Bài tập khúc xạ ánh sáng

BÀI TẬP CHƯƠNG KHÚC XẠ ÁNH SÁNG

DẠNG I:ÁP DỤNG ĐỊNH LUẬT KHÚC XẠ ÁNH SÁNG
A.LÍ THUYẾT
1.Chiết suất
a.Định nghĩa
+
c:tốc độ ánh sáng trong không khí
v:tốc độ ánh sáng trong môi trường đang xét
n:Chiết suất của môi trường đó
Hệ quả: -n không khí và chân không =1 và là nhỏ nhất
-n của các môi trường khác đều lớn hơn 1
b.Chiết suất tỉ đối



c.Chiết suất tuyệt đối


2 - Khúc xạ ánh sáng
1 - Hiện tượng
Khúc xạ ánh sáng là hiện tượng lệch phương của của các tia sáng khi truyền xiên góc qua mặt phân cách của hai môi trường trong suốt khác nhau .
2 - Định luật
-Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới và ở bên kia pháp tuyến so với tia tới.
-Biểu thức



Chú ý: -n tới là chiết suất của môi trường chứa tia tới và nkx là chiết suất của môi trường chứa tia khúc xạ
-Dễ dàng nhận ra cách nhớ để vẽ một cách định tính góc là môi trường nào có chiết suất càng lớn thì góc càng nhỏ














Hình 1 Hình 2
(n1n2)

3.Một số khái niệm và lưu ý cần thiết khi làm bài
a.Nguồn sáng(vật sáng)
-Là vật phát ra ánh sáng chia làm hai loại
+Nguồn trực tiếp: đèn, mặt trời…

+Nguồn gián tiếp: nhận ánh sáng và phản lại vào mắt ta.
b.Khi nào mắt ta nhìn thấy vật?
+Khi có tia sáng từ vật trực tiếp đến mắt hoặc tia khúc xạ đi vào mắt ta.
c.Khi nào mắt nhìn vật, khi nào mắt nhìn ảnh?
+Nếu giữa mắt và vật chung một môi trường, có tia sáng trực tiếp từ vật đến mắt thì mắt nhìn vật
+Nếu giữa mắt và vật tồn tại hơn một môi trường không phải thì khi đó mắt chỉ nhìn ảnh của vật
Ví dụ: Mắt bạn trong không khí nhìn một viên sỏi hoặc một con cá ở đáy hồ, giữa mắt bạn và chúng là không khí và nước vậy bạn chỉ nhìn được ảnh của chúng. Tương tự khi cá nhìn bạn cũng chỉ nhìn được ảnh mà thôi.
c.Cách dựng ảnh của một vật
-Muốn vẽ ảnh của một điểm ta vẽ hai tia:
một tia tới vuông góc với mặt phân cách thì truyền thẳng và một tia tới có góc bất kì, giao của hai tia khúc xạ là ảnh của vật.
Ảnh thật khi các tia khúc xạ trực tiếp cắt nhau, ảnh ảo khi các tia khúc xạ không trực tiếp cắt nhau, khi đó vẽ bằng nét đứt.
d.Góc lệch D
-Là góc tạo bởi phương tia tới và tia khúc xạ
D=|i-r|
-Nếu mặt phân cách hai môi trường là hình cầu thì pháp tuyến là đường thẳng nối điểm tới và tâm cầu.
e.Công thức gần đúng
Với góc nhỏ (<100) có thể lấy gần đúng:


Với i là giá trị tính theo rad.


B.BÀI TẬP TỰ LUẬN
Bài 1: Một tia sáng đi từ không khí vào nước có chiết suất n =4/3 dưới góc tới i = 300.
Tính góc khúc xạ
Tính góc lệch D tạo bởi tia khúc xạ và tia tới.
ĐS: 220, 80
Bai 2. Một tia sáng đi từ nước (n1 = 4/3) vào thủy tinh (n2 = 1,5) với góc tới 350. Tính góc khúc xạ.
ĐS : 30,60
Bài 3:Tia sáng truyền trong không khí đến gặp mặt thoáng chất lỏng có n=
. Tia phản xạ và khúc xạ vuông góc với nhau.Tính góc tới?
ĐS: 600
Bài 4: Một cây gậy cắm thẳng đứng xuống đáy hồ sâu 1,5m. Phần gậy nhô lên khỏi mặt nước là 0,5m. Ánh sáng mặt trời chiếu xuống hồ theo phương hợp với pháp tuyến mặt nước góc 600. Tính chiều dài bóng cây gậy trên mặt nước và dưới đáy hồ?
ĐS: 0,85m và 2,11m

Bài 5: Một quả cầu trong suốt có R=14cm, chiết suất n.
Tia tới SA song song và cách đường kính MN đoạn d=7cm,
cho tia khúc xạ AN như hình vẽ.n=?
ĐS:1,93




Bài 6. Đối với cùng một ánh sáng đơn sắc, chiết suất tuyết đối của nước là 4/3, chiết suất tỉ đối