BÀI TẬP CHƯƠNG KHÚC XẠ ÁNH SÁNG hongthamvp@gmail com 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[.]
BÀI TẬP CHƯƠNG KHÚC XẠ ÁNH SÁNG hongthamvp@gmail.com DẠNG I:ÁP DỤNG ĐỊNH LUẬT KHÚC XẠ ÁNH SÁNG A.LÍ THUYẾT 1.Chiết suất a.Định nghĩa + c:tốc độ ánh sáng không khí v:tốc độ ánh sáng mơi trường xét n:Chiết suất mơi trường Hệ quả: -n khơng khí chân khơng =1 nhỏ -n môi trường khác lớn b.Chiết suất tỉ đối c.Chiết suất tuyệt đối - Khúc xạ ánh sáng - Hiện tượng Khúc xạ ánh sáng tượng lệch phương của tia sáng truyền xiên góc qua mặt phân cách hai môi trường suốt khác - Định luật -Tia khúc xạ nằm mặt phẳng tới bên pháp tuyến so với tia tới -Biểu thức Sini ntới= sinr nkx=const Chú ý: -n tới chiết suất môi trường chứa tia tới nkx chiết suất môi trường chứa tia khúc xạ -Dễ dàng nhận cách nhớ để vẽ cách định tính góc mơi trường có chiết suất lớn góc nhỏ S S i I i I 2 r r R R hongthamvp@gmail.com Hình (n1n2) 3.Một số khái niệm lưu ý cần thiết làm a.Nguồn sáng(vật sáng) -Là vật phát ánh sáng chia làm hai loại +Nguồn trực tiếp: đèn, mặt trời… +Nguồn gián tiếp: nhận ánh sáng phản lại vào mắt ta b.Khi mắt ta nhìn thấy vật? +Khi có tia sáng từ vật trực tiếp đến mắt tia khúc xạ vào mắt ta c.Khi mắt nhìn vật, mắt nhìn ảnh? +Nếu mắt vật chung mơi trường, có tia sáng trực tiếp từ vật đến mắt mắt nhìn vật +Nếu mắt vật tồn môi trường khơng phải mắt nhìn ảnh vật Ví dụ: Mắt bạn khơng khí nhìn viên sỏi cá đáy hồ, mắt bạn chúng khơng khí nước bạn nhìn ảnh chúng Tương tự cá nhìn bạn nhìn ảnh mà thơi c.Cách dựng ảnh vật -Muốn vẽ ảnh điểm ta vẽ hai tia: tia tới vuông góc với mặt phân cách truyền thẳng tia tới có góc bất kì, giao hai tia khúc xạ ảnh vật Ảnh thật tia khúc xạ trực tiếp cắt nhau, ảnh ảo tia khúc xạ không trực tiếp cắt nhau, vẽ nét đứt d.Góc lệch D -Là góc tạo phương tia tới tia khúc xạ D=|i-r| -Nếu mặt phân cách hai mơi trường hình cầu pháp tuyến đường thẳng nối điểm tới tâm cầu e.Cơng thức gần Với góc nhỏ (350 44’ Bài 3: Một tia sáng từ chất lỏng suốt có chiết suất n chưa biết sang khơng khí với góc tới hình vẽ Cho biết = 60o, = 30o a) Tính chiết suất n chất lỏng b) Tính góc lớn để tia sáng khơng thể ló sang mơi trường khơng khí phía ĐS: a n= ; b Bài 4:Một khối thủy tinh hình hộp có tiết diện thẳng hình chữ nhật ABCD, chiết suất n=1,5Một tia sáng mặt phẳng chứa tiết diện ABCD ,đến AB góc tới i, khúc xạ vào thủy tinh đến mặt BC hình vẽ.Tia sáng có ló khỏi mặt CD không? ĐS:Tia sáng phản xạ toàn phần mặt CD Bài 5:Một chậu miệng rộng có đáy nằm ngang chứa chất lỏng suốt đến độ cao h=5,2cm.