Bài 27. Phản xạ toàn phần

MỘT SỐ HIỆN TƯỢNG TRONG TỰ NHIÊN
CẦU VồNG
NHẬT THỰC
NGUYỆT THỰC
BẦU TRỜI MÀU ĐỎ ?
Phần hai : QUANG HỌC
hf
e-

Phần hai
quang hinh học

Sự truyền ánh sáng trong các môi trường trong suốt
sự tạo ảnh bằng phương pháp hình học

Nh?ng dụng cụ được chế tạo nhờ vào việc nghiên cứu quang hinh học

kính hiển vi
kính viễn vọng
kính lúp
máy ảnh
Chương VI
Khúc xạ ánh sáng
Khúc xạ ánh sáng: hiện tượng lệch phương của tia sáng khi truyền xiên góc
qua mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt khác nhau.
Định luật khúc xạ ánh sáng:
-Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới 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:
Chiết suất:
-Chiết suất tuyệt đối:
+Chiết suất tỉ đối đối với chân không
+Ta có:
Công thức của định luật khúc xạ ánh sáng dạng đối xứng:
-Chiết suất tỉ đối:
QUANG HÌNH HỌC
PHẦN HAI
CHƯƠNG VI: KHÚC XẠ ÁNH SÁNG
CHƯƠNG VII: MẮT VÀ CÁC DỤNG CỤ QUANG HỌC
CHƯƠNG VI
KHÚC XẠ ÁNH SÁNG
BÀI 26: KHÚC XẠ ÁNH SÁNG
BÀI 27: PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
CHƯƠNG VI
KHÚC XẠ ÁNH SÁNG
BÀI 26: KHÚC XẠ ÁNH SÁNG
BÀI 27: PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
KIỂM TRA BÀI CŨ
1. Thế nào là hiện tượng khúc xạ ánh sáng? Phát biểu và viết biểu thức định luật khúc xạ ánh sáng
2. Chiết suất tỉ đối của môi trường 2 đối với môi trường 1 là gì?
Chiết suất tuyệt đối của một môi trường là gì?
Viết hệ thức liên hệ giữa chiết suất tỉ đối và chiết suất tuyệt đối
3. Chiếu một tia sáng từ thủy tinh (n=1,5) ra không khí. Hãy tính góc khúc xạ trong các trường hợp sau:
a. góc tới i=300
b. góc tới i=600
2. Chiết suất tỉ đối của môi trường 2 đối với môi trường 1 là gì?
Chiết suất tuyệt đối của một môi trường là gì?
Viết hệ thức liên hệ giữa chiết suất tỉ đối và chiết suất tuyệt đối
3. Chiếu một tia sáng từ thủy tinh (n=1,5) ra không khí. Hãy tính góc khúc xạ trong các trường hợp sau:
a. Góc tới i=300
b. Góc tới i=600
a. Góc tới i=300
b. Góc tới i=600
1. Thế nào là hiện tượng khúc xạ ánh sáng? Phát biểu và viết biểu thức định luật khúc xạ ánh sáng
Giải
(vô lý)
?
KIỂM TRA BÀI CŨ
BÀI 27
PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
BÀI 27: PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
r
i
I
n1
n2
S
rgh
n1imax = 900
r = rmax = rgh
Nếu ánh sáng truyền từ môi trường chiết quang nhỏ sang môi trường chiết quang lớn hơn, góc khúc xạ nhỏ hơn góc tới.
r < i
BÀI 27: PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
?Nếu ánh sáng truyền từ môi trường có n1>n2 thì góc tới và góc khúc xạ sẽ như thế nào?
