Bài 26. Khúc xạ ánh sáng

KIẾN THỨC CŨ
Nhắc lại định luật truyền thẳng ánh sáng?
Trong một môi trường trong suốt và đồng tính, ánh sáng truyền theo đường thẳng .(Ta chỉ xét trường hợp ánh sáng truyền xa mép các vật chắn sáng )
Hiện tượng phản xạ ánh sáng?
Hiện tượng tia sáng bị đổi hướng, trở lại môi trường cũ khi gặp một bề mặt nhẵn.
Bề mặt nhẵn này có thể là mặt của một vật hay mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt khác nhau .


Định luật phản xạ ánh sáng?

+Tia phản xạ nằm trong mặt phẳng tới và ở bên kia pháp tuyến so với tia tới .
+ Góc phản xạ bằng góc tới.

KIẾN THỨC CŨ
BÀI 44: KHÚC XẠ ÁNH SÁNG
1.ĐỊNH NGHĨA:
Khúc xạ là hiện tượng chùm tia sáng bị đổi phương đột ngột khi đi qua mặt phân cách giữa hai môi trường truyền sáng.


2. ĐỊNH LUẬT KHÚC XẠ ÁNH SÁNG

a) Thí Nghiệm:
Trên một tấm kính mờ,đặt một bán trụ D bằng chất rắn trong suốt,trên kính có đặt thước chia độ C
Chịếu một tia sáng SI là là trên mặt phẳng tấm kính (I là tâm của bán trụ), thí nghiệm cho thấy có tia khúc xạ đi trong khối bán trụ. Gọi NN’ là pháp tuyến tại I của mặt phẳng lưỡng chất.

+ SI tia tới ; IR tia khúc xạ
+Góc SIN = i : góc tới
+Góc RIN’ = r : góc khúc xạ
+ Mặt phẳng làm bởi tia tới với pháp tuyến được gọi là mặt phẳng tới.
Qua nhiều lần thí nghiệm người ta đo được:
Ta thấy i thay đổi r thay đổi theo, i tăng thì r tăng nhưng không có quy luật, góc tới i luôn lớn hơn góc khúc xạ r.
Bằng thực nghiệm ta thấy chính Sini tỉ lệ với Sinr.
b) ĐỊNH LUẬT:
+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 và sin của góc khúc xạ là một hằng số : Sini/Sinr = n = Hằng số Hay Sini =n Sinr
(n tuỳ thuộc môi trường khúc xạ và môi trường tới )
Nếu n > 1 thì Sini > Sinr hay i > r : khi đi qua mặt phân cách ,tia khúc xạ đi gần pháp tuyến hơn tia tới. Ta nói: Môi trường khúc xạ chiết quang hơn môi trường tới.

Nếu n <1 thì Sini < Sinr  i < r :Khi đi qua mặt phân cách, tia khúc xạ đi xa pháp tuyến hơn tia tới . Ta nói: Môi trường khúc xạ chiết quang kém môi trường tới.

Hằng số n cho thấy sự gãy khúc của tia sáng khi đi qua mặt phân cách giữa hai môi trường.


Nếu góc i = 0 thì r = 0 : tia sáng chiếu vuông góc với mặt phân cách sẽ truyền thẳng

Nếu góc i có gíá trị nhỏ (<100) thì r cũng có giá trị bé. Khi đó Sini ≈ i;Sinr ≈ r .Do đó i = nr.
3. CHIẾT SUẤT CỦA MÔI TRƯỜNG
A) Chiết suất tỉ đối
Trong biểu thức Sini/Sinr = n, n là chiết suất tỉ đối của môi trường 2( môi trường khúc xạ) đối với môi trường 1(môi trường tới)
Và n = n21 =v1 /v2
+ v1 tốc độ của ánh sáng khi đi trong môi trường 1.
+ v2 tốc độ của ánh sáng khi đi trong môi trường 2.
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.
n = c/v (v là tốc độ ánh sáng trong môi trường đó)

Theo định nghĩa :
+ Chiết suất của môi trường1: n1 = c/ v1
+ Chiết suất của môi trường 2: n2 = c/ v2

Vì c > v nên chiết suất tuyệt đối của mọi chất đều lớn hớn 1.