Ở đáy chậu có nguồn sáng nhỏ S.Một nhựa mỏng hình trịn tâm O bán kính R=4cm mặt chất lỏng mà tâm O đường thẳng đứng qua S.Tính chiết suất n chất lỏng,biết phải đặt mắt sát mặt chất lỏng thấy ảnh S ĐS: n= 1,64 D J C A B I n S° Bài 6:Có ba mơi trường suốt.Với góc tới i:nếu tia sáng truyền từ (1) vào (2) Thì góc khúc xạ 300,truyền từ (1) vào (3) thù góc khúc xạ 450.Hãy tính góc giới hạn phản xạ tồn phần mặt phân cách (2) (3): ĐS:igh=450 Bài 7:Một khối bán trụ suốt có chiết suất n= Một chùm tia sáng hẹp nằm mặt Phẳng tiết diện vng góc,chiếu tới khối bán trụ hình vẽ.Xác định đường chùm tia tia sáng với giá trị sau góc : a =600 ĐS:khúc xạ với r=450 b =450 r=900 c =30 phản xạ toàn phần n Bài 8:Một đèn nhỏ S nằm đáy bể nước nhỏ,sâu 20cm.Hỏi phải thả mặt nước gỗ mỏng có vị,trí hình dạng kích thước nhỏ để vừa vặn khơng có tia sáng đèn lọt qua mặt thoáng nước?chiết suất nước 4/3 hongthamvp@gmail.com ĐS:Tấm gỗ hình trịn,tâm nằm đường thẳng đứng qua S,bán kính R=22,7cm Bài 9:Một sợi quang hình trụ,lõi có chiết suất n1=1,5,phần võ bọc có chiết suất n= Chùm tia tới hội tụ mặt trước sợi với góc hình vẽ.Xác định để tia sáng chùm truyền ống :ĐS: Bài 10:Một chùm tia sáng hẹp SI truyền mặt phẳng tiết diện vng góc khối suốt có tiết diện hình vẽ.Hỏi khối suốt nầy phải có chiết suất để tiasáng đến mặt AC khơng bị ló khơng khí ĐS: S C I n A Bài 11: Một thủy tinh mỏng, suốt có tiết diện ABCD(AB>>AD) Mặt đáy AB tiếp xúc với chất lỏng có n0= Chiếu tia sáng SI hình bên,tia khúc xạ gặp mặt đáy AB K a Giả sử n=1,5 Hỏi imax=? để có phản xạ tồn phần K? b n=? để với góc tới i ( ) tia khúc xạ IK bị phản xạ toàn phần đáy AB Bài 12:Một đĩa gỗ bán kính R=5cm mặt nước.Tâm đĩa có cắm kim thẳng đứng.Dù mắt đặt đâu mặt thống nước khơng nhìn thấy kim.Tính chiều dài tối đa kim ĐS:4,4cm Bài 13:Đổ chất lỏng mà người ta muốn đo chiết suất vào chậu thả mặt thống đĩa trịn có bán kính 12cm.Tại tâm O đĩa phía có kim vng góc với mặt đĩa,người ta trơng rõ đầu kim kim dài 10,6cm.Tính chiết suất chất lỏng,và cho biết chất lỏng chất lỏng gì? ĐS: n=4/3 Bài 14 : Một tia sáng từ không khí mặt song song có chiết suất 1.5 với góc tới i Tìm điều kiện i đề khơng có tia sáng lọt khỏi mặt song song LUYỆN TẬP CÁC BÀI TẬP KHÚC X NH SNG Với tia sáng đơn sắc, chiết suất tuyệt đối nớc n1, thuỷ tinh n Chiết suất tỉ đối tia sáng truyền từ nớc sang thuỷ tinh là: n2 A n21 = n1/n2 B n21 = n2/n1 C n21 = n2 – n1 D n12 = n1 – Một ngời nhìn sỏi dới đáy bể nớc thấy ảnh dờng nh cách mặt nớc khoảng 1,35 (m), chiết suất nớc n = 4/3 Độ sâu bể là: A h = 90 (cm) 1,8 (m) hongthamvp@gmail.com C h = 15 (dm) D h = B h = 10 (dm) Mét hai mặt song song có bề dày (cm), chiết suất n = 1,5 đợc đặt không khí Điểm sáng S cách 20 (cm) ảnh S S qua hai mặt song song cách S kho¶ng A (cm) B (cm) C (cm) D (cm) Cho chiÕt st cđa níc n = 4/3 Một ngời nhìn sỏi nhỏ S mằn đáy bể nớc sâu 1,6 (m) theo phơng gần vuông góc với mặt nớc, thấy ảnh S nằm cách mặt nớc khoảng