Thầy giáo Đỗ Gia Hào Chủ ịch Công Đoàn ngành về dự Đại Hội Công Đoàn trường

c) Thay nước bằng một chất lỏng có chiết suất n’. Khi giảm chiều dài OA của đinh tới 3,2cm thì mắt không thấy được đầu A của đinh nữa.. Chiết suất tỉ đối giữa môi trường khúc xạ và môi t[r]

(1)

CHƯƠNG VI: KHÚC XẠ ÁNH SÁNG 1) Định luật khúc xạ ánh sáng:

Đối với cặp mơi trường suốt xác định tỉ số sin góc tới sin góc khúc xạ số Biểu thức:

n21 phụ thuộc vào chất hai môi trường, gọi chiết suất tỉ đối môi trường chứa tia khúc xạ môi trường chứa tia tới

VD: Ánh sáng truyền từ khơng khí sang thủy tinh, ta có nTT – khơng khí = 1,5 Ánh sáng truyền từ khơng khí sang nước, ta có nnước – khơng khí = 1,33 

4

3

 Nếu n21 > : môi trường chiết quang môi trường  Nếu n21 < : môi trường chiết quang môi trường

2) Ta có:

n1, n2: chiết suất tuyệt đối môi trường 1, môi trường v1, v2: vận tốc truyền ánh sáng môi trường 1, môi trường

Ta viết biểu thức định luật khúc xạ ánh sáng dạng: n1sini = n2sinr.

3) Chiết suất tuyệt đối môi trường suốt chiết suất tỉ đối môi trường chân khơng. Ta có:

c = 300000 km/s = 3.108 m/s vận tốc truyền ánh sáng chân không. v vận tốc truyền ánh sáng môi trường suốt xét

Do v < c nên ta ln có n > 4) Hiện tượng phản xạ toàn phần:

a) Trường hợp ánh sáng truyền theo chiều từ môi trường chiết quang n1 sang môi trường chiết quang n2 (với n2 > n1) tia tới có tia khúc xạ với r < i (hay tia khúc xạ bị lệch gần pháp tuyến)

b) Trường hợp ánh sáng truyền theo chiều từ môi trường chiết quang n1 sang môi trường chiết quang n2 (với n2 < n-1) tia tới có góc tới i > igh bị phản xạ toàn phần

Cơng thức tính góc giới hạn phản xạ tồn phần igh:

Khi i = igh r = 900 (ta nói tượng phản xạ tồn phần bắt đầu xảy ra)



5) Ảnh vật cho lưỡng chất phẳng:

Xét người đặt mắt khơng khí nhìn điểm sáng S bể nước theo phương gần vng góc với mặt nước (i nhỏ, r nhỏ)

 Mắt nhìn thấy ảnh ảo S’ điểm S gần mặt thống S (Hình)  Ta chứng minh được:

SH

S'H

4

3

4

3

6) Bản mặt song song:

Tia ló JR song song với tia tới SI (Hình)

 Độ dời tia: IK =

esin(i r)

cos r



 Độ dời ảnh: SS’ = e(1

-1

n

e bề dày mặt

n chiết suất tỉ đối chất làm mặt mơi trường ngồi (mơi trường đặt mặt)



MỘT SỐ BÀI TẬP TỰ LUẬN

HIỆN TƯỢNG KHÚC XẠ ÁNH SÁNG HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN

1) Chiếu tia sáng từ nước ngồi khơng khí Cho chiết suất nước 4/3 Tính góc khúc xạ, biết góc tới : a) 300 ; b) 450 ; c) 600.

ĐS : a) 41050’ ; b) 70030’ ; c) Khơng có tia khúc xạ.

2) Một thợ lặn nước nhìn thấy Mặt trời độ cao cách đường chân trời góc 600 Tính độ cao thực Mặt trời so với đường chân trời Chiết suất nước n = 4/3

ĐS : 480.

