Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống
1
/ 31 trang
THÔNG TIN TÀI LIỆU
Thông tin cơ bản
Định dạng
Số trang
31
Dung lượng
690,24 KB
Nội dung
110
CHƯƠNG VI:KHÚC X
Ạ ÁNH SÁNG
I. M
ỤC TIÊU
- HV hiểu rõ và sâu sắc những kiến thức Vật lí đư
ợc
trình bày trong chương theo tinh
thần của vật lí học phổ thông
- HV có đư
ợc
những kỹ năng về thi
ết kế bài dạy
và tổ chức dạy học theo tinh thần
đổi mới hiện nay.
II. GI
ỚI THIỆU CHUNG VỀ MÔĐUN
Đây là môđun thứ 8 trong số 7 môđun đ
ề
cập đ
ến
kiến thức và kỹ năng thiết kế bài
dạy học cũng như tổ chức dạy học theo tinh thần đ
ổi
mới hiện nay. Ở môđun này, giáo
viên HV có điều kiện tìm hiểu và làm sâu sắc thêm những kiến thức vật lí liên quan đ
ế
n
Khúc xạánhsáng theo tinh thần của Vật lí học phổ thông có trong chương. Những kiến
thức này, phần lớn được khai thác từ Internet.
Công việc rất quan trọng là học viên thiết kế các bài dạy học cụ thể trong chương,
cùng nhau thảo luận, trao đ
ổi
đ
ể
tìm đư
ợc
phương án thiết kế tối ưu nhất.
Th
ời gian cho mô
đun này là 1 bu
ổi (4 tiết)
III. TÀI LI
ỆU VÀ THIẾT BỊ
ĐỂ THỰC HIỆN MÔĐUN
Sách V
ật
lí 11, Sách giáo viên V
ật
lí 11, Tài li
ệu bồi d
ưỡng thay sách giáo khoa Vật
lí 11, Phụ lục 8
IV. HO
Ạ
T Đ
ỘNG
Hoạtđộng 1: Phân tích kiến thức có trong chương
Nhiệm vụ:
- GgV giới thiệu cấu trúc Phụ lục 8a
- HV làm việc theo nhóm bằng cách đ
ọc
tài liệu có trong phần phụ lục và thảo luận
Thông tin cho hoạt động:
Phụ lục 3
Ho
ạt
động
2: Thiết kế bài dạy học
Nhiệm vụ:
- GgV giới thiệu một phương án cụ thể về thiết kế bài dạy học trong chương đư
ợc
trình bày trong Phụ lục 8b.
- Mỗi nhóm HV chọn một bài bất kỳ trong chương rồi cùng nhau thiết kế
Thông tin cho hoạt đ
ộng
:
- Sách Vật lí 11, Sách giáo viên Vật lí 11, Phụ lục 8b
Ho
ạt động
3: Các nhóm trình bày bản thiết kế của nhóm mình
Nhiệm vụ:
- Mỗi nhóm cử đ
ại
diện lên trình bày bản thiết kế của nhóm mình
- Các nhóm khác góp ý, bổ sung
Thông tin cho hoạt đ
ộng
:
- Bản thiết kế có đư
ợc
từ các nhóm
V. ĐÁNH GIÁ
111
- GgV đánh giá tinh thần và thái đ
ộ
làm việc của các nhóm cũng như sản phẩm mà
các nhóm có đư
ợc
.
- Thông tin ph
ản hồi của đánh giá môđun:
Ý kiến thảo luận và các bản thiết kế bài
dạy học.
V. N
ỘI DUNG
1. Chi
ết suất của môi trườn
g
1.1. Chi
ết suất tuyệt
đối
Chi
ết suất tuyệt
đối của môi trường được định nghĩa bằng tỉ số của vận tốc ánh sáng
trong chân không và v
ận tốc trong môi trường vật chất.
v
c
n
V
ới
v
ận tốc ánhsáng truyền trong chân không
c = 3.10
8
m/s
Chi
ết
su
ất tuyệt đối của môi trường thường được gọi đơn giản là chiết suất của môi
trư
ờng.
V
ới ánhsáng nhìn thấy thì tia sáng truyền
đi trong môi trường trong suốt chậm hơn
so v
ới
trong chân không nên chi
ết suất tuyệt đối bao giờ cũng lớn hơn một (n > 1).
