Lí 11_chương 6_day them

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (247.14 KB, 37 trang )

Chương VI

KHÚC XẠ ÁNH SÁNG
BÀI 26: KHÚC XẠ ÁNH SÁNG
A. KIẾN THỨC CƠ BẢN
1. Hiện tượng khúc xạ ánh sáng
Khúc xạ ánh sáng là hiện tượng lệch phương của các tia sáng khi truyền xiên góc
qua mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt khác nhau.
2. Định luật
Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới và ở bên kia pháp tuyến so với tia tới
Tỉ số giữa sin góc tới và sin góc khúc xạ là hằng số:

sin i
n
sin r

(Hằng số n được gọi là chiết suất tỷ đối của môi trường khúc xạ đối với môi trường
tới).
3. Chiết suất của một môi trường
a. Chiết suất tỉ đối
- Chiết suất tỉ đối của môi trường 2 đối với môi trường 1 bằng tỉ số giữa các tốc độ
truyền ánh sáng v1 và v2 trong môi trường 1 và môi trường 2
n n21 

n2 v1

n1 v2

n1 và n2 là các chiết suất tuyệt đối của môi trường 1 và môi trường 2.
- Công thức khúc xạ:
sini = nsinr ↔ n1sini = n2sinr.

b. Chiết suất tuyệt đối
Chiết suất tuyệt đối của một môi trường là chiết suất tỉ đối của môi trường đó đối
với chân không.
4. Tính thuận nghịch của sự truyền ánh sáng
- Ánh sáng truyền đi theo đường nào thì cũng truyền ngược lại theo đường đó.
n12 =

1
.
n21

B. CÁC DẠNG BÀI TẬP CƠ BẢN
DẠNG 1: ÁP DỤNG ĐỊNH LUẬT KHÚC XẠ ÁNH SÁNG
1. Phương pháp
a. Định luật khúc xạ ánh sáng
n1sini = n2sinr
Trong đó: + n1, n2 là chiết suất của môi trường chứa tia tới và tia khúc xạ
+ i là góc tới, r là góc khúc xạ
b. Góc giới hạn phản xạ toàn phần
sinigh =

n2
n1

Trong đó: + n1 là môi trường chứa tia tới

68

+ n2 là môi trường chứa tia khúc xạ.

Khi góc i có i �igh có hiện tượng phản xạ toàn phần
2. Các thí dụ mẫu.
Ví dụ 1: Tia sáng truyền từ nước và khúc xạ ra không khí. Tia khúc xạ và phản xạ ở
mặt nước vuông góc với nhau. Biết nước có triết suất là 4/3, tính góc tới của tia sáng.
Lời giải
- Áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng.
n1sini = n2sinr = n2sin(90 - i) = n2cosi
� tan i 

n2
 0, 75 � i  370
n1

Ví dụ 2: Chiếu một tia sáng từ nước ra ngoài không khí, biết chiết suất của nước là
4/3. Tính góc khúc xạ, biết góc tới bằng
a. 300.
b. 450.
c. 600.
Lời giải
0
a. Góc tới i = 30 .
- Áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng:
n1sini = n2sinr
� s inr 

n1
2
sin i 
n2
3

� r  41050'

b. Góc tới i = 450.
- Áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng:
n1 sin i  n2 s inr � s inr 

n1
2 2
sin i 
n2
3

� r  70030'

c. Góc tới i = 600.
- Góc giới hạn phản xạ toàn phần:
sinigh =

n2
 0, 75 � igh  48030'
n1

Vì i > igh nên không có tia khúc xạ.
Ví dụ 3: Chiếu một chùm tia sáng đơn sắc song song, hẹp (coi như một tia sáng)
từ không khí vào thủy tinh với góc tới i. Biết tia khúc xạ trong thủy tinh vuông góc
với tia phản xạ ngoài không khí, chiết suất tỉ đối của thủy tinh đối với không khí
bằng 3 . Tính góc tới i.
-

69

-

Lời giải
Góc giới hạn phản xạ toàn phần
sin igh 

'
n2
3

� igh  350 26'
n1
3

n1 sin i  n2 s inr � sin i 

n2
s inr
n1

� sin i  3 s inr(1)

- Theo đầu bài: i + r = 900
Thay (2) vào (1) ta được

(2)

sin i  3 sin(900  i )  3(sin 900 cos i  sin i cos 900 )  3 cos i
� tan i  3 � i  600.

