Bài 27. Phản xạ toàn phần

KIỂM TRA BÀI CŨ
Câu 1: Phát biểu định luật khúc xạ ánh sáng. Viết biểu thức định luật khúc xạ ánh sáng dưới dạng đối xứng.

Câu 2: Chiếu một tia sáng đi từ nước có chiết suất là nn= 4/3 tới mặt phân cách giữa nước và không khí, tính góc khúc xạ trong hai trường hợp:
a) Góc tới bằng
b) Góc tới bằng
KIỂM TRA BÀI CŨ
Bài giải:



a)



b)
( Vô lý )
=> Không có tia khúc xạ
Bài 27
PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
1. Thí nghiệm:
Dụng cụ thí nghiệm:
Chùm tia laze.
Khối nhựa trong suốt hình bán trụ
Thước tròn chia độ.
Bố trí thí nghiêm: như hình 27.1
sách giáo khoa trang 168.

Tiến hành thí nghiệm:
- Chiếu chùm tia sáng song song hẹp (coi như một tia sáng) từ khối nhựa trong suốt hình bán trụ vào không khí
r
r
Khi i nhỏ, nhận xét về độ sáng của tia khúc xạ và tia phản xạ
r
r
- Khi i tăng, nhận xét về độ sáng của tia khúc xạ so với tia phản xạ.
Kết quả thí nghiệm:
r
2. Góc giới hạn phản xạ toàn phần:
Khái niệm: góc giới hạn phản xạ toàn phần là góc tới cho góc khúc xạ đạt giá trị lớn nhất.
2. Góc giới hạn phản xạ toàn phần:
Sử dụng công thức dạng đối xứng của định luật khúc xạ so sánh độ lớn i và r .
Áp dụng: n1.sini = n2.sinr suy ra sinr =
Vì n1 > n2 nên sinr > sini => r >i
Khi r = 900 thì điều
gì xảy ra?
- Khi i tăng thì r cũng tăng ( r > i), khi r = 900 thì i = igh lúc đó tia phản xạ rất mờ tia khúc xạ rất sáng.
Sử dụng định luật khúc
xạ tính sinigh?
Ta có n1.sinigh = n2.sin900 suy ra:
(n2 < n1)
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:
Khi i > igh thì sini > sinigh. Áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng, ta có:


Khi i > igh, sử dụng định luật khúc xạ ánh sáng hãy tính sinr.
< vô lý >
Điều này phản ánh thực tế không có tia khúc xạ, toàn bộ tia sáng bị phản xạ ở mặt phân cách. Đó là hiện tượng phản xạ toàn phần.
II. Hiện tượng phản xạ toàn phần:
Định nghĩa:
Phản xạ toàn phần là hiện tượng phản xạ toàn bộ tia sáng tới, xảy ra ở mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt.
Nếu cho tia sáng đi từ không khí vào thủy tinh (n1 < n2) có xảy ra phản xạ toàn phần? Vì sao?
Thí nghiệm minh họa khi chiếu tia sáng từ không khí vào thủy tinh
Không, vì n1 < n2
=> r < i. Khi imax = 900 thì r < 900 vẫn có tia khúc xạ.
=> sinr < sini
2. Điều kiện để có phản xạ toàn phần:
Điều kiện để có
phản xạ toàn
phần là gi?
a/ Ánh sáng truyền từ một môi trường tới môi trường chiết quang kém hơn.
n2 < n1
b/ Góc tới lớn hơn hoặc bằng góc giới hạn:
i ≥ igh
Phân biệt hiện tượng phản xạ toàn phần với
phản xạ thông thường?
III. Ứng dụng của hiện tượng
phản xạ toàn phần: cáp quang
Bó sợi quang học
 Cấu tạo:
- Cáp quang là bó sợi quang. Mỗi sợi quang là một dây trong suốt có tính dẫn sáng nhờ phản xạ toàn phần.
2. Ứng dụng hiện tượng phản xạ toàn phần: Sợi quang học (cáp quang)

2. Ứng dụng hiện tượng phản xạ toàn phần: Sợi quang học (cáp quang)
Cấu tạo của sợi quang thông thường
Cấu trúc hình trụ, được tạo bởi vật liệu trong suốt.
Lõi sợi có chiết suất n1.
Vỏ sợi có chiết suất n2 < n1.
Lớp phủ đệm có tác dụng bảo vệ sợi.
Cấu tạo:
2. Ứng dụng hiện tượng phản xạ toàn phần: Sợi quang học (cáp quang)

I
J
k
r
Hiện tượng phản xạ toàn phần trong cáp quang
Trong công nghệ thông tin
2. Ứng dụng hiện tượng phản xạ toàn phần: Sợi quang học (cáp quang)

Truyền thông tin bằng cáp quang dưới nước
Sử dụng cáp quang trong chế tạo dụng cụ y tế
Trong nội soi y học
Trong nghệ thuật
+ Dung lượng tín hiệu lớn.
+ Nhỏ và nhẹ, dễ vận chuyển, dễ uốn.
+ Không bị nhiễu bởi các bức xạ điện từ bên ngoài,
bảo mật tốt.
+ Không có rủi ro cháy (vì không có dòng điện).
Ưu điểm
2. Ứng dụng hiện tượng phản xạ toàn phần: Sợi quang học (cáp quang)

+ Nối cáp rất khó khăn, dây cáp dẫn càng thẳng càng tốt.
+ Chi phí - Chi phí hàn nối và thiết bị đầu cuối cao hơn so với cáp đồng
Nhược điểm
3. 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.
a. Kim cương sáng lóng lánh do phản xạ toàn phần:
Hình 27.4: kim cương sáng lóng lánh
(kim cương tán xạ tốt với ánh sáng thường)
n1
n2
n4
n5
A
A`
n3
b. Hiện tượng ảo tượng:
Hình 27.3: Ảo tượng
- Công thức tính góc giới hạn:
- Định nghĩa hiện tượng phản xạ toàn phần và điều kiện để có phản xạ toàn phần:
n2 < n1
i  igh
Củng cố bài học
Củng cố bài học
1. Khi có tia khúc xạ truyền gần sát mặt phân cách hai môi trường trong suốt thì có thể kết luận
2. Phản xạ toàn phần và phản xạ thông thường giống nhau ở đặc điểm sau:
3. Nếu có phản xạ toàn phần khi ánh sáng truyền từ môi trường 1 vào môi trường 2 thì có thể kết luận
4. Ánh sáng truyền từ một môi trường tới môi trường chiết quang kém hơn và góc tới lớn hơn góc giới hạn là
A) Cả hai hiên tượng đều tuân theo định luật phản xạ ánh sáng.
B) Không thể có phản xạ toàn phần khi đảo chiều truyền ánh sáng.
C) Điều kiện để có phản xạ toàn phần.
D) Góc tới có giá trị coi như bằng góc giới hạn igh.
E) Luôn xảy ra không cần điều kiện về chiết suất.
Câu 1: Ghép mỗi nội dung ở cột bên trái với nội dung tương ứng ở cột bên phải:

Đáp án: 1 – D; 2 – A; 3 – B; 4 - C
Chiết suất của nước là 4/3, benzen là 1,5, thủy tinh flin là 1,8. Chỉ có thể xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần khi chiếu ánh sáng từ :
A. Nước vào thủy tinh flin
B. Chân không vào thủy tinh
C. Benzen vào nước
D. Benzen vào thủy tinh flin
Câu 2:
Củng cố bài học
Chọn cụm từ thích hợp điền vào các chỗ trống cho hợp nghĩa:
“ Hiện tượng phản xạ toàn phần xảy ra khi tại sáng truyền theo chiều từ môi trường …….. sang môi trường ………… và góc tới phải…………góc giới hạn phản xạ toàn phần”

A. Kém chiết quang, chiết quang hơn, lớn hơn.
B. Kém chiết quang, chiết quang hơn, nhỏ hơn hoặc bằng.
C. Chiết quang hơn, kém chiết quang, lớn hơn hoặc bằng.
D. Chiết quang hơn, kém chiết quang, nhỏ hơn hoặc bằng.
Câu 3
Củng cố
Chúc các em sức khỏe
và học tập tốt!