Lí 11_chương 6_day them

Tài liệu thuộc bộ tài liệu dạy thêm lớp 11. Sử dụng cho giáo viên giảng dạy có đầy đủ tóm tắt lí thuyết_ Bài tập ví dụ mẫu_ Bài tập tự giải_Bài tập trắc nghiệm. Tất cả các bài đều có lời giải chi tiết giúp học sinh tự học nâng cao trình độ

Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới và ở bên kia pháp tuyến so với tia tới

Tỉ số giữa sin góc tới và sin góc khúc xạ là hằng số: sin

sin

i n

r (Hằng số n được gọi là chiết suất tỷ đối của môi trường khúc xạ đối với môi trườngtới)

3 Chiết suất của một môi trường

a Chiết suất tỉ đối

- Chiết suất tỉ đối của môi trường 2 đối với môi trường 1 bằng tỉ số giữa các tốc độtruyền ánh sáng v1 và v2 trong môi trường 1 và môi trường 2

2

1 1

2 21

v

vn

nn

n1 và n2 là các chiết suất tuyệt đối của môi trường 1 và môi trường 2

- Công thức khúc xạ:

sini = nsinr ↔ n1sini = n2sinr

b Chiết suất tuyệt đối

Chiết suất tuyệt đối của một môi trường là chiết suất tỉ đối của môi trường đó đốivới chân không

4 Tính thuận nghịch của sự truyền ánh sáng

- Ánh sáng truyền đi theo đường nào thì cũng truyền ngược lại theo đường đó

n12 =

21

1

n

B CÁC DẠNG BÀI TẬP CƠ BẢN DẠNG 1: ÁP DỤNG ĐỊNH LUẬT KHÚC XẠ ÁNH SÁNG

Trong đó: + n1 là môi trường chứa tia tới

2 Các thí dụ mẫu

Ví dụ 1: Tia sáng truyền từ nước và khúc xạ ra không khí Tia khúc xạ và phản xạ ở

mặt nước vuông góc với nhau Biết nước có triết suất là 4/3, tính góc tới của tia sáng

Lời giải

- Áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng

n1sini = n2sinr = n2sin(90 - i) = n2cosi

0 2

- Vì i > igh nên không có tia khúc xạ

Ví dụ 3: Chiếu một chùm tia sáng đơn sắc song song, hẹp (coi như một tia sáng)

từ không khí vào thủy tinh với góc tới i Biết tia khúc xạ trong thủy tinh vuông gócvới tia phản xạ ngoài không khí, chiết suất tỉ đối của thủy tinh đối với không khíbằng 3 Tính góc tới i

Lời giải

- Góc giới hạn phản xạ toàn phần

' 0 ' 2 1 3 sin 35 26 3 gh gh n i i n   � 

2 1 2 1 sin sinr sin sinr sin 3 sinr(1) n n i n i n i  �   � - Theo đầu bài: i + r = 900 (2)

Thay (2) vào (1) ta được 0 0 0 0 sin 3 sin(90 ) 3(sin 90 cos sin cos90 ) 3 cos tan 3 60 i i i i i i i        � �

3 Bài tập vận dụng 6.1: Một tia sáng đi từ không khí vào nước có chiết suất n = 4/3 dưới góc tới i = 300 a Tính góc khúc xạ

b Tính góc lệch D tạo bởi tia khúc xạ và tia tới

6.2: Một tia sáng chiếu từ nước có chiết suất n1 = 4/3 vào thủy tinh có chiết suất n2 = 1,5 với góc tới 350 Tính góc khúc xạ

6.4: Một cây gậy cắm thẳng đứng xuống đáy hồ sâu 1,5m Phần gậy nhô lên khỏi mặt nước là 0,5m Ánh sáng mặt trời chiếu xuống hồ theo phương hợp với pháp tuyến mặt nước góc 600 Tính chiều dài bóng cây gậy trên mặt nước và dưới đáy hồ (Biết chiết suất của không khí là 1, của nước là 4/3)

6.5: Một tia sáng được chiếu đến điểm i

giữa của mặt trên một khối lập phương trong suốt có n = 1,5 Tìm góc tới lớn

nhất để tia khúc xạ còn gặp mặt đáy của khối lập phương?