Ý ngh
ĩa:
chi
ết suất tuyệt
đối của môi trường cho biết vận tốc truyền ánhsáng trong
môi trư
ờng đó nhỏ hơn vận tốc truyền ánhsáng trong chân không bao nhiêu lần.
Tuy
nhiên, t
ại một số
điều kiện nhất định, (như gần hấp thụ cộng hưởng hay đối với tia X), thì
chi
ết suất n có thể nhỏ hơn 1.
Các nghiên c
ứu gần đây cho thấy có thể tồn tại chiết suất âm.
Hi
ện tượng này rất hiếm gặp, mới thấy ở các vật liệu meta
(metamaterials) đ
ã m
ở ra cho
khoa h
ọc kỹ thuật khả n
ăng chế tạo các thấu kính hoàn hảo.
http://ngsir.netfirms.com/englishhtm/ripple.htm
1.2. Chi
ết suất tỉ đối
Chi
ết suất của hai môi trường được định nghĩa bằng tỉ số của vận tốc ánhsáng trong
môi trư
ờng thứ hai và vận tốc ánhsáng trong môi tr
ườ
ng th
ứ nhất.
1
2
12
v
v
n
hay
2
1
21
v
v
n
Hệ thức giữa các chiết suất tỉ đối n
12
và n
21
là:
21
12
1
n
n
Ngoài ra theo đ
ịnh luật
khúc x
ạ ánh sáng
, chi
ết suất
t
ỉ đối còn
đư
ợc tính bằng
t
ỉ số
gi
ữa
sin c
ủa
góc t
ới
và sin c
ủa
góc khúc x
ạ
r
i
n
sin
sin
21
bi
ểu hiện mức độ gãy khúc của
tia
sáng khi chuy
ển từ một môi tr
ường vật chất này sang một môi trường vật chất khác
.
1.3. H
ệ thức liên hệ giữa chiết suất tỉ đối và chiết suất tuyệt đối
Chi
ết suất tuyệt đối của
môi trư
ờng 1:
1
1
v
c
n
Chi
ết suất tuyệt đối của môi trường 2:
2
2
v
c
n
112
Chi
ết suất tỉ
đối của môi trường 2 đối với môi trường 1:
1
2
2
1
2
1
21
/
/
n
n
nc
nc
v
v
n
V
ậy hệ thức liên hệ giữa chiết suất tỉ
đối và chiết suất tuyệt đối là
1
2
21
n
n
n
ho
ặc
2
1
12
n
n
n
Tính chi
ết quang của một môi trường là một đặc trưng liên quan đến chiết suất của
môi trư
ờng đó: chiết suất càng lớn thì môi trường càng chiết quang.
N
ếu n
21
> 1 thì n
2
> n
1
, ngh
ĩa môi trường
1 kém chi
ết quang hơn môi trường 2.
N
ếu n
21
< 1 thì n
2
< n
1
, ngh
ĩa môi trường 1 chiết quang hơn môi trường 2.
1.4. Đ
ặc
điểm của chiết suất của môi trường
Chi
ết suất của môi trường phụ thuộc vào bước sóng hay tần số của ánh sáng.
B
ảng số
li
ệu chiết suất
c
ủa môi trường ứng với các bước sóng khác nhau
Môi trư
ờng
n
F
(λ=486,1nm)
n
D
(λ=589,3nm)
n
C
(λ=656,3nm)
Nước
Th
ủy tinh crao
Th
ủy tinh flin
Kim cương
1,3371
1,522
1,682
2,435
1,3330
1,517
1,666
2,417
1,3311
1,514
1,658
2,410
Như v
ậy
chi
ết suất của môi trườ
ng ph
ụ thuộc vào bước sóng hay tần số của ánh sáng
.
C
ụ thể là với bước sóng
ng
ắn chiết suất của môi trường lớn hơn đối với ánhsáng có bước
sóng dài hơn. S
ự phụ thuộc chiết suất vào b
ước sóng của ánhsáng chứng tỏ ánhsáng có
bư
ớc sóng khác nhau sẽ có tốc
đ
ộ khác nhau trong môi trường đang xét và bị khúcxạ dưới
nh
ững góc khác nhau khi
đi qua mặt phân cách giữa hai môi trường.
