BÀI TẬP KHÚC XẠ VÀ PHẢN XẠ TOÀN PHẦN VẬT LÝ 11

Câu 2: Một tia sáng được chiếu từ không khí vào môi trường có chiết suất n 3.. Câu 3: Chiếu một tia sáng từ không khí vào nước biết chiết suất của nước là 3 4  n , biết tia phản xạ v

 Tin nhắn NỘI DUNG

CHƯƠNG 6 KHÚC XẠ ÁNH SÁNG – PHẢN XẠ TOÀN PHẦN

+ ) ĐN Khúc xạ

+) ĐLuật khúc xạ ánh sáng

+) Hiện tượng phản xạ 1 phần

+) Hiện tượng phản xạ toàn phần

+) Xác định ảnh qua lưỡng chất

KHÚC XẠ ÁNH SÁNG

I ĐN: Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là hiện tượng ánh sáng truyền qua mặt phân cách giữa hai môi

trường trong suốt thì bị đổi hướng đột ngột (gãy khúc) ở mặt phân cách giữa hai môi trường

+) SI : Tia tới +) I : Điểm tới

+) NN/ : Pháp tuyến

+) IR : Tia khúc xạ

+) IK : Tia phản xạ một phần

+) i : góc tới

+) r : góc khúc xạ

+) i/ : góc phản xạ

 Khi tia sáng truyền từ không khí vào nước thì góc tới i luôn lớn hơn góc khúc xạ r

 Khi truyền tia sáng từ nước ra không khí thì góc tới i luôn nhỏ hơn góc khúc xạ r

Ánh sáng truyền từ môi trường chiết suất nhỏ sang môi trường chiết suất lớn luôn có tia khúc xạ

II ĐỊNH LUẬT KHÚC XẠ ÁNH SÁNG

- Tia tới nằm trong mặt phẳng tới

- Tia tới và tia khúc xạ nằm hai bên pháp tuyến tại điểm tới

- Đối với hai môi trường trong suốt nhất định thì tỉ số giữa sin góc tới (sin i) và sin góc

khúc xạ ( sinr) là một hằng số :

1

2 2

1

sin

sin sin

sin

n

n r

i r

n i

- Chiết suất tỉ đối :

2 1 1

2 21

v

v n

n n

- Chiết suất tuyệt đối :

1 1

v

c

2 2

v

c

n 

- Chiết suất càng lớn thì môi trường càng chiết quang hơn

Ánh sáng có tính thuận nghịch : ánh sáng truyền đi theo chiều từ SIR và truyền ngược lại (hình1)

Ảnh của vật được tạo bởi sự khúc xạ ánh sáng qua mặt phân cách của hai môi trường, cụ thể như hình vẽ

Xét điểm O ở đáy cốc và có ảnh ảo là O / như hình vẽ

O/

A B

S

N

K

R

N /

I

r

i / i

n 1

n 2

( Hình 1)

HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN

Điều kiện xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần

(1) Ánh sáng truyền từ môi trường chiết suất lớn sang môi trường chiết suất nhỏ ( n 1 > n 2 )

(2) Góc tới lớn hơn hoặc bằng góc giới hạn phản xạ toàn phần ii gh



lon

nho gh

n

n n

n n

1

2 21

sin

Khi thỏa mãn điều kiện (1) và (2) sẽ xảy ra phản xạ toàn phần

 Tin nhắn Điều kiện để có phản xạ một phần là gì ?

-

KHÚC XẠ - PHẢN XẠ MỘT PHẦN

Câu 1: Một tia sáng được chiếu từ nước ra không khí dưới góc tới 300, biết chiết suất của nước là

3

4



a) Tính góc khúc xạ

b) Tính góc lệch của tia sáng ĐS: 41,80; 11,80

Câu 2: Một tia sáng được chiếu từ không khí vào môi trường có chiết suất n 3

a) Tính góc khúc xạ biết góc tới i=600

b) Tính góc tới, biết rằng tia khúc xạ vuông góc với tia phản xạ

ĐS: r = 300 ; i=600

Câu 3: Chiếu một tia sáng từ không khí vào nước biết chiết suất của nước là

3

4



n , biết tia phản xạ và tia khúc

xạ vuông góc với nhau Tính góc khúc xạ r ? ĐS: r = 36,90

Câu 4: Một tia sáng được chiếu từ thủy tinh có chiết suất n=1,5 vào một môi trường có chiết n dưới góc tới

i=600 Tìm n để tia khúc xạ và tia phản xạ vuông góc với nhau ? ĐS: n1,5 3

tia phản xạ vuông góc với tia khúc xạ Tính chiết suất của thủy tinh ? ĐS: n= 1,73

khúc xạ lệch 150 so với tia tới Tính chiết suất tỉ đối n21 của môi trường (2) đối với môi trường (1)