6.6: Ba môi trường trong suốt (1), (2), (3) có thể đặt tiếp giáp nhau Với cùng góc tới i

= 600, nếu ánh sáng truyền từ (1) vào (2) thì góc khúc xạ là 450, nếu ánh sáng truyền

từ (1) vào (3) thì góc khúc xạ là 300 Hỏi nếu ánh sáng truyền từ (2) vào (3) vẫn với góc tới i thì góc khúc xạ là bao nhiêu?

C TRẮC NGHIỆM CỦNG CỐ

6.7: Phát biểu nào sau đây là đúng?

A Chiết suất tỉ đối của môi trường chiết quang nhiều so với môi trường chiết quang ít thì nhỏ hơn đơn vị

B Môi trường chiết quang kém có chiết suất tuyệt đối nhỏ hơn đơn vị

C Chiết suất tỉ đối của môi trường 2 so với môi trường 1 bằng tỉ số chiết suất tuyệt đối n2 của môi trường 2 với chiết suất tuyệt đối n1 của môi trường 1

D Chiết suất tỉ đối của hai môi trường luôn lớn hơn đơn vị vì vận tốc ánh sáng trong chân không là vận tốc lớn nhất

6.8: Với một tia sáng đơn sắc, chiết suất tuyệt đối của nước là n1, của thuỷ tinh là n2 Chiết suất tỉ đối khi tia sáng đó truyền từ nước sang thuỷ tinh là:

A n21 = n1/n2 B n21 = n2/n1 C n21 = n2 – n1 D n12 = n1 – n2

6.9: Chọn câu trả lời đúng.

Trong hiện tượng khúc xạ ánh sáng

A góc khúc xạ luôn bé hơn góc tới

B góc khúc xạ luôn lớn hơn góc tới

C góc khúc xạ tỉ lệ thuận với góc tới

D khi góc tới tăng dần thì góc khúc xạ cũng tăng dần

6.10: Chiết suất tỉ đối giữa môi trường khúc xạ với môi trường tới

C bằng tỉ số giữa chiết suất tuyệt đối của môi trường khúc xạ và chiết suất tuyệt đối của môi trường tới

D bằng hiệu số giữa chiết suất tuyệt đối của môi trường khúc xạ và chiết suất tuyệt đối của môi trường tới

A tia sáng bị gãy khúc khi đi qua mặt phân cách giữa hai môi trường

B tất cả các tia sáng đều bị khúc xạ và đi vào môi trường n2

C tất cả các tia sáng đều phản xạ trở lại môi trường n1

D một phần tia sáng bị khúc xạ, một phần bị phản xạ

6.12: Chiết suất tuyệt đối của một môi trường truyền ánh sáng

A luôn lớn hơn 1 B luôn nhỏ hơn 1

C luôn bằng 1 D luôn lớn hơn 0

6.13: Chiếu một tia sáng đơn sắc đi từ không khí vào môi trường có chiết suất n, sao

cho tia phản xạ vuông góc với tia khúc xạ Khi đó góc tới i được tính theo công thức

A sini = n B sini = 1/n C tani = n D tani = 1/n

6.14: Một bể chứa nước có thành cao 80 (cm) và đáy phẳng dài 120 (cm) và độ cao mực nước trong bể là 60 (cm), chiết suất của nước là 4/3 Ánh nắng chiếu theo phương nghiêng góc 300 so với phương ngang Độ dài bóng đen tạo thành trên mặt nước là A 11,5 (cm) B 34,6 (cm) C 63,7 (cm) D 44,4 (cm)

6.15: Một bể chứa nước có thành cao 80 (cm) và đáy phẳng dài 120 (cm) và độ cao mực nước trong bể là 60 (cm), chiết suất của nước là 4/3 Ánh nắng chiếu theo phương nghiêng góc 300 so với phương ngang Độ dài bóng đen tạo thành trên đáy bể là: A 11,5 (cm) B 34,6 (cm) C 51,6 (cm) D 85,9 (cm)

