Bài 7 hiện tượng khúc xạ ánh sáng

CHUYÊN ĐỀ BÀI 7: HIỆN TƯỢNG KHÚC XẠ ÁNH SÁNG Mục tiêu  Kiến thức + Phát biểu định nghĩa tượng khúc xạ ánh sáng + Trình bày mối quan hệ góc tới góc khúc xạ  Kĩ + Vẽ đường truyền tia sáng tới mặt phân cách hai môi trường + Vận dụng kiến thức khúc xạ ánh sáng để giải tập liên quan giải thích tượng thực tế Trang I LÍ THUYẾT TRỌNG TÂM Hiện tượng khúc xạ ánh sáng Khi chiếu tia sáng từ khơng khí sang nước ngược lại (tức tia sáng từ môi trường suốt sang môi trường suốt khác) bị gãy khúc mặt phân cách hai mơi trường Hiện tượng gọi tượng khúc xạ ánh sáng Nếu tượng khúc xạ ánh sáng, họ thường ước lượng nhầm độ sâu bể nước Các em cần lưu ý tập bơi qua mắt đáy ao, hồ, bể nước,., nông nhiều so với độ sâu thực Nếu tin vào độ sâu nhìn thấy gặp nguy hiểm Ta hiểu rõ học đến dạng tập số 2 Quan hệ góc tới góc khúc xạ Khi tia sáng truyền từ khơng khí sang mơi trường suốt rắn, lỏng khác góc khúc xạ nhỏ góc tới Khi tia sáng truyền từ môi trường suốt rắn, lỏng khác sang khơng khí góc khúc xạ lớn góc tới Khi góc tới tăng (giảm) góc khúc xạ tăng (giảm) Khi góc tới 0 góc khúc xạ 0 , tia sáng không bị gãy khúc truyền qua hai môi trường Trang SƠ ĐỒ HỆ THỐNG HĨA Từ khơng khí sang mơi trường khác ir KHÚC XẠ ÁNH SÁNG Tia sáng bị gãy khúc mặt phân cách hai môi trường Truyền vng góc với mặt phân cách (khơng xảy khúc xạ) Từ mơi trường khác sang khơng khí ir II CÁC DẠNG BÀI TẬP Dạng 1: Vẽ đường tia sáng ảnh điểm sáng qua thấu kính Phương pháp giải Để vẽ tia khúc xạ ta sử dụng tính chất sau:  Ví dụ: Trong hình vẽ đây, tia sáng từ không khí vào nước Hãy cho biết tia sáng Nếu tia sáng truyền từ khơng khí vào nước vẽ đúng, tia sáng vẽ sai? Giải thích? góc khúc xạ nhỏ góc tới nên tia khúc xạ vẽ lệch gần pháp tuyến so với tia tới  Nếu tia sáng truyền từ nước vào khơng khí góc khúc xạ lớn góc tới nên tia khúc xạ vẽ lệch xa pháp tuyến so với tia tới  Hướng dẫn giải Nếu tia tới vng góc với mặt phân cách hai mơi trường tia ló tiếp tục truyền thẳng (khơng bị gãy khúc) Tia vẽ sai tia sáng chiếu xiên góc từ khơng Trang khí vào nước góc khúc xạ phải nhỏ góc tới Tia vẽ Khi tia tới vng góc với mặt phân cách tia ló tiếp tục truyền thẳng Tia vẽ sai chiếu xiên góc tia sáng từ khơng khí vào nước tia ló khơng thẳng mà bị gãy khúc mặt phân cách hai môi trường Tia vẽ Khi tia sáng chiếu xiên góc từ khơng khí vào nước góc khúc xạ nhỏ góc tới Ví dụ mẫu Ví dụ 1: Em cho biết kết luận sau hay sai? a Hiện tượng khúc xạ ánh sáng xảy mặt phân cách hai môi trường suốt b Có thể nói mặt phẳng tạo tia tới tia khúc xạ mặt phẳng tới c Góc tới góc tạo tia tới mặt phân cách d Góc khúc xạ góc tạo tia khúc xạ tia tới e Góc khúc xạ nhỏ góc tới f Khi tia sáng chiếu xiên góc từ khơng khí vào nước góc tới lớn góc khúc xạ g Khi góc tới 0 góc khúc xạ 0 h Khi góc tới tăng góc khúc xạ tăng i Góc khúc xạ tăng tỉ lệ thuận với góc tới j Khi tia sáng chiếu vng góc vào mặt phân cách hai mơi trường suốt truyền thẳng Hướng dẫn giải a Đúng b Đúng c Sai Góc tới góc tạo tia tới pháp tuyến điểm tới d Sai Góc khúc xạ góc tạo tia khúc xạ pháp tuyến điểm tới e Sai Khi chiếu xiên góc tia sáng từ khơng khí vào nước góc khúc xạ nhỏ góc tới Khi chiếu xiên góc tia sáng từ nước khơng khí góc khúc xạ lớn góc tới f Đúng g Đúng h Đúng