơng khí
với góc tới 33,7
0
. Khi đó tia phản xạ và khúc xạ vng góc nhau. Tính n.
ĐS: 1,5
Bài 11. Một tia sáng đi từ một chất lỏng trong suốt có chiết suất n chưa biết
sang khơng khí với góc tới như hình vẽ. Cho biết  = 60
o
,  = 30
o
.
a) Tính chiết suất n của chất lỏng.
b) Tính góc  lớn nhất để tia sáng khơng thể ló sang mơi trường khơng khí
phía trên.
ĐS: a. n=
3
; b.
ax
54 44'
o
m




Bài 12. Khi tia sáng đi từ mơi trường (1) sang mơi trường (2) với góc tới
bằng 7
0
thì góc khúc xạ bằng 5
0
. Khi góc tới bằng 45
0
thì góc khúc xạ bằng
bao nhiêu?
Đs: 30
0

Bài 13: Một tia sáng đi từ khơng khí vào nước có chiết suất n = 4/3 dưới góc tới i = 30
0
.
a. Tính góc khúc xạ
b. Tính góc lệch D tạo bởi tia khúc xạ và tia tới.
ĐS: 22
0
, 8
0

Bai 14. Một tia sáng đi từ nước (n
1
= 4/3) vào thủy tinh (n
2
= 1,5) với góc tới 35
0

. Tính góc khúc xạ.
ĐS : 30,6
0
Bài 15: Một cây gậy cắm thẳng đứng xuống đáy hồ sâu 1,5m. Phần gậy nhơ lên khỏi mặt nước là 0,5m.
Ánh sáng mặt trời chiếu xuống hồ theo phương hợp với pháp tuyến mặt nước góc 60
0
. Tính chiều dài bóng
cây gậy trên mặt nước và dưới đáy hồ?
ĐS: 0,85m và 2,11m

Bài 16. Đối với cùng một ánh sáng đơn sắc, chiết suất tuyết đối của nước là 4/3, chiết suất tỉ đối của
thủy tinh đối với nước là 9/8. Cho biết vận tốc ánh sáng trong chân không c = 3.108 m/s. Hãy tính vận
tốc cùa ánh sáng này trong thủy tinh.
ĐS: 200 000 km/s


Thầy Nguyễn Văn Dân – Long An – 0975733056

Bài 17: Một cái máng nước sâu 30 cm, rộng 40 cm có hai thành bên thẳng đứng. Đúng
lúc máng cạn nước thì bóng râm của thành A kéo đến thành B đối diện. Người ta đổ
nước vào máng đến một độ cao h thì bóng của thành A giảm 7 cm so với trước. n =
4/3. Hãy tính h, vẽ tia sáng giới hạn của bóng râm của thành máng khi có nước?.
ĐS: h = 12 cm.
Bài 18: Ba mơi trường trong suốt (1),(2),(3) có thể đặt tiếp giáp nhau.Với cùng góc tới i = 60
0
;nếu ánh
sáng truyền từ (1) vào (2) thì góc khúc xạ là 45
0
;nếu ánh sáng truyền từ (1) vào (3) thì góc khúc xạ là
30

0
.Hỏi nếu ánh sáng truyền từ (2) vào (3) vẫn với góc tới i thì góc khúc xạ là bao nhiêu?
ĐS: r
3
=38
0
Bài 19: Một chậu miệng rộng có đáy nằm ngang chứa chất lỏng trong suốt đến độ cao h = 5,2 cm. Ở đáy
chậu có một nguồn sáng nhỏ S. Một tấm nhựa mỏng hình tròn tâm O bán kính R
= 4cm ở trên mặt chất lỏng mà tâm O ở trên đường
thẳng đứng qua S. Tính chiết suất n của chất lỏng, biết rằng phải đặt mắt sát mặt
chất lỏng mới thấy được ảnh của S
ĐS: n= 1,64
Bài 20: Có ba mơi trường trong suốt.Với cùng góc tới i: nếu tia sáng truyền từ (1) vào (2) thì góc khúc xạ
là 30
0
, truyền từ (1) vào (3) thù góc khúc xạ là 45
0
. Hãy tính góc giới hạn phản xạ tồn phần ở mặt phân
cách (2) và (3):
ĐS:i
gh
=45
0

