vat ly 11 phan xa toan phan

Giaovienvietnam.com PHẢN XẠ TỒN PHẦN LÝ THUYẾT A Tóm tắt lý thuyết Sự truyền ánh sáng vào môi trường chiết quang (n1 > n2) a) Thí nghiệm Ta cho chùm tia sáng hẹp truyền từ khối nhựa suốt hình bán trụ vào khơng khí Thay đổi độ nghiêng chùm tia tới (thay đổi góc tới i) quan sát chùm tia khúc xạ khơng khí Khi góc tới i ≥ igh tia khúc xạ khơng cịn, tồn tia sáng bị phản xạ b) Góc giới hạn phản xạ tồn phần - Khi ánh sáng truyền vào môi trường chiết quang (n > n2) ⇒ r > I ⇒ Chùm tia khúc xạ lệch xa pháp tuyến so với chùm tia tới - Khi góc i tăng góc r tăng (với r > i ) Khi r max = 90o i = igh gọi góc giới hạn phản xạ tồn phần, cịn gọi góc tới hạn Ta có: - Với i > igh: Khơng có tia khúc xạ, tồn tia sáng bị phản xạ mặt phân cách Đó tượng phản xạ toàn phần Hiện tượng phản xạ toàn phần a) Định nghĩa Phản xạ toàn phần tượng phản xạ toàn tia sáng tới, xảy mặt phân cách hai môi trường suốt Khi có phản xạ tồn phần khơng có tia khúc xạ b) Điều kiện để có phản xạ tồn phần Giaovienvietnam.com - Ánh sáng truyền từ môi trường tới môi trường chiết quang hơn: n2 < n1 - Góc tới lớn góc giới hạn: i ≥ igh Ứng dụng tượng phản xạ toàn phần a) Cấu tạo - Cáp quang bó sợi quang Mỗi sợi quang dây suốt có tính dẫn sáng nhờ phản xạ tồn phần - Sợi quang gồm hai phần chính: + Phần lõi suốt thủy tinh siêu có chiết suất lớn (n1) + Phần vỏ bọc suốt, bẳng thủy tinh có chiết suất n2 nhỏ phần lõi Phản xạ toàn phần xảy mặt phân cách lõi vỏ làm cho ánh sáng truyền theo sợi quang + Ngoài số lớp vỏ bọc nhựa dẻo để tạo cho cáp độ bền độ dai học Giaovienvietnam.com b) Công dụng - Dung lượng tín hiệu lớn - Nhỏ nhẹ, dễ vận chuyển, dễ uốn - Không bị nhiễu xạ điện từ bên ngoài, bảo mật tốt - Khơng có rủi ro cháy (vì khơng có dịng điện) c) Ứng dụng cáp quang Trong công nghệ thông tin, cáp quang dùng để truyền thông tin, liệu dạng tín hiệu ánh sáng Giaovienvietnam.com ∗ Ứng dụng tượng phản xạ toàn phần Giaovienvietnam.com CÂU HỎI SÁCH GIÁO KHOA C1 trang 168 SGK: Tại cong bán trụ, chùm tia hẹp truyền theo phương bán kính lại truyền thẳng? Trả lời: Ở mặt cong bán trụ, chùm tia hẹp truyền theo phương bán kính trùng với pháp tuyến mặt cong điểm => có góc tới i= => góc r = => tia không bị khúc xạ => truyền thẳng C2 trang 168 SGK: Vận dụng tính thuận nghịch truyền ánh sáng, nêu kết ánh sáng truyền vào môi trường chiết quang Trả lời: Theo tính thuận nghịch truyền ánh sáng, ánh sáng truyền từ moi trường chiết quang ( có chiết suất n1 ) vào mơi trường chiết quang ( có chiết suất n2 ) ta có: n1 sini=n2 sinr Giaovienvietnam.com Vì n1 r, Mà imax=90o=>rmax khơng có phản xạ tồn phần ∗ Góc khúc xạ r ln nhỏ góc tới i ∗ Tia khúc xạ ln sát pháp tuyến mặt phân cách so với tia tới BÀI TẬP SÁCH GIÁO KHOA Bài (trang 