3. Bài tập vận dụng.
6.1: Một tia sáng đi từ không 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.
....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
6.2: Một tia sáng chiếu từ nước có chiết suất n 1 = 4/3 vào thủy tinh có chiết suất n 2 =
1,5 với góc tới 350. Tính góc khúc xạ.
........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................

..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................

70

6.3: Tia sáng truyền trong không khí đến gặp mặt thoáng chất lỏng có n = 3 . Tia
phản xạ và khúc xạ vuông góc với nhau. Tính góc tới?
.........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
6.4: Một cây gậy cắm thẳng đứng xuống đáy hồ sâu 1,5m. Phần gậy nhô lên khỏi mặt
nước là 0,5m. Ánh sáng mặt trời chiếu xuống hồ theo phương hợp với pháp tuyến mặt
nước góc 600. Tính chiều dài bóng cây gậy trên mặt nước và dưới đáy hồ. (Biết chiết
suất của không khí là 1, của nước là 4/3).
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
...................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................

6.5: Một tia sáng được chiếu đến điểm
giữa của mặt trên một khối lập phương
trong suốt có n = 1,5. Tìm góc tới lớn
nhất để tia khúc xạ còn gặp mặt đáy của
khối lập phương?

i

.........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................

71

6.6: Ba môi trường trong suốt (1), (2), (3) có thể đặt tiếp giáp nhau. Với cùng góc tới i
= 600, 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?
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................

6.10: Chiết suất tỉ đối giữa môi trường khúc xạ với môi trường tới
A. luôn lớn hơn 1.
B. luôn nhỏ hơn 1.
C. bằng tỉ số giữa chiết suất tuyệt đối của môi trường khúc xạ và chiết suất tuyệt
đối của môi trường tới.
D. bằng hiệu số giữa chiết suất tuyệt đối của môi trường khúc xạ và chiết suất tuyệt
đối của môi trường tới.

72

6.11: Chọn câu đúng nhất.
Khi tia sáng đi từ môi trường trong suốt n 1 tới mặt phân cách với môi trường trong
suốt n2 (với n2 > n1), tia sáng không vuông góc với mặt phân cách thì
A. tia sáng bị gãy khúc khi đi qua mặt phân cách giữa hai môi trường.
B. tất cả các tia sáng đều bị khúc xạ và đi vào môi trường n2.
C. tất cả các tia sáng đều phản xạ trở lại môi trường n1.
D. một phần tia sáng bị khúc xạ, một phần bị phản xạ.
6.12: Chiết suất tuyệt đối của một môi trường truyền ánh sáng
A. luôn lớn hơn 1.
B. luôn nhỏ hơn 1.
C. luôn bằng 1.
D. luôn lớn hơn 0.
6.13: Chiếu một tia sáng đơn sắc đi từ không khí vào môi trường có chiết suất n, sao
cho tia phản xạ vuông góc với tia khúc xạ. Khi đó góc tới i được tính theo công thức
A. sini = n .
B. sini = 1/n.
C. tani = n.
D. tani = 1/n.
..........................................................................................................................................

D. Tỉ số giữa sin góc khúc xạ với sin góc tới luôn không đổi đối với hai môi trường
trong suốt nhất định.
DẠNG 2: LƯỠNG CHẤT PHẲNG
1.Phương pháp.
a.Ảnh của một vật.
’
- Xác định ảnh của một vật qua lưỡng
chất phẳng.
- Lưỡng chất phẳng là mặt phân cách
S
giữa hai môi trường có chiết suất n1, n2
- Đặt d = SH khoảng cách từ mặt phân
cách đến vật, d’ = S’H khoảng cách tư mặt
d
i
n1
’
phân cách tới ảnh.
S
HI
HI
� sin i 
SH
d
Ta có:
HI
HI
SHI : t anr=
� s inr 
SH

d
SHI : tan i 

H

Theo định luật khúc xạ ánh sáng: n1sini = n2sinr �
Vậy ta có công thức:

d ' n2

(*)
d n1

b. Kết luận.

