Tổng hợp kiến thức về hiện tượng khúc xạ ánh sáng | Giải bài tập khúc xạ ánh sáng lý 11

Trong cuộc sống hàng ngày, chúng ta thường gặp phải hiện tượng khúc xạ ánh sáng, đặc biệt trong những trường hợp chúng ta quan sát thấy bề mặt tiếp xúc giữa nước và không khí. Tuy nhiên, không phải ai cũng có thể hiểu và giải thích rõ ràng hiện tượng này. Những kiến ​​thức trong bài viết dưới đây sẽ giúp bạn tìm hiểu chính xác nhất về hiện tượng khúc xạ ánh sáng.

Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là gì?

Ví dụ: Đổ nước vào bình thủy tinh trong suốt. Sau đó, dùng đũa đặt vào chai nước sao cho đũa nghiêng.

Bạn đang xem: Tổng hợp kiến thức về hiện tượng khúc xạ ánh sáng | Giải bài tập khúc xạ ánh sáng lý 11

Khi quan sát chiếc đũa, chúng ta sẽ thấy ánh sáng phản xạ truyền từ chiếc đũa không còn đi theo đường thẳng mà đã bị đứt gãy ngay tại mặt phân cách giữa nước và không khí.

Vì vậy, khi quan sát đôi đũa trong cốc nước, chúng ta thấy đôi đũa có vẻ như bị nghiêng một phần.

Phân tích hiện tượng: Mắt ta nhìn thấy được mọi vật vì ánh sáng truyền từ vật đến mắt. Mặt khác, ánh sáng luôn truyền theo đường thẳng.

Khi nhìn vào một vật (vật không phải là nguồn sáng), tùy theo màu sắc và góc nhìn của nguồn sáng mà chúng ta sẽ quan sát được hình dạng khác nhau của từng vật.

Ví dụ trên là một ví dụ điển hình cho hiện tượng khúc xạ ánh sáng.

Vì thế Hiện tượng khúc xạ ánh sáng được định nghĩa là hiện tượng tia sáng truyền từ môi trường trong suốt này sang môi trường trong suốt khác và bị đứt gãy khi truyền một góc xiên tại mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt, có chiết suất khác nhau. nhau.

Định luật khúc xạ ánh sáng

Định luật khúc xạ ánh sáng được giải thích như sau:

• Tia khúc xạ luôn nằm trong mặt phẳng tới và nằm phía bên kia pháp tuyến của tia tới. Mặt phẳng tới là mặt phẳng tạo bởi tia pháp tuyến và tia tới.

• Xét hai môi trường trong suốt nhất định, tỉ số giữa sin góc khúc xạ (sin r) và sin góc tới (sin i) luôn không đổi (hằng số).

Biểu thức được thực hiện:

sin(i)/sin(r) = n2/n1 = hằng số

Trong đó:

• SI là tia tới.

• Tôi là đích đến.

• N'IN là giao diện chuẩn tắc tại I.

• IR là tia khúc xạ.

• i là góc tới (góc giữa tia sáng đi từ môi trường 1 đến mặt phẳng phân cách và pháp tuyến tới mặt phẳng phân tách giữa hai môi trường).

• r là góc khúc xạ (góc giữa tia sáng đi từ mặt phân cách tới môi trường 2 và pháp tuyến tới mặt phẳng phân cách giữa hai môi trường).

• n1 là chiết suất của môi trường 1.

• n2 sẽ là chiết suất của môi trường 2.

Chú ý:

• Nếu góc nhỏ nhỏ hơn 10° thì n1.i=n2.r.

• Nếu i = 0, r = 0 thì hiện tượng khúc xạ không xảy ra

Chỉ số khúc xạ của môi trường

Chỉ số khúc xạ trong Vật lý được định nghĩa là tỷ số giữa tốc độ ánh sáng trong chân không và tốc độ pha của bức xạ điện từ trong vật liệu.

Trong tính toán, chiết suất này thường được ký hiệu là n.

Vận tốc ánh sáng khi truyền qua các mặt phân cách trong suốt như không khí hoặc thủy tinh thường nhỏ hơn c.

Tỷ số giữa c và tốc độ v của ánh sáng truyền qua vật liệu phân cách được gọi là chiết suất n của vật liệu.

Chỉ số khúc xạ tương đối

Trong định luật khúc xạ ánh sáng, tỷ số sin(i)/sin(r) là một hằng số, ký hiệu là n21, được gọi là chiết suất tương đối của môi trường chứa tia khúc xạ (môi trường 2) đối với môi trường. trường chứa tia tới (môi trường 1).

Xác định biểu thức: sin(i)/sin(r) = n21

Chỉ số khúc xạ tương đối cho biết:

Chỉ số khúc xạ tuyệt đối

Chiết suất tuyệt đối (hay gọi đơn giản là chiết suất) của một môi trường được định nghĩa là chiết suất tương đối của môi trường đó đối với môi trường chân không.

Được biết, chiết suất của môi trường chân không là 1, chiết suất của môi trường không khí là 1,000293 và thường được làm tròn thành 1.

