Tiêu đề DANG 1. KHUC XA ANH SANG.pdf ✅

94 PHẦN 6. QUANG HỌC Chuyên đề 1. LIÊN QUAN ĐẾN PHẢN XẠ - KHÚC XẠ I. KIẾN THỨC CƠ BẢN 1. Khúc xạ ánh sáng  Khúc xạ ánh sáng là hiện tượng chùm tia sáng bị đổi phương đột ngột khi đi qua mặt phân cách giữa 2 môi trường trong suốt khác nhau.  Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới và ở bên kia pháp tuyến so với tia tới.  Tia tới và tia khúc xạ nằm ở hai bên pháp tuyến tại điểm tới  Đối với hai môi trường trong suốt nhất định, tỉ số giữa sin của góc tới và sin của góc khúc xạ là một hằng số: (trong đó hằng số 21 sin i const n sin r   n21 được gọi là chiết suất tỉ đối của môi trường khúc xạ (2) đối với môi trường tới (1): 2 21 1 n n n  Lưu ý:  Nếu n2 > n1  r < i (môi trường 2 chiết quang hơn môi trường 1)  tia khúc xạ ở gần pháp tuyến hơn, và ngược lại. Chiết suất càng lớn môi trường càng chiết quang.  Khi truyền từ môi trường có chiết bé sang môi trường có chiết suất lớn thì tia khúc xạ lại gần pháp tuyến hơn so với tia tới và ngược lại 2. Chiết suất của môi trường  Chiết suất tỉ đối: Chiết suất tỉ đối của môi trường 2 đối với môi trường 1 i I S R N 2 1 N/ n  n 1 2 i I S R N N/ 2 1 n  n 1 2
95 bằng tỉ số giữa tố độ v1 và v2 của ánh sáng khi truyền trong môi trường 1 (môi trường tới) và môi trường 2 (môi trường khúc xạ). Do đó: 2 1 21 1 2 n v n n v    Chiết suất tuyệt đối: Chiết suất tuyệt đối của môi trường là chiết suất tỉ đối của môi trường đối với chân không. Ta có: . Vì . c n v  c  v  n 1 Chú ý: Chiết suất của không khí gần bằng chiết suất của chân không và bằng 1 3. Tính thuận nghịch của sự truyền ánh sáng Ánh sáng truyền đi và truyền ngược lại trên cùng 1 đường thẳng: 1 12 21 2 1 n n n n   II. CÁC DẠNG TOÁN Dạng 1. Các bài toán liên quan đến khúc xạ ánh sáng A. PHƯƠNG PHÁP GIẢI - Sử dụng định luật khúc xạ ánh sáng để vẽ hình và xác định đường đi của tia sáng từ đó tính toán các yêu cầu của bài dựa vào dữ kiện của bài toán . - Coi chiết suất của không khí bằng 1 . B. VÍ DỤ MẪU Ví dụ 1: Chiếu một tia sáng từ không khí vào nước với góc tới 300 . Cho biết chiết suất của nước là n = 4/3. Hãy tính: a) Góc khúc xạ. b) Góc lệch D (góc giữa tia tới và tia khúc xạ). Hướng dẫn giải a) Vận dụng định luật khúc xạ ta có: 0 1 2 0 4 n sini n sinr 1.sin30 .sinr 3 3 sinr r 22 8        Không khí Nước D r i I S n
96 b) Góc lệch D: Từ hình vẽ ta có: 0 0 0 D  i  r  30  22  8 Ví dụ 2: Một tia sáng truyền từ môi trường A vào môi trường B dưới góc tới là 90 thì góc khúc xạ là 80 . a) Tìm góc khúc xạ khi góc tới là 600 . b) Tính vận tốc truyền ánh sáng trong môi trường A biết vận tốc ánh sáng trong môi trường B là 200000 km/s. Hướng dẫn giải a) Khi tia sáng truyền từ môi trường A vào môi trường B dưới góc tới là 90 thì góc khúc xạ là 80 . Ta có: (1) 0 0 A B n sin9  n sin8 Khi tia sáng truyền với góc tới i = 600 thì: (2) 0 A B n sin 60  n sin r Lấy (2) chia cho (1) ta có: 0 0 0 0 0 0 0 sin 60 sin r sin 60 sin r sin8 0,77 r 50,4 sin9 sin8 sin9       b) Ta có:   A A B A B A B B A B A B Bc n v n v n sini v v v 224805,6 km / s c n v n sinr n v              Ví dụ 3: Ba môi trường trong suốt (1), (2), (3) có thể đặt tiếp giáp nhau. Với cùng góc tới : i = 60o : - nếu ánh sáng truyền từ (1) vào (2) thì góc khúc xạ là 45o . - nếu ánh sáng truyền từ (1) vào (3) thì góc khúc xạ là 30o . Hỏi nếu ánh sáng truyền từ (2) vào (3) thì góc khúc xạ là bao nhiêu? Hướng dẫn giải - Áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng cho các trường hợp, ta có: + nếu ánh sáng truyền từ (1) vào (2) thì: (1) o 2 o 1 sin60 n = sin45 n
97 + nếu ánh sáng truyền từ (1) vào (3) thì: (2) o 3 o 1 sin60 n = sin30 n + nếu ánh sáng truyền từ (2) vào (3) thì: (3) o 3 2 sin60 n = sinx n - Từ (1), (2) và (3) suy ra: o o o o o o o sin60 2 sin60 sin30 sin45 2 = 2 sinx sin60 sin30 1 2 sin45 = = =  sinx = =  x = 38o . o 3 sin60 2 = 2 2 3 2 2 Vậy: Nếu ánh sáng truyền từ (2) vào (3) thì góc khúc xạ là 38o . Ví dụ 4: Chiếu một tia sáng từ không khí vào một môi trường có chiết suất n  3 sao cho tia khúc xạ vuông góc với tia phản xạ. Coi tốc độ của ánh sáng trong không khí là c = 3.108 m/s. Hãy tính: a) Vận tốc của ánh sáng khi truyền trong môi trường này. b) Góc tới và góc khúc xạ. Hướng dẫn giải a) Ta có:     8 c c 3 8 8 .10 n v 3.10 m / s 1,73.10 m / s v n 3       b) Từ hình vẽ ta có: 0     90     0 0 0  90  r  90  i  90  r  i  90  r  90  i Vận dụng định luật khúc xạ ta có: 1 2 n sin i  n sin r 1.sini  3sin(90  i)  sini  3 cosi 0 0 0 0  tani  3  i  60  r  90  60  30   r i S R n