Bài 21: Một ngọn đèn nhỏ S nằm dưới đáy của một bể nước nhỏ, sâu 20cm. Hỏi phải thả nổi trên mặt nước
một tấm gỗ mỏng có vị,trí hình dạng và kích thước nhỏ nhất là bao nhiêu để vừa vặn khơng có tia sáng nào
của ngọn đèn lọt qua mặt thống của nước? Chiết suất của nước là 4/3
ĐS:Tấm gỗ hình tròn,tâm nằm trên đường thẳng đứng qua S, bán kính R=22,7cm

Bài 22: Một đĩa gỗ bán kính R = 5 cm nổi trên mặt nước. Tâm đĩa có cắm một cây kim thẳng đứng. Dù mắt

đặt ở đâu trên mặt thống của nước cũng khơng nhìn thấy cây kim. Tính chiều dài tối đa của cây kim
ĐS:4,4cm
Bài 23: Nước trong chậu cao 40cm, chiết suất 4/3. Trên nước là lớp dầu cao 30 cm, chiết suất n =1,5. Mắt
đặt trong khơng khí, cách mặt trên lớp dầu 50 cm thấy đáy chậu cách mình bao nhiêu?
ĐS: 100cm
Bài 24: Mắt người và cá cùng cách mặt nước 60cm, cùng nằm trên mặt phẳng vng góc với mặt nước.
Cho n = 4/3. Hỏi nguời thấy cá cách mình bao xa và cá thấy người cách nó bao xa?
 ĐS:105cm và 140cm
Bài 25: Một đồng xu S nằm dưới đáy của một chậu nước, cách mặt nước 40 cm. Một người nhìn thấy
đồng xu đó từ ngoài không khí, theo phương thẳng đứng. Tính khoảng cách từ ảnh S’ của đồng xu S tới
mặt nước. Chiết suất của nước là n = 4/3.
 ĐS:30cm
Bài 26: Cho bản hai mặt song song bằng thủy tinh có bề dày e = 3,5 cm, chiết suất n
1
= 1,4. Tính
khoảng cách vật - ảnh trong các trường hợp:
a) Vật AB và bản đều đặt trong không khí.
b) Vật AB và bản đặt trong một chất lỏng có chiết suất n
2
= 1,6.
ĐS:1 cm ; 0,5cm
Bài 27: Một tia sáng gặp bản mặt song song với góc tới i = 60
0
. Bản mặt làm băng thuỷ tinh có chiết xuất
n = 1,5, độ dày e = 5cm đạt trong khơng khí. Tính độ dời ngang của tia ló so với tia tới.
ĐS: 0,5 cm
Bài 28: Một bản mặt song song có bề dày d = 9 cm, chiết suất n = 1,5. Tính độ dời của điểm sáng trên khi
nhìn nó qua bản mặt // này theo phương vng góc với hai mặt phẳng giới hạn trong trường hợp
a) bản mặt // và điểm sáng nằm trong khơng khí;
b) bản mặt // và điểm sáng đặt trong nước có chiết xuất n = 4/3.

ĐS: 3 cm; 1 cm.
A
B

S
°
n


Thầy Nguyễn Văn Dân – Long An – 0975733056

Bài 29: Một tia sáng từ khơng khí tới gặp một tấm thủy tinh phẳng trong suốt với góc tới i mà sini = 0,8
cho tia phản xạ và khúc xạ vng góc với nhau.
a.Tính vận tốc ánh sáng trong tấm thủy tinh.
b.Tính độ dời ngang của tia sáng ló so với phương tia tới. Biết bề dày của bản là e = 5 cm.
ĐS: 225000 km/s và 1,73 cm
Bài 30: Một khối thủy tinh P có chiết suất n = 1,5,tiết diện thẳng là một tam giác ABC vng góc tại B.
Chiếu vng góc tới mặt AB một chùm sáng // SI.
a. Khối thủy tinh P ở trong khơng khí.Tính góc D làm bởi tia tới và tia ló
b. Tính lại góc D nếu khối P ở trong nước có chiết suất n = 4/3
ĐS: a. D = 90
0
; b. D = 7
0
42
’

Bài 31: Trong một cái chậu có lớp nước dày 12 cm và một lớp benzen dày 9 cm nổi trên mặt nước. Một
người nhìn vào chậu theo phương gần như thẳng đứng sẽ thấy đáy chậu cách mặt thoáng bao nhiêu?
Vẽ đường đi của chùm tia sáng từ một điểm trên đáy chậu. Cho biết chiết suất của nước là n = 4/3 và

benzen là n’ = 1,5.
Đs: 15cm.
========