Bài 44. Khúc xạ ánh sáng

PHẦN HAI: QUANG HÌNH HỌC
CHƯƠNG VI: KHÚC XẠ ÁNH SÁNG
BÀI 44: KHÚC XẠ ÁNH SÁNG.
Trong thực tế chúng ta thường thấy một số hiện tượng có liên quan đến ánh sáng. Chẳng hạn như các hiện tượng sau:
Cầu vồng
Ánh sáng bị gãy khúc
1. ĐỊNH NGHĨA HIỆN TƯỢNG KHÚC XẠ ÁNH SÁNG:
Hãy quan sát hình ảnh sau đây:
Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là hiện tượng chùm tia sáng bị đổi phương đột ngột khi đi qua mặt phân cách giữa hai môi trường truyền ánh sáng.
S
I
R
N
N’
i
r
Hệ hai môi trường truyền sáng phân cách bằng mặt phẳng được gọi là lưỡng chất phẳng.
Mặt phân cách giữa hai môi trường gọi là mặt lưỡng chất.
(1)
(2)

2. ĐỊNH LUẬT KHÚC XẠ ÁNH SÁNG

Mục đích TN: Khảo sát định luật KXAS, mối quan hệ giữa i và r.
Dụng cụ: Bộ dụng cụ TN KXAS, Bán trụ thủy tinh, đèn laser, thước đo độ.
Phương án: SGK tr214
a. Thí nghiệm:
6
00
100
200
300
400
500
600
00
0
0
6,50
130
19,50
25,50
310
350
0,174
0,342
0,500
0,643
0,766
0,866
0,113
0,225
0,574
0,334
0,431
0,515
Bảng kết quả đo góc tới i và góc khúc xạ r
Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới .
Tia tới và tia khúc xạ nằm ở hai bên pháp tuyến tại điểm tới.
b. Định luật khúc xạ ánh sáng:
- Đối với hai môi trường trong suốt nhất định, tỉ số giữa sin của góc tới (sini) và sin của góc khúc xạ (sinr) là một hằng số
 
 
n> 1 i > r
n < 1 i < r
Tia khúc xạ đi gần pháp tuyến hơn tia tới
Tia khúc xạ đi xa pháp tuyến hơn tia tới
Môi trường khúc xạ chiết quang hơn môi trường tới
Môi trường khúc xạ chiết quang kém môi trường tới
Trong biểu thức ĐLKXAS n là chiết suất tỉ đối của môi trường 2 (chứa tia khúc xạ) đối với môi trường 1 (chứa tia tới.)
3. CHIẾT SUẤT CỦA MÔI TRƯỜNG
a. Chiết suất tỉ đối:
n21 là chiết suất tỉ đối của môi trường (2) chứa tia khúc xạ và môi truờng (1) chứa tia tới
b. Chiết suất tuyệt đối:
- Chiết suất tuyệt đối (thường gọi tắt là chiết suất n) của một môi trường là chiết suất tỉ đối của môi trường đó đối với chân không.
- Chiết suất của chân không là 1.
- Chiết suất của mt 1 và mt 2 lần lượt là:
- Công thức liên hệ giữa chiết suất tuyệt đối và chiết suất tỉ đối:
=>
- Vì v < c. nên mọi môi trường trong suốt đều có chiết suất tuyệt đối lớn hơn 1.
 
4. ẢNH CỦA MỘT VẬT ĐƯỢC TẠO BỞI SỰ KHÚC XẠ ÁNH SÁNG QUA MẶT PHÂN CÁCH HAI MÔI TRƯỜNG
Ảnh của một vật là giao điểm của các chùm tia ló. Để vẽ ảnh của một vật ta cần ít nhất 2 tia ló, Vẽ 2 tia ló đơn giản nhất vuông góc với mặt phân cách giữa 2 môi trường, tia còn lại lệch đi 1 góc nhỏ. Giao điểm của 2 tia này chính là ảnh của vật
Nếu ta đặt mắt ngoài không khí sao cho chùm khúc xạ trên đi vào mắt ta sẽ nhìn thấy điểm ảnh ảo O’ chứ không nhìn thấy được ảnh O là vị trí thật của vật