172 SGK Vật Lý 11): Thế phản xạ toàn phần? Nêu điểu điện để phản xạ toàn phần Lời giải: * Định nghĩa: Hiện tượng ánh sáng truyền từ môi trường có chiết suất lớn đến mặt giới hạn với mơi trường có chiết suất nhỏ hơn, bị phản xạ mà không bị khúc xạ gọi tượng tương phản toàn phần * Điều kiện phản xạ toàn phần: + Ánh sáng truyền từ môi trường chiết quang sang mơi trường chiết quang + Góc tới i phải lớn góc giới hạn • Góc giới hạn: Nếu ánh sáng từ mơi trường có chiết suất n khơng khí : Bài (trang 172 SGK Vật Lý 11): So sánh phản xạ tồn phần với phản xạ thơng thường Lời giải: Giaovienvietnam.com • Giống nhau: - Tia phản xạ truyền ngược lại môi trường đầu - Đều tuân theo định luật phản xạ • Khác nhau: - Cường độ tia phản xạ toàn phần lớn cường độ tia tới; Còn cường độ tia sáng phản xạ thông thường nhỏ cường độ tia tới - Điều kiện xảy ra: + Tia phản xạ thông thường xảy gặp mặt phẳng nhẵn góc + Phản xạ toàn phần xảy tia sáng từ môi trường chiết quang sang môi trường chiết quang góc tới i > igh Bài (trang 172 SGK Vật Lý 11): Cáp quang gì? Cấu tạo cáp quang Nêu vài ứng dụng Lời giải: Cáp quang bó sợ quang Mỗi sợi dây suốt có tính dẫn sáng nhờ phản xạ toàn phần ∗ Cấu tạo: gồm phần - Phần lõi suốt, thủy tinh có chiết suất lớn n1 - Phần võ suốt, thủy tinh có chiết suất n2 nhỏ phần lõi Phản xạ toàn phần xảy mặt phân cách lõi vỏ làm cho ánh sáng truyền theo sợi quang ∗ ứng dụng - truyền tín hiệu thông tin việc liên lạc Giaovienvietnam.com - Nội soi y học Bài (trang 172 SGK Vật Lý 11): Giải thích kim cương ( hình 27.4 SGK) pha lên sangs lóng lánh? Người ta tạo nhiều mặt kim cương hay vật pha lê để làm gì? Lời giải: * Kim cương pha lê sáng lóng lánh phản xạ tồn phần ánh sáng mặt trời chiếu vào * Người ta tạo nhiều mặt cho kim cương hay pha lê để làm cho chùm tia tới có nhiều khả phản xạ tồn phần góc tới khác ứng với mặt khác nhau, làm cho kim cướng pha lê lóng lánh Bài (trang 172 SGK Vật Lý 11): Một chùm tia sáng hẹp truyền từ môi trường (1) chiết suất n1 tới mặt phẳng phân cách với môi trường (2) chiết suất n Cho biết n1 n1/n2 C Góc tói i thỏa mãn điều kiệnsini < n1/n2 D Không trường hợp nêu Lời giải: Đáp án: D Điều kiện có phản xạ tồn phần n1 > n2 Bài (trang 172 SGK Vật Lý 11): Một chùm tia sáng hẹp SI truyền mặt phẳng tiết diện vng góc khối suốt hình 27.1 Tia sáng phản xạ tồn phần mặt AC Trong điều kiện đó, chiết n khối suốt có giá trị nào? Giaovienvietnam.com A n ≥ √2 B n < √2 C < n < √2 D Không xác định Lời giải: Đáp án: A ΔABC vuông cân ⇒ ∠B = ∠C = 45o SI ⊥BC ⇒ Tia SI truyền thẳng vào môi trường suốt ABC mà không bị khúc xạ ⇒ góc tới i mặt AC bằng: i = ∠B = ∠C = 45o ⇒ sini = sin45o = 1/√2 Tia sáng phản xạ toàn phần mặt AC ⇒ i ≥ igh → sini ≥ sinigh = 1/n ⇒ n ≥ √2 Giaovienvietnam.com