A 1,2 (m) B 80 (cm) C 90 (cm) D 1,6 (m) Một lăng kính thuỷ tinh có góc lệch cực tiểu góc chiết quang A Biết A = 900 Chiết suất lăng kính A n = 1,5 B C D n = 1,6 Trong tượng khúc xạ A Mọi tia sáng truyền qua mặt phân cách hai môi trường suốt bị đổi hướng B Góc khúc xạ ln nhỏ góc tới C Khi ánh sáng truyền từ môi trường chiết quang sang mơi trường chiết quang góc khúc xạ lớn góc tới D Khi ánh sáng truyền từ môi trường chiết quang sang môi trường chiết quang góc khúc xạ nhỏ góc tới Nêu biết chiết suất tuyệt đối nước n1 , chiết suất tuyệt đối thuỷ tinh n2 tia sáng đơn sắc chiết suất tương đối tia sáng truyền từ nứơc sang thuỷ tinh bao nhiêu? A B Goùc giới hạn C n21=n2 – n1 D tia sáng phản xạ toàn phần từ môi trường nước đến mặt thoáng với không khí : A 41o48’ B 48o35’ C 62o44’ D 38o26’ 10 Tia sáng từ thuỷ tinh (n 1=3/2) đến mặt phân cách với nước(n 2=4/3) Điều kiện góc tới I để có tia vào nước A i 62o44’ B i < 62o44’ C i < 41o48’ D i < 48o35’ 11 Một hai mặt song song có bề dày (cm), chiết suất n = 1,5 đợc đặt không khí Điểm sáng S cách 20 (cm) ảnh S S qua hai mặt song song cách hai mặt song song khoảng A 10 (cm) B 14 (cm) C 18 (cm) D 22(cm) 12 Mét ngêi nhìn xuống đáy chậu nớc (n = 4/3) Chiều cao cđa líp níc chËu lµ 20 (cm) Ngêi thấy đáy chậu dờng nh cách mặt nớc kho¶ng b»ng A 10 (cm) B 15 (cm) C 20 (cm) D 25 (cm) 13 Một tia sáng chiếu thẳng góc đến mặt bên thứ lăng kính có gãc chiÕt quang A = 300 Gãc lƯch gi÷a tia lã vµ tia líi lµ D = 300 ChiÕt st chất làm lăng kính A n = 1,82 B n = 1,41 C n = 1,50 D.n = 1,73 14 Phát biểu sau đúng? A Khi tia sáng qua lăng kính có góc lệch cực tiểu góc ló i có giá trị bé B Khi tia sáng qua lăng kính có góc lệch cực tiểu góc tới i có giá trị bé C Khi tia sáng qua lăng kÝnh cã gãc lƯch cùc tiĨu th× gãc lã i’ góc tới i D Khi tia sáng qua lăng kính có góc lệch cực tiểu góc ló i’ b»ng hai lÇn gãc tíi i hongthamvp@gmail.com 15 Một tia sáng chiếu đến mặt bên lăng kính cã gãc chiÕt quang A = 60 0, chiÕt suÊt chất làm lăng kính n = Góc lệch cực tiểu tia ló tia tới là: A Dmin = 300 B Dmin = 450 C Dmin = 600 D Dmin = 750 16 Một điểm sáng S nằm chất lỏng (chiết suất n), cách mặt chất lỏng khoảng 12 (cm), phát chùm sáng hẹp đến gặp mặt phân cách điểm I với góc tới nhỏ, tia ló truyền theo phơng IR Đặt mắt phơng IR nhìn thấy ảnh ảo S S dờng nh cách mặt chất lỏng khoảng 10 (cm) Chiết suất chất lỏng A n = 1,12 B n = 1,20 C n = 1,33 D n = 1,40 17 Mét chËu níc chøa mét líp níc dµy 24 (cm), chiÕt st cđa níc lµ n = 4/3 Mắt đặt không khí, nhìn gần nh vuông góc với mặt nớc thấy đáy chậu dờng nh cách mặt nớc đoạn A (cm) B (cm) C 18 (cm) D 23 (cm) 18 Một đèn nhỏ S đặt đáy bĨ níc (n = 4/3), ®é cao mùc níc h = 60 (cm) B¸n kÝnh r bÐ nhÊt cđa tÊm gỗ tròn mặt nớc