74

sin i n2

s inr n1

I

r

n2

+ Nếu n1 > n2 ánh sáng đi từ môi trường chiết quang hơn sang môi trường chiết quang
kém: (*) � d’ < d, ảnh S’ nằm gần mặt phân cách hơn vật S.

+ Nếu n1 < n2 ánh sáng đi từ môi trường chiết quang kém sang môi trường chiết quang
hơn: (*) � d’ > d, ảnh S’ nằm xa mặt phân cách hơn vật S.
2. Các thí dụ mẫu.
Ví dụ 1. Phía trên mặt nước 30 cm có một bóng đèn điện, phía dưới mặt nước có một
con cá đang bơi ngang. Nếu để mắt trong không khí nhìn gần vuông góc với mặt nước
thì thấy ở dưới nước con cá đang đâm vào bóng đèn.
1. Giải thích hiện tượng.
2. Hỏi con cá cách mặt nước bao nhiêu?
3. Muốn đâm trúng con cá thì hướng mũi xiên xuống độ sâu nào?
Chiết suất của nước bằng 4/3.
Lời giải
1. Giải thích hiện tượng.
Ánh sáng từ bóng đèn chiếu xuống mặt nước phản xạ lên và mắt nhìn thấy ảnh ảo
của bóng đèn ở dưới mặt nước. Ánh sáng mặt trời chiếu qua mặt nước đập vào con cá,
phản xạ lên rồi khúc xạ ra ngoài không khí. Nếu để mắt hứng các tia khúc xạ thì nhìn
thấy ảnh ảo của con cá ở dưới nước. Vì mắt đồng thời nhận được hai chùm sáng phản
xạ và khúc xạ trùng nhau nên có cảm giác như con cá đâm vào bóng đèn.
2. Hỏi con cá cách mặt nước bao nhiêu?
- Ảnh phản xạ của bóng đèn, cách mặt nước: d1’ = d1 = 30 cm
- Ảnh của con cá qua lưỡng chất phẳng, cách mặt nước d 2’. d2 là khoảng cách từ cá tới
mặt nước.
Ta có: d2’ =

d 2 3d 2

n
4

- Vì hai ảnh ảo trùng nhau: d1’ = d2’ �

3d 2
 d1  30cm � d 2  40cm
4

Con cá cách mặt nước 40 cm.
Ví dụ 2. Một cái cọc được cắm thẳng đứng trong một bể rộng, đáy nằm ngang, chứa
đầy nước. Phần cọc nhô trên mặt nước dài 0,6 m. Bóng của cái cọc trên mặt nước dài
0,8 m, ở dưới đáy bể dài 1,7 m. Tính chiều sâu của bể nước. (chiết suất của nước là
4/3).

75

Lời giải
- Ta có: tani =

IJ 4
 � i  530
SI 3

S

- Theo định luật khúc xạ ánh sáng
n1sini = n2sinr
� s inr 

J i

I

n1
1
sin i 
.0,8
n2
4/3

� r  37 0
KQ
KQ HK  HQ
� JQ 

 1, 2m
JQ
t anr
t anr
� IH  JQ  1, 2m
t anr 

K

Q

H

* Thí dụ 3. Dưới đáy một bể cá có một ngọn đèn nhỏ. Chiều sâu của nước là 20cm.
Hỏi phải thả nổi trên mặt nước một tấm gỗ mỏng có hình dạng, vị trí kích thước tối
thiểu như thế nào để vừa đủ không cho một tia sáng nào của ngọn đèn lọt ra ngoài qua
mặt thoáng của nước. Cho chiết suất của nước là n = 4/3.
Lời giải

- Ta có góc giới hạn phản xạ toàn phần
sinigh =

n2 1
  0, 75 � igh  48050'
n1 n

O

- Xét tia tới AI có tia khúc xạ nằm trên
mặt phân cách.
Chùm sáng có góc i = igh nằm trên
mặt nón đỉnh A.
� Tấm gỗ dạng hình tròn, tâm O, bán kính R = OI.