I. Sự truyền ánh sáng vào môi trường chiết quang kém hơn (n1>n2)
BÀI 27: PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
I. SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG VÀO MÔI TRƯỜNG CHIẾT QUANG KÉM HƠN (n1>n2)
1. Thí nghiệm
Thí nghiệm
I. Sự truyền ánh sáng vào môi trường chiết quang kém hơn (n1>n2)
1. Thí nghiệm
BÀI 27: PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
I. SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG VÀO MÔI TRƯỜNG CHIẾT QUANG KÉM HƠN (n1>n2)
1. Thí nghiệm
Có r >i
Rất sáng
Rất mờ
Gần sát mặt phân cách, r 900
Rất mờ
Rất sáng
Không có
Rất sáng
Nhỏ
Có Giá trị
đặc biệt igh
Có giá trị
lớn hơn igh
Kết quả thí nghiệm
I. Sự truyền ánh sáng vào môi trường chiết quang kém hơn (n1>n2)
1. Thí nghiệm
BÀI 27: PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
I. SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG VÀO MÔI TRƯỜNG CHIẾT QUANG KÉM HƠN (n1>n2)
1. Thí nghiệm
2. Góc giới hạn phản xạ toàn phần
?Từ những thí nghiệm và nhận xét trên, các em có nhận xét gì về góc tới và góc khúc xạ ?
- Vì n1 >n2 nên sinr > sini  r > i
- Tiếp tục tăng i r tăng theo (với r >i)
- Khi r đạt giá trị cực đại (r=900) thì i đạt giá trị igh
- Tiếp tục tăng i>igh toàn bộ tia sáng bị phản xạ ở mặt phân cách  hiện tượng phản xạ toàn phần
do đó igh để bắt đầu xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần gọi là góc giới hạn phản xạ toàn phần
igh: : góc giới hạn
I. Sự truyền ánh sáng vào môi trường chiết quang kém hơn (n1>n2)
1. Thí nghiệm
2. Góc giới hạn phản xạ toàn phần
r > i
i tăngr tăng
r = 900
pxtp
BÀI 27: PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
I. SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG VÀO MÔI TRƯỜNG CHIẾT QUANG KÉM HƠN (n1>n2)
1. Thí nghiệm
2. Góc giới hạn phản xạ toàn phần
igh: : góc giới hạn
II. HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
1. 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
I. Sự truyền ánh sáng vào môi trường chiết quang kém hơn (n1>n2)
1. Thí nghiệm
2. Góc giới hạn phản xạ toàn phần
II. Hiện tượng phản xạ toàn phần
1. Định nghĩa
BÀI 27: PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
I. SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG VÀO MÔI TRƯỜNG CHIẾT QUANG KÉM HƠN (n1>n2)
1. Thí nghiệm
2. Góc giới hạn phản xạ toàn phần
igh: : góc giới hạn
II. HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
1. 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
2. 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
I. Sự truyền ánh sáng vào môi trường chiết quang kém hơn (n1>n2)
1. Thí nghiệm
2. Góc giới hạn phản xạ toàn phần
II. Hiện tượng phản xạ toàn phần
1. Định nghĩa
2. Điều kiện để có phản xạ toàn phần
Ảnh pxtp
BÀI 27: PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
I. SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG VÀO MÔI TRƯỜNG CHIẾT QUANG KÉM HƠN (n1>n2)
1. Thí nghiệm
2. Góc giới hạn phản xạ toàn phần
igh: : góc giới hạn
II. HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
1. 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
2. Điều kiện để có phản xạ toàn phần
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
Bài tập ví dụ
I. Sự truyền ánh sáng vào môi trường chiết quang kém hơn (n1>n2)
1. Thí nghiệm
2. Góc giới hạn phản xạ toàn phần
II. Hiện tượng phản xạ toàn phần
1. Định nghĩa
2. Điều kiện để có phản xạ toàn phần
BÀI 27: PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
I. SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG VÀO MÔI TRƯỜNG CHIẾT QUANG KÉM HƠN (n1>n2)
1. Thí nghiệm
2. Góc giới hạn phản xạ toàn phần
igh: : góc giới hạn
II. HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
1. 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
2. Điều kiện để có phản xạ toàn phần
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
II. ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN:
CÁP QUANG
1. Cấu tạo:
2. Công dụng:
I. Sự truyền ánh sáng vào môi trường chiết quang kém hơn (n1>n2)
1. Thí nghiệm
2. Góc giới hạn phản xạ toàn phần
II. Hiện tượng phản xạ toàn phần
1. Định nghĩa
2. Điều kiện để có phản xạ toàn phần
III. Ứng dụng: cáp quang
Câu hỏi củng cố
SỢI QUANG
BÀI 27: PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
I. Sự truyền ánh sáng vào môi trường chiết quang kém hơn (n1>n2)
1. Thí nghiệm
2. Góc giới hạn phản xạ toàn phần
II. Hiện tượng phản xạ toàn phần
1. Định nghĩa
2. Điều kiện để có phản xạ toàn phần
III. Ứng dụng: cáp quang
Câu hỏi củng cố
Củng cố
Củng cố 2
Củng cố 1
Củng cố 3
Hướng dấn về nhà:
- Làm bài tập SGK, SBT
- Xem ôn tập chương
Ứng dụng khác: phản xạ ánh sáng qua mái nhà
BÀI 27: PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
Kính tiềm vọng
Lăng kính phản xạ toàn phần
Là khối thuỷ tinh hình lăng trụ , có tiết diện thẳng là một tam giác vuông cân
Phản xạ một lần
Phản xạ hai lần
Ứng dụng khác
BÀI 27: PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
Cảm ơn vì đã theo dõi
BÀI 27: PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
I. SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG VÀO MÔI TRƯỜNG CHIẾT QUANG KÉM HƠN (n1>n2)
1. Thí nghiệm
Mô phỏng TN
Mục đích thí nghiệm:
Khảo sát đường truyền của tia sáng từ môi trường chiết quang hơn sang môi trường có chiết quang kém hơn
Nhiệm vụ:
1. Quan sát thí nghiệm chiếu tia sáng từ môi trường chiết quang hơn sang môi trường kém chiết quang hơn như hình vẽ
2. Thay đổi góc tới i từ 900  0 và ngược lại từ 0  900
3. Quan sát độ sáng chùm tia khúc xạ, phản xạ khi góc tới thay đổi.
4. Thảo luận nhóm, Mô tả lại hiện tượng xảy ra khi góc tới thay đổi.
5. Hoàn thành bảng kết quả thí nghiệm
Tiến hàng TN
I. Sự truyền ánh sáng vào môi trường chiết quang kém hơn (n1>n2)
1. Thí nghiệm
BÀI 27: PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
I. SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG VÀO MÔI TRƯỜNG CHIẾT QUANG KÉM HƠN (n1>n2)
1. Thí nghiệm
Mô phỏng TN
Tiến hàng TN
I. Sự truyền ánh sáng vào môi trường chiết quang kém hơn (n1>n2)
1. Thí nghiệm
BÀI 27: PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
Thí nghiệm
Thí nghiệm
BÀI 27: PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
Góc gh PXTP
K. Q T.Nghiệm
BÀI 27: PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
I. SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG VÀO MÔI TRƯỜNG CHIẾT QUANG KÉM HƠN (n1>n2)
1. Thí nghiệm
2. Góc giới hạn phản xạ toàn phần
- Vì n1 >n2 nên sinr > sini  r > i
Góc gới hạn PXTP
I. Sự truyền ánh sáng vào môi trường chiết quang kém hơn (n1>n2)
1. Thí nghiệm
2. Góc giới hạn phản xạ toàn phần
BÀI 27: PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
I. SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG VÀO MÔI TRƯỜNG CHIẾT QUANG KÉM HƠN (n1>n2)
1. Thí nghiệm
2. Góc giới hạn phản xạ toàn phần
Góc gới hạn PXTP
- Khi tia khúc xạ ở mặt phân cách hai môi trường r  900

i = i gh; r =90o; JK rất mờ ; JR rất sáng
I. Sự truyền ánh sáng vào môi trường chiết quang kém hơn (n1>n2)
1. Thí nghiệm
2. Góc giới hạn phản xạ toàn phần
BÀI 27: PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
I. SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG VÀO MÔI TRƯỜNG CHIẾT QUANG KÉM HƠN (n1>n2)
1. Thí nghiệm
2. Góc giới hạn phản xạ toàn phần
Góc gới hạn PXTP
Tiếp tục tăng i>igh toàn bộ tia tới bị phản xạ ở mặt phân cách
i > i gh; JK không tồn tại ; toàn bộ tia tới bị phản xạ
I. Sự truyền ánh sáng vào môi trường chiết quang kém hơn (n1>n2)
1. Thí nghiệm
2. Góc giới hạn phản xạ toàn phần
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
Kim cương sáng lóng lánh do phản xạ toàn phần
ảo ảnh
HIỆN TƯỢNG PXTP
BÀI 27: PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
Bài tập ví dụ
Có hai tia sáng song song nhau truyền trong nước. Tia 1 gặp mặt thoáng của nước, tia 2 gặp bản thuỷ tinh hai mặt song song đặt sát mặt nước. Nếu tia 1 phản xạ toàn phần thì tia 2 có ló ra không khí được không?