Do v
ậy chùm sáng
g
ồm nhiều thành phần có bước sóng khác nhau thì do sự khúcxạ khác nhau tại mặt phân
cách gi
ữa hai môi trường sẽ bị
tách thành các thành ph
ần khác nhau. (Hiện tượng tán sắc
ánh sáng). Ví d
ụ: khi chùm tia sáng trắng gồm nhiều ánh sáng
đơn sắc có bước sóng khác
nhau tương
ứng với các màu khác nhau: đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím truyền qua lăng
kính th
ủy tinh. Thì ch
ùm tia sáng tr
ắng bị phân tích ra thành nhiều chùm tia màu, chùm tia
tím b
ị khúcxạ nhiều nhất, chùm tia đỏ bị khúcxạ ít nhất.
B
ảng số liệu chiết suất của một số chất
Ch
ất rắn (20
0
)
Chi
ết suất
Ch
ất rắn (20
0
)
Chi
ết suất
Kim cương
Th
ủy tinh flin
Th
ủy tinh
crao
Nư
ớc đá
2,42
1,603 ÷ 1,865
1,464 ÷ 1,532
1,309
Mu
ối
ăn
H
ổ phách
Polistrien
Xaphia
1,544
1,546
1,590
1,768
Chất lỏng (20
0
)
Chiết suất
Chất lỏng (20
0
)
Chiết suất
Nư
ớc
1,333
Rư
ợu êtilic
1,361
113
Bazen
1,501
Glixerol
1,473
Ch
ất khí (0
0
)
Chi
ết suất
Ch
ất
khí (0
0
)
Chi
ết suất
Không khí
1,000293
Cacbonic
1,00045
Chi
ết
su
ất không khí ở điều kiện tiêu chuẩn là 1,000293 nên nếu không đòi hỏi độ
chính xác cao thì có th
ể coi chiết suất không khí bằng chiết suất của chân không n
kk
= 1.
1.5.
Ứng dụng
Chi
ết suất c
ủa vật liệu là một trong những tính chất quan trọng nhất khi thiết kế các
h
ệ thống quang học sử dụng hiện tượng khúc xạ. Ngoài ra chiết suất vật liệu còn được
dùng đ
ể tính tiêu cự cho thấu kính hay
độ phân giải của lăng kính.
Đo đ
ạc chiết suất có thể
giúp suy ra n
ồng độ các dung dịch hay độ tinh khiết của hỗn hợp trong hóa học.
2. Khái niệm môi trư
ờng
quang học
2.1. Môi trư
ờng trong suốt
Môi trư
ờng trong suốt là môi trường không có tâm tán xạ, tức là không có các hạt
ch
ất vẩn và có hệ số hấp thụ ánh sáng
r
ất nhỏ.
Tuy nhiên môi trư
ờng có thể trong suốt
đối
v
ới ánhsáng có bước sóng này nhưng lại không trong suốt với ánhsáng có bước sóng
khác. Môi trư
ờng trong suốt có thể không có thể không có màu (trong suốt đối với toàn bộ
ánh sáng nhìn th
ấy) hoặc có màu
nh
ất
định (trong suốt đối với một vùng ánhsáng nhất
đ
ịnh).
Ví d
ụ một số môi trường trong suốt: tấm kính trong suốt màu đỏ, màu lục, cốc nước
trong su
ốt không màu.
2.2. Môi trư
ờng đồng tính và không đồng tính
Môi trư
ờng đồng tính là môi trường có chiết su
ất không thay
đổi.
Môi trư
ờng không đồng tính là môi trường có chiết suất thay đổi chậm t
ừ đi
ểm này
đ
ến điểm khác. Ánhsáng hay bức xạ điện từ di chuyển trong môi trường như vậy sẽ đi
theo không đi theo đư
ờng thẳng mà là
đi theo đường cong hoặc bị hội tụ
hay phân k
ỳ.
2.3. Môi trư
ờng đẳng hướng và không đẳng hướng
Môi trư
ờng đẳng hướng là môi trường mà chiết suất không phụ thuộc vào hướng
phân c
ực và ph
ương chiếu của ánh sáng.
Môi trư
ờng không
đẳng hướng là môi trường mà chiết suất phụ thuộc vào hướng
phân c
ực và phương chiếu của ánh sáng.
