Bài 27. Phản xạ toàn phần

Kiểm tra bài cũ
Câu hỏi: Chiếu tia sáng từ nước ra không khí biết chiết suất của nước là 4/3. Tính góc khúc xạ trong hai trường hợp sau:
Góc tới bằng 300
Góc tới bằng 600
TIẾT 68: PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
a. Góc khúc xạ giới hạn
igh
i
r
N
N’
n1< n2
n2
Nếu n1 < n2:
So sánh độ lớn i và r ?
r < i
Khi i tăng thì r cũng tăng, khi i = 900 thì r đạt giá trị lớn nhất là igh.
Từ công thức định luật khúc xạ ánh sáng, suy ra sinigh ?
Nếu tăng i từ 0 đến 900 thì r thay đổi thế nào?
1. Hiện tượng phản xạ toàn phần
Từ công thức: n1.sini = n2.sinr
suy ra n1.sin900 = n2.sinigh
igh được gọi là góc khúc xạ giới hạn
Kết luận: Trong trường hợp ánh sáng đi từ môi trường có chiết suất nhỏ hơn sang môi trường có chiết suất lớn hơn, ta luôn có tia khúc xạ trong môi trường thứ hai
r
r
Thay đổi độ nghiêng của chùm tia tới (thay đổi i) quan sát chùm tia ra không khí ?
b) Sự phản xạ toàn phần
Xét tia sáng đi từ môi trường có chiết suất n1 > n2
So sánh độ lớn i và r ?
, lúc này r > i
- Khi i tăng thì r cũng tăng ( r > i), khi r = 900 thì i = igh lúc đó tia khúc xạ rất mờ tia phản xạ rất sáng.
Sử dụng định luật khúc
xạ tính sinigh?
Ta có n1.sinigh = n2.sin900 suy ra:
(2)
b) Sự phản xạ toàn phần

Khi i > igh, sử dụng định luật khúc xạ ánh sáng tính sinr = ?
Kết luận:
Khi ánh sáng đi từ môi trường có chiết suất lớn hơn sang môi trường có chiết suất nhỏ hơn và có góc tới i lớn hơn góc giới hạn igh thì sẽ xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần, trong đó mọi tia sáng đều bị phản xạ, không có tia khúc xạ.
Áp dụng: Chiếu tia sáng từ nước có chiết suất n = 4/3 ra không khí. Tìm góc giới hạn phản xạ toàn phần?
Ta có:
Minh họa khi chiếu tia sáng từ nước ra không khí với i = [00 ÷ 600]
Điều kiện để có phản xạ toàn phần:
Điều kiện để có
phản xạ toàn phần
?
+ Ánh sáng truyền từ một môi trường tới môi trường chiết quang kém hơn.
n2 < n1
+ Góc tới lớn hơn hoặc bằng góc giới hạn:
i ≥ igh
Phân biệt hiện tượng phản xạ toàn phần với
phản xạ một phần?
2. Ứng dụng của hiện tượng phản xạ toàn
phần
Bó sợi quang học
a. Cấu tạo:
Cáp quang là một bó sợi quang. Sợi quang gồm hai phần chính:
Phần lõi trong suốt bằng thủy tinh siêu sạch có chiết suất lớn (n1).
Phần vỏ bọc cũng trong suốt, bằng thủy tinh có chiết suất (n2)
lõi
Vỏ
n1>n2
Quan sát đường đi của tia sáng
trong sợi quang
b. Công dụng:
- Cáp quang được dùng nội soi trong y học, người ta dùng bó sợi quang để quan sát các bộ phận trong cơ thể.

