Bài 26. Khúc xạ ánh sáng

Giáo viên: Hoàng Trung Hiếu
Bộ môn : Vật lý
PHẦN HAI: QUANG HỌC
CHƯƠNG V:

SỰ PHẢN XẠ VÀ SỰ KHÚC XẠ ÁNH SÁNG


+
Câu 1: Phát biểu định luật truyền thẳng của ánh sáng?

Câu 2:
Định luật truyền thẳng của ánh sáng

Trong một môi trường trong suốt và đồng tính, ánh sáng truyền theo đường thẳng.

Lưu ý: Chỉ xét trường hợp ánh sáng truyền xa mép các vật chắn sáng.
Nguyên lý về tính thuận nghịch của chiều truyền ánh sáng
Nếu AB là một đường truyền ánh sáng (một tia sáng) thì trên đường đó, có thể cho ánh sáng đi từ A đến B hoặc từ B đến A
A
B
Đặc điểm chung về hình dạng
của chiếc bút và chiếc gậy ?
TIẾT 40 : SỰ KHÚC XẠ ÁNH SÁNG

1. Hiện tượng khúc xạ ánh sáng
Thí nghiệm: Chiếu một chùm tia sáng song song hẹp SI( coi như một tia sáng ) vào mặt phân cách giữa không khí và nước. S N




r
K
i
I
+ Quan sát thí nghiệm và cho biết đặc điểm đường đi của chùm sáng khi xuyên qua mặt phân cách?

I
S
K
N
N’
b) Kết luận
Hiện tượng khi ánh sáng truyền qua một mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt, tia sáng bị gãy khúc (đổi hướng đột ngột) ở mặt phân cách gọi là hiện tượng khúc xạ ánh sáng.
Trong đó:
IN: Tia pháp tuyến
SI: Tia tới
IK: Tia khúc xạ
i: Góc tới
r: Góc khúc xạ
i
r
N
S
K
I
Môi trường 1
Môi trường 2
2. ĐỊNH LUẬT KHÚC XẠ ÁNH SÁNG
b) Các thí nghiệm:
Thí nghiệm 1:
- Đặt một bảng sơn trắng vuông góc
với mặt phân cách giữa hai môi trường.
- Chiếu tia tới SI quét là là mặt bảng.

Kết quả:
Tia khúc xạ IK cũng quét là là mặt bảng đó.



Nhận xét vị trí tương đối của tia tới và tia khúc xạ?


Kết luận:
Tia khúc xạ và tia tới luôn luôn nằm trong cùng một mặt phẳng vuông góc với mặt phân cách. Đó là mặt phẳng tới chứa tia tới SI và pháp tuyến IN của mặt phân cách tại điểm tới.




Thí nghiệm 2:

Xét một cặp môi trường trong suốt nhất định, khảo sát mối quan hệ giữa góc tới i và góc khúc xạ r.


- Chiếu một tia sáng tới SI vào mặt phân cách.
- Đo chính xác góc tới i và góc khúc xạ r.
00
Cho ánh sáng từ không khí vào thủy tinh
300
450
600
190
280
350
00
Không khí
Thủy tinh
I
N
N’
S
K
Chiết suất của thuỷ tinh
n =1,52
Nhận xét:
- Khi góc tới nhỏ, góc khúc xạ tỉ lệ với góc tới.

- Khi góc tới lớn, góc khúc xạ không tỉ lệ với góc tới.
b/ ĐỊNH LUẬT KHÚC XẠ ÁNH SÁNG

+ Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới và ở phía bên kia pháp tuyến so với tia tới.

+ Đối với một cặp môi trường trong suốt nhất định thì tỉ số giữa sin của góc tới (sini) với sin của góc khúc xạ (sinr) luôn luôn là một số không đổi. Số không đổi này phụ thuộc vào bản chất của hai môi trường và được gọi là chiết suất tỉ đối của môi trường chứa tia khúc xạ (môi trường 2) đối với môi trường chứa tia tới (môi trường 1); kí hiệu là n21

n21

Thí dụ:
Khi ánh sáng truyền từ không khí vào nước:


Khi ánh sáng truyền từ không khí vào thuỷ tinh:


n nước - không khí = 1,333 ≈ 4/3
n thuỷ tinh - không khí = 1,52 ≈ 3/2
Không khí
Nước
Không khí
Thuỷ tinh
Nhận xét giá trị góc tới và góc khúc xạ trong các trường hợp trên?


Nước
Nước
450
450
320
320
Không khí
Không khí
Thuỷ tinh
Không khí
c) Lưu ý:
- n21>1 thì góc khúc xạ nhỏ hơn góc tới. Môi trường 2 chiết quang hơn môi trường 1.
- n21<1 thì góc khúc xạ lớn hơn tới. môi trường 2 chiết quang kém 1.
- Nếu i = 0 thì r = 0; tia sáng chiếu vuông góc với mặt phân cách sẽ truyền thẳng.
- Nếu chiếu tia tới theo hướng KI thì tia khúc xạ theo hướng IS. Do đó: n21 = 1/ n12


3. Chiết suất tuyệt đối
a) Khái niệm:
Chiết suất tuyệt đối của một môi trường là chiết suất của nó đối với chân không.
- Kí hiệu: nmôi trường
- Quy ước: Chiết suất của chân không
nck = 1

Bảng giá trị chiết suất tuyệt đối
của một số môi trường
* Lưu ý:
Vì nkhông khí ≈ 1,nên khi không cần độ chính xác cao, có thể coi chiết suất của một chất đối với không khí bằng chiết suất tuyệt đối của nó.
nkhông khí ≈ nchân không ≈ 1
b/ Mối quan hệ giữa chiết suất tỷ đối, chiết suất tuyệt đối và vận tốc ánh sáng.
Mối quan hệ giữa chiết suất tỷ đối và chiết suất tuyệt đối:



Trong đó:
- n21 là chiết suất tỷ đối của môi trường 2 đối với môi trường 1.
- n1, n2 là chiết suất tuyệt đối của 2 môi trường.

21
n2
n1
Theo nguyên lý Huyghen:
Chiết suất tuyệt đối của các môi trường trong suốt tỉ lệ nghịch với vận tốc truyền của ánh sáng trong các môi trường đó.
với n1 là chân không
v1 = c = 3.10 m/s

=

v2

n2
n1

v1

2
2
8
3
Kết luận:
- Chiết suất tuyệt đối của các môi trường luôn lớn hơn 1.
- Chiết suất tuyệt đối của môi trường trong suốt cho biết vận tốc ánh sáng trong môi trường đó nhỏ hơn vận tốc ánh sáng trong chân không bao nhiêu lần.