Tiêu đề CHỦ ĐỀ 7. PHẢN XẠ TOÀN PHẦN-GV.pdf ✅

1  Thí nghiệm tìm hiểu hiện tượng phản xạ toàn phần: Chuẩn bị: nguổn phát chùm sáng hẹp (hoặc nguổn sáng laser), bản bán trụ bằng thuỷ tinh, t ẫm nhựa có in vòng tròn chia độ. Tiến hành thí nghiệm: Bước 1: Bố trí thí nghiệm như hình trên. Bước 2: Chiếu tia sáng vào mặt cong của bản bán trụ sao cho phương tia sáng đi qua tâm I. Bước 3: Tăng dần giá trị góc tới i cho đến khi tia khúc xạ đi sát mặt phẳng phân cách giữa bản bán trụ và không khí. Ghi giá trị góc tới i lúc này. Bước 4: Tiếp tục tăng giá trị góc tới i. Quan sát đường đi của tia sáng. Quan sát góc khúc xạ khi tia sáng truyền từ thuỷ tinh sang không khí dưới góc tới xấp xĩ bằng 42°. Kết quả thí nghiệm:  Khi tia sáng truyền từ thuỷ tinh sang không khí dưới góc tới xấp xỉ 42° thì tia phản xạ rất sáng, tia khúc xạ rất mờ, nằm gần sát mặt phẳng phân cách  Nếu tiếp tục tăng góc tới thì ta không còn quan sát thấy tia khúc xạ mà chỉ còn thấy tia phản xạ, toàn bộ tia tới bị phản xạ tại mặt phẳng phân cách giữa bản bán trụ và không khí HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
2 Đường đi cùa tia sáng từ thuỷ tinh sang không khí a) tia khúc xạ nằm gán sát mặt phân cách b) tia sáng bị phản xạ hoàn toàn tại mặt phân cách  Tổng kết: GÓC TỚI CHÙM TIA KHÚC XẠ CHÙM TIA PHẢN XẠ i nhỏ (hình a) lệch xa pháp tuyến và rất sáng rất sáng tăng dần góc tới i (hình b) tăng lên, tia sáng mờ đi và tiến về gần mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt sáng dần lên i = ith (hình c) gần như nằm sát mặt phân cách   o r 90  thì lúc đó góc tới th i = i (góc tới tới hạn). và rất mờ rất mờ i > ith (hình d) hoàn toàn biến mất rất sáng (hầu như sáng bằng cường độ chùm sáng tới)  Hiện tượng này được gọi là hiện tượng phản xạ toàn phần.  Định nghĩa:  Hiện tượng toàn bộ tia tới bị phản xạ tại mặt phẳng phân cách giữa 2 môi trường (không còn quan sát thấy tia khúc xạ) gọi là hiện tượng phản xạ toàn phần  Góc tới lúc bắt đầu không quan sát thấy tia khúc xạ được gọi là góc tới hạn (kí hiệu i th ). S N I r n1 > n2 i n2 R S N I r i R S N I r = 90 0 R i = i th Hình a Hình b Hình c i ’ n1 > n2 n2 i ’ S N I i > i th Hình d i ’ i ’ n1 > n2 n2 n1 > n2 n2 ĐIỀU KIỆN XẢY RA HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
3  Ánh sáng truyền từ môi trường có chiết suất n1 lớn sang môi trường có chiết suất n2 nhỏ hơn n n 1 2   Góc tới lớn hơn hoặc bằng góc tới hạn th i i  với 2 nho th 1 lon n n sin i n n   SO SÁNH PHẢN XẠ TOÀN PHẦN PHẢN XẠ THÔNG THƯỜNG GIỐNG NHAU Cùng là hiện tượng phản xạ: tia sáng đổi phương đột ngột và trở lại môi trường cũ. Cả hai hiện tượng đều tuân theo định luật phản xạ ánh sáng. KHÁC NHAU Xảy ra khi có hai điều kiện n 2 < n 1 và i ≥ ith Nếu bỏ qua sự hấp thụ ánh sáng thì ở đây tia phản xạ sáng như tia tới Xảy ra dưới góc tới bất kỳ, không cần thêm điều kiện gì. Bỏ qua sự hấp thụ ánh sáng, tia phản xạ dù sao cũng yếu hơn tia tới.  Dùng để truyền tín hiệu ánh sáng, ứng dụng trong thông tin liên lạc, y học,...  Gồm một bó sợi quang. Mỗi sợi quang có lõi làm bằng thuỷ linh hoặc chất dẻo trong suốt được bao quanh bằng lớp vò có chiết suất nhỏ hơn phần lõi.  Khi ánh sáng đi vào sợi quang thì xảy ra hiện tượng phản xạ loàn phần, hiện tượng này được lặp lại nhiều lần liên tiếp trên thành sợi khiến ánh sáng dược dẫn truỵển bên trong sợi quang. IV- MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN: 1. Giải thích hiện tượng ảo ảnh: CÁP QUANG
4 - Lớp không khí càng ở gần mặt đường nhựa có nhiệt độ càng cao, vì nhận được nhiệt toả ra từ mặt đường nóng. Nhiệt độ càng cao thì chiết suất lớp không khí càng nhỏ. Do đó, càng lên cao, chiết suất của không khí càng tăng. Ta tưởng tượng chia không khí trên mặt đường nhựa thành nhiều lớp mỏng, chiết suất của các lớp này tăng dần khi càng lên cao. - Xét một tia sáng đi xiên xuống từ một điểm A, từ lớp khí (1) xuống lớp khí (2), góc khúc xạ sẽ lớn hơn góc tới (vì n2 < n1). Cứ như vậy, tia sáng bị gãy khúc liên tiếp như Hình 6.3 khi đi từ lớp khí trên xuống lớp khí dưới. Khi tia sáng xuống thấp tới lớp khí dưới có góc tới lớn hơn góc tới hạn ith, tia sáng sẽ bị phản xạ toàn phần và hắt lên. Do đó, ta được một đường gấp khúc liên tiếp từ A tới mắt, giả sử ở điểm O. Khi bề dày các lớp không khí vô cùng nhỏ thì đường gãy khúc trên trở thành một đường cong đều đặn đi xuống từ A rồi đi lên tới mắt O. Tia sáng tới mắt dường như phát xuất từ điểm A', đối xứng với A qua mặt đường. Tập hợp rất nhiều tia sáng như vậy truyền đến mắt, khiến người quan sát thấy bóng mờ của vật thể phía trước thấp thoáng trên mặt đường, làm chúng ta có cảm giác như ở phía trước có lớp nước phản xạ ánh sáng. 2. Tìm hiểu hoạt động của cáp quang: - Cáp quang là bó sợi quang. Mỗi sợi quang là một dây trong suốt có tính dẫn sáng nhờ phản xạ toàn phần. - Sợi quang được làm abwnfg thủy tinh hoặc chất dẻo trong suốt có chiết suất n1, được bao quanh bằng một lớp vỏ có chiết suất n2 nhỏ hơn n1. Xét tia tới SI đến I trên tiết diện Mn của sợ quang. Tia này bị khúc xạ đi vào sợi quang. Tia khúc xạ tới mặt tiếp xúc giữa lõi và lớp vỏ tại I2 dưới góc tới I lơn hơn góc tới ith và bị phản xạ toàn phần.