Bài giảng bài khúc xạ ánh sáng vật lý 11 (3)

ĐẶT VẤN ĐỀ
Trong thực tế chúng ta thƣờng thấy một số
hiện tƣợng có liên quan đến ánh sáng. Chẳng hạn
nhƣ các hiện tƣợng sau:
Cầu vồng

Ánh sáng khúc xạ qua Mắt


Sự truyền ánh sáng trong không khí và sợi quang.


NỘI DUNG BÀI HỌC
1. Định nghĩa hiện tượng khúc xạ ánh sáng

2. Định luật khúc xạ ánh sáng
3. Chiết suất của môi trường
4. Ảnh của một vật được tạo bởi sự khúc xạ
ánh sáng qua mặt phân cách hai môi trường
5. Tính thuận nghịch trong sự truyền ánh sáng


BA ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN CỦA QUANG HÌNH HỌC

 Định luật truyền thẳng ánh sáng
 Định luật phản xạ ánh sáng

i

i

 Định luật khúc xạ ánh sáng


1. ĐỊNH NGHĨA HIỆN TƢỢNG KHÚC XẠ ÁNH SÁNG:

Hãy quan sát một số hình ảnh và
thí nghiệm mô phỏng sau đây,
cho nhận xét?


1. ĐỊNH NGHĨA HIỆN TƢỢNG KHÚC XẠ ÁNH SÁNG:

Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là hiện tượng
→ tia
Hiện
tượng
khúcphương
xạ ánhđột
sáng
là gì?
chùm
sáng
bị đổi
ngột
khi đi
qua mặt phân cách giữa hai môi trường truyền
ánh sáng.
Hệ hai môi trường truyền sáng
phân cách bằng mặt phẳng được S

gọi là lưỡng chất phẳng.

Mặt phân cách giữa hai môi trường
gọi là mặt lưỡng chất.

N

i
I

r
N’

R


2. ĐỊNH LUẬT KHÚC XẠ ÁNH SÁNG
a. Thí nghiệm:

N

S

S
S

i
I
r

N’ R

RR

i

r

300
450
600

200
300
350

sini
sinr
1,46
1,41
1,51


2. ĐỊNH LUẬT KHÚC XẠ ÁNH SÁNG

b. Định luật khúc xạ ánh sáng:

* SI: tia tới; I: điểm tới
* NIN’: pháp tuyến với
mặt phân cách tại I

* IR: tia khúc xạ

N
S

* i: góc tới; r: góc khúc xạ.
* Mặt phẳng làm bởi tia tới với
pháp tuyến được gọi là mặt phẳng tới.

i
I

r
N’

R


2. ĐỊNH LUẬT KHÚC XẠ ÁNH SÁNG

b. Định luật khúc xạ ánh sáng:
- Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới .
- Tia tới và tia khúc xạ nằm ở hai bên pháp tuyến
tại điểm tới.

- Đối với hai môi trường trong suốt nhất định, tỉ
số giữa sin của góc tới (sini) và sin của góc khúc
xạ (sinr) là một hằng số

sin i

n
sin r


Trong thực tế, hiện tượng khúc ánh sáng
có một số ứng dụng để giải thích một số hiện
tượng hoặc chế tạo các dụng cụ quang học:

Đề - các

Xnen


3. CHIẾT SUẤT CỦA MÔI TRƢỜNG
a. Chiết suất tỉ đối:
n gọi là chiết suất tỉ đối của môi trường (2) chứa
tia khúc xạ đối với môi trường (1) chứa tia tới.

v1
n  n21 
v2


a. Chiết suất tỉ đối:
n21 > 1 r < i
S
n1

n21 < 1 r > i
S

i

n1

I

n2

i
I

n2

r

r

R

R
Hình a

Hình b

Môikhúc
trường
xạ đi
khúc
xa pháp

xạ chiết
tuyến
Tia
xạ đi
gầnxạ
pháp
tuyến Tia
Môikhúc
trường
khúc
chiết
hơn
quang
tia kém
tới môi trường tới
hơn
tia hơn
tới môi trường tới
quang


3. CHIẾT SUẤT CỦA MÔI TRƢỜNG
b. Chiết suất tuyệt đối:
- Chiết
suất
tuyệt
đối
(thường
gọi
tắt

là
chiết
suất)
- Công thức liên hệ giữa chiết suất tuyệt đối
của và
một
môi
trường
là
chiết
suất
tỉ
đối
của
môi
vận tốc ánh sáng:
trường đó đối với chân không.