Tất cả các môi trường trong suốt khác đều có chiết suất lớn hơn 1.

Mối quan hệ biểu thị việc trích xuất môi trường: c/v = n

Trong đó:

Mối liên hệ giữa chiết suất tương đối và tốc độ truyền ánh sáng trong môi trường là: n = n21 = n2/n1

Xem thêm : Tổng hợp 500+ từ vựng thi THPT quốc gia môn tiếng Anh muốn đạt điểm cao phải nhớ

Một số bài tập ứng dụng

Bài 1: Tia sáng đi từ nước có chiết suất 4/3 tới thủy tinh có chiết suất 1,5. Tính góc khúc xạ và độ lệch D tạo bởi tia khúc xạ và tia tới biết góc tới i = 30°

Hướng dẫn giải pháp:

Theo bài toán ta có: n1=4/3, n2=1,5, i = 30°.

Áp dụng công thức: n1.sin(i) = n2.sin(r)

4/3.sin (30°) = 1.5.sin(r)

r ≈ 26,4°

D = i – r = 30° – 26,4° = 3,6°

Bài 2: Tia sáng truyền từ nước rồi khúc xạ vào không khí. Tia khúc xạ và tia phản xạ ở mặt nước vuông góc với nhau. Nước có chiết suất 4/3. Góc tới của tia sáng (số tròn) là bao nhiêu?

Hướng dẫn giải pháp:

Theo bài toán ta có: n1=4/3, n2=1, i' + r = i + r = 90º

Áp dụng công thức: n1.sin(i) = n2.sin(r)

4/3.sin (i) = sin(r)

4/3.sin(i) = cos(i) (vì tia khúc xạ và tia phản xạ vuông góc với mặt nước)

tan(i) = 3/4

tôi ≈ 37°

Bài 3: Một tia sáng truyền từ môi trường A sang môi trường B với góc tới là 12°, góc khúc xạ là 8°. Tốc độ ánh sáng trong môi trường B là 2,8.108 m/s. Tốc độ ánh sáng trong môi trường A là bao nhiêu?

Hướng dẫn giải pháp:

Ta có: n = c/v

n(A) . tội lỗi (12º ) = n(B) . sin (8°)

Sự đảo ngược của sự truyền ánh sáng

Ánh sáng truyền đi theo hướng nào thì nó cũng truyền ngược lại theo hướng đó.

Từ đó ta có hệ thức: n12 = 1/n21

Lưu ý: Tính thuận nghịch còn thể hiện ở sự phản xạ và truyền tải.

Ứng dụng khúc xạ ánh sáng

Vào thời kỳ đầu, khi thiên văn học mới tạo ra kính thiên văn, quá trình quan sát các vật thể ở xa bị ảnh hưởng đáng kể bởi hiện tượng khúc xạ ánh sáng truyền từ không gian. Trái đất đi qua bầu khí quyển.

Nhờ định luật khúc xạ, các nhà vật lý, thiên văn học có thể dễ dàng điều chỉnh thấu kính của kính thiên văn, giúp quan sát hình ảnh rõ nét hơn.

Trong thời đại ngày nay, để loại bỏ hoàn toàn hiện tượng khúc xạ ánh sáng, các nhà khoa học đã đặt kính thiên văn ở bên ngoài không gian.

Bên cạnh đó, nhờ vào lý thuyết khúc xạ ánh sáng, nhân loại có thể hiểu rõ tại sao khi quan sát bầu trời đêm, chúng ta có thể nhìn thấy những ngôi sao lấp lánh. Vì vào ban đêm, khi nhìn lên bầu trời tối, bạn sẽ thấy ánh sáng từ các ngôi sao bị khúc xạ nhiều lần khi truyền từ không gian và xuyên qua bầu khí quyển đến Trái đất.

Xem thêm: Động cơ điện DC từ AZ: Cấu tạo, nguyên lý hoạt động & ứng dụng (kiến thức vật lý lớp 9)

Bài tập vật lý khúc xạ ánh sáng 11

Dưới đây là các bài tập trắc nghiệm giúp học sinh củng cố kiến ​​thức vừa học trong bài Khúc xạ ánh sáng.

Câu 1: Hoàn thành phát biểu sau: “Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là hiện tượng tia sáng truyền từ môi trường trong suốt này sang môi trường trong suốt khác, tia sáng nằm… ở mặt phân cách giữa hai môi trường”.

A. Gãy xương.

B. Uốn cong

C. Dừng lại

D. Trở về

Trả lời: A

Giải thích: Theo lý thuyết, hiện tượng khúc xạ ánh sáng là hiện tượng tia sáng khi truyền từ môi trường trong suốt này sang môi trường trong suốt khác bị đứt gãy tại mặt phân cách giữa hai môi trường.

Bài 2: Về hiện tượng khúc xạ ánh sáng. So sánh góc tới và góc khúc xạ

A. Nhỏ hơn.

B. Lớn hơn hoặc bằng.

C. Lớn hơn.

D. Nhỏ hơn hoặc lớn hơn.

Trả lời: D

Giải thích: Hiện tượng khúc xạ ánh sáng. So với góc tới, góc khúc xạ nhỏ hơn hoặc lớn hơn tùy thuộc vào chiết suất của môi trường.