I

�

A

OI R � R  h tan i  h sin igh  h sin igh

gh
- Ta có: tanigh =
(1)
cos i gh
1  sin 2 gh
OA h

- Từ (1) và (2) ta được
R=

h.1/ n
1  1/ n

2



h
n2 1

� R  22, 7cm

3. Bài tập vận dụng.
6.18: Chiếu một tia sáng từ nước vào thủy tinh, chiết suất của nước n 1 = 4/3, của thủy
tinh n2 = 1,5. Tính:
a) Chiết suất tỉ đối của thủy tinh đối với nước.
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
b) Góc khúc xạ khi góc tới là i1 = 300; i2 = 450.

76

..........................................................................................................................................

..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
6.19: 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 4/3.
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
6.20: Một cái cọc có chiều cao h cắm vào một hồ nước sâu 1,5 m thì bóng của cọc
trên mặt hồ là 0,9 m và ở đáy hồ là 2,14 m. Xác định chiều cao của cọc. Biết chiết suất
của không khí bằng 1 và của nước là 4/3.
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................

..........................................................................................................................................
6.21: Một cái chậu đặt trên một mặt phẳng nằm ngang, chứa một lớp nước dày 20 cm,
chiết suất n = 4/3. Đáy chậu là một gương phẳng. Mắt M cách mặt nước là 30 cm,
nhìn thẳng góc xuống đáy chậu. Xác định khoảng cách từ ảnh của mắt tới mặt nước.
Vẽ đường đi của ánh sáng qua quang hệ trên.
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................

77

6.22: Cho khoảng cách từ ảnh A’ đến mặt nước là 40 cm. Cho chiết suất của nước là
4/3. Tính chiều sâu của bể nước.
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
6.23: Một thước kẻ dài 40 cm được để chìm một nửa chiều dài trong nước (chiết suất
của nước là 4/3). Thước nghiêng 45 0 với mặt thoáng của nước. Hỏi mắt ở trong không
khí sẽ thấy phần chìm của thước làm với mặt thoáng của nước một góc bao nhiêu độ?
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................

..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
6.24: Một tia sáng chiếu từ không khí gặp một khối thủy tinh (có chiết suất n = 3 ).
Biết rằng góc tới của tia sáng tới là i = 60 0, sau khi gặp mặt phân cách giữa hai môi
trường, một phần ánh sáng phản xạ và một phần ánh sáng khúc xạ. Xác định góc hợp
bởi tia phản xạ và tia khúc xạ trong hiện tượng nói trên.
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
6.25: Một tia sáng truyền trong không khí tới gặp mặt thoáng của một chất lỏng có
chiết suất n = 3 . Biết tia phản xạ hợp với tia tới một góc 1200, tính góc khúc xạ r.
..........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................

78

..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
6.26: Một người ngồi trên bờ hồ nhúng chân vào nước trong suốt.
a. Khoảng cách thực từ bàn chân A tới mặt nước là 44 cm. Hỏi mắt người cảm
thấy bàn chân cách mặt nước bao nhiêu ?
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
b. Người này cao 180 cm và nhìn thấy một hòn sỏi dưới đáy hồ dường như cách
mặt nước 150 cm. Hỏi nếu đứng xuống hồ thì người ấy có bị ngập đầu không ?
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
C. TRẮC NGHIỆM CỦNG CỐ.

6.27: Một ngọn đèn nhỏ S đặt ở đáy một bể nước có chiết suất n = 4/3, độ cao mực
nước h = 60 cm. Bán kính r bé nhất của tấm gỗ tròn nổi trên mặt nước sao cho không
một tia sáng nào từ S lọt ra ngoài không khí là
A. r = 49 cm.
B. r = 53 cm.
C. r = 55 cm.
D. r = 51 cm.
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................

79

..........................................................................................................................................
......................................................................................................................................
6.28: Chiếu một chùm tia sáng song song trong không khí tới mặt nước có chiết suất n
= 4/3, với góc tới là 450. Góc hợp bởi tia khúc xạ và tia tới là:
A. D = 70032’. B. D = 450.
C. D = 25032’.
D. D = 12058’.
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................