Bài (trang 173 SGK Vật Lý 11): Có ba mơi trường suốt với góc tới: - tia sáng truyền từ (1) vào (2) góc khúc xạ 30o - tia sáng truyền từ (1) vào (3) góc khúc xạ 45o Góc giới hạn tồn phần mặt phân cách (2) (3) có giá trị ( tính trịn số)? A 30o B 42o C 45o D không xác định Lời giải: Đáp án: C + Khi truyền từ môi trường từ (1) vào môi trường (2) n1.sini = n2sinr12 (∗) ∗ Khi truyền từ môi trường từ (1) vào môi trường (3) n1.sini = n3.sinr13 (∗∗) Trong đó: r12 = 30o; r13 = 45o Từ (∗) (∗∗) suy ra: n2sinr12 = n3sinr13 → Môi trường (2) chiết quang môi trường (3) + Góc giới hạn phản xạ tồn phần mặt phân cách (2) (3) tính truyền tù môi trương (2) vào môi trường (3) Giaovienvietnam.com Bài (trang 173 SGK Vật Lý 11): Một khối bán trụ suốt có chiết suất n = 1,41 ≈ √2 Một chùm tia sáng hẹp nằm mặt phẳng tiết diện vng góc, chiếu tới khối bám trụ hình 27.11 Xác định đường chùm tia với giá trí sau góc α A α = 60o B α = 45o C α = 30o Lời giải: Vì tia sáng tới có đường kéo dài qua O nên tia tới SI vng góc mặt phẳng trụ ⇒ góc i = ⇒ tia sáng truyền thẳng vào khối suốt tới O Tại O: tia sáng SO tạo với pháp tuyến ON mặt phân cách phẳng góc tới i Ta có: i = 90o - α Mặt khác, góc giới hạn ánh sáng truyền từ khối bán trụ không khí tính cơng thức: a) α = 60o → i = 90o – α = 30o → i < igh Giaovienvietnam.com Áp dụng định luật khúc xạ: → r = 45o Vậy tia khúc xạ hợp với pháp tuyến mặt phẳng phân cách khối bán trụ góc khúc xạ 45o hình vẽ b) α = 45o → i = 90o – α = 45o → i = igh → r = 90o → Tia khúc xạ sát mặt phân cách khối tròn hình vẽ: c) α = 30o → i = 90o – α = 60o → i > igh → Xảy phản xạ tồn phần, khơng có tia khúc xạ ngồi khơng khí Bài (trang 173 SGK Vật Lý 11): Một sợi quang hình trụ lõi có chiết suất n = 1,50 Phần vỏ bọc có chiết suất n2 = 1,41 ≈ √2 Chùm tia tới hội tụ mặt trước sợi với góc Giaovienvietnam.com tới α hình 27.12 Xác định α để tia sáng tia sáng chùm truyền ống Lời giải: Điều kiện tia sáng chùm truyền ống phải thỏa mãn điều kiện phản xạ toàn phần mặt phân cách lõi trụ với vỏ bóc Từ hình 27.12a, điều kiện phản xạ tồn phần J là: Áp dụng định luật khúc xạ mặt trước ống quang ta được: Giaovienvietnam.com ... Bài (trang 173 SGK Vật Lý 11) : Một khối bán trụ suốt có chiết suất n = 1,41 ≈ √2 Một chùm tia sáng hẹp nằm mặt phẳng tiết diện vng góc, chiếu tới khối bám trụ hình 27 .11 Xác định đường chùm tia... Góc giới hạn: Nếu ánh sáng từ mơi trường có chiết suất n khơng khí : Bài (trang 172 SGK Vật Lý 11) : So sánh phản xạ tồn phần với phản xạ thơng thường Lời giải: Giaovienvietnam.com • Giống nhau:... từ môi trường chiết quang sang môi trường chiết quang góc tới i > igh Bài (trang 172 SGK Vật Lý 11) : Cáp quang gì? Cấu tạo cáp quang Nêu vài ứng dụng Lời giải: Cáp quang bó sợ quang Mỗi sợi dây