Bài 27. Phản xạ toàn phần
Chia sẻ bởi Nguyễn Thị Huyền |
Ngày 18/03/2024 |
7
Chia sẻ tài liệu: Bài 27. Phản xạ toàn phần thuộc Vật lý 11
Nội dung tài liệu:
1
2
KIỂM TRA KIẾN THỨC
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?
3
KIỂM TRA KIẾN THỨC
So sánh
Khi ánh sáng truyền từ môi trường thủy tinh ra không khí thì n1>n2 → n21<1 → r>i.
→ Góc khúc xạ lớn hơn góc tới hay tia khúc xạ lệch xa pháp tuyến hơn tia tới.
So sánh góc tới và góc khúc xạ khi cho ánh sáng truyền từ môi trường thủy tinh ra không khí?
4
Quan sát thí nghiệm khúc xạ ánh sáng
Thí nghiệm khúc xạ ánh sáng
Chiếu ánh sáng từ không khí vào bản thủy tinh. Quan sát đường đi của tia sáng tại mặt phân cách giữa hai môi trường.
5
Thí nghiệm khúc xạ
6
Thí nghiệm khúc xạ
7
Nhận xét đường đi của tia sáng tại mặt phân cách
Khi truyền ánh sáng từ không khí vào thủy tinh, tức là truyền ánh sáng từ môi trường chiết quang kém vào môi trường chiết quang hơn thì
Khi i =0, ánh sáng truyền thẳng
Khi i #0, tại mặt phân cách ánh sáng bị tách thành hai thành phần:
Tia khúc xạ tuân theo định luật khúc xạ
Tia phản xạ trở lại môi trường cũ.
8
Đặt vấn đề
Vậy nếu đổi chiều truyền ánh sáng từ thủy tinh vào không khí, tức truyền ánh sáng vào môi trường chiết quang kém hơn thì đường đi của tia sáng sẽ như thế nào khi góc i tới thay đổi và có tuân theo quy luật nào không?
9
BÀI 27
PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
10
NỘI DUNG BÀI GIẢNG
11
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.
12
I. SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG VÀO MÔI TRƯỜNG CHIẾT QUANG KÉM HƠN
13
1. Thí nghiệm
10
20
Giới hạn
>igh
I. SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG VÀO MÔI TRƯỜNG CHIẾT QUANG KÉM HƠN
14
I. SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG VÀO MÔI TRƯỜNG CHIẾT QUANG KÉM HƠN
15
I. SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG VÀO MÔI TRƯỜNG CHIẾT QUANG KÉM HƠN
16
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?
17
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?
18
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.
19
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?
20
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.
21
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.
22
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?
23
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?
24
Phản xạ toàn phần:
Toàn bộ tia sáng bị phản xạ trở lại môi trường tới.
25
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.
26
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?
27
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
28
II. HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
n1< n2
n1> n2
29
III. ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
30
III. ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
Thành phố trên biển
Ảo ảnh trên xa mạc
31
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.
32
III. ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
33
III. ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
34
III. ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
35
III. ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
36
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
37
III. ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
38
Trong lĩnh vực thông tin liên lạc
Hệ thống Mạng Internet trong 1 vùng
III. ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
39
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
40
Ứng dụng của cáp quang
Trong lĩnh vực thông tin liên lạc
Sơ đồ tuyến cáp cáp quang SMW3 còn lại duy nhất có tram cập bờ Việt Nam
III. ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
41
Ứng dụng của cáp quang
Trong lĩnh vực thông tin liên lạc
Sợi cáp quang biển
III. ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
42
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
43
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
44
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
45
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
46
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
47
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.
2
KIỂM TRA KIẾN THỨC
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?
3
KIỂM TRA KIẾN THỨC
So sánh
Khi ánh sáng truyền từ môi trường thủy tinh ra không khí thì n1>n2 → n21<1 → r>i.
→ Góc khúc xạ lớn hơn góc tới hay tia khúc xạ lệch xa pháp tuyến hơn tia tới.
So sánh góc tới và góc khúc xạ khi cho ánh sáng truyền từ môi trường thủy tinh ra không khí?
4
Quan sát thí nghiệm khúc xạ ánh sáng
Thí nghiệm khúc xạ ánh sáng
Chiếu ánh sáng từ không khí vào bản thủy tinh. Quan sát đường đi của tia sáng tại mặt phân cách giữa hai môi trường.
5
Thí nghiệm khúc xạ
6
Thí nghiệm khúc xạ
7
Nhận xét đường đi của tia sáng tại mặt phân cách
Khi truyền ánh sáng từ không khí vào thủy tinh, tức là truyền ánh sáng từ môi trường chiết quang kém vào môi trường chiết quang hơn thì
Khi i =0, ánh sáng truyền thẳng
Khi i #0, tại mặt phân cách ánh sáng bị tách thành hai thành phần:
Tia khúc xạ tuân theo định luật khúc xạ
Tia phản xạ trở lại môi trường cũ.
8
Đặt vấn đề
Vậy nếu đổi chiều truyền ánh sáng từ thủy tinh vào không khí, tức truyền ánh sáng vào môi trường chiết quang kém hơn thì đường đi của tia sáng sẽ như thế nào khi góc i tới thay đổi và có tuân theo quy luật nào không?
9
BÀI 27
PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
10
NỘI DUNG BÀI GIẢNG
11
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.
12
I. SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG VÀO MÔI TRƯỜNG CHIẾT QUANG KÉM HƠN
13
1. Thí nghiệm
10
20
Giới hạn
>igh
I. SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG VÀO MÔI TRƯỜNG CHIẾT QUANG KÉM HƠN
14
I. SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG VÀO MÔI TRƯỜNG CHIẾT QUANG KÉM HƠN
15
I. SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG VÀO MÔI TRƯỜNG CHIẾT QUANG KÉM HƠN
16
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?
17
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?
18
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.
19
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?
20
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.
21
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.
22
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?
23
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?
24
Phản xạ toàn phần:
Toàn bộ tia sáng bị phản xạ trở lại môi trường tới.
25
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.
26
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?
27
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
28
II. HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
n1< n2
n1> n2
29
III. ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
30
III. ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
Thành phố trên biển
Ảo ảnh trên xa mạc
31
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.
32
III. ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
33
III. ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
34
III. ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
35
III. ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
36
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
37
III. ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
38
Trong lĩnh vực thông tin liên lạc
Hệ thống Mạng Internet trong 1 vùng
III. ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
39
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
40
Ứng dụng của cáp quang
Trong lĩnh vực thông tin liên lạc
Sơ đồ tuyến cáp cáp quang SMW3 còn lại duy nhất có tram cập bờ Việt Nam
III. ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
41
Ứng dụng của cáp quang
Trong lĩnh vực thông tin liên lạc
Sợi cáp quang biển
III. ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
42
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
43
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
44
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
45
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
46
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
47
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.
* Một số tài liệu cũ có thể bị lỗi font khi hiển thị do dùng bộ mã không phải Unikey ...
Người chia sẻ: Nguyễn Thị Huyền
Dung lượng: |
Lượt tài: 1
Loại file:
Nguồn : Chưa rõ
(Tài liệu chưa được thẩm định)