3. Đ
ịnh luật khúcxạánh sáng
3.1. Hi
ện tượng
Hi
ện tượng lệch phương của các tia sáng khi truyền xiên góc qua mặt phân cách
gi
ữa hai môi trường trong suốt khác nhau được gọi là hiện tượng khúcxạánh sáng.
114
3.2. N
ội dung định luật khúcxạánh sáng
(laws of light
refraction)
Đ
ịnh luật khúcxạánhsáng được hai nhà khoa học
René Descartes (Đ
ề
-các) và Willebord Snell (Xnen) đ
ồng
th
ời nghiên cứu và khám phá độc lập với nhau. Trong đó
W.Snell (1580 – 1627) là ngư
ời đầu tiên nghiên cứu đường đi
c
ủa một tia sáng ở mặt phân cách của hai môi tr
ường và là
ngư
ời phát hiện
ra trư
ớc tiên định luật về sin các góc
nhưng
dư
ới dạng các góc nhỏ
. Sau đó Descartes m
ột cách
độc lập đã
tìm l
ại các kết quả đó nhưng đầy đủ
và khái quát hơn và công
b
ố vào năm 1637. Vì vậy định luật khúcxạánhsáng còn
đư
ợc gọi là
đ
ịnh luật Snell
-Descartes. Tuy nhiên
ở khu vực
các nư
ớc nói tiếng Anh, định luật khúcxạánhsáng gọi là
đ
ịnh luật Snell. Còn ở khu vực các n
ước nói tiếng Pháp thì
đ
ịnh luật khúcxạánhsáng gọi là định luật Descartes.
Khi tia sáng SI t
ới mặt phân cách
ph
ẳng
gi
ữa hai môi trường trong suốt 1 và 2 tại I
+ Một phần tia sáng phản xạ trở lại môi trường 1 theo đường IS’
+ M
ột phần tia sáng thay đổi hướn
g đi vào môi trư
ờng 2 theo đường IR.
Cư
ờng
độ sáng của hai tia này là khác nhau thay đổi theo góc tới nhưng sự phân
René Descartes (1596-1650,
là nhà triết học, toán học, vật lí
ngư
ời Pháp)
Willebord Snell ( 1580 - 1627,
là giáo sư toán và v
ật
lí ngư
ời
Hà Lan)
115
chia năng lư
ợng của tia phản xạ và tia khúcxạ tuân theo định luật bảo toàn năng
lư
ợng
.
Khi tia sáng đ
ến mặt phân cách của hai m
ôi trư
ờng trong suốt đồng tính và đẳng
hư
ớng mà bị khúcxạ vào môi trường thứ hai thì nó tuân theo định luật khúc xạ.
Đ
ịnh luật khúcxạánh sáng
(đ
ịnh luật Snell
-Descartes)
- Tia t
ới và tia khúcxạ cùng nằm trong mặt phẳng tới (mặt phẳng chứa tia tới và
pháp tuy
ến với mặt phân cách vẽ từ điểm tới) và ở phía bên kia pháp tuyến so với tia tới.
- T
ỉ số giữa sin góc tới và sin góc khúcxạ là một đại lượng không đổi đối với hai
môi trư
ờng quang học cho tr
ước.
sinrnsini n hay
n
n
n
sinr
sini
21
1
2
21
v
ới
2
1
21
v
v
n
là chi
ết suất tỉ đối của môi trường 2 (môi trường chứa tia tới) đối với môi
trư
ờng 1 (môi tr
ường chứa tia khúc xạ)
n
1
là chi
ết suất tuyệt đối của môi trường 1 (môi trường chứa tia tới)
n
2
là chi
ết suất tuyệt đôi của môi trường 2 (môi trường chứ
a tia khúc x
ạ)
Khi n
21
>1 thì i > r: tia khúc x
ạ lại gần pháp tuyến
Khi n
21
<1 thì i < r: tia khúc x
ạ
l
ệch xa
pháp tuy
ến
Nguyên nhân c
ủa hiện t
ượng khúc xạ
đó là s
ự thay
đổi tốc độ truyền ánhsáng từ
môi trư
ờng này sang môi trường khác.