6.16: Một điểm sáng S nằm trong chất lỏng (chiết suất n), cách mặt chất lỏng một

khoảng 12 (cm), phát ra chùm sáng hẹp đến gặp mặt phân cách tại điểm I với góc tới rất nhỏ, tia ló truyền theo phương IR Đặt mắt trên phương IR nhìn thấy ảnh ảo S’ của

S dường như cách mặt chất lỏng một khoảng 10 (cm) Chiết suất của chất lỏng đó là

A n = 1,12 B n = 1,20 C n = 1,33 D n = 1,40

6.17: Trong hiện tượng khúc xạ ánh sáng, phát biểu nào sau đây sai? A Khi góc tới tăng thì góc khúc xạ giảm B Khi tia tới vuông góc mặt phân cách hai môi trường thì tia khúc xạ cùng phương với tia tới C Khi ánh sáng đi từ môi trường chiết quang hơn sang môi trường chiết quang kém thì góc khúc xạ lớn hơn góc tới D Tỉ số giữa sin góc khúc xạ với sin góc tới luôn không đổi đối với hai môi trường trong suốt nhất định DẠNG 2: LƯỠNG CHẤT PHẲNG 1.Phương pháp

a.Ảnh của một vật

- Xác định ảnh của một vật qua lưỡng ’

chất phẳng

- Lưỡng chất phẳng là mặt phân cách S

giữa hai môi trường có chiết suất n1, n2

- Đặt d = SH khoảng cách từ mặt phân

cách đến vật, d’ = S’H khoảng cách tư mặt d i n1

phân cách tới ảnh S’

Ta có:

SHI a

H I

Theo định luật khúc xạ ánh sáng: n1sini = n2sinr 2

1

sin sinr

n i n



� r n2

Vậy ta có công thức:

' 2 1

n d

d  n (*)

b Kết luận.

hơn: (*) � d’ > d, ảnh S’ nằm xa mặt phân cách hơn vật S.

2 Các thí dụ mẫu.

Ví dụ 1 Phía trên mặt nước 30 cm có một bóng đèn điện, phía dưới mặt nước có một

con cá đang bơi ngang Nếu để mắt trong không khí nhìn gần vuông góc với mặt nướcthì thấy ở dưới nước con cá đang đâm vào bóng đèn

1 Giải thích hiện tượng

2 Hỏi con cá cách mặt nước bao nhiêu?

3 Muốn đâm trúng con cá thì hướng mũi xiên xuống độ sâu nào?

Chiết suất của nước bằng 4/3

Lời giải

1 Giải thích hiện tượng

Ánh sáng từ bóng đèn chiếu xuống mặt nước phản xạ lên và mắt nhìn thấy ảnh ảocủa bóng đèn ở dưới mặt nước Ánh sáng mặt trời chiếu qua mặt nước đập vào con cá,phản xạ lên rồi khúc xạ ra ngoài không khí Nếu để mắt hứng các tia khúc xạ thì nhìnthấy ảnh ảo của con cá ở dưới nước Vì mắt đồng thời nhận được hai chùm sáng phản

xạ và khúc xạ trùng nhau nên có cảm giác như con cá đâm vào bóng đèn

2 Hỏi con cá cách mặt nước bao nhiêu?

Ví dụ 2 Một cái cọc được cắm thẳng đứng trong một bể rộng, đáy nằm ngang, chứa

đầy nước Phần cọc nhô trên mặt nước dài 0,6 m Bóng của cái cọc trên mặt nước dài0,8 m, ở dưới đáy bể dài 1,7 m Tính chiều sâu của bể nước (chiết suất của nước là4/3)

Lời giải

- Ta có: tani = IJ 4 0

53

SI  �  S

- Theo định luật khúc xạ ánh sáng

n1sini = n2sinr J i I

1

2

0

1

4 / 3 37

n

i n

r

�



�

1, 2

JQ



�

K Q H

* Thí dụ 3 Dưới đáy một bể cá có một ngọn đèn nhỏ Chiều sâu của nước là 20cm.