O’
O
A
B
E

 Ta sẽ có cảm giác là đáy cốc như được nâng cao hơn bình thưòng
5. TÍNH THUẬN NGHỊCH CỦA SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG:
* Ghi chú: Tính thuận nghịch biểu hiện ở cả 3 hiện tượng: sự truyền thẳng, sự phản xạ và sự khúc xạ.
Ánh sáng truyền đi theo đường nào thì cũng truyền ngược lại theo đường đó.
S
I
S’
S
I
R
S
I
n1
n2
R
K
Hãy quan sát đường truyền của tia sáng cho nhận xét?
K
J
Câu hỏi trắc nghiệm và bài tập
A. luôn lớn hơn 1.
B. luôn nhỏ hơn 1.
C. bằng 1.
D. luôn lớn hơn 0.
Câu 1: Chiết suất tuyệt đối của một môi trường truyền sáng:
Câu 2: Môi trường khúc xạ chiết quang hơn môi trường tới thì:
Góc khúc xạ lớn hơn góc tới.
Góc khúc xạ nhỏ hơn góc tới.
C. Vận tốc ánh sáng trong môi trường khúc xạ lớn hơn vận tốc ánh sáng trong môi trường tới.
D. A và C đúng.
Câu 3: Chọn câu trả lời sai:
A. Hiện tượng khúc xạ là hiện tượng tia sáng bị đổi phương khi truyền qua mặt phân cách hai môi trường trong suốt.
B. Tia khúc xạ và tia tới ở trong hai môi trường khác nhau.
C. Tia khúc xạ nằm trong một măt phẳng tới và ở bên kia đường pháp tuyến so với tia tới.
D. Góc khúc xạ r và góc tới i tỉ lệ với nhau
Câu 4: Sau khi qua lăng kính, hướng của tia ló bị lệch về phía đáy lăng kính so với hướng của tia tới”, đặc điểm này đúng khi:
n<1 b. n>1.
C.n=1. D. với mọi n.
n: chiết suất tỉ đối của lăng kính so với môi trường ngoài.
Câu 5: Chiếu một tia sáng từ môi trường có chiết suất n1 = vào môi trường có chiết suất n2 = 2,4 dưới góc tới i = 600. Góc khúc xạ bằng:
A. 43050’. B. 38041’.
C. 65020’. D. 32015’
A. 0,74. B. 1,35.
C. 1,53. D. 1,47.

Câu 6: Một chùm tia sáng chiếu từ một chất lỏng chiết suất n tới mặt phân cách của môi trường lỏng – không khí dưới góc tới 400. Góc khúc xạ bằng 600. Chiết suất của chất lỏng bằng:
Câu 7: Khi xảy ra hiện tượng KXAS.
Hãy xác định các giá trị còn lại trong bảng sau?
45o
1,5
23o
1
n1
n2
i
r
Câu 8: Chiếu một tia sáng đơn sắc đi từ không khí vào môi trường có chiết suất n, sao cho tia phản xạ vuông góc với tia khúc xạ. Khi đó góc tới i được tính theo công thức
A. sini = n B. sini = 1/n
C. tani = n D. tani = 1/n
Câu 9: Một tia sáng đi từ môi trường trong suốt có chiết suất n đến mặt phân cách giữa môi trường đó với không khí với góc tới i , khi đó tia phản xạ và tia khúc xạ vuông góc với nhau . Góc tới i được tính theo công thức
A. sini = n B. sini = 1/n
C. tani = n D. tani = 1/n
 
 
Câu 12: Một tia sáng đi từ không khí vào thủy tinh với góc tới i=450. Vận tốc ánh sáng trong thủy tinh là 2.108 m/s. Tính góc khúc xạ r và góc lệch D:

r= 300, D= 150
r= 280, D= 170
C. r= 320, D= 130
D. r= 260, D= 190
Câu 13: Cho chiết suất của nước n = 4/3. Một người nhìn một hòn sỏi nhỏ S nằm ở đáy một bể nước sâu 1,2 (m) theo phương gần vuông góc với mặt nước, thấy ảnh S’ nằm cách mặt nước một khoảng bằng
1,5 (m) B. 80 (cm)
C. 90 (cm) D. 1 (m)
Câu 14: Một người nhìn thẳng xuống đáy một chậu nước (n = 4/3). Chiều cao của lớp nước trong chậu là 20 (cm). Người đó thấy đáy chậu dường như cách mặt nước một khoảng bằng:

A. 10 (cm) B. 15 (cm)
C. 20 (cm) D. 25 (cm)
Bài 1: một máng nươc sâu 30cm, rộng 40cm có hai thành bên thẳng đứng.
Khi máng cạn nước thì bóng râm của thành bên này kéo dài vừa đúng đến chân của thành bên kia.
Người ta đổ nước đến độ cao h thì bóng này ngắn bớt đi 7cm so với trước.
Cho biết chiết suất là 4/3. Tính h?
 
Áp dụng định luật KXAS:

Góc tới i không chỉ đối đỉnh góc AOB mà còn 1 vị trí khác là góc AIN.
(1)
(2)
AA’ = AN-A’N = 7cm
Lấy (1) trừ (2) ta được:
Bài 2: Một chùm tia sáng song song có độ rộng 1,73mm từ không khí vào một môi trường trong suốt khác có chiết suất 1,73 với góc tới i=60 0
Tính góc khúc xạ r.
Tính độ rộng của chùm tia khúc xạ.