..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
6.29: Một chậu nước chứa một lớp nước dày 24 cm, chiết suất của nước là n = 4/3.
Mắt đặt trong không khí, nhìn gần như vuông góc với mặt nước sẽ thấy đáy chậu
dường như cách mặt nước một đoạn bằng
A. 6 cm.
B. 8 cm.
C. 18 cm.
D. 23 cm.
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................

6.30: Một cái chậu đặt trên một mặt phẳng nằm ngang, chứa một lớp nước dày 20 cm,
có chiết suất n = 4/3. Đáy chậu là một gương phẳng. Mắt M cách mặt nước 30 cm,
nhìn thẳng góc xuống đáy chậu. Khoảng cách từ ảnh của mắt tới mặt nước là

A. 30 cm.
B. 45 cm.
C. 60 cm.
D. 70 cm.
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................

80

..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
6.31: Phát biểu nào sau đây là đúng?
A. Chiết suất tỉ đối của môi trường chiết quang nhiều so với môi trường chiết
quang ít thì nhỏ hơn đơn vị.
B. Môi trường chiết quang kém có chiết suất tuyệt đối nhỏ hơn đơn vị.
C. Chiết suất tỉ đối của môi trường 2 so với môi trường 1 bằng tỉ số chiết suất tuyệt
đối n2 của môi trường 2 với chiết suất tuyệt đối n1 của môi trường 1.
D. Chiết suất tỉ đối của hai môi trường luôn lớn hơn đơn vị vì vận tốc ánh sáng
trong chân không là vận tốc lớn nhất.
6.32: Với một tia sáng đơn sắc, chiết suất tuyệt đối của nước là n 1, của thủy tinh là n2.
Chiết suất tỉ đối khi ánh sáng đó truyền từ nước sang thủy tinh là
A. n21 =

n1

. .
n2

B. n21 =

n2
.
n1

C. n21 = n2 – n1.

D. n21 = n1 – n2.

6.33: Chọn câu trả lời đúng ?
Trong hiện tượng khúc xạ ánh sáng
A. góc khúc xạ luôn bé hơn góc tới.
B. góc khúc xạ tỉ lệ thuận với góc tới.
C. góc khúc xạ luôn lớn hơn góc tới.
D. khi góc tới tăng dần thì góc khúc xạ cũng tăng dần.
6.34: Chiết suất tỉ đối giữa môi trường khúc xạ với môi trường tới
A. luôn lớn hơn 1.
B. luôn nhỏ hơn 1.
C. bằng tỉ số giữa chiết suất tuyệt đối của môi trường khúc xạ và chiết suất tuyệt
đối của môi trường tới.
D. bằng hiệu số giữa chiết suất tuyệt đối của môi trường khúc xạ và chiết suất
tuyệt đối của môi trường tới.
6.35: Chon câu đúng nhất.
Khi tia sáng đi từ môi trường trong suốt n 1 tới mặt phân cách với môi trường trong
suốt n2 (với n2 > n1), tia sáng không vuông góc với mặt phân cách thì
A. tia sáng bị gẫy khúc khi đi qua mặt phân cách giữa hai môi trường.

B. tất cả các tia sáng đều bị khúc xạ và đi vào môi trường n2.
C. tất cả các tia sáng đều phản xạ trở lại môi trường n1.
D. một phần tia sáng bị khúc xạ, một phần bị phản xạ.
6.36: Chiết suất tuyệt đối của một môi trường truyền ánh sáng
A. luôn lớn hơn 1.
B. luôn nhỏ hơn 1.
C. luôn bằng 1.
D. luôn lớn hơn 0.
6.37: Điều nào sau đây không đúng khi phát biểu về hiện tượng khúc xạ ánh sáng?

81

A. Tia sáng truyền thẳng khi có phương vuông góc với mặt phân cách hai môi
trường.
B. Tia sáng truyền thẳng góc mặt phân cách hai môi trường có chiết suất bằng
nhau.
C. Tia khúc xạ lệch gần đường pháp tuyến hơn tia tới.
D. Tỉ số sin góc tới và sin góc khúc xạ là chiết suất tỉ đối của môi trường chứa tia
khúc xạ đối với môi trường chứa tia tới.
6.38: Chiếu một tia sáng đơn sắc đi từ không khí vào môi trường có chiết suất n, sao
cho tia phản xạ vuông góc với tia khúc xạ. Khi đó góc tới i được tính theo công thức
A. sini = n.
B. sini = 1/n.
C. tani = n.
D. tani = 1/n.
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................