n

c

- Chiết suất của chân không
 là 1.
Trong đó:
- Chiết
suất
khí làchân
1,000293.
c: tốc

độcủa
ánhkhông
sáng trong
không;
: môi
tốc độ
ánh sáng
- Mọi
trường
trongtrong
suốt môi
đều trường.
có chiết suất
tuyệt đối lớn hơn 1.


b. Chiết suất tuyệt đối:
- Hệ thức liên hệ chiết suất tuyệt đối và chiết suất
tỉ đối:

n2
n21 
n1
Trong đó:
n2: chiết suất tuyệt đối của môi trường (2);
n1: chiết suất tuyệt đối của môi trường (1).
- Định luật khúc xạ ánh sáng dạng đối xứng:

n1sini = n2sinr

 Chú ý:
- Nếu i và r nhỏ hơn

100

sin i  i
thì: 
sin r  r

Do đó ta được: n1i = n2r
- Trường hợp i = 00 thì r = 00  tia sáng chiếu
vuông góc mặt phân cách thì không xảy ra hiện
tượng khúc xạ.
- Nếu tia sáng truyền qua n môi trường, khúc xạ
qua n môi trường, và các mặt phân cách song
song nhau thì:
n1sini1 = n2sini2 = n3sini3 =…= nnsinin


4. ẢNH CỦA MỘT VẬT ĐƢỢC TẠO BỞI SỰ KHÚC XẠ
ÁNH SÁNG QUA MẶT PHÂN CÁCH HAI MÔI TRƢỜNG


Hãy quan sát đường truyền của tia sáng cho nhận xét?

R

S

I

K

J

n1
n2


5. TÍNH THUẬN NGHỊCH CỦA SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG:

Ánh sáng truyền đi theo đường nào thì cũng
truyền ngược lại theo đường đó.
1
n12 
n21
* Ghi chú: Tính thuận nghịch biểu hiện ở cả 3 hiện tượng:
sự truyền thẳng, sự phản xạ và sự khúc xạ.

S’

S

I

S

I
R

CỦNG CỐ
- Hiện tượng khúc xạ ánh sáng.
- Định luật khúc xạ ánh sáng.
- Chiết suất tuyệt đối của môi trường.

- Tính thuận nghịch về chiều truyền ánh sáng.


C7:
Phân
hiệntƣợng
tƣợngkhúc
khúc xạ
xạxạ
ánhánh
sángsáng
Phân
biệtbiệt
hiện
xạvà
vàphản
phản

Hiện tượng khúc xạ ánh sáng
S

P

N

Hiện tượng phản xạ ánh sáng
S

P

N
K

i

i’

i
I
I
r

K
N'


Hiện tượng
phản xạ ánh sáng
- Tia tới gặp mặt phân
cách giữa hai môi trường
trong suốt bị hắt trở lại
môi trường trong suốt cũ.

Hiện tượng
khúc xạ ánh sáng
- Tia tới gặp mặt phân cách
giữa hai môi trường trong
suốt bị gãy khúc tại mặt phân
cách và tiếp tục đi vào môi
trường trong suốt thứ hai.

- Góc phản xạ bằng góc - Góc khúc xạ không bằng
tới.
góc tới.


CỦNG CỐ
Câu 1: Trong hiện tượng khúc xạ ánh sáng:
A. Góc tới i lớn hơn góc khúc xạ r

SAI

B. Góc tới i nhỏ hơn góc khúc xạ r.

SAI

C. Góc tới i bằng góc khúc xạ r.

SAI

D. Góc tới i tỉ lệ với góc khúc xạ r.

ĐÚNG

CỦNG CỐ
Câu 2: Chiết suất tuyệt đối của một môi trường
truyền sáng:
ĐÚNG
A. luôn lớn hơn 1.

B. luôn nhỏ hơn 1.

SAI

C. bằng 1.

SAI

D. luôn lớn hơn 0.

SAI


CỦNG CỐ
Câu 3. Khi xảy ra hiện tượng KXAS.
Hãy xác định các giá trị còn lại trong bảng sau?
n1

1

1,3

n2

1,305

1,5

1,5

i

30,6o

45o

60,3o

200

380

54o

130

r

23o

1,4

1

1,52