Nói cách khác v
ận
t
ốc ánhsáng trong môi trường
khác nhau thì khác nhau. B
ằng
lí thuy
ết Huyghen, ta
có th
ể g
iải thích khi đ
ập vào mặt phân
cách gi
ữa hai môi tr
ường vì vận tốc truyền khác nhau nên mặt đầu sóng sẽ bị đổi phương
do đó phương truy
ền của tia sáng bị gãy khúc tạ
i m
ặt phân cách.
S
S’
N
N’
R
i i’
r
n
1
I
n
2
SI là tia tới; I là điểm tới,
NIN’ là pháp tuyến tại mặt phân cách tại I
IR là tia khúc xạ; IS’ là tia ph
ản xạ
i là góc tới; r là góc khúc xạ
116
Lưu
ý v
ề chiến lược dạy học
Ta có th
ể giới thiệu cho học sinh các viết công thức
định luật khúc x
ạ d
ư
ới dạng
đ
ối xứng cho dễ nhớ
sinrnsinin
21
. D
ạng này có
ưu điểm hơn dạng trình bày của
sách giáo khoa nh
ất là khi cần thiết phải lập mối liên hệ về góc trong các môi trường có
chi
ết suất biến thiên
n
isinn sininsinin
n2211
http://www.upscale.utoronto.ca/PVB/Harrison/Flash/Optics/Refraction/Refraction.html
http://www.sciences.univ-nantes.fr/sites/genevieve_tulloue/optiqueGeo/dioptres/dioptre_plan.html
3.3. S
ự truyền ánhsáng vào môi trường chiết quang hơn
(n
1
< n
2
)
Khi n
1
< n
2
thì i > r: tia khúc x
ạ lại gần pháp tuyến và môi trường (2) chiết quang
hơn môi trư
ờng (1).
Khi góc t
ới i tăng dần thì góc khúcxạ r cũng tăng dần nhưng luôn luôn nhỏ hơn i.
Góc i có th
ể lấy các giá trị từ 0
0
t
ới 90
0
Đ
ối với tia S
1
I vuông góc v
ới mặt phân cách: một phần của tia sáng bị phản xạ trở
l
ại, phần còn lại đi qua mặt phân cách khôngđổi phương.
Đ
ối với tia S
2
I: m
ột phần của tia sáng phản xạ trở lại theo đường IS
2
’, ph
ần cò
n l
ại khúc
x
ạ theo đường IR
2
.
Đ
ối với tia S
3
I có góc t
ới đạt giá trị lớn nhất bằng 90
0
: không còn có tia ph
ản xạ,
ch
ỉ còn tia khúcxạ có góc khúc đạt một giá trị giá trị lớn nhất là r
gh
g
ọi là góc khúcxạ giới
h
ạn được tính như sau
Áp d
ụng định luật khú
c x
ạ ánh sáng: n
1
sin90
0
= n
2
sinr
gh
2
1
sin
n
n
r
gh
r
r
gh
i
I
R
3
R
2
R
1
S
3
S
2
S
1
N
n
1
n
2
i’
S
2
’
117
Như v
ậy,
trong trư
ờng hợp ánhsáng đi từ môi trường có chiết suất nhỏ hơn sang môi
trư
ờng có chiết suất lớn h
ơn thì luôn luôn có tia khúcxạ trong môi trường thứ hai.
C:\Users\TUAN\Downloads\Video\bending-light_vi.jar
3.4. S
ự truyền ánhsáng vào môi chiết quang kém h
ơn (n
1
> n
2
)
Khi ánhsáng truy
ền từ môi tr
ường có chiết suất
l
ớn
sang môi trư
ờng có chiết suất
nh
ỏ
hơn n
1
> n
2
thì i < r ( tia khúc x
ạ đi lệch xa pháp tuyến hơn).Ví dụ: ánhsáng truyền từ thủy
tinh ra không khí, nư
ớc sang không khí, từ thuỷ tinh sang không khí, từ thuỷ tinh sáng
nư
ớc, ….
Khi góc t
ới t
ăng thì góc khúcxạ tăng. Theo định luật bảo toàn
năng lư
ợng thì
năng lượng của tia tới được phân bố cho tia phản xạ và tia khúc xạ. Nên khi góc tới càng
tăng th
ì c
ường độ của tia phản xạ càng tăng và cường độ của tia sángkhúcxạ càng giảm.
