Tiêu đề HSG Lý 9 Chuyên đề Sự khúc xạ và phản xạ.pdf ✅

CHUYÊN ĐỀ KHÚC XẠ VÀ PHẢN XẠ ÁNH SÁNG Dạng 1. CÁC BÀI TOÁN LIÊN QUAN ĐẾN KHÚC XẠ ÁNH SÁNG A. KIẾN THỨC CẦN NHỚ 1. Khúc xạ ánh sáng + Khúc xạ ánh sáng là hiện tượng tia sáng truyền từ môi trường trong suốt này sang môi trường trong suốt khác bị gãy khúc (lệch khỏi phương truyền ban đầu) tại mặt phân cách mặt phân cách giữa 2 môi trường. 2. Định luật khúc xạ ánh sáng + 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 (sin i) và sin của góc khúc xạ (sin r) luôn không đổi: 21 n 1  hằng số 3. Chiết suất của môi trƣờng a. Chiết suất tỉ đối 2 21 1 sin i n n sin r n   Trong đó hằng số n21 được gọi là chiết suất tỉ đối của môi trường khúc xạ (2) đối với môi trường tới (1) + Nếu 21 n 1  thì r < i: tia khúc xạ bị lệch lại gần tia pháp tuyến hơn. + Nếu 21 n 1  thì r > i: tia khúc xạ bị lệch xa tia pháp tuyến hơn. b. Chiết suất tuyệt đối  Chiết suất tuyệt đối (thường gọi tắt là chiết suất) của môi trường là chiết suất tỉ đối của môi trường đối với chân không.  Ta có: c n v  . Vì c v n 1    . Trong đó: n là chiết suất c là tốc độ của ánh sáng trong chân không (c = 3.108 m/s); v là tốc độ của ánh sáng trong môi trường. Chú ý: Chiết suất của không khí là 1,00029 gần bằng chiết suất của chân không nên được tính tròn bằng 1

B. CÁC DẠNG BÀI TẬP TỰ LUẬN I. PHƢƠNG PHÁP - 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 II. CÁC THÍ DỤ MINH HỌA 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). Hƣớng 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        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. Hƣớng 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: 0 0 A B n sin9 n sin8  (1) Khi tia sáng truyền với góc tới i = 600 thì: 0 A B n sin60 n sinr  (2) 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 B c n v n v n sini v v v 224805,6 km / s c n v n sinr n v               Không khí Nước D r i I S n
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? Hƣớng 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: o 2 o 1 sin60 n = sin45 n (1) + nếu ánh sáng truyền từ (1) vào (3) thì: o 3 o 1 sin60 n = sin30 n (2) + nếu ánh sáng truyền từ (2) vào (3) thì: o 3 2 sin60 n = sinx n (3) - Từ (1), (2) và (3) suy ra: o o o o o o o sin60 2 sin60 sin45 sin30 2 = 2 sinx sin60 sin30 1 2 sin45  sinx = o 3 sin60 2 = 2 2 = 3 2 2  x = 38o . 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. Hƣớng dẫn giải a) Ta có:     8 c c 3.10 8 8 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: n sin i n sin r 1 2       1.sini 3sin(90 i) sini 3cosi 0 0 0 0         tani 3 i 60 r 90 60 30 Vậy góc tới i = 60o và góc khúc xạ r = 30o   r i S R n