Bài 27. Phản xạ toàn phần

1
KIỂM TRA BÀI CŨ
Định luật khúc xạ ánh sáng:
Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới (tạo bởi tia tới và pháp tuyến) và ở bên kia pháp tuyến so với tia tới.
Với hai môi trường trong suốt nhất định, tỉ số giữa sin góc tới (sini) và sin góc khúc xạ (sinr) luôn không đổi: sini/sinr = hằng số
Nêu định luật khúc xạ ánh sáng?
Bài tập vận dụng
 
2
3
BÀI 27
PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
4
NỘI DUNG BÀI GIẢNG
5
Đặt vấn đề



Vậy nếu đổi chiều truyền ánh sáng vào môi trường chiết quang kém hơn thì đường đi của tia sáng sẽ như thế nào khi góc tới i thay đổi và có tuân theo quy luật nào không?

6
I. SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG VÀO MÔI TRƯỜNG CHIẾT QUANG KÉM HƠN
1. Thí nghiệm
Dụng cụ thí nghiệm
Chùm tia laze
Khối nhựa trong suốt bán trụ
Thước tròn chia độ
7
I. SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG VÀO MÔI TRƯỜNG CHIẾT QUANG KÉM HƠN
Chiếu ánh sáng từ bản thủy tinh (n1=1,5) vào không khí (n2=1).
Nhận xét đường đi của tia sáng tại mặt phân cách khi góc tới i thay đổi.
1. Thí nghiệm
8
9
I. SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG VÀO MÔI TRƯỜNG CHIẾT QUANG KÉM HƠN
10
I. SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG VÀO MÔI TRƯỜNG CHIẾT QUANG KÉM HƠN
11
I. SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG VÀO MÔI TRƯỜNG CHIẾT QUANG KÉM HƠN
- Lệch xa pháp tuyến.
- Rất sáng.
- Rất mờ.
- Tia sáng mờ đi và tiến về gần mặt phân cách hai môi trường.
Gần như sát mặt phân cách.
Rất mờ.
- Rất sáng.
- Không còn.
- Rất sáng
- Sáng dần lên.
12
I. SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG VÀO MÔI TRƯỜNG CHIẾT QUANG KÉM HƠN
Nhận xét
Khi truyền ánh sáng vào môi trường chiết quang kém hơn, với góc tới i>igh thì chỉ có tia phản xạ, không còn tia khúc xạ.



Vậy góc tới igh là góc như thế nào và xác định bằng biểu thức nào?
13
I. SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG VÀO MÔI TRƯỜNG CHIẾT QUANG KÉM HƠN






Theo định luật khúc xạ:
n1sini = n2sinr → sinr = (n1/n2)sini
mà n1>n2 → sinr > sini →r > i
Dựa vào định luật khúc xạ ánh sáng, chứng minh rằng khi truyền ánh sáng vào môi trường chiết quang kém hơn thì góc khúc xạ lớn hơn góc tới?
14
I. SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG VÀO MÔI TRƯỜNG CHIẾT QUANG KÉM HƠN
Khi ánh sáng truyền vào môi trường chiết quang kém hơn (n1>n2) → r > i → tia khúc xạ lệch xa pháp tuyến hơn tia tới.
Khi i↑ →r↑ và khi r =90° →i =igh.
Igh được gọi là góc giới hạn phản xạ toàn phần hay góc tới hạn.
15
I. SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG VÀO MÔI TRƯỜNG CHIẾT QUANG KÉM HƠN





Theo định luật khúc xạ ánh sáng:
n1sinigh = n2sin90°
→ sinigh =n2/n1.
Dựa vào định luật khúc xạ ánh sáng, hãy xác định góc igh?
16
I. SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG VÀO MÔI TRƯỜNG CHIẾT QUANG KÉM HƠN
sinigh = n2/n1
Trong đó:
n1: chiết suất của môi trường chứa tia tới.
n2: chiết suất môi trường chứa tia khúc xạ.
Đây là biểu thức xác định góc giới hạn phản xạ toàn phần hay góc tới hạn của cặp môi trường trong suốt nhất định.
17
Ví dụ





Ta có: sinigh = n2/n1
→ sinigh = 1/1,5 = 0,67
→ igh = 41°48‘
Xác định góc tới hạn khi ánh sáng truyền từ thủy tinh n1 = 1,5 ra không khí n2 = 1.
 