Mặt phân cách

S

S’

H

i

R

i

r

n1

n2 (n2 < n1)

S

e

I

J

R

K

S’

sin i

n

sin r



n21 =

2

1

n

v

n



v

n =

c

v

n =

c

v

sinigh = n21 =

(2)

3) Một tia sáng từ thủy tinh (chiết suất n = 1,5) đến mặt giới hạn với chất lỏng (chiết suất n’ = 1,3) phải có góc tới thỏa mãn điều kiện bị phản xạ tồn phần?

ĐS : i  600

4) Tính vận tốc truyền ánh sáng thủy tinh, biết tia sáng chiếu từ khơng khí đến thủy tinh với góc tới 600 cho tia khúc xạ vng góc với tia phản xạ.

ĐS : v =

3

5) Một người quan sát sỏi coi điểm sáng A đáy bể nước có chiều sâu h, theo phương vng góc với mặt nước Người thấy hịn sỏi nâng lên gần mặt nước, theo phương thẳng đứng, đến điểm A’

a) Hãy chứng minh công thức sau độ nâng AA’ ảnh: AA’ = h(1-

n

1

) với n chiết suất nước b) Biết khoảng cách từ A’ đến mặt nước 60cm Tính chiều sâu bể nước Cho n = 4/3

ĐS : a) … ; b) 80cm.

6) Một người nhìn vật đáy chậu theo phương thẳng đứng Đổ nước vào chậu, người thấy vật gần thêm 5cm. Chiết suất nước n = 4/3 Tính chiều cao lớp nước đổ vào chậu

ĐS : h = 20cm.

7) Một cọc cắm thẳng đứng bể rộng, đáy nằm ngang, chứa đầy nước Phần cọc nhơ mặt nước dài 0,6m Bóng cọc mặt nước dài 0,8m, đáy bể dài 1,7m Tính chiều sâu bể nước Chiết suất nước 4/3

ĐS : h = 1,2m.

8) Một máng nước sâu b = 30cm, rộng a = 40cm có hai thành bên thẳng đứng Đúng lúc máng cạn nước bóng râm của thành A kéo dài tới chân thành B đối diện (Hình) Người ta đổ nước vào máng đến

một độ cao h bóng thành A ngắn bớt 7cm so với trước Biết chiết suất nước n = 4/3 Hãy tính h Vẽ tia sáng giới hạn bóng râm thành máng có nước

ĐS : h = 12cm.

9) Một mặt song song thủy tinh có bề dày e = 10cm, chiết suất n = 1,5 đặt khơng khí Chiếu tới tia sáng SI có góc tới i = 450 Chứng tỏ ló ra

khỏi thủy tinh tia ló song song với tia tới Vẽ đường tia sáng qua Tính khoảng cách giá tia ló tia tới (độ dời tia)

ĐS: Độ dời tia d  3,3cm

10) Một mặt song song có bề dày e = 6cm chiết suất n = 1,5 Tính độ dời điểm sáng A nhìn qua bản mặt song song theo phương vng góc với hai mặt giới hạn trường hợp:

a) Bản mặt điểm sáng đặt khơng khí b) Bản mặt điểm sáng đặt nước có chiết suất n’ = 4/3 ĐS : a) 2cm ; b) 2/3 cm.

11) 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

ĐS : Tấm gỗ hình trịn, tâm nằm đường thẳng đứng qua S, bán kính R  22,7cm

12) Một miếng gỗ hình trịn, bán kính 4cm Ở tâm O, cắm thẳng góc đinh OA Thả miếng gỗ chậu nước có chiết suất n = 1,33 = 4/3 Đinh OA nước

a) Cho OA = 6cm Mắt khơng khí thấy đầu A cách mặt nước bao nhiêu? b) Tìm chiều dài lớn OA để mắt không thấy đầu A đinh

c) Thay nước chất lỏng có chiết suất n’ Khi giảm chiều dài OA đinh tới 3,2cm mắt khơng thấy đầu A đinh Tính n’

ĐS: a) 4,5cm ; b) 3,5cm ; c) n’ = 1,28.