Hỏi phải thả nổi trên mặt nước một tấm gỗ mỏng có hình dạng, vị trí kích thước tối thiểu như thế nào để vừa đủ không cho một tia sáng nào của ngọn đèn lọt ra ngoài qua mặt thoáng của nước Cho chiết suất của nước là n = 4/3

Lời giải

- Ta có góc giới hạn phản xạ toàn phần

1

1

n

i

n  n �  O I

- Xét tia tới AI có tia khúc xạ nằm trên

mặt phân cách

Chùm sáng có góc i = igh nằm trên �

mặt nón đỉnh A A � Tấm gỗ dạng hình tròn, tâm O, bán kính R = OI - Ta có: tanigh =OI R OA h tan cossin sin 2 1 sin gh gh gh gh gh i h i R h i h i    �  (1) - Từ (1) và (2) ta được R = .1/ 2 2 22,7 1 1/ 1 h n h R cm n  n �    3 Bài tập vận dụng 6.18: Chiếu một tia sáng từ nước vào thủy tinh, chiết suất của nước n1 = 4/3, của thủy tinh n2 = 1,5 Tính: a) Chiết suất tỉ đối của thủy tinh đối với nước

b) Góc khúc xạ khi góc tới là i1 = 300; i2 = 450

6.19: Một cái thước được cắm thẳng đứng vào bình nước có đáy phẳng, ngang Phần thước nhô khỏi mặt nước là 4 cm Chếch ở trên có một ngọn đèn Bóng của thước trên mặt nước dài 4 cm và ở đáy dài 8 cm Tính chiều sâu của nước trong bình, chiết suất của nước là 4/3

6.20: Một cái cọc có chiều cao h cắm vào một hồ nước sâu 1,5 m thì bóng của cọc trên mặt hồ là 0,9 m và ở đáy hồ là 2,14 m Xác định chiều cao của cọc Biết chiết suất của không khí bằng 1 và của nước là 4/3

6.21: Một cái chậu đặt trên một mặt phẳng nằm ngang, chứa một lớp nước dày 20 cm, chiết suất n = 4/3 Đáy chậu là một gương phẳng Mắt M cách mặt nước là 30 cm, nhìn thẳng góc xuống đáy chậu Xác định khoảng cách từ ảnh của mắt tới mặt nước Vẽ đường đi của ánh sáng qua quang hệ trên

6.22: Cho khoảng cách từ ảnh A’ đến mặt nước là 40 cm Cho chiết suất của nước là 4/3 Tính chiều sâu của bể nước

6.23: Một thước kẻ dài 40 cm được để chìm một nửa chiều dài trong nước (chiết suất của nước là 4/3) Thước nghiêng 450 với mặt thoáng của nước Hỏi mắt ở trong không khí sẽ thấy phần chìm của thước làm với mặt thoáng của nước một góc bao nhiêu độ?

6.24: Một tia sáng chiếu từ không khí gặp một khối thủy tinh (có chiết suất n = 3) Biết rằng góc tới của tia sáng tới là i = 600, sau khi gặp mặt phân cách giữa hai môi trường, một phần ánh sáng phản xạ và một phần ánh sáng khúc xạ Xác định góc hợp bởi tia phản xạ và tia khúc xạ trong hiện tượng nói trên

6.25: Một tia sáng truyền trong không khí tới gặp mặt thoáng của một chất lỏng có chiết suất n = 3 Biết tia phản xạ hợp với tia tới một góc 1200, tính góc khúc xạ r

6.26: Một người ngồi trên bờ hồ nhúng chân vào nước trong suốt.

a Khoảng cách thực từ bàn chân A tới mặt nước là 44 cm Hỏi mắt người cảm thấy bàn chân cách mặt nước bao nhiêu ?

b Người này cao 180 cm và nhìn thấy một hòn sỏi dưới đáy hồ dường như cách mặt nước 150 cm Hỏi nếu đứng xuống hồ thì người ấy có bị ngập đầu không ?