i Sai Khi góc tới tăng góc khúc xạ tăng khơng phải tỉ lệ thuận j Đúng Ví dụ 2: Trong hình vẽ đây, biết PQ mặt phân cách khơng khí nước, I điểm tới, SI tia tới, IN pháp tuyến Trong cách vẽ đây, cách vẽ đúng, cách vẽ sai? Giải thích Trang Hướng dẫn giải Hình vẽ Khi chiếu xiên góc tia sáng từ khơng khí vào nước góc khúc xạ nhỏ góc tới Hình vẽ sai Khi chiếu xiên góc tia sáng từ khơng khí vào nước góc khúc xạ phải nhỏ góc tới Hình vẽ Khi chiếu xiên góc tia sáng từ nước khơng khí góc khúc xạ lớn góc tới Hình vẽ sai Tia khúc xạ tia tới nằm khác phía pháp tuyến Ví dụ 3: Hãy vẽ tia khúc xạ ứng với tia sáng tới trường hợp sau? Giải thích cách vẽ Hướng dẫn giải Hình 1: Khi tia sáng chiếu xiên góc từ khơng khí vào nước góc khúc xạ nhỏ góc tới Hình 2: Khi tia sáng chiếu xiên góc từ khơng khí vào nước góc khúc xạ nhỏ góc tới Hình 3: Khi tia sáng chiếu xiên góc từ thủy tinh khơng khí góc khúc xạ lớn góc tới Hình 4: Khi tia sáng chiếu vng góc với mặt phân cách hai mơi trường tia ló tiếp tục truyền thẳng Ví dụ 5: Một người quan sát cá bơi bể cá cảnh có thành thủy tinh suốt Hỏi tia sáng truyền từ cá đến mắt Trang người chịu lần khúc xạ? Vẽ hình giải thích Mẹo: Muốn biết tia sáng Hướng dẫn giải từ vật đến mắt chịu lần khúc xạ, ta cần tìm số mặt phân cách hai môi trường khác Do cá nước nên tia sáng từ cá tới mắt theo đường từ nước sang thủy tinh khơng khí Từ hình vẽ, ta thấy tia sáng qua hai mặt phân cách tia sáng truyền từ cá đến mắt người chịu lần khúc xạ Bài tập tự luyện dạng Câu 1: Câu dây liệt kê đầy đủ đặc điểm tượng khúc xạ ánh sáng? A Tia sáng đường thẳng B Tia sáng truyền từ môi trường suốt sang môi trường suốt khác C Tia sáng bị gãy khúc mặt phân cách hai môi trường D Tia sáng bị gãy khúc mặt phân cách hai môi trường truyền từ môi trường suốt sang mơi trường suốt khác Câu 2: Có tia sáng chiếu từ khơng khí xiên góc vào mặt nước A góc khúc xạ lớn góc tới B góc khúc xạ góc tới C góc khúc xạ nhỏ góc tới D ba trường hợp A, B, C xảy Câu 3: Chiếu tia sáng từ không khí vào mơi trường suốt góc tới 60° góc khúc xạ khơng thể A 30 B 40 C 59 D 80 Câu 4: Trong tượng khúc xạ ánh sáng, góc tới là: A góc tạo tia tới pháp tuyến qua điểm tới B góc tạo tia tới mặt phân cách hai mơi trường C góc tạo tia tới tia khúc xạ D góc tạo tia khúc xạ pháp tuyến Câu 5: Khi góc tới 0 góc khúc xạ A 0 B 90 C 30 D 60 Trang Câu 6: Khi tia sáng truyền từ khơng khí sang mơi trường suốt rắn, lỏng khác góc khúc xạ: A ln nhỏ góc tới B ln lớn góc tới C lớn nhỏ góc tới D ln 90 Câu 7: Khi góc tới giảm góc khúc xạ A tăng B giảm C không đổi D tăng giảm Câu 8: Trong tượng khúc xạ ánh sáng, pháp tuyến là: A đường thẳng vng góc với mặt phân cách hai môi trường B đường thẳng song song với mặt phân cách hai môi trường C đường thẳng nằm mặt phân cách hai môi trường D đường thẳng tạo với mặt phân cách hai mơi trường góc 45 Câu 9: Tia khúc xạ A nằm mặt phẳng tới B nằm mặt phân cách hai môi trường C nằm mặt phẳng D nằm mặt phẳng vng góc với mặt phẳng tới Câu 10: Trên hình vẽ, biết SI tia chiếu từ khơng khí tới mặt nước, tia khúc xạ tia trùng với bốn tia 1, 2, 3, Tia khúc xạ tia số A B C D Câu 11: Trong trường hợp sau tia sáng truyền tới mắt tia khúc xạ? A Khi ta ngắm hoa trước mắt B Khi ta soi gương C Khi ta quan sát cá vàng bể