A

B

(3)

CÁC CÂU TRẮC NGHIỆM

KHÚC XẠ ÁNH SÁNG PHẢN XẠ TỒN PHẦN.

1) Chọn câu Chiết suất tỉ đối môi trường khúc xạ 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

2) Chiết suất tỉ đối môi trường khúc xạ môi trường tới

A luôn lớn B luôn nhỏ

C tuỳ thuộc vận tốc ánh sáng hai mơi trường D tuỳ thuộc góc tới tia sáng

3) Chiết suất tỉ đối hai môi trường

A cho biết tia sáng khúc xạ nhiều hay từ mơi trường vào mơi trường B lớn góc tới tia sáng lớn

C lớn góc khúc xạ nhỏ D tỉ số góc khúc xạ góc tới 4) Chọn câu Chiết suất tuyệt đối môi trường truyền sáng

A lớn B nhỏ C D lớn 5) Hãy câu sai.

A Chiết suất tuyệt đối môi trường suốt lớn B Chiết suất tuyệt đối chân không quy ước

C Chiết suất tuyệt đối cho biết vận tốc truyền ánh sáng môi trường nhỏ vận tốc truyền ánh sáng chân không lần

D Chiết suất tỉ đối hai môi trường lớn

6) Tốc độ ánh sáng chân không c = 3.108 m/s Kim cương có chiết suất n = 2,42 Tốc độ truyền ánh sáng kim cương (tính trịn) là:

A 242000 km/s B 124000 km/s C 72600 km/s D 173000 km/s 7) Chiếu tia sáng từ nước, có chiết suất n =

3

4

, tới mặt phân cách với khơng khí với góc tới i = 60 Khi đó

A tia sáng truyền vào khơng khí với góc khúc xạ r = 4,50.

B tia sáng truyền vào khơng khí với góc khúc xạ r = 60.

C tia sáng truyền vào khơng khí với góc khúc xạ r = 80.

D khơng có tia khúc xạ truyền khơng khí

8) Một tia sáng truyền khơng khí tới mặt thống chất lỏng Tia phản xạ tia khúc xạ vng góc với nhau. Trong điều kiện đó, góc tới i góc khúc xạ r có hệ thức liên hệ nào?

A i = r + 900 B i + r = 900 C i = 1800 – r D r = 1800 – 2i.

9) Tia sáng truyền từ nước khúc xạ khơng khí Tia khúc xạ tia phản xạ mặt nước vng góc với Nước có

chiết suất

4

3

10) Mắt người đặt khơng khí nhìn xuống đáy chậu có chứa chất lỏng suốt có chiết suất n Chiều cao lớp chất lỏng 20 cm Mắt thấy đáy chậu dường cách mặt thoáng chất lỏng h ta có:

A h> 20 cm B h< 20 cm C h = 20 cm

D khơng thể kết luận chưa biết chiết suất n chất lỏng

11) Ba mơi trường suốt (1), (2), (3) đặt tiếp giáp Với góc tới i = 600, ánh sáng truyền từ (1) vào

(2) góc khúc xạ 450, ánh sáng truyền từ (1) vào (3) góc khúc xạ 300 Hỏi ánh sáng truyền từ (2) vào (3) với góc tới i = 600 góc khúc xạ có giá trị (tính trịn) là:

A 380 B 420 C 480 D 530.

HD: (3) chiết quang (2) Tính n32 =

2

3

2 2

12) Có hai mơi trường suốt ; Đặt v1 v2 vận tốc truyền ánh sáng mơi trường đó, n1 n2 chiết suất mơi trường Môi trường chiết quang môi trường có điều kiện kể sau:

A n2 > n1 B v2 > v1

C n12 > D Bất kì điều kiện nêu A, B, C

(4)