Biểu thức định luật khúc xạ viết dưới dạng đối xứng :
n1Sini =n2 Sinr

Ví Dụ : Tốc độ truyền của ánh sáng trong nước là v1 =225000 km/ s ; tốc độ của ánh sáng trong thủy tinh là v2 = 200000 km/s; trong chân không , tốc độ truyền ánh sáng là c gần bằng 300 000 km/s. Tìm chiết suất tuyệt đối của nước , thủy tinh, chiết suất tỉ đối của thuỷ tinh đối với nước?
*Chiết suất tuyệt đối của nước: n1 = c/ v1 =4/3 = 1,33
*Chiết suất tuyệt đối của thủy tinh: n2 = c/ v2 =3/2 = 1,5
*Chiết suất tỉ đối của thuỷ tinh đối với nước:n21 = n2 / n1 = v1 / v2 ≈ 1,25

Ý nghĩa của chiết suất tuyệt đối chiết suất tuyệt đối của môi trường trong suốt cho biết tốc truyền của ánh sáng trong môi trường đó nhỏ hơn tốc độ truyền của ánh sáng trong chân không bao nhiêu lần.


Trả lời câu hỏi C1

Chiết suất tỉ đối giữa hai môi trường càng lớn thì tia sáng đi qua mặt phân cách giữa hai môi trường bị khúc xạ càng nhiều.
Giả sử góc tới i không đổi.
Ở hình 1 n = Sin i/ Sin r =>Sin r = Sin i /n
Ở hình 2: n’=Sini /Sinr’=> Sin r’= Sini /n’
Mà n’ > n => Sin r’< Sinr => r > r’
4. Ảnh của một vật tạo bởi sự khúc xạ của ánh sáng qua mặt phân cách giữa hai môi trường.

 Ảnh là điểm đồng qui của các chùm tia phản xạ qua gương phẳng, của các chùm tia ló qua các quang cụ .
Xét điểm O nằm ở đáy một cốc nước, hãy xác định điểm O’ là ảnh của O ?
 Từ O vẽ hai tia tới OA , OB (B ở rất gần A) .Vì OA vuông góc với mặt phân cách nên tia khúc xạ cũng là nó, ta vẽ tia khúc xạ BE của tia OB. Đường kéo dài của các tia khúc xạ gặp nhau tại O’. O’ chính là ảnh ảo của O.
5. Tính thuận nghịch trong sự truyền ánh sáng.
Nếu ánh sáng truyền từ S tới R, giả sử theo đường truyền là SIJKR, thì khi truyền ngược lại theo tia RK, đường truyền là RKJIS. Chứng minh.

Ta xét đường truyền SIJ chẳng hạn,ta có n1Sin i = n2 Sin r =>Sini =n2 / n1 Sinr.(*)
Còn đối với đường truyền JIS góc tới là r. Và ta chứng minh góc khúc xạ cũng bằng i.
Gọi i’ là góc khúc xạ , ta có n2Sini = n1 Sin i’ => sin i’= n2/n1 Sinr (**).
Từ (*), (**) => i = i’
Củng cố và dặn dò
TRả lời câu hỏi C2
-Nhắc lại 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 và sin của góc khúc xạ là một hằng số:
Sini/Sinr = n = Hằng số
Hay Sini =n Sinr
(n tuỳ thuộc môi trường khúc xạ và môi trường tới )
Củng cố và dặn dò

Chiết Suất tỉ đối, chiết Suất tuyệt đối.
n là chiết suất tỉ đối của môi trường 2( môi trường khúc xạ) đối với môi trường 1(môi trường tới)
Và n = n21 = v1 /v2
+ v1 tốc độ của ánh sáng khi đi trong môi trường 1.
+ v2 tốc độ của ánh sáng khi đi trong môi trường 2.
Chiết suất tuyệt đối của một môi trường là chiết suất tỉ đối của môi trường đó đối với chân không.
n = c/v ( v là tốc độ ánh sáng trong môi trường đó)

-Học bài và làm bài tập trong SGK đầy đủ.
- Chuẩn bị bài Phản Xạ Toàn Phần.