Tia 2 khúc xạ vào thuỷ tinh với góc khúc xạ r
Tia từ thuỷ tinh tới mặt phân cách với không khí dưới góc tới r
Vậy: r > igh2 nên tia 2 bị phản xạ toàn phần không khúc xạ ra không khí
GIẢI
Gọi n và n’ lần lượt là chiết suất của nước và thuỷ tinh
Vì tia 1 phản xạ toàn phần nên
sini > sinigh1 = 1/ n
I. Sự truyền ánh sáng vào môi trường chiết quang kém hơn (n1>n2)
1. Thí nghiệm
2. Góc giới hạn phản xạ toàn phần
II. Hiện tượng phản xạ toàn phần
1. Định nghĩa
2. Điều kiện để có phản xạ toàn phần
Điều kiện PXTP
BÀI 27: PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
SỢI QUANG
Khám phá của Charles K. Kao vào năm 1966 đã tạo bước đột phá trong lĩnh vực nghiên cứu và ứng dụng sợi quang. Ông đã tiến hành thí nghiệm và tính toán chi tiết khả năng truyền ánh sáng của các sợi thủy tinh. Với các sợi "tinh khiết" anh sáng có thể truyền tới khoảng cách hàng trăm km. Khám phá của ông nhanh chóng được phát triển và đưa vào ứng dụng.
I. Sự truyền ánh sáng vào môi trường chiết quang kém hơn (n1>n2)
1. Thí nghiệm
2. Góc giới hạn phản xạ toàn phần
II. Hiện tượng phản xạ toàn phần
1. Định nghĩa
2. Điều kiện để có phản xạ toàn phần
III. Ứng dụng: cáp quang
Câu hỏi củng cố
BÀI 27: PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
I. Sự truyền ánh sáng vào môi trường chiết quang kém hơn (n1>n2)
1. Thí nghiệm
2. Góc giới hạn phản xạ toàn phần
II. Hiện tượng phản xạ toàn phần
1. Định nghĩa
2. Điều kiện để có phản xạ toàn phần
III. Ứng dụng: cáp quang
Câu hỏi củng cố
Cấu tạo
BÀI 27: PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
CẤU TẠO CÁP QUANG
Sợi quang gồm hai phần chính:
Phần lõi làm bằng thuỷ tinh siêu sạch có chiết suất lớn (n1)
Phần vỏ bọc cũng trong suốt bằng thuỷ tinh có chiết suất (n2) nhỏ hơn phần lõi (n2Ngoài cùng là một số lớp vỏ bọc bằng nhựa dẻo để tạo cho cáp độ bền và độ dai cơ học
I. Sự truyền ánh sáng vào môi trường chiết quang kém hơn (n1>n2)
1. Thí nghiệm
2. Góc giới hạn phản xạ toàn phần
II. Hiện tượng phản xạ toàn phần
1. Định nghĩa
2. Điều kiện để có phản xạ toàn phần
III. Ứng dụng: cáp quang
Câu hỏi củng cố
BÀI 27: PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
CẤU TẠO CÁP QUANG
I. Sự truyền ánh sáng vào môi trường chiết quang kém hơn (n1>n2)
1. Thí nghiệm
2. Góc giới hạn phản xạ toàn phần
II. Hiện tượng phản xạ toàn phần
1. Định nghĩa
2. Điều kiện để có phản xạ toàn phần
III. Ứng dụng: cáp quang
Câu hỏi củng cố
ứng dụng
CÔNG DỤNG CỦA CÁP QUANG