Môi trường chiết quang mơi trường có điều kiện kể sau : A n2 < n1 B v2 < v1

C n12 > D Bất kì điều kiện nêu A, B, C

14) Hiện tượng khúc xạ ánh sáng luôn xảy tia sáng

A truyền tới mặt phân cách hai mơi trường suốt có chiết suất

B truyền từ mơi trường suốt có chiết suất n1 tới mặt phân cách với môi trường suốt khác có chiết suất n2 > nl với

góc tới khác

C truyền từ môi trường suốt có chiết suất nl tới mặt phân cách với mơi trường suốt khác có chiết suất n2 < nl với

góc tới khác

D truyền từ mơi trường suốt có chiết suất nl tới mặt phân cách với môi trường suốt khác có chiết suất n2 < nl

với góc tới i thoả mãn sini >

n

15) Khi ánh sáng truyền từ môi trường chiết suất n1 sang môi trường chiết suất n2 với n2 > n1,

A xảy tượng phản xạ B xảy tượng khúc xạ

C xảy đồng thời phản xạ khúc xạ D xảy phản xạ xảy khúc xạ

16) Chọn câu sai

Khi tia sáng từ mơi trường có chiết suất n1sang mơi trường có chiết suất n2 vớin2 > n1,thì

A ln ln có tia khúc xạ vào mơi trường thứ hai B góc khúc xạ rlớn góc tới i

C góc khúc xạ r nhỏ góc tới i D góc tới i 0, tia sáng không bị khúc xạ

17) Chọn câu sai Trong tượng khúc xạ ánh sáng A góc tới i tăng góc khúc xạ r cũng tăng

B hiệu số i - r cho biết góc lệch tia sáng qua mặt phân cách hai mơi trường C góc tới i tia sáng khơng bị lệch qua mặt phân cách hai môi trường D góc khúc xạ rtỉ 1ệ thuận với góc tới i

18) Chọn câu sai Cho chùm tia sáng song song tới mặt phân cách hai môi trường A Chùm tia bị gãy khúc qua mặt phân cách

B Góc khúc xạ r có thể lớn hay nhỏ góc tới i

C Chiết suất n2của môi trường khúc xạ lớn chùm tia bị gãy khúc nhiều

D Góc lệch chùm tia qua mặt phân cách lớn chiết suất nl n2 hai môi trường tới khúc xạ

khác

………

19) Khi ánh sáng truyền từ môi trường chiết suất n1 sang môi trường chiết suất n2, điều kiện đầy đủ để xảy phản xạ toàn

phần

A n1 > n2 B góc tới lớn góc khúc xạ

C n1 < n2 góc tới lớn góc giới hạn D n1 > n2 góc tới lớn góc giới hạn 20) Có tia sáng truyền từ khơng khí vào ba mơi trường (1), (2), (3) hình

Phản xạ tồn phần xảy ánh sáng truyền từ môi trường tới môi trường ?

(5)

21) Cho tia sáng từ nước (n =

4

3

22) Câu không đúng?

A Ta ln ln có tia khúc xạ tia sáng từ mơi trường có chiết suất nhỏ sang mơi trường có chiết suất lớn B Ta ln ln có tia khúc xạ tia sáng từ mơi trường có chiết suất lớn sang mơi trường có chiết suất nhỏ C Khi chùm sáng phản xạ tồn phần khơng có chùm sáng khúc xạ

D Khi có phản xạ toàn phần, cường độ chùm sáng phản xạ gần cường độ chùm sáng tới

23) Chọn câu sai Khi tia sáng từ mơi trường có chiết suất n1 tới mặt phân cách với môi trường có chiết suất n2

với n2< n1

A có tia khúc xạ phương tia tới B tỉ số sini sinr khơng đổi cho góc tới thay đổi B góc khúc xạ r lớn góc tới i D góc khúc xạ thay đổi từ tới 900khi góc tới i biến thiên.

24) Ba mơi trường suốt khơng khí hai mơi trường khác có chiết suất tuyệt đối n1, n2 (với n2 > n1) Lần lượt cho ánh sáng truyền đến mặt phân cách tất cặp môi trường tạo Biểu thức kể sau khơng thể sin góc giới hạn igh cặp môi trường tương ứng?

A

1

n

1

n

1

2

n

2

1

n