Bài 3: Theo định luật khúc xạ,

A. Tia khúc xạ và tia tới cùng nằm trong một mặt phẳng.

B. Góc khúc xạ luôn khác 0.

Xem thêm : Top 450+ tên tiếng Anh bắt đầu bằng chữ K ý nghĩa, độc lạ cho nam và nữ

C. Khi góc tới tăng thì góc khúc xạ cũng tăng.

D. Góc tới luôn lớn hơn góc khúc xạ.

Trả lời: A

Giải thích: Theo định luật khúc xạ, tia khúc xạ và tia tới cùng nằm trong một mặt phẳng.

Bài 4: Khi một tia sáng truyền từ môi trường (1) có chiết suất n1 sang môi trường (2) có chiết suất n2 với góc tới i thì góc khúc xạ là r. Chọn biểu thức đúng:

A. n1.sin(r) = n2.sin(i).

B. n1.sin(i) = n2.sin(r).

C. n1.cos(r) = n2.cos(i).

D.n1.tan(r) = n2.tan(i).

Trả lời: B

Giải thích: Theo định luật khúc xạ, ta có n1.sin(i) = n2.sin(r).

Bài 5: Nếu một tia sáng truyền từ môi trường này sang môi trường khác dọc theo pháp tuyến của mặt phân cách thì góc khúc xạ là

A. 0°

B. 90°

C. bằng igh.

D. phụ thuộc vào chiết suất của hai môi trường.

Trả lời: A

Giải thích: n1.sin(i) = n2.sin(r). Mà i = 0°, suy ra: r = 0°

Bài 6: Cho ánh sáng đơn sắc truyền từ môi trường (1) có vận tốc v1 đến môi trường (2) có vận tốc v2, biết v2

A. tôi

B. i > r.

C. sin(i)/sin(r) = v2/v1

D. n2.sin(i) = n1.sin(r).

Trả lời: B

Giải thích: n=c/v => v2/v1 = n1/n2. Mà v2 n1 tôi > r

Bài 7: Khi xảy ra hiện tượng khúc xạ ánh sáng từ môi trường trong suốt vào không khí

A. góc tới i lớn hơn góc khúc xạ r.

B. góc tới i nhỏ hơn góc khúc xạ r.

C. góc tới i nghịch đảo góc khúc xạ r.

D. tỷ số giữa sin(i) và sin(r) có thể thay đổi.

Trả lời: B

Giải thích: n1.sin(i) = n2.sin(r), khi truyền từ môi trường trong suốt sang không khí, n1 > n2 ⇒ i

Bài 8: Trong trường hợp sau, tia sáng không truyền thẳng khi:

A. Sự truyền qua mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt có cùng chiết suất.

B. Đi vuông góc với mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt.

C. Có hướng đi qua tâm của một quả cầu trong suốt.

D. Truyền góc xiên từ không khí vào kim cương.

Trả lời: D

Giải thích: Khi truyền một góc từ không khí vào kim cương, tia sáng bị khúc xạ.

Bài 9: Một tia sáng truyền từ môi trường 1 sang môi trường 2 có góc tới và góc khúc xạ lần lượt là 45° và 30°. Kết luận nào dưới đây là không đúng?

A. Môi trường 2 khúc xạ quang hơn môi trường 1.

B. Hướng của tia khúc xạ và hướng của tia tới gặp nhau một góc 15°

C. Luôn có tia khúc xạ ở mọi góc tới.

D. Môi trường 1 khúc xạ quang hơn môi trường 2.

Trả lời: D

Giải thích: Theo định luật khúc xạ ta có n1. sin45° = n2.sin30° ⇒ n1

Bài 10: Một chiếc cọc được cắm thẳng đứng trên sông, nửa trong nửa ngoài nước. Một chiếc cọc khác có cùng chiều dài được cắm thẳng đứng trên bờ. Bóng của chiếc cọc đặt thẳng đứng trên sông sẽ là

A. Dài hơn bóng cọc trên bờ.

B. Bằng bóng cọc trên bờ.

C. Ngắn hơn bóng cọc trên bờ.

D. Ngắn hơn bóng của cọc đặt trên bờ nếu Mặt trời ở cao và dài hơn bóng của cọc đặt trên bờ nếu Mặt trời ở thấp.

Đáp án: C

Giải thích: Khi được ánh sáng mặt trời chiếu vào, bóng cây cọ trồng dưới sông ngắn hơn vì tia sáng bị đứt khi đi qua mặt sông và vì n(kk)

Phần kết luận:

Trên đây là toàn bộ lý thuyết và bài tập ứng dụng liên quan đến bài học khúc xạ ánh sáng. Hy vọng những thông tin mà timhieulichsuquancaugiay.edu.vn cung cấp sẽ giúp ích cho các bạn trong quá trình tìm hiểu và học tập Vật lý

Nguồn: https://timhieulichsuquancaugiay.edu.vn
Danh mục: Giáo dục