I H s inr
n
n
� 1�
'
1 �
Vậy:   SS  e �
� n�

Chú ý: Khoảng dời ảnh  không phụ
thuộc vào vị trí đặt vật. Ảnh luôn dời
theo chiều ánh sáng tới.
b. Độ dời ngang của tia sáng.
Khi ánh sáng qua bản mặt song song thì không đổi phương, nhưng dời ngang. Độ
dời ngang của tia sáng là khoảng cách giữa tia tới và tia ló: d = IM
IJM : d  IM  IJ sin(i  r )

Ta có: IJN :cos r 

IN
IN
e
e sin(i  r )
� IJ 

Vậy: d =
IJ
cos r cos r
cos r

2. Các thí dụ mẫu.
Ví dụ 1. Đặt trên một quyển vở nằm ngang một cái
cốc thủy tinh chiết suất n1 = 1,5; đáy cốc có hai mặt
song song. Nếu để mắt ở trên nhìn gần thẳng đứng
xuống thì thấy hình như chữ trên vở cách mặt trên
đáy cốc 6 cm.
1. Tìm chiều dày đáy cốc
2. Đổ nước chiết suất n2 = 4/3 vào cốc, nhìn xuống
thì thấy hình như chữ cách mặt thoáng của nước 10cm.
Tìm chiều cao của nước trong cốc.

K

●A2
I ● A1
AB

Lời giải
1. Tìm chiều dày đáy cốc.
- Đáy cốc là một bản mặt song song chiết suất n 1, chiều dày d. Chữ AB là vật thật.
Nếu để mắt nhận các tia ló khỏi bản mặt song song sẽ nhìn thấy ảnh ảo A 1B1, dịch lên
trên một đoạn:
� 1�
�
� n1 �

1
AA1 = d �

Ta có: IA1 = d – AA1 =

d
� d  n1.IA1  1,5.6  9mm
n1

2. Tìm chiều cao của nước trong cốc.
- Sau khi đổ nước, ánh sáng từ chữ AB, qua bản mặt song song rồi lại tiếp tục qua
nước ló ra ngoài không khí. Nếu để mắt hứng các tia ló này mắt lại nhìn thấy ảnh ảo
A2B2 ở dưới nước.

83

- Ta coi lớp nước như một bản mặt song song có chiều cao h, chiết suất n 2 = 4/3 đặt
trong không khí.
- Ta có độ dịch chuyển ảnh
� 1�
�
� n2 �

1
A2A1 = h �

Ta có: A2K = AK – AA2 = (h + d) – (AA1 – A1A2)
� 1� � 1�
� A2 K   h  d   d �
1  � h �
1 �
� n1 � � n2 �
� A2 Kn1n2  n1n2 h  n1n2 d  dn1n2  dn2  hn1n2  n1h

�h

n2  A2 Kn1  d 
n1



4 / 3  100.1,5  9 
1,5

 125,3mm

Thí dụ 2. Chiếu một tia sáng vào mặt của một tấm thủy tinh có chiết suất n độ dày e
và hai mặt song song với nhau. Chứng minh rằng khi ló ra khỏi bản thủy tinh thì tia ló
song song với tía tới ban đầu. Tính độ dời ngang của tia sáng.
Lời giải

a.Chứng minh: JR // SI.
Tại I: sini = nsinr
Tại J: sini’ = nsinr’
Vì r’ = r � i '  i
Vậy JR // SI.
b. Độ dời ngang.
IH = Ijsin(i –r ) (1)

’

IK
IK
e

� IJ 

(2)
IJ
cos r cos r
sin  i  r 
Từ (1) và (2): d = e
cos r

Cosr =

3. Bài tập vận dụng.
6.40: Một bản mặt song song có bề dày 6 cm, chiết suất n = 1,5 được đặt trong không
khí.
a. Vật thật là một điểm sáng S cách bản 20 cm. Xác định vị trí của ảnh.