cho không tia sáng từ S lọt không khí lµ: (cm) A r = 49 (cm) B r = 53 (cm) C r = 55 (cm) D r = 51 19 Chiếu chùm sáng song song tới lăng kính Tăng dần góc tới i từ giá trị nhỏ A góc lệch D tăng theo i B góc lệch D giảm dần C góc lệch D tăng tới giá trị xác định giảm dần D góc lệch D giảm tới giá trị tăng dần 20 Tia sáng từ thuỷ tinh (n = 1,5) đến mặt phân cách với nớc (n2 = 4/3) Điều kiện góc tới i để tia khúc xạ nớc là: A i 62044 B i < 62044’ C i < 41048’ D i < 48035’ - Phát biểu sau đúng? A Chiết suất tỉ đối môi trường chiết quang nhiều so với môi trường chiết quang nhỏ đơn vị B Mơi trường chiết quang có chiết suất tuyệt đối nhỏ đơn vị C Chiết suất tỉ đối môi trường so với môi trường tỉ số chiết suất tuyệt đối n2 môi trường với chiết suất tuyệt đối n1 môi trường D Chiết suất tỉ đối hai môi trường lớn đơn vị vận tốc ánh sáng chân khơng vận tốc lớn Với tia sáng đơn sắc, chiết suất tuyệt đối nước n1, thuỷ tinh n2 Chiết suất tỉ đối tia sáng truyền từ nước sang thuỷ tinh là: A n21 = n1/n2 B n21 = n2/n1 C n21 = n2 – n1 D n12 = n1 – n2 Chọn câu trả lời Trong tượng khúc xạ ánh sáng: A góc khúc xạ ln bé góc tới B góc khúc xạ ln lớn góc tới C góc khúc xạ tỉ lệ thuận với góc tới D góc tới tăng dần góc khúc xạ tăng dần Chiết suất tỉ đối môi trường khúc xạ với môi trường tới A lớn B nhỏ C tỉ số chiết suất tuyệt đối môi trường khúc xạ chiết suất tuyệt đối môi trường tới D hiệu số chiết suất tuyệt đối môi trường khúc xạ chiết suất tuyệt đối môi trường tới Chọn câu Khi tia sáng từ môi trường suốt n1 tới mặt phân cách với môi trường suốt n2 (với n2 > n1), tia sáng khơng vng góc với mặt phân cách 10 hongthamvp@gmail.com A tia sáng bị gãy khúc qua mặt phân cách hai môi trường B tất tia sáng bị khúc xạ vào môi trường n2 C tất tia sáng phản xạ trở lại môi trường n1 D phần tia sáng bị khúc xạ, phần bị phản xạ Chiết suất tuyệt đối môi trường truyền ánh sáng A lớn B nhỏ C D lớn Chiếu tia sáng đơn sắc từ khơng khí vào mơi trường có chiết suất n, cho tia phản xạ vng góc với tia khúc xạ Khi góc tới i tính theo cơng thức A sini = n B sini = 1/n C tani = n D tani = 1/n Một bể chứa nước có thành cao 80 (cm) đáy phẳng dài 120 (cm) độ cao mực nước bể 60 (cm), chiết suất nước 4/3 Ánh nắng chiếu theo phương nghiêng góc 300 so với phương ngang Độ dài bóng đen tạo thành mặt nước A 11,5 (cm) B 34,6 (cm) C 63,7 (cm) D 44,4 (cm) Một bể chứa nước có thành cao 80 (cm) đáy phẳng dài 120 (cm) độ cao mực nước bể 60 (cm), chiết suất nước 4/3 Ánh nắng chiếu theo phương nghiêng góc 300 so với phương ngang Độ dài bóng đen tạo thành đáy bể là: A 11,5 (cm) B 34,6 (cm) C 51,6 (cm) D 85,9 (cm) 10 Một điểm sáng S nằm chất lỏng (chiết suất n), cách mặt chất lỏng khoảng 12 (cm), phát chùm sáng hẹp đến gặp mặt phân cách