ĐS : 1,414 ; 0,82

Câu 7: Chiếu một chùm tia hẹp từ không khí tới mặt thoáng chất lỏng ta nhận được tia phản xạ hợp với tia tới

một góc 1200 và tia khúc xạ hợp với tia tới một góc 1500 Tính chiết suất của chất lỏng ? ĐS: 1,73

Câu 8: Cho vận tốc ánh sáng truyền trong một tấm thủy tinh là 1,73.108 m/s biết rằng một tia sáng chiếu từ không khí vào thủy tinh đó với góc tới i thì cho ta tia khúc xạ vuông góc với tia phản xạ Tính i ? ĐS: 600

Câu 9*: Một tia sáng được chiếu đến điểm giữa của mặt trên một khối lập phương trong suốt chiết suất n=1,5

Tính góc tới i lớn nhất để tia khúc xạ vào trong khối còn gặp mặt đáy của khối ĐS: 0

60



i

S R

i gh

I

n 1

n 2

Câu 10: Chiếu một chùm tia sáng song song vào một bản thủy tinh có hai mặt giới hạn là hai mặt phẳng song

song với nhau ( bản mặt song song) Chứng minh rằng chùm tia ló ra khỏi bản thủy tinh song song với tia tới ? ĐS: i=i/ SJ//JR

Câu 11: Một chùm tia sáng mặt trời chiếu vào một giọt nước hình cầu

a) Chứng minh rằng chỉ có một tia sáng duy nhất truyền qua tâm hình cầu

b) Xét tia sáng có góc tới 450 Tính góc lệch giữa tia tới và tia ló của nó biết chiết suất của nước

là n 2? ĐS: 300

ẢNH CỦA VẬT QUA LƯỠNG CHẤT PHẲNG

Câu 1: Có một bể nước hình hộp chữ nhật , mặt nước trong nằm cách miệng bể 15cm Ánh sáng mặt trời chiếu

xiên góc vào bể nước Ta chỉ thấy bóng của một thành bể in xuống đáy bể Chiều dài của bóng ở trên mặt nước

là 20cm và dưới đáy bể là 65cm Tính chiều sâu của lớp nước biết chiết suất của nước là

3

4

? Đs: 60cm

Câu 2: Một đồng xu S nằm dưới đáy của một chậu nước , cách mặt nước 40cm Một học sinh nhìn thấy đồng

xu đó từ ngoài không khí theo phương thẳng đứng Tính khoảng cách từ ảnh S/

của dồng xu S tới mặt nước , biết chiết suất của nước

3

4

? ĐS: 30cm

Câu 3: Một chậu chứa một lớp nước dày 30cm , chiết suất của nước là

3

4

a) Chiếu một chùm tia sáng song song tới mặt nước với góc tới là 450 Tính góc lệch hợp bởi chùm tia khúc xạ và chùm tia tới ?

b) Mắt ở trong không khí , nhìn xuống đáy chậu sẽ thấy đáy chậu cách mặt nước một đoạn bao nhiêu ? ĐS: a) D=130 ; b) 22,5cm

Câu 4: Một cái cọc được cắm thẳng đứng trong một bể rộng, đáy nằm ngang chứa đầy nước Phần cọc nhô trên

mặt nước dài 60cm, bóng của cái cọc nhô trên mặt nước dài 80cm và ở dưới đáy bể dài 170cm Tính chiều sâu của bể nước, biết chiết suất của nước là

3

4



n ĐS: h=120cm

Câu 5: Một học sinh nhìn một hòn sỏi ở đáy một chậu nước sâu 40cm , chiết suất của nước là