C TRẮC NGHIỆM CỦNG CỐ 6.27: Một ngọn đèn nhỏ S đặt ở đáy một bể nước có chiết suất n = 4/3, độ cao mực nước h = 60 cm Bán kính r bé nhất của tấm gỗ tròn nổi trên mặt nước sao cho không một tia sáng nào từ S lọt ra ngoài không khí là A r = 49 cm B r = 53 cm C r = 55 cm D r = 51 cm

6.28: Chiếu một chùm tia sáng song song trong không khí tới mặt nước có chiết suất n = 4/3, với góc tới là 450 Góc hợp bởi tia khúc xạ và tia tới là: A D = 70032’ B D = 450 C D = 25032’ D D = 12058’

6.29: Một chậu nước chứa một lớp nước dày 24 cm, chiết suất của nước là n = 4/3. Mắt đặt trong không khí, nhìn gần như vuông góc với mặt nước sẽ thấy đáy chậu dường như cách mặt nước một đoạn bằng A 6 cm B 8 cm C 18 cm D 23 cm

6.30: Một cái chậu đặt trên một mặt phẳng nằm ngang, chứa một lớp nước dày 20 cm, có chiết suất n = 4/3 Đáy chậu là một gương phẳng Mắt M cách mặt nước 30 cm, nhìn thẳng góc xuống đáy chậu Khoảng cách từ ảnh của mắt tới mặt nước là A 30 cm B 45 cm C 60 cm D 70 cm

6.31: Phát biểu nào sau đây là đúng?

A Chiết suất tỉ đối của môi trường chiết quang nhiều so với môi trường chiếtquang ít thì nhỏ hơn đơn vị

B Môi trường chiết quang kém có chiết suất tuyệt đối nhỏ hơn đơn vị

C Chiết suất tỉ đối của môi trường 2 so với môi trường 1 bằng tỉ số chiết suất tuyệtđối n2 của môi trường 2 với chiết suất tuyệt đối n1 của môi trường 1

D Chiết suất tỉ đối của hai môi trường luôn lớn hơn đơn vị vì vận tốc ánh sángtrong chân không là vận tốc lớn nhất

6.32: Với một tia sáng đơn sắc, chiết suất tuyệt đối của nước là n1, của thủy tinh là n2.Chiết suất tỉ đối khi ánh sáng đó truyền từ nước sang thủy tinh là

n

n C n21 = n2 – n1 D n21 = n1 – n2

6.33: Chọn câu trả lời đúng ?

Trong hiện tượng khúc xạ ánh sáng

A góc khúc xạ luôn bé hơn góc tới

B góc khúc xạ tỉ lệ thuận với góc tới

C góc khúc xạ luôn lớn hơn góc tới

D khi góc tới tăng dần thì góc khúc xạ cũng tăng dần

6.34: Chiết suất tỉ đối giữa môi trường khúc xạ với môi trường tới

A tia sáng bị gẫy khúc khi đi qua mặt phân cách giữa hai môi trường

B tất cả các tia sáng đều bị khúc xạ và đi vào môi trường n2

C tất cả các tia sáng đều phản xạ trở lại môi trường n1

D một phần tia sáng bị khúc xạ, một phần bị phản xạ

6.36: Chiết suất tuyệt đối của một môi trường truyền ánh sáng

A luôn lớn hơn 1 B luôn nhỏ hơn 1

C luôn bằng 1 D luôn lớn hơn 0

6.37: Điều nào sau đây không đúng khi phát biểu về hiện tượng khúc xạ ánh sáng?

