Bài 27. Phản xạ toàn phần

Nhiệt liệt
CHÀO MỪNG CÁC THẦY GIÁO
CÔ GIÁO
Kiểm tra bài cũ
1. Mét tia s¸ng ®i tõ trong n­íc ra ngoµi kh«ng khÝ, cho chiÕt suÊt cña n­íc lµ 4/3, cña kh«ng khÝ lµ 1. H·y x¸c ®Þnh gãc khóc x¹ trong c¸c tr­êng hîp sau:
a/ Gãc tíi i1 =300 b/ Gãc tíi i2= 450 c/ Gãc tíi i3 =600
r1 = 41,80
r2 =70,530
Kh«ng x¸c ®Þnh ®­îc gãc r3
2. Ph¸t biÓu, viÕt vµ gi¶i thÝch biÓu thøc cña ®Þnh luËt khóc x¹, nªu c¸c hÖ qu¶ (quan hÖ gi÷a gãc tíi i vµ gãc khóc x¹ r) ®­îc rót ra tõ ®Þnh luËt khóc x¹ trong c¸c tr­êng hîp:
* Gãc tíi i=0.
* n1> n2.
* n1 < n2.
Hiện tượng phản xạ toàn phần
TiÕt 41 (bµi 34)
1. HiÖn t­îng ph¶n x¹ toµn phÇn
a. ThÝ nghiÖm
Kh¶o s¸t hiÖn t­îng x¶y ra khi tia s¸ng chiÕu tíi mÆt ph©n c¸ch cña 2 m«i tr­êng trong suèt theo chiÒu tõ m«i tr­êng chiÕt quang h¬n sang m«i tr­êng kÐm chiÕt quang h¬n.
* Môc ®Ých:
* Dông cô thÝ nghiÖm :
- Nguån s¸ng: §Ìn laze
* Bè trÝ thÝ nghiÖm: h×nh vÏ
- Th­íc ®o gãc.
- Khèi b¸n trô b»ng thuû tinh.
* TiÕn hµnh thÝ nghiÖm
vµ kÕt qu¶ :
b. HiÖn t­îng ph¶n x¹ toµn phÇn:
Tõ thÝ nghiÖm, em h·y cho biÕt thÕ nµo lµ hiÖn t­îng ph¶n x¹ toµn phÇn ?
Ph¶n x¹ toµn phÇn lµ hiÖn t­îng khi tia s¸ng chiÕu tíi mÆt ph©n c¸ch cña 2 m«i tr­êng trong suèt th× tia ph¶n x¹ s¸ng nh­ tia tíi.
2. C¸c ®iÒu kiÖn ®Ó cã hiªn t­îng ph¶n x¹ toµn phÇn
* Tia s¸ng chiÕu tíi mÆt ph©n c¸ch cña 2 m«i tr­êng trong suèt theo chiÒu tõ m«i tr­êng chiÕt quang h¬n sang m«i tr­êng kÐm chiÕt quang h¬n
* Gãc tíi cña tia s¸ng lín h¬n hoÆc b»ng gãc giíi h¹n cña ph¶n x¹ toµn phÇn
3. Gãc giíi h¹n ph¶n x¹ toµn phÇn
* Em hãy tìm hiểu trong sách giáo khoa và cho biết điều kiện để xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần ?
igh
r
* Gãc giíi h¹n (igh) cña ph¶n x¹ toµn phÇn lµ gãc tíi ®Ó gãc khóc x¹ r=900, khi gãc tíi b»ng gãc giíi h¹n th× b¾t ®Çu xÈy ra hiÖn t­îng ph¶n x¹ toµn phÇn
* sin igh= (víi n2< n1)
n2
n1
Em h·y cho biÕt thÕ nµo lµ gãc giíi h¹n cña ph¶n x¹ toµn phÇn ?
i
Góc giới hạn của phản xạ toàn phần được xác định bằng công thức nào ?