Khi góc khúc x
ạ đạt đến giá trị cực đại 90
0
, t
ức là cường độ của
tia sángkhúc x
ạ giảm đến
không thì góc t
ới đạt giá trị i
gh
g
ọi là góc tới giới hạn thỏa mãn định luật khúc xạ
1
2
gh
0
2gh1
n
n
sinisin90nsinin
Khi góc t
ới lớn h
ơn góc
t
ới
gi
ới hạn
i
gh
, ánhsáng không đi vào môi trư
ờng thứ hai,
toàn b
ộ ánhsáng sẽ bị phản xạ và
cư
ờng độ của tia phản xạ bằng cường độ của tia tới. Lúc
đó ta có hi
ện t
ượng phản xạ toàn phần
x
ảy ra tại mặt phân cách giữa hai môi tr
ường.
Đ
ể minh họa rõ hơn, ta xét tia sáng SI tới mặt phân cách giữa hai môi trường trong
su
ốt 1 và 2 tại I
+ Tia S
1
I có góc t
ới nhỏ thì tia khúcxạ IR
1
l
ệch xa pháp so với tia tới và rất sáng,
còn tia ph
ản xạ IS
1
’ r
ất mờ.
+ Tia S
2
I có góc t
ới bằng góc giới hạn thì tia khúcxạ IR
2
g
ần nh
ư sát mặt phân
cách r
ất mờ, còn tia phản xạ IS
2
’ r
ất sáng.
+ Tia S
3
I có góc t
ới
l
ớn hơn góc giới hạn thì tia khúcxạ không còn, còn tia phản
x
ạ IS
3
’ r
ất sáng.
118
Như v
ậy,
khi tia sáng truy
ền từ môi trường có chiết
quang hơn sang môi trư
ờng có
chi
ết
quang kém, tia sáng ch
ỉ cho tia phản xạ, không cho tia khúcxạ khi nó tới m
ặt phân
cách dư
ới một góc lớn hơn hoặc bằng góc tới giới hạn. Hiện tượng đó gọi là
hi
ện tượng
ph
ản xạ toàn phần.
3.5. Hi
ện tượng phản xạ toàn phần
(total reflection)
Ph
ản xạ toàn phần là hiện tượng trong đó toàn bộ tia sáng tới mặt phân cách hai
môi trư
ờn
g trong su
ốt chỉ cho tia phản xạ, không cho tia khúc xạ.
Đi
ều kiện xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần
- Ánhsáng truy
ền từ môi trường có chiết suất lớn sang môi trường có chiết suất
nh
ỏ hơn n
1
> n
2
.
- Góc t
ới phải lớn hơn hoặc bằng góc giới hạn i ≥ i
gh
D
ấu “=” ở đây
ch
ỉ
trư
ờng hợp giới hạn, hiện tượng phản xạ toàn phần bắt đầu xảy ra.
Ứng dụng hiện t
ư
ợng phản xạ toàn phần
Hi
ện t
ượng phản xạ toàn phần có rất nhiều ứng dụng trong thực tế.
Lăng kính ph
ản xạ toàn phần
Lăng kính ph
ản xạ toàn phần là khối th
ủy tinh hình l
ăng trụ đứng, có tiết diện thẳng
là m
ột tam giác vuông cân.
Có 2 cách s
ử dụng lăng kính phản xạ toàn phần:
- Chi
ếu tia tới vuông góc với mặt bên, tia sáng đi trong lăng kính sẽ phản xạ toàn
ph
ần trên mặt huyền của l
ăng kính.
- Chi
ếu tia
t
ới vuông góc với mặt huyền của lăng kính, tia sáng sẽ bị phản xạ toàn
ph
ần lần liên tiếp trên hai mặt bên.
Lăng kính ph
ản xạ toàn phần được dùng thay cho gương phẳng trong một số dụng cụ
quang h
ọc nh
ư ống nhòm, kính tiềm vọng vì nó có ưu điểm là
không c
ần lớp mạ và tỉ lệ
ph
ần trăm ánhsáng phản xạ rất lớn.
Lăng kính ph
ản xạ toàn phần trong ống nhòm
119
4. Cáp quang (optical fiber)
Cáp quang g
ồm nhiều bó sợi quang
ghép và hàn n
ối với nhau. Từ những n
ăm 60
c
ủa thế kỉ trước, người ta đã chế tạo được
nh
ững bó sợi gồm 100 sợi mỗi mili
mét.