Cáp quang dùng để truyền thông tin do có nhiều ưu điểm:
+ Dung lượng tín hiêu lớn
+ Nhỏ, nhẹ, dễ vận chuyển
+ Không bị nhiễu, bảo mật tốt
+ Không có rủi ro cháy
BÀI 27: PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
I. Sự truyền ánh sáng vào môi trường chiết quang kém hơn (n1>n2)
1. Thí nghiệm
2. Góc giới hạn phản xạ toàn phần
II. Hiện tượng phản xạ toàn phần
1. Định nghĩa
2. Điều kiện để có phản xạ toàn phần
III. Ứng dụng: cáp quang
Câu hỏi củng cố
Sợi quang thủy tinh cấu thành nên một hệ thống tỏa khắp xã hội truyền thông của chúng ta.
Cáp quang dùng để nội soi trong y học
BÀI 27: PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
I. Sự truyền ánh sáng vào môi trường chiết quang kém hơn (n1>n2)
1. Thí nghiệm
2. Góc giới hạn phản xạ toàn phần
II. Hiện tượng phản xạ toàn phần
1. Định nghĩa
2. Điều kiện để có phản xạ toàn phần
III. Ứng dụng: cáp quang
Câu hỏi củng cố
Công dụng
A.600
B. 300
D. một kết quả khác
C. 450
BÀI 27: PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
Củng cố 2
Củng cố
I. Sự truyền ánh sáng vào môi trường chiết quang kém hơn (n1>n2)
1. Thí nghiệm
2. Góc giới hạn phản xạ toàn phần
II. Hiện tượng phản xạ toàn phần
1. Định nghĩa
2. Điều kiện để có phản xạ toàn phần
III. Ứng dụng: cáp quang
Câu hỏi củng cố
chỉ có tia khúc xạ khi góc tới i nhỏ
hơn góc giới hạn PXTP
B. chỉ có tia khúc xạ khi góc tới i lớn
hơn góc giới hạn PXTP.
C. luôn có tia khúc xạ và góc khúc xạ r
nhỏ hơn góc tới i
D. luôn có tia khúc xạ và góc khúc xạ r
lớn hơn góc tới i
Khi ánh sáng truyền từ môi trường chiết quang hơn sang môi trường chiết quang kém thì:
BÀI 27: PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
Củng cố 1
I. Sự truyền ánh sáng vào môi trường chiết quang kém hơn (n1>n2)
1. Thí nghiệm
2. Góc giới hạn phản xạ toàn phần
II. Hiện tượng phản xạ toàn phần
1. Định nghĩa
2. Điều kiện để có phản xạ toàn phần
III. Ứng dụng: cáp quang
Câu hỏi củng cố
Củng cố
A. Góc 300
B. góc 450 và 600
C. Góc 450
D. Góc 600
Chiếu tia sáng từ nước có chiết suất 4/3 ra không khí. hỏi trong các góc tới sau: 300, 450, 600. với góc tới nào tia sáng bị phản xạ toàn phần?
BÀI 27: PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
Củng cố 3
I. Sự truyền ánh sáng vào môi trường chiết quang kém hơn (n1>n2)
1. Thí nghiệm
2. Góc giới hạn phản xạ toàn phần
II. Hiện tượng phản xạ toàn phần
1. Định nghĩa
2. Điều kiện để có phản xạ toàn phần
III. Ứng dụng: cáp quang
Câu hỏi củng cố
Củng cố