84

..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
b. Vật thật AB = 2 cm đặt song song với bản. Xác định vị trí và độ lớn của ảnh.
..........................................................................................................................................

..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
6.41: Một tia sáng gặp bản mặt song song với góc tới i = 60 0. Bản mặt làm bằng thủy
tinh có chiết suất n = 1,5; độ dày e = 5 cm đặt trong không khí. Tính độ dời ngang của
tia ló so với tia tới.
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
6.42: Bản hai mặt song song có chiết suất n, độ dày là e.
1. Vẽ ảnh của vật AB đặt song song với bản mặt trong hai trường hợp: AB là vật thật,
AB là vật ảo.
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
2. Lập công thức tính khoảng cách giữa vật và ảnh.
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................

..........................................................................................................................................
6.43: Cho bản 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.

85

a. Vật AB và bản mỏng được đặt trong không khí.
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
b. Vật AB và bản mỏng được đặt trong chất lỏng có chiết suất n2 = 1,6.
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
6.44: 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 song song này theo phương vuông góc với hai
mặt phẳng giới hạn trong trường hợp. Bản mặt song song và điểm sáng nằm trong
không khí.
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................

..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
6.45: Một tia sáng từ không 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 vuông 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.
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................

86

..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
6.46: a. Tính độ dời ngang d của tia sáng khi nó truyền qua một bản mặt song song, độ

dày e, chiết suất n, với góc tới là i.
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
�n  1 �
�
�n �

b. Chứng tỏ rằng khi góc tới i nhỏ thì d = e �

..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
c. Thay đổi i. Tính giá trị cực đại của d.
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................

..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
6.47: Một bản mặt song song có bề dày 6 cm, chiết suất n = 1,5 được đặt trong không
khí.
a. Vật thật là một điểm sáng S cách bản 20 cm. Xác định vị trí của ảnh.
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................

87

..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
b. Vật thật AB = 2 cm đặt song song với bản. Xác định vị trí và độ lớn của ảnh.
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................

6.48: Một khối thủy tinh hình bán cầu, chiết suất n = 1,5; chiếu một chùm tia sáng
song song vào mặt phẳng của bán cầu theo phương vuông góc với mặt đó. Xác định
vùng trên mặt cầu mà tại đó có các tia sáng ló ra.
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
6.49: Cho một bản thủy tinh hai mặt song song, có bề dày 6 cm, chiết suất 1,5. Một
vật sáng AB cao 4 cm, cách bản 20 cm và song song với các mặt của bản.
a. Xác định vị trí, độ lớn và tính chất của ảnh.
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
b. Bây giờ đặt sau ảnh một gương phẳng song song với bản và cách bản 10 cm. Xác
định ảnh cho bởi quang hệ này.
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................

88

..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
C. TRẮC NGHIỆM CỦNG CỐ
6.50: Một điểm sáng S nằm trong chất lỏng có chiết suất n, cách mặt chất lỏng một
khoảng 12 cm, phát ra chùm sáng hẹp đến gặp mặt phân cách tại điểm I với góc tới rất
nhỏ, tia ló truyền theo phương IR. Đặt mắt trên phương IR nhìn thấy ảnh ảo S’ của S
dường như cách mặt chất lỏng một khoảng 10 cm. Chiết suất của chất lỏng đó là
A. n = 1,12.
B. n = 1,20.
C. n = 1,33.
D. n = 1,40.
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
6.51: Cho chiết suất của nước n = 4/3. Một người nhìn một hòn sỏi nhỏ S mằn ở đáy
một bể nước sâu 1,2 m theo phương gần vuông góc với mặt nước, thấy ảnh S’ nằm
cách mặt nước một khoảng bằng
A. 1,5 m.
B. 80 cm.
C. 90 cm.
D. 1 m.
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................

..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
6.54: Một bản mặt song song có bề dày 10 cm, chiết suất n = 1,5 được đặt trong
không khí. Chiếu tới bản một tia sáng SI có góc tới 450 khi đó tia ló khỏi bản sẽ
A. hợp với tia tới một góc 450.
B. vuông góc với tia tới.
C. song song với tia tới.
D. vuông góc với bản mặt song song.
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
6.55: Một bản mặt song song có bề dày 10 cm, chiết suất n = 1,5 được đặt trong
không khí. Chiếu tới bản một tia sáng SI có góc tới 450 . Khoảng cách giữa giá của tia
tới và tia ló là
A. a = 6,16 cm.
B. a = 4,15 cm.
C. a = 3,25 cm.