Hi
ện nay, con số này
đã đạt đến mức
50.000
s
ợi cho 3mm đường kính cáp. Cả bó sợi chỉ
b
ằng cái kim tiêm, trong
đó có
nh
ững sợi đưa ánhsáng từ ngoài
vào và có nh
ững sợi thu và
truy
ền hình ảnh ra.
4.1 C
ấu tạo sợi quang
(optical
fiber)
M
ỗi sợi quang gồ
m hai
ph
ần chính:
+ Ph
ần lõi trong suốt làm
b
ằng
thu
ỷ tinh siêu sạch
có
chi
ết suất lớn (n
1
)
+ Ph
ần vỏ bọc cũng trong
su
ốt làm bằng thuỷ tinh chiết
su
ất n
2
< n
1
.
Trong công ngh
ệ
sợi quang
được phân thành hai loại: sợi đơn mốt và sợi đa mốt.
S
ợi đơn mốt
(single mode; monomode) có ph
ần lõi đường kính 10μm và phần vỏ
có đư
ờng kính 125μm. Phần lõi hẹp có công dụng giảm được hiện tượng trải rộng xung
ánh sáng. Hi
ện tượng này làm cho thời gian truyền qua sợi khác nhau, ảnh hưởng đến tín
hi
ệu thu được ở đầu ra
. Do đó, trong lo
ại sợi đơn mốt, các tia sáng gần như truyền song
song v
ới trục của sợi.
Như
ợc điểm của loại s
ợi đơn m
ốt là: chế tạo tốn kém, năng lượng
nh
ỏ nên tín hiệu yếu. Vì trong quá trình truyền, c
ường độ các xung ánhsáng bị hấp thụ do
các t
ạp chất
l
ẫn vào thuỷ tinh và sự phân bố bất thường của các nguyên tử ở mối nối.
S
ợi đa mốt
(multimode) có ph
ần lõi đường kính khoảng 50μm và phần vỏ có đường
kính 125
μm. Khi truyền trong loại này, xung ánhsáng bị trải rộng cho đường truyền khác
nhau tùy góc t
ới ở
đ
ầu vào. Sợi
đa m
ốt có ưu đi
ểm là n
ăng lượng truyền đi lớn (cường độ
xung ánhsáng ló gi
ảm không đáng kể).
Sợi đơn mốt
[...]... Chương VI KHÚCXẠÁNHSÁNG Bài 44 Khúcxạánhsáng 1 Hiện tựợng khúc xạánhsáng 3 Chiết suất của môi trường ịnh nghĩa -Đ +Chiết suất tỷ đối 2 Định luật khúc xạánhsáng v n n21 1 a Thí nghiệm v2 nằm trong mặt phẳng +Tia khúcxạ +Chiết suất tuyệt đối (chiết suất) tới c c n1 ; n2 + góc tơi i tăng thì góc khúcxạ r tăng v1 v2 b Phát biểu định luật (SGK) +Lưu í : n1 môi trường khúc xạ. .. http://www.sciences.univ-nantes.fr/sites/genevieve_tulloue/optiqueGeo/arc_en_ciel/arc_en_ciel.html#manip V PHỤ LỤC 8b: BÀI 44 KHÚCXẠÁNHSÁNG A MỤC TIÊU +Kiến thức 127 -Phát biểu được định luật khúc xạánhsáng -Nêu được khái niệm chiết suất tuyệt đối, chiết suất tỷ đối và mối quan hệ giữa các chiết suất này với tốc độ ánhsáng trong các môi trường -Nêu được tính chất thuận nghịch của sự truyền ánhsáng và chỉ ra sự thể hiện tính thuận nghịch này ở định luật khúcxạánhsáng + Kỹ năng -Vận dụng được... đa mốt có chiết suất giảm nhảy bậc Nhược điểm của loại sợi này là đường truyền ngắn và do có sự khúc xạánhsáng ở đầu vào tách riêng các ánhsáng màu trong ánhsáng trắng, mà chiết suất thay đổi theo màu sắc nên đường truyền của mỗi ánhsáng màu khác nhau nên thời gian truyền qua cáp thay đổi tùy theo ánhsáng màu, vì vậy tín hiệu nhận được sẽ méo Trong kỹ thuật, bằng cách dùng chất liệu có chiết suất... truyền tia sáng trong sợi quang Khi tia sáng truyền tới đến sợi quang thì tia sáng bị khúcxạ Tia khúcxạ tới mặt phân cách giữa lõi và lớp