3

4



n Hỏi bạn

ấy thấy hòn sỏi cách mặt nước bao nhiêu ? ĐS: 30cm

Câu 6: Một chiếc bể hình hộp chữ nhật có đáy nằm ngang, chứa đầy nước chiết suất của nước là

3

4



n Một sinh viên nhìn vào điểm giữa của mặt nước theo phương hợp với phương thẳng đứng một góc 450 và nằm trong mặt phẳng vuông góc với hai thành bể Hai thành bể này cách nhau 30cm Sinh viên ấy vừa vặn nhìn thấy một điểm nằm trên giao tuyến của thành bể và đáy bể Tính chiều sâu của bể nước ? ĐS: 24cm

hồ hình như cách mặt nước 17,3cm

a) Tính chiều sâu của hồ nước ,biết chiết suất nước là n 2

b) Nếu học sinh quan sát theo phương gần như vuông góc với mặt thoáng thì thấy A cách mặt thoáng bao nhiêu ?

ĐS: 300 ; 30cm ; 21,2cm

Câu 8: Chiết suất của nước là

3

4



n , một người đặt mắt cách mặt nước 60cm trong không khí nhìn một con cá nhỏ ở cách mặt nước 40cm dưới nước Mắt và cá ở trên cùng một đường thẳng đứng

a) Người nhìn thấy cá cách mặt nước bao nhiêu ? b) Cá nhìn thấy mắt người cách mặt nước bao nhiêu ?

ĐS : 30cm ; 80cm

PHẢN XẠ TOÀN PHẦN

Câu 1: Một khối bán trụ trong suốt có chiết suất n 2.Một chùm tia sáng hẹp

nằm trong mặt phẳng tiết diện vuông góc chiếu như hình vẽ

a) Tính góc khúc xạ giới hạn giữa thủy tinh và không khí

b) Xác định đường đi của tia sáng trong các trường hợp sau  300;450;600

ĐS: a) 450 ; pxt phần ; r =900 ; r =450

Câu 2: Cho biết góc khúc xạ giới hạn giữa một môi trường trong suốt với không khí là 600 Tính tốc độ truyền của ánh sáng trong môi trường ?

ĐS: 1,15 ; 2,6.108 m/s

Câu 3: Chiếu một chùm tia sáng hẹp từ không khí đến gặp mặt thoáng của một chất lỏng với góc tới i thì góc

khúc xạ lệch đi 150 so với tia tới và hợp với tia phản xạ một góc 750

a) Tính chiết suất của chất lỏng và vận tốc của ánh sáng trong chất lỏng đó

b) Nếu chiếu ánh sáng từ chất lỏng ra không khí với góc tới i như trên thì hiện tượng xảy ra như thế nào ? ĐS: 1,22 ; 2,46.108m/s ; pxtp

Câu 4: Một sợi quang hình trụ, lõi có chiết suất n1=1,5 Phần vỏ bọc có chiết

suất n2  2 Chùm tia tới hội tụ ở mặt trước của sợi với góc2 như hình

vẽ bên Xác định góc  để các tia sáng của chùm truyền đi được trong ống ? ĐS: 0

30





Câu 5: Một ngọn đèn nhỏ S nằm dưới đáy bể nước nhỏ sâu 20cm, hỏi phải thả nỗi trên mặt nước một tấm gỗ

mỏng có vị trí hình dạng và kích thước nhỏ nhất bao nhiêu để vừa vặn không có tia sáng nào của ngọn đèn lọt qua mặt thoáng của nước ? Chiết suất của nước là

3

4



n ? ĐS: tròn , R=22,7cm

Câu 6: Một tia sáng đơn sắc đi từ không khí tới điểm I của mặt đáy một khối thủy tinh hình hộp chữ nhật với

góc tới i1=450 và phản xạ toàn phần tại điểm J trên mặt bên của khối thủy tinh đó, biết rằng mặt phẳng tới vuông góc với mặt bên đã cho Hỏi chiết suất của thủy tinh có giá trị nhỏ nhất bằng bao nhiêu ?

ĐS: nmin =1,225

i=450 tại điểm tới I

a) Tính góc khúc xạ

b) Tia khúc xạ này gặp mặt bán trụ tại J tìm khoảng cách OI để không có tia

ló ra khỏi mặt bán trụ tại J

ĐS: 300 ; OI 32,7cm

S

I

O