A Tia sáng truyền thẳng khi có phương vuông góc với mặt phân cách hai môi trường

B Tia sáng truyền thẳng góc mặt phân cách hai môi trường có chiết suất bằng nhau

C Tia khúc xạ lệch gần đường pháp tuyến hơn tia tới

D Tỉ số sin góc tới và sin góc khúc xạ là chiết suất tỉ đối của môi trường chứa tia khúc xạ đối với môi trường chứa tia tới

6.38: Chiếu một tia sáng đơn sắc đi từ không khí vào môi trường có chiết suất n, sao

cho tia phản xạ vuông góc với tia khúc xạ Khi đó góc tới i được tính theo công thức

A sini = n B sini = 1/n C tani = n D tani = 1/n

6.39: Chiết suất tuyệt đối của môi trường là một hằng số A chỉ phụ thuộc bản chất của môi trường B phụ thuộc bản chất của môi trường và tần số ánh sáng C chỉ phụ thuộc tần số của ánh sáng D phụ thuộc bản chất của môi trường, nhưng không phụ thuộc ánh sáng qua môi trường DẠNG 3: BẢN MẶT SONG SONG 1 Phương pháp a Độ dời ảnh

Gọi S’ là ảnh của S qua bản mặt song song, độ dời ảnh là:  SS' ’

Ta có: ' ' ' ' SS II IH I H e I H        Lại có: JH = I’H.tani = IH.tanr

Hay I’H sini = IH sinr

Vậy: SS e 1

n

� � Chú ý: Khoảng dời ảnh  không phụ

thuộc vào vị trí đặt vật Ảnh luôn dời

theo chiều ánh sáng tới

b Độ dời ngang của tia sáng.

Khi ánh sáng qua bản mặt song song thì không đổi phương, nhưng dời ngang Độdời ngang của tia sáng là khoảng cách giữa tia tới và tia ló: d = IM

Ví dụ 1 Đặt trên một quyển vở nằm ngang một cái K

cốc thủy tinh chiết suất n1 = 1,5; đáy cốc có hai mặt

song song Nếu để mắt ở trên nhìn gần thẳng đứng

xuống thì thấy hình như chữ trên vở cách mặt trên

đáy cốc 6 cm

1 Tìm chiều dày đáy cốc

2 Đổ nước chiết suất n2 = 4/3 vào cốc, nhìn xuống ●A2

thì thấy hình như chữ cách mặt thoáng của nước 10cm I ● A1

Tìm chiều cao của nước trong cốc AB

Lời giải

1 Tìm chiều dày đáy cốc

- Đáy cốc là một bản mặt song song chiết suất n1, chiều dày d Chữ AB là vật thật.Nếu để mắt nhận các tia ló khỏi bản mặt song song sẽ nhìn thấy ảnh ảo A1B1, dịch lêntrên một đoạn:

AA1 = d

1

11

2 Tìm chiều cao của nước trong cốc

- Sau khi đổ nước, ánh sáng từ chữ AB, qua bản mặt song song rồi lại tiếp tục quanước ló ra ngoài không khí Nếu để mắt hứng các tia ló này mắt lại nhìn thấy ảnh ảo

A2B2 ở dưới nước

- Ta coi lớp nước như một bản mặt song song có chiều cao h, chiết suất n2 = 4/3 đặttrong không khí.

- Ta có độ dịch chuyển ảnh

A2A1 = h

2

11

Thí dụ 2 Chiếu một tia sáng vào mặt của một tấm thủy tinh có chiết suất n độ dày e

và hai mặt song song với nhau Chứng minh rằng khi ló ra khỏi bản thủy tinh thì tia lósong song với tía tới ban đầu Tính độ dời ngang của tia sáng

Lời giải

a.Chứng minh: JR // SI

Tại I: sini = nsinr

Tại J: sini’ = nsinr’

b Vật thật AB = 2 cm đặt song song với bản Xác định vị trí và độ lớn của ảnh

6.41: Một tia sáng gặp bản mặt song song với góc tới i = 600 Bản mặt làm bằng thủy tinh có chiết suất n = 1,5; độ dày e = 5 cm đặt trong không khí Tính độ dời ngang của tia ló so với tia tới

6.42: Bản hai mặt song song có chiết suất n, độ dày là e. 1 Vẽ ảnh của vật AB đặt song song với bản mặt trong hai trường hợp: AB là vật thật, AB là vật ảo

2 Lập công thức tính khoảng cách giữa vật và ảnh

6.43: Cho bản mặt song song bằng thủy tinh có bề dày e = 3,5 cm chiết suất n1 = 1,4 Tính khoảng cách vật - ảnh trong các trường hợp