cá cảnh D Khi ta xem chiếu bóng Câu 12: Một tia sáng đèn pin rọi từ khơng khí vào xơ nước Tại đâu xảy tượng khúc xạ ánh sáng? A Trên đường truyền khơng khí B Tại mặt phân cách khơng khí nước C Trên đường truyền nước D Tại đáy xô nước Câu 13: Trường hợp khơng có tượng khúc xạ ánh sáng? Trang A Tia sáng từ không khí vào nước B Tia sáng từ khơng khí vào rượu C Tia sáng từ khơng khí vào dầu ăn D Tia sáng truyền nước Câu 14: Chiếu tia sáng từ khơng khí đến vng góc với mặt nước Khi góc khúc xạ có giá trị bằng: A 90 B 30 C 60 D 0 Câu 15: Chiếu tia sáng từ khơng khí tới bề mặt thủy tinh góc tới 45 Góc khúc xạ nhận giá trị giá trị đây? A 30 B 45 C 60 D 90 Câu 16: Hãy vẽ tia khúc xạ ứng với tia tới trường hợp sau: Câu 17: Một người thợ lặn nước sử dụng ống để nhìn ngồi khơng khí thấy chim hình vẽ Hãy vẽ đường truyền tia sáng từ chim đến mắt trường hợp này? Câu 18: Trong tia khúc xạ đây, tia vẽ đúng, tia vẽ sai? Giải thích Câu 19: Hãy nêu điểm giống khác tượng khúc xạ ánh sáng phản xạ ánh sáng? Dạng 2: Hiện tượng nâng hạ ảnh khúc xạ ánh sáng Phương pháp giải Ảnh tạo khúc xạ bị lệch khỏi vị trí thực tế  Khi nhìn từ khơng khí vào nước: ảnh dịch lại gần mắt Trang  Khi nhìn từ nước khơng khí: ảnh lùi xa mắt Ví dụ mẫu Ví dụ 1: Khi nhìn vào bể cá, ta có cảm giác cá gần mặt nước đưa tay vào để bắt cá thấy cá lại khơng gần ta thấy Giải thích tượng Hướng dẫn giải Khi nhìn vào bể cá, khúc xạ ánh sáng, tia khúc xạ từ nước khơng khí bị lệch xa pháp tuyến tia tới Ảnh cá nâng lên cao so với thực tế Do đó, ta đưa tay vào bể đến vị trí ta nhìn ta khơng bắt cá Ví dụ (40-41.3 sách tập): Hình vẽ bên mơ tả bạn học sinh nhìn qua ống thẳng thấy hình ảnh viên sỏi đáy bình nước a Giữ nguyên vị trí ống, bạn dùng que thẳng dài xun qua ống đầu que có chạm vào viên sỏi khơng? Vì sao? b Vẽ đường truyền tia sáng từ viên sỏi đến mắt trường hợp đó? Hướng dẫn giải a Khi nhìn qua ống thấy viên sỏi, tia sáng từ viên sỏi đến mắt bị khúc xạ lệch khỏi phương truyền thẳng Do ta dùng que thẳng dài xuyên qua ống đầu que không chạm vào viên sỏi b Tia sáng từ viên sỏi đến mắt bị khúc xạ mặt phân cách nước khơng khí Tia khúc xạ dọc theo que đến mắt (như hình vẽ) Trang ĐÁP ÁN 1-D 2-C 11-C 12-B Câu 3: Chọn D 3-D 13-D 4-A 14-D 5-A 15-A 6-A 7-B 8-A 9-A 10-B Khi chiếu tia sáng từ không khí vào mơi trường suốt góc khúc xạ ln nhỏ góc tới nên góc tới 60° góc khúc xạ khơng thể lớn góc tới Câu 10: Chọn B Tia số nằm bên pháp tuyến so với tia tới cho góc khúc xạ nhỏ góc tới nên thỏa mãn tia khúc xạ truyền từ khơng khí vào nước Câu 16: Câu 17: Tia sáng từ chim đến mặt nước bị khúc xạ vào ống truyền tới mắt người thợ lặn Câu 18: Tia sáng từ S tới mặt nước bị khúc xạ nước với góc khúc xạ nhỏ góc tới Tia vẽ tia khúc xạ khác bên pháp tuyến so với tia tới đảm bảo góc khúc xạ nhỏ góc tới Tia vẽ sai tia tới vng góc nên truyền thẳng Tia vẽ sai tia khúc xạ truyền thẳng mà khơng bị lệch Tia vẽ sai góc khúc xạ lớn góc tới Câu 19:  Hiện tượng phản xạ ánh sáng: + tượng tia sáng truyền từ mơi trường suốt đến mặt phân cách bị hắt lại theo môi trường suốt cũ Trang 10 + góc phản xạ góc tới  Hiện tượng khúc xạ ánh sáng: + tượng tia sáng truyền từ môi trường suốt sang môi trường suốt khác bị gãy khúc mặt phân cách + góc khúc xạ khơng góc tới Trang 11