vỏ dưới góc tới lớn hơn góc tới giới hạn và bị phản xạ toàn phần Hiện tượng phản xạ toàn phần như vậy được lặp lại nhiều lần làm cho tia sáng truyền đi được theo sợi quang mà cường độ tia sáng gi ảm đi không đáng kể Điều kiện góc tới đầu vào để tia sáng truyền... tượng khúc xạánh sáng, góc khúcxạ B luôn lớn hơn góc tới A luôn bé hơn góc tới D sẽ tăng theo khi góc tới tăng B tỉ lệ thuận với góc tới Câu 2 Chiết suất tuyệt đối của môi trường truyền ánhsáng B luôn nhỏ hơn 1 A luôn lớn hơn 1 D.luôn lớn hơn 0 C luôn bằng 1 Câu 3 Chiếu một tia sáng đơn sắc từ không khí vào một khối thủy tinh hình hộp chiết suất n = 2 với góc tới là i= 45 0 Góc họp bởi tia phản xạ. .. hạn của tia sáng tới bề mặt của viên kim cương thường có giá trị khá nhỏ (i gh 240) Nên khi tia sáng rọi tới một mặt, nó sẽ bị khúc xạ, đi vào trong viên kim cương và bị phản xạ toàn phần nhiều lần giữa các mặt của viên kim cương trước khi ló ra ngoài, nên ta thấy ánhsáng từ viên kim cương lóe ra rất sáng Kim cương có khả năng tán sắc tốt, do có chiết suất biến đổi nhanh với bước sóng ánhsáng Điều... biểu định luật (SGK) +Lưu í : n1 môi trường khúcxạ chiết 4 Ảnh của một vật tạo bởi sự khúcxạánh quang hơn môi trường tới sáng qua mặt phân cách của hai môi trường +nếu n n2) Tia sáng này bị gãy khúc liên tiếp đến khi gặp lớp khí mà tại đó góc tới lớn hơn góc giới hạn, thì tia sáng sẽ bị phản xạ toàn phần và và hắt lên Do bề dày lớp không khí mỏng nên đường gãy khúc tr ở thành... họng bệnh nhân Ánhsáng đưa vào đầu ngoài của một bó, phản xạ toàn phần nhiều lần ở trong bó sợi quang thứ nhất Một phần ánhsáng phản xạ từ thành trong của dạ dày đi ngược lại bó thứ hai theo kiểu bó thứ nhất và được thu nhận để chuyển thành hình ảnh trên màn vô tuyến 5 Giải thích một số hiện tượng quang học 5.1 Ảo ảnh quang học (ảo tượng) Theo định luật truyền thẳng ánh sáng, các tia sáng truyền đi... nhau Do đó trong không khí, ánhsáng thường thường không truyền theo đường thẳng mà theo đường cong Khi ánhsáng truyền theo đường cong đến mắt, bộ óc con người tiếp nhận và cho rằng tia sáng đến đó truyền theo đường thẳng, điều này đã góp phần gây nên hiện tưởng ảo ảnh quang học Đó là các hiện tượng quang học xảy ra trong khí quyển do có sự khúcxạ và phản xạ toàn phần của tia sáng trên mặt phân cách . cột) 129 PHẦN II. QUANG HÌNH HỌC Chương VI. KHÚC X Ạ ÁNH SÁNG Bài 44. Khúc x ạ ánh sáng 1. Hi ện tựợng khúc xạ ánh sáng -Đ ịnh nghĩa 2. Định luật khúc xạ ánh sáng a. Thí nghi ệm +Tia khúc x ạ nằm trong mặt. truyền ngắn và do có sự khúc xạ ánh sáng ở đ ầu vào tách riêng các ánh sáng màu trong ánh sáng trắng, mà chi ết suất thay đổi theo màu s ắc nên đường truyền của mỗi ánh sáng màu khác nhau nên. của các tia sáng khi truyền xiên góc qua mặt phân cách gi ữa hai môi trường trong suốt khác nhau được gọi là hiện tượng khúc xạ ánh sáng. 114 3.2. N ội dung định luật khúc xạ ánh sáng (laws of