Dạng bài tập phản xạ toàn phần 1 Lí thuyết Hiện tượng phản xạ toàn phần Phản xạ toàn phần là hiện tượng phản xạ toàn bộ tia sáng tới, xảy ra ở mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt Chú ý Khi có[.]
Dạng tập phản xạ tồn phần Lí thuyết - Hiện tượng phản xạ toàn phần: Phản xạ toàn phần tượng phản xạ toàn tia sáng tới, xảy mặt phân cách hai môi trường suốt Chú ý: Khi có phản xạ tồn phần khơng có tia khúc xạ Ta gọi toàn phần để phân biệt với phản xạ phần xảy kèm với khúc xạ - Điều kiện để có phản xạ tồn phần: + Ánh sáng truyền từ môi trường tới môi trường chiết quang hơn: n n1 + Góc tới lớn góc giới hạn: i i gh - Góc giới hạn phản xạ tồn phần: Khi góc i tăng góc r tăng (với r > i) Do đó, r đạt giá trị cực đại 90o i đạt giá trị i gh gọi góc giới hạn phản xạ tồn phần, cịn gọi góc tới hạn Khi ta có: n1 sin igh = n sin 90o suy ra: sin i gh = n2 n1 - Ứng dụng tượng phản xạ tồn phần: Trong cơng nghệ thơng tin, cáp quang dùng để truyền thông tin, liệu dạng tín hiệu ánh sáng 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 + Phần vỏ bọc suốt, thủy tinh có chiết suất nhỏ phần lõi Ngoài số lớp vỏ bọc nhựa dẻo để tạo cho cáp độ bền độ dai học Phản xạ toàn phần xảy mặt phân cách lõi vỏ làm cho ánh sáng truyền theo sợi quang Cơng dụng: Cáp quang có nhiều ưu điểm so với cáp đồng: + Dung lượng tín hiệu lớn + Nhỏ nhẹ, dễ vận chuyển, dễ uốn + Không bị nhiễu xạ điện từ bên ngồi, bảo mật tốt + Khơng có rủi ro cháy ( khơng có dịng điện) Phương pháp giải Áp dụng kiến thức công thức phần lí thuyết để giải tập Ví dụ minh họa Ví dụ 1: Một bể nước chứa có độ sâu 80cm Ở mặt nước, đặt gỗ có bán kính r Một nguồn sáng S đặt đáy bể đường thẳng qua tâm gỗ Biết chiết suất nước Để tia sáng từ S khơng truyền ngồi khơng khí R có giá trị nhỏ là: (chọn đáp án gần nhất) A.71cm B.81cm C.91cm D.101cm Lời giải chi tiết Để tia sáng từ đáy bể khơng truyền ngồi khơng khí lúc tia sáng đến rìa gỗ xảy tượng phản xạ toàn phần Biểu diễn đường truyền tia sáng: Ta thấy góc tới i tia sáng phát từ A đến mặt nước tăng dần vị trí tới di chuyển từ điểm I mép miếng gỗ xa tâm O Để khơng có tia khúc xạ lọt ngồi khơng khí tia tới AI phải có góc tới thỏa mãn điều kiện: i igh → sin i sin i gh = n R ˆ OI = Ta có: sin i = sin OSI= SI SO + R n SO 80 → AO2 + R R.n → R = 91cm 2 n −1 4 −1 3 Chọn đáp án C Ví dụ 2: Một tia sáng từ nước đến mặt cách với khơng khí Biết chiết suất nước , chiết suất khơng khí Góc giới hạn tia sáng phản xạ tồn phần bao nhiêu? (chọn đáp án gần nhất) A 50o B 52o C 48o D 45o Lời giải chi tiết Áp dụng cơng thức phản xạ tồn phần: sin i gh = n2 = → i gh = 48o35' n1 Chọn đáp án C Bài tập vận dụng Bài 1: Điều kiện xảy tượng phản xạ toàn phần là: A Ánh sáng có chiều từ mơi trường có chiết quang sang mơi trường có chiết quang góc tới nhỏ góc giới hạn phản xạ tồn phần B Ánh sáng có chiều từ mơi trường chiết quang sang môi trường chiết quang góc tới lớn góc giới hạn phản xạ tồn phần C Ánh sáng có chiều từ môi trường chiết quang sang môi trường chiết quang lớn góc tới lớn góc giới hạn phản xạ tồn phần D Ánh sáng có chiều từ môi trường chiết quang sang môi trường chiết quang góc tới nhỏ góc giới hạn phản xạ tồn phần Chọn đáp án B Bài 2: Có ba mơi trường suốt Nếu tia sáng truyền từ môi trường vào môi trường