Cáp quang dùng trong công nghệ thông tin.
Cáp quang có nhiều ưu điểm hơn so với cáp kim loại:
+ Truyền lượng dữ hiệu lớn hơn
+ Rất ít bị nhiễu bởi trường điện từ ngoài, vì các sợi quang làm bằng chất điện môi.
c. Một số ứng dụng khác của hiện tượng phản xạ toàn phần:
Về mặt vật lý, sở dĩ kim cương lại có nhiều màu lấp lánh vì kim cương có chiết suất lớn (khoảng 2,4) lớn hơn so với chiết suất 1,5 của thủy tinh thông thường, ánh sáng ban ngày có thể phản xạ toàn phần với góc giới hạn phản xạ toàn phần nhỏ (khoảng 2405’) và có thể phản xạ toàn phần nhiều lần qua các mặt trong tinh thể kim cương rồi mới ló ra ngoài tạo độ lấp lánh. Lúc đó do hiện tượng tán sắc các màu của quang phổ ánh sáng trắng được phân tán, vì thế trông kim cương ta thấy có nhiều màu sắc.
♦ Kim cương sáng lóng lánh do phản xạ toàn phần:
kim cương sáng lóng lánh
(kim cương tán xạ tốt với ánh sáng thường)
n1
n2
n4
n5
A
A`
n3
♦ Hiện tượng ảo tượng:
http://www.dantri.com.vn/chuyenla/2006/12/158747.vip
Thành phố ảo: lần đầu tiên ảo ảnh xuất hiện trên vùng biển Penglai - vốn tọa lạc trên mỏm cận đông bán đảo Sơn Đông, Trung Quốc ngày 20/12/2006
♦ Lăng kính phản xạ toàn phần:
Kính tiềm vọng sử dụng trong tàu ngầm.
A
I
C
B
C
A
B
I
j
a)
b)
Củng cố bài học
Hiện tượng phản xạ toàn phần: sinigh=
Điều kiện để có phản xạ toàn phần:
+ n1 > n2
+ i ≥ igh
Phân biệt: góc khúc xạ giới hạn và góc tới giới hạn
Phân biệt phản xạ một phần với phản xạ toàn phần
- Ứng dụng của hiện tượng phản xạ toàn phần: sợi quang, cáp quang
VẬN DỤNG
A) i < 490
Bài 1: Chọn câu trả lời đúng.
Cho một tia sáng đi từ nước (n=4/3) ra không khí. Sự phản xạ toàn phần xảy ra khi góc tới:

B) i > 420
D) i > 430
C) i > 490
VẬN DỤNG
Bài 2. Một tia sáng trong thủy tinh đến mặt phân cách giữa thủy tinh và không khí dưới góc tới i = 300 , tia phản xạ và tia khúc xạ vuông góc với nhau .
1). Tính chiết suất của thủy tinh .
2). Tính góc tới để không có tia sáng ló ra không khí .
Hướng dẫn giải
1. Tại I : r = 900 – i
n1sini = n2sinr → n.sini = sin(900 – i) = cosi → tani = 1/n → n =
2. Để không có tia sáng ló ra không khí thì phải xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần i > igh
sinigh =
Suy ra igh = 35015’
Do đó : i > 35015’
VẬN DỤNG
Bài 3. Có ba môi trường (1) , (2) và (3) . Với cùng một góc tới , nếu ánh sáng đi từ (1) vào (2) thì góc khúc xạ là 300 , nếu ánh sáng đi từ (1) vào (3) thì góc khúc xạ là 450 .
1). Hai môi trường (2) và (3) thì môi trường nào chiết quang hơn .
2). Tính góc giới hạn phản xạ toàn phần giữa (2) và (3) .
Hướng dẫn giải
1. n1sini = n2sin300 = n3sin450
→ n2 > n3 nên môi trường (2) chiết quang hơn môi trường (3)
2. sinigh =
Suy ra igh = 450
VẬN DỤNG
Bài 2: Câu nào dưới đây không đúng ?

A. Ta luôn luôn có tia khúc xạ khi tia sáng đi từ môi trường có chiết suất nhỏ hơn sang môi trường có chiết suất lớn hơn.
B. Ta luôn luôn có tia khúc xạ khi tia sáng đi từ môi trường có chiết suất lớn hơn sang môi trường có chiết suất nhỏ hơn.
C. Khi chùm sáng phản xạ toàn phần thì không có chùm khúc xạ.
D. Khi có sự phản xạ toàn phần, cường độ chùm sáng phản xạ gần như bằng chùm sáng tới.
Khi i > igh thì sini > sinigh. Áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng, ta có:
sini > sinigh
< vô lý >