VÝ dô: TÝnh gãc giíi h¹n ph¶n x¹ toµn phÇn trong c¸c tr­êng hîp sau.
b. Khi tia s¸ng chiÕu tíi mÆt ph©n c¸ch gi÷a thuû tinh vµ n­íc theo chiÒu tõ thuû tinh sang n­íc, biÕt nthuû tinh=1,5 vµ nn­íc=4/3.
c. Khi tia s¸ng chiÕu tíi mÆt ph©n c¸ch gi÷a thuû tinh vµ kh«ng khÝ theo chiÒu tõ thuû tinh sang kh«ng khÝ, biÕt nthuû tinh=1,5 vµ nkh«ng khÝ=1.
igh2=62,730
igh3=41,80
Tõ kÕt qu¶ tÝnh trong c©u a, em h·y gi¶i thÝch t¹i sao trong tr­êng hîp c cña bµi to¸n 1 ë phÇn kiÓm tra bµi cò ta kh«ng x¸c ®Þnh ®­îc gãc khóc x¹ ?
d. Tia s¸ng ®i tõ thuû tinh flin cã chiÕt suÊt 1,65 sang thuû tinh th­êng cã chiÕt suÊt 1,52
igh4= 67,10 0
a. Khi tia s¸ng chiÕu tíi mÆt ph©n c¸ch gi÷a n­íc vµ kh«ng khÝ theo chiÒu tõ n­íc sang kh«ng khÝ, biÕt nn­íc=4/3 vµ nkh«ng khÝ=1.
igh1=48,590
Kiểm tra bài cũ
1. Mét tia s¸ng ®i tõ trong n­íc ra ngoµi kh«ng khÝ, cho chiÕt suÊt cña n­íc lµ 4/3, cña kh«ng khÝ lµ 1. H·y x¸c ®Þnh gãc khóc x¹ trong c¸c tr­êng hîp sau:
a/ Gãc tíi i1 =300 b/ Gãc tíi i2 = 450 c/ Gãc tíi i3 =600
Khi tia s¸ng chiÕu tíi mÆt ph©n c¸ch gi÷a n­íc vµ kh«ng khÝ theo chiÒu tõ n­íc sang kh«ng khÝ th×: igh=48,590 mµ i3 =600 > igh nªn tia s¸ng bÞ ph¶n x¹ toµn phÇn kh«ng tån t¹i tia khóc x¹, do vËy kh«ng x¸c ®Þnh ®­îc gãc khóc x¹
a. Khi tia s¸ng chiÕu tíi mÆt ph©n c¸ch gi÷a n­íc vµ kh«ng khÝ theo chiÒu tõ n­íc sang kh«ng khÝ, biÕt nn­íc=4/3 vµ nkh«ng khÝ=1.
igh1=48,590
4. øng dông cña hiÖn t­îng ph¶n x¹ toµn phÇn.
a. L¨ng kÝnh ph¶n x¹ toµn phÇn.
* CÊu t¹o: Lµ m«t khèi thuû tinh h×nh l¨ng trô ®øng cã tiÕt diÖn th¼ng lµ 1 tam gi¸c vu«ng c©n víi 3 mÆt bªn ®­îc mµi nh½n.
* §­êng ®i cña tia s¸ng qua l¨ng kÝnh ph¶n x¹ toµn phÇn
* øng dông cña l¨ng kÝnh ph¶n x¹ toµn phÇn
Sử dụng lăng kính phản xạ toàn phần trong kính tiềm vọng.
.
S
4. øng dông cña hiÖn t­îng ph¶n x¹ toµn phÇn.
a. L¨ng kÝnh ph¶n x¹ toµn phÇn.
b. C¸c ¶o t­îng.
* Lµ hiÖn t­îng quang häc x¶y ra trong khÝ quyÓn do sù ph¶n x¹ toµn phÇn cña tia s¸ng trªn mÆt ph©n c¸ch gi÷a líp kh«ng khÝ l¹nh (cã chiÕt suÊt lín) vµ líp kh«ng khÝ nãng (cã chiÕt suÊt nhá).
* C¸c ¶o t­îng th­êng gÆp:
n1
n3
n2
n4
Tia s¸ng truyÒn th¼ng
Tia s¸ng bÞ khóc x¹ khi ®i qua c¸c líp kh«ng khÝ cã chiÕt suÊt kh¸c nhau
Ng­êi quan s¸t
MÆt ®Êt
n5
4. øng dông cña hiÖn t­îng ph¶n x¹ toµn phÇn.
a. L¨ng kÝnh ph¶n x¹ toµn phÇn.
b. C¸c ¶o t­îng.
c. Sîi quang häc.