góc tới i góc khúc xạ 30o Nếu tia sáng truyền từ môi trường vào mơi trường góc tới i góc khúc xạ 50o Tìm góc giới hạn phản xạ tồn phần mặt phân cách mơi trường 3? (chọn đáp án gần nhất) A 40o B 50o C 55o D 60o Chọn đáp án A Bài 3: Một đĩa mỏng gỗ bán kính R = 10cm mặt nước Ở tâm đĩa có gắn kim thẳng đứng, chìm nước n = Dù đặt mắt mặt thống đâu khơng thấy kim Hãy tính chiều dài tối đa kim? A 6,8cm B 7,8cm C 8,8cm D 9,8cm Chọn đáp án C Bài 4: Tia sáng đơn sắc chiếu từ khơng khí vào chất lỏng suốt với góc tới 45o góc khúc xạ 25o Để xảy phản xạ toàn phần tia sáng chiếu từ chất lỏng khơng khí góc tới i có giá trị thỏa mãn: A i 36o 42' B i 36o 42' C i 42o36' D i 42o36' Chọn đáp án B Bài 5: Một tia sáng hẹp truyền từ mơi trường có chiết suất đến mặt phân cách với mơi trường khác có chiết suất n Để tia sáng tới gặp mặt phân cách hai mơi trường góc i 50o xảy tượng phản xạ tồn phần chiết suất n phải thỏa mãn điều kiện: A n 1,1 B n 1,1 C n 1,8 D n 1,8 Chọn đáp án B Bài 6: Một thủy tinh mỏng, suốt, chiết suất n1 = 1,5 có tiết diện hình chữ nhật ABCD (AB lớn so với AD) mặt đáy AB tiếp xúc với chất lỏng có chiết suất n = 1,2 Chiếu tia sáng SI nằm mặt phẳng ABCD tới mặt AD cho tia tới nằm phía pháp tuyến điểm tới tia khúc xạ thủy tinh gặp đáy AB điểm K Tính giá trị lớn góc tới i để có phản xạ toàn phần K? (chọn đáp án gần nhất) A 50o B 55o C 64o D 42o Chọn đáp án C Bài 7: Một tia sáng từ môi trường chất lỏng đến mặt cách với môi trường chất lỏng Biết chiết suất môi trường là 1,4, chiết suất môi trường 1,2 Góc giới hạn tia sáng phản xạ tồn phần bao nhiêu? (chọn đáp án gần nhất) A 50o B 55o C 60o D 45o Chọn đáp án C Bài 8: Chọn đáp án đáp án đây? Chiếu chùm tia sáng tới mặt phân cách hai môi trường suốt Khi xảy tượng phản xạ toàn phần A.Cường độ ánh sáng chùm tia phản xạ gần cường độ sáng chùm tới B.Cường độ ánh sáng chùm khúc xạ gần cường độ sáng chùm tới C.Cường độ sáng chùm tia phản xạ lớn cường độ sáng chùm tia tới D Cường độ sáng chùm tia tới, chùm tia phản xạ chùm tia khúc xạ Chọn đáp án A Bài 9: Một bể chứa nước có độ sâu 70cm Ở mặt nước, đặt gỗ có bán kính r Một nguồn sáng S đặt đất bể đường thẳng qua tâm gỗ Biết chiết suất nước Để tia sáng từ S không truyền ngồi khơng khí e có giá trị nhỏ là: (chọn đáp án gần nhất) A 60cm B 70cm C 80cm D 90cm Chọn đáp án C Bài 10: Điều kiện cần để xảy tượng phản xạ toàn phần sau đúng? A Tia sáng tới phải vng góc với mặt phân cách hai môi trường suốt B Tia sáng tới từ mơi trường có chiết suất nhỏ sang mơi trường có chiết suất lớn C Tia sáng tới phải song song với mặt phân cách hai môi trường suốt D Tia sáng tới từ mơi trường có chiết suất lớn đến mặt phân cách với mơi trường có chiết suất nhỏ Chọn đáp án D ... chi tiết Áp dụng cơng thức phản xạ tồn phần: sin i gh = n2 = → i gh = 48o35'' n1 Chọn đáp án C Bài tập vận dụng Bài 1: Điều kiện xảy tượng phản xạ toàn phần là: A Ánh sáng có chiều từ mơi trường... Khơng có rủi ro cháy ( khơng có dịng điện) Phương pháp giải Áp dụng kiến thức cơng thức phần lí thuyết để giải tập Ví dụ minh họa Ví dụ 1: Một bể nước chứa có độ sâu 80cm Ở mặt nước, đặt gỗ có bán...Ngoài số lớp vỏ bọc nhựa dẻo để tạo cho cáp độ bền độ dai học Phản xạ toàn phần xảy mặt phân cách lõi vỏ làm cho ánh sáng truyền theo sợi quang Công