18
19
Khi ánh sáng truyền vào môi trường chiết quang kém hơn và góc tới > góc tới hạn thì không còn tia khúc xạ, toàn bộ tia sáng phản xạ trở lại môi trường tới.
Hiện tượng đó gọi là hiện tượng phản xạ toàn phần.
Vậy hiện tượng phản xạ toàn phần được định nghĩa như thế nào và đặc điểm ra sao?
20
II. HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
Phản xạ toàn phần là hiện tượng phản xạ toàn bộ tia sáng tới tại mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt.


So sánh hiện tượng phản xạ thông thường (đã học ở THCS) và hiện tượng phản xạ toàn phần?
21
Phản xạ toàn phần:
Toàn bộ tia sáng bị phản xạ trở lại môi trường tới.
22
Phản xạ thông thường (phản xạ một phần):
1 phần tia sáng bị phản xạ trở lại môi trường tới.
1 phần tia sáng khúc xạ sang môi trường khác, tuân theo định luật khúc xạ.
23







Hiện tượng phản xạ toàn phần không phải lúc nào cũng có thể xảy ra. Vậy để xảy ra phản xạ toàn phần cần những điều kiện gì?
24
II. HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
Ánh sáng truyền từ một môi trường vào môi trường chiết quang kém hơn.
n1> n2
Góc tới lớn hơn hoặc bằng góc giới hạn phản xạ toàn phần (góc tới hạn).
i ≥ igh
25
II. HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
n1< n2
n1> n2
26
III. ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
Thành phố trên biển
Ảo ảnh trên xa mạc
27
III. ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
Hiện tượng ảo tượng (lúc trời nắng đi trên đường nhựa khô ráo, nhưng nhìn từ xa có vẻ như ướt nước), hiện tượng ảo ảnh.
Các hiện tượng này được giải thích là do các tia sáng bị phản xạ toàn phần trên các lớp không khí có chiết suất biến thiên liên tục (do nhiệt độ các lớp không khí sát nhau là khác nhau) đi vào mắt.
28
III. ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
29
III. ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
30
III. ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
31
Ứng dụng của cáp quang
Trong lĩnh vực thông tin liên lạc
Hệ thống cáp quang xuyên Thái Bình Dương
III. ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
32
Dung lượng tín hiệu lớn.
Nhỏ nhẹ, dễ vận chuyển, dễ uốn.
Không bị nhiễu bởi các bức xạ bên ngoài.
Không có rủi ro cháy (vì không có dòng điện)
III. ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
33
Trong lĩnh vực văn hóa nghệ thuật
Chế tạo sợi chiếu sáng, đồ chơi bằng cáp quang
III. ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
34
Ứng dụng của cáp quang
Trang trí cột đèn, lễ hội và các điểm văn hóa du lịch
Trong lĩnh vực văn hóa nghệ thuật
III. ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
35
Ứng dụng của cáp quang
Trong lĩnh vực Y học
Sử dụng cáp quang chế tạo dụng cụ y tế
III. ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
36
Ứng dụng của cáp quang
Thiết bị nội so bằng
cáp quang
Trong lĩnh vực Y học
III. ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
Hình ảnh tham khảo
38
III. ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
39
IV: CỦNG CỐ
1.Hiện tượng phản xạ toàn phần: hiện tượng phản xạ toàn bộ tia sáng tới tại mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt.

2.Điều kiện để có phản xạ toàn phần:
Ánh sáng truyền từ một môi trường vào môi trường chiết quang hơn: n1>n2
Góc tới lớn hơn hoặc bằng góc tới hạn: i≥igh

40
IV: CỦNG CỐ
3.Góc giới hạn phản xạ toàn phần:
Góc giới hạn phản xạ toàn phần (góc tới hạn) igh: là góc tới để góc khúc xạ bằng 90°, khi đó bắt đầu xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần.
sinigh=n2/n1 (n2>n1)

4.Ứng dụng hiện tượng phản xạ toàn phần:
Cáp quang
Một số ứng dụng khác.