* Sîi quang häc lµ nh÷ng sîi b»ng chÊt trong suèt, dÔ uèn, cã thµng nh½n, h×nh trô. Tia s¸ng ®i vµo trong sîi quang häc ë mét ®Çu sÏ bÞ ph¶n x¹ toµn phÇn nhiÒu lÇn liªn tiÕp ë thµnh trong cña sîi vµ lã ra ë ®Çu bªn kia.
* Mét sè h×nh ¶nh vÒ sîi quang häc.
Kiến thức cơ bản cần nhớ
2. C¸c ®iÒu kiÖn ®Ó cã hiªn t­îng ph¶n x¹ toµn phÇn
1. HiÖn t­îng ph¶n x¹ toµn phÇn
3. Gãc giíi h¹n ph¶n x¹ toµn phÇn
4. øng dông cña hiÖn t­îng ph¶n x¹ toµn phÇn.
Ph¶n x¹ toµn phÇn lµ hiÖn t­îng khi tia s¸ng chiÕu tíi mÆt ph©n c¸ch cña 2 m«i tr­êng trong suèt th× tia ph¶n x¹ s¸ng nh­ tia tíi.
* Gãc tíi cña tia s¸ng lín h¬n hoÆc b»ng gãc giíi h¹n cña ph¶n x¹ toµn phÇn
* Tia s¸ng chiÕu tíi mÆt ph©n c¸ch cña 2 m«i tr­êng trong suèt theo chiÒu tõ m«i tr­êng chiÕt quang h¬n sang m«i tr­êng kÐm chiÕt quang h¬n
* Gãc giíi h¹n (igh) cña ph¶n x¹ toµn phÇn lµ gãc tíi ®Ó gãc khóc x¹ r=900, khi gãc tíi b»ng gãc giíi h¹n th× b¾t ®Çu xÈy ra hiÖn t­îng ph¶n x¹ toµn phÇn
a. L¨ng kÝnh ph¶n x¹ toµn phÇn.
b. C¸c ¶o t­îng.
c. Sîi quang häc.
* sin igh= (víi n2< n1)
n2
n1
Câu hỏi và bài tập
1. Trong c¸c tr­êng hîp sau, tr­êng hîp nµo cã thÓ x¶y ra hiÖn t­îng ph¶n x¹ toµn phÇn ?
a. Tia s¸ng chiÕu tíi mÆt ph©n c¸ch gi÷a n­íc vµ kh«ng khÝ theo chiÒu tõ kh«ng khÝ vµo n­íc. Cho nn­íc=4/3, nkh«ng khÝ =1.
b. Tia s¸ng chiÕu tíi mÆt ph©n c¸ch gi÷a n­íc vµ kh«ng khÝ theo chiÒu tõ n­íc ra kh«ng khÝ. Cho nn­íc=4/3, nkh«ng khÝ =1.
c. Tia s¸ng chiÕu tíi mÆt ph©n c¸ch gi÷a n­íc vµ thuû tinh theo chiÒu tõ n­íc ra thuû tinh. Cho nn­íc=4/3, nthuû tinh =1,5.
d. Tia s¸ng chiÕu tíi mÆt ph©n c¸ch gi÷a kh«ng khÝ vµ thuû tinh theo chiÒu tõ kh«ng khÝ vµo thuû tinh. Cho n kh«ng khÝ =1, nthuû tinh =1,5.
b. Tia s¸ng chiÕu tíi mÆt ph©n c¸ch gi÷a n­íc vµ kh«ng khÝ theo chiÒu tõ n­íc ra kh«ng khÝ. Cho nn­íc=4/3, nkh«ng khÝ =1.
2. §¸y cña bÓ kÝnh cã ®Æt mét bãng ®Ìn nhá ®ang s¸ng (coi nh­ mét ®iÓm s¸ng). Cho chiÕt suÊt cña n­íc lµ 4/3, cña kh«ng khÝ lµ 1, ®é s©u cña n­íc trong bÓ lµ 30cm. Hái ®Ó toµn bé tia s¸ng tõ bãng ®Ìn kh«ng thÓ lã ra khái mÆt n­íc th× cÇn ®Æt næi trªn mÆt n­íc mét ®Üa h×nh trßn cã t©m n»m trªn ®­êng th¼ng ®øng ®i qua bãng ®Ìn vµ cã ban kÝnh nhá nhÊt lµ bao nhiªu cm ?
.
.
O
D
= ?