D. a = 2,86 cm.
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
6.56: Một bản hai mặt song song có bề dày 6 cm, chiết suất n = 1,5 được đặt trong
không khí. Điểm sáng S cách bản 20 cm. Ảnh S’ của S qua bản hai mặt song song
cách S một khoảng
A. 1 cm.
B. 2 cm.
C. 3 cm.
D. 4 cm.
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................

90

6.57: Một bản hai mặt song song có bề dày 6 cm, chiết suất n = 1,5 được đặt trong
không khí. Điểm sáng S cách bản 20 cm. Ảnh S’ của S qua bản hai mặt song song
cách bản hai mặt song song một khoảng

A. 10 cm.
B. 14 cm.
C. 18 cm.
D. 22 cm.
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
6.58: Chiếu một tia sáng vào một tấm thủy tinh dưới góc tới i. Tấm thủy tinh có chiết
suất n, chiều dày e và có hai mặt song song với nhau. Biểu thức xác định khoảng cách
l giữa tia tới và tia ló là
A. l =
C. l =

e.sin  i  r 
cos r
e.sin  i  r 
cos r

.

B. l =

.

D. l =

e.sin  i  r 
cos i
e.sin  i  r 
2 cos i

.
.

..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
6.59: Hai bể A và B giống nhau. Bể A chứa nước có chiết suất chiết suất 4/3 và bể B
chứa chất lỏng chiết suất n. Lần lượt chiếu vào hai bể một chùm sáng hẹp dưới cùng
một góc tới i, biết góc khúc xạ ở bể nước là 45 0 và ở bể chất lỏng là 300. Chiết suất n
của chất lỏng trong bể B bằng bao nhiêu?
A. n =

2 2
.
3

B. n =

4 2
.
3

C. n =

91

3 2
.
4

D. n =

2
.
4

BÀI 27: PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
A. KIẾN THỨC CẦN NHỚ
1. Hiện tượng phản xạ toàn phần
Hiện tượng phản xạ toàn phần là hiện tượng mà trong đó chỉ tồn tại tia phản xạ mà
không có tia khúc xạ.

2. Điều kiện để có hiện tượng phản xạ toàn phần

- Tia sáng truyền theo chiều từ môi trường có chiết suất lớn sang môi trường có chiết
suất nhỏ hơn.
– Góc tới lớn hơn hoặc bằng góc giới hạn phản xạ toàn phần ( i �igh . ).Với sinigh =

n2
.
n1

3. Phân biệt phản xạ toàn phần và phản xạ thông thường
Giống nhau:
– Cũng là hiện tượng phản xạ, (tia sáng bị hắt lại môi trường cũ).
– Cũng tuân theo định luật phản xạ ánh sáng
Khác nhau:
– Hiện tượng phản xạ thông thường xảy ra khi tia sáng gặp một mặt phân cách hai môi
trường và không cần thêm điều kiện gì.
Trong khi đó, hiện tượng phản xạ toàn phần chỉ xảy ra khi thỏa mãn hai điều kiện trên.
– Trong phản xạ toàn phần, cường độ chùm tia phản xạ bằng cường độ chùm tia tới.
Còn trong phản xạ thông thường, cường độ chùm tia phản xạ yếu hơn chùm tia tới.
4. Lăng kính phản xạ toàn phần
Lăng kính phản xạ toàn phần là một khối thủy tinh hình lăng trụ có tiết diện thẳng là
một tam giác vuông cân.

5. Ứng dụng
Lăng kính phản xạ toàn phần được dùng thay gương phẳng trong một số dụng cụ
quang học (như ống nhòm, kính tiềm vọng …).
Có hai ưu điểm là tỉ lệ phần trăm ánh sáng phản xạ lớn và không cần có lớp mạ như ở
gương phẳng.

Lí 11_chương 6_day them

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về