điểm I với góc tới nhỏ, tia ló truyền theo phương IR Đặt mắt phương IR nhìn thấy ảnh ảo S’ S dường cách mặt chất lỏng khoảng 10 (cm) Chiết suất chất lỏng A n = 1,12 B n = 1,20 C n = 1,33 D n = 1,40 11 Cho chiết suất nước n = 4/3 Một người nhìn hịn sỏi nhỏ S mằn đáy bể nước sâu 1,2 (m) theo phương gần vng góc với mặt nước, thấy ảnh S nằm cách mặt nước khoảng A 1,5 (m) B 80 (cm) C 90 (cm) D (m) 12 Một người nhìn hịn sỏi đáy bể nước thấy ảnh dường cách mặt nước khoảng 1,2 (m), chiết suất nước n = 4/3 Độ sâu bể là: A h = 90 (cm) B h = 10 (dm) C h = 15 (dm) D h = 1,8 (m) 13 Một người nhìn xuống đáy chậu nước (n = 4/3) Chiều cao lớp nước chậu 20 (cm) Người thấy đáy chậu dường cách mặt nước khoảng A 10 (cm) B 15 (cm) C 20 (cm) D 25 (cm) 14 Một mặt song song có bề dày 10 (cm), chiết suất n = 1, đặt khơng khí Chiếu tới tia sáng SI có góc tới 450 tia ló khỏi A hợp với tia tới góc 450 B vng góc với tia tới C song song với tia tới D vng góc với mặt song song 15 Một mặt song song có bề dày 10 (cm), chiết suất n = 1, đặt không khí Chiếu tới tia sáng SI có góc tới 450 Khoảng cách giá tia tới tia ló là: A a = 6,16 (cm) B a = 4,15 (cm) C a = 3,25 (cm) D a = 2,86 (cm) 16 Một hai mặt song song có bề dày (cm), chiết suất n = 1, đặt khơng khí Điểm sáng S cách 20 (cm) ảnh S S qua hai mặt song song cách S khoảng A (cm) B (cm) C (cm) D (cm) 17 Một hai mặt song song có bề dày (cm), chiết suất n = 1, đặt khơng khí Điểm sáng S cách 20 (cm) ảnh S S qua hai mặt song song cách hai mặt song song khoảng A 10 (cm) B 14 (cm) C 18 (cm) D 22(cm) 18 Phát biểu sau không đúng? A Khi có phản xạ tồn phần tồn ánh sáng phản xạ trở lại môi trường ban đầu chứa chùm tia sáng tới B Phản xạ toàn phần xảy ánh sáng từ môi trường chiết quang sang mtrường chết quang C Phản xạ toàn phần xảy góc tới lớn góc giới hạn phản xạ tồn phần igh D Góc giới hạn phản xạ toàn phần xác định tỉ số chiết suất môi trường chiết quang với môi trường chiết quang 19 Khi chùm tia sáng phản xạ toàn phần mặt phân cách hai mơi trường 11 hongthamvp@gmail.com A cường độ sáng chùm khúc xạ cường độ sáng chùm tới B cường độ sáng chùm phản xạ cường độ sáng chùm tới C cường độ sáng chùm khúc xạ bị triệt tiêu D B C 20 Phát biểu sau khơng đúng? A Ta ln có tia khúc xạ tia sáng từ mơi trường có chiết suất nhỏ sang mơi trường có chiết suất lớn B Ta ln có tia khúc xạ tia sáng từ mơi trường có chiết suất lớn sang mơi trường có chiết suất nhỏ C Khi chùm tia sáng phản xạ tồn phần khơng có chùm tia khúc xạ D Khi có phản xạ tồn phần, cường độ sáng chùm phản xạ gần cường độ sáng chùm sáng tới 21 Khi ánh sáng từ nước (n = 4/3) sang khơng khí, góc giới hạn phản xạ tồn phần có giá trị là: A igh = 41048 B igh = 48035 C igh = 62044 D igh = 38026 22 Tia sáng từ thuỷ tinh (n1 = 1,5) đến mặt phân cách với nước (n2 = 4/3) Điều kiện góc tới i để khơng có tia khúc xạ nước là: A i 62044 B i < 62044 C i < 41048 D i < 48035 23 Cho tia sáng từ nước (n = 4/3) khơng khí Sự phản xạ tồn phần xảy góc tới: A i < 490 B i > 420 C i > 490 D i > 430 24 Một miếng gỗ hình trịn, bán kính (cm) tâm O, cắm thẳng góc đinh OA Thả miếng gỗ chậu nước có chiết suất n = 1, 33 Đinh OA nước, cho OA = (cm) Mắt đặt khơng khí thấy đầu A cách mặt nước khoảng lớn là: A OA = 3,64 (cm) B OA = 4,39 (cm) C OA = 6,00 (cm) D OA = 8,74 (cm) 25 Một miếng gỗ hình trịn, bán kính (cm) tâm O, cắm thẳng góc đinh OA Thả miếng gỗ chậu nước có chiết suất n = 1, 33 Đinh OA nước, cho OA = (cm) Mắt đặt khơng khí, chiều dài lớn OA để mắt không thấy đầu A là: A OA = 3,25 (cm) B OA = 3,53 (cm) C OA = 4,54 (cm) D OA = 5,37 (cm) 26 Một đèn nhỏ S đặt đáy bể nước (n = 4/3), độ cao mực nước h = 60 (cm) Bán kính r bé gỗ trịn mặt nước cho không tia sáng từ S lọt ngồi khơng khí là: A r = 49 (cm) B r = 53 (cm) C r = 55 (cm) D r = 51 (cm) 27 Chiếu chùm tia sáng song song khơng khí tới mặt nước ( n = 4/3) với góc tới 450 Góc hợp tia khúc xạ tia tới là: A D = 70032 B D = 450 C D = 25032 D D = 12058 28 Một chậu nước chứa lớp nước dày 24 (cm), chiết suất nước n = 4/3 Mắt đặt khơng khí, nhìn gần vng góc với mặt nước thấy đáy chậu dường cách mặt nước đoạn A (cm) B (cm) C 18 (cm) D 23 (cm) 29 Một chậu đặt mặt phẳng nằm ngang, chứa lớp nước dày 20 (cm), chiết suất n = 4/3 Đáy chậu gương phẳng Mắt M cách mặt nước 30 (cm), nhìn thẳng góc xuống đáy chậu Khoảng cách từ ảnh mắt tới mặt nước là: A 30 (cm) B 60 (cm) C 45 (cm) D 70 (cm) 30 Ánh sáng mặt trời chiếu nghiêng 60o so với phương ngang Đặt gương phẳng hợp với phương ngang góc a để chùm tia phản xạ hướng thẳng đứng xuống Giá trị a là: A 15o B 75o C 30o D 60o 31 Tia sáng truyền khơng khí tới gặp mặt thống chất lỏng, chiết suất n= A 60o B 30o C 45o D 50o 32 Một người thợ săn cá nhìn cá nước theo phương đứng Cá cách mặt nước 40cm, mắt người cách mặt nước 60cm Chiết suất nước 4/3 Mắt người nhìn thấy cá cách khoảng biểu kiến là: A 95cm B 85cm C 80cm D 90cm 33 Một người thợ săn cá nhìn cá nước theo phương đứng Cá cách mặt nước 40cm, mắt người cách mặt nước 60cm Chiết suất nước 4/3 Cá nhìn thấy mắt người cách khoảng biểu kiến là: A 100cm B 120cm C 110cm D 125cm 34 Một gỗ trịn bán kính R=5cm mặt nước Ở tâm đĩa có gắn kim thẳng đứng chìm nước (n=4/3) Dù đặt mắt đâu mặt thống khơng thấy kim Chiều dài tối đa kim là: 12 hongthamvp@gmail.com A 4cm B 4,4cm C 4,5cm D 5cm 35 Chiếu tia sáng đơn sắc từ không khí vào chất lỏng suốt góc tới 45o góc khúc xạ 30o Bây giờ, chiếu tia sáng từ chất lỏng khơng khí góc tới i Với giá trị i để có tia khúc xạ ngồi khơng khí? A i>45o B i