Bài giảng môn học Vật lí 11 - Bài 26: Khúc xạ ánh sáng

Nội dung text: Bài giảng môn học Vật lí 11 - Bài 26: Khúc xạ ánh sáng

1. Bài 26: KHÚC XẠ ÁNH SÁNG
2. Thế nào là hiện tượng khúc xạ ánh sáng? Phát biểu định luật khúc xạ ánh sáng? S N S’ i i’ 1 I 2 r N’ R
3. Hiện tượng khúc xạ ánh sáng • IN: Pháp tuyến • I : Điểm tới N S S’ • SI: Tia tới • Mặt phẳng tới: (SI, NI) i i’ Mặt phân 1 • IS’: Tia phản xạ cách giữa 2 I môi trường 2 • i: góc tới i = i’ r • i’: góc tới R • IR: Tia khúc xạ • r: góc khúc xạ Khúc xạ ánh sáng là hiện tượng lệch phương (gãy) của các tia sáng khi truyền xiên góc qua mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt khác nhau.
4. S N Định luật khúc xạ ánh sáng i 1 I 2 + Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới (tạo bởi r tia tới và pháp tuyến) và ở bên kia pháp tuyến N’ R so với tia tới. + Với hai môi trường trong suốt nhất định, tỉ số giữa sin góc tới (sini) và góc khúc xạ (sinr) luôn không đổi: sin i ==n hằng số sin r 21
5. Tính thuận nghịch của sự truyền ánh sáng S N S N i r 1 1 I I 2 2 r i N’ R N’ R S → I → R R → I → S Ánh sáng truyền đi theo đường nào thì cũng truyền ngược lại theo đường đó
6. CHIẾT SUẤT CỦA MÔI TRƯỜNG 1. Chiết suất tỉ đối của môi trường 2 đối với môi trường 1 sinsini i n2 n2v1 = n=21n=21 = = n1sini = n2sinr sinsinr r n1 n1v2 2. Chiết suất tuyệt đối của một môi trường: là chiết suất tỉ đối của môi trường đó đối với chân không 8 nchân không = 1 cc c = 3.10 (m/s) n 1 nn== 1 không khí vv v: tốc độ ánh sáng trong môi trường đang xét (m/s)
7. sin i n2 i r = 1 n1 n2 i r n1 n2 sin r n1 “ Chiết suất lớn – góc nhỏ” S S i i I (1) I (1) (2) (2) r D r R R
8. Khi góc tới tăng 2 lần thì góc khúc xạ 2 A. tăng 2 lần. B. tăng 4 lần. 1211103029282726252423222120191817161514130987654321 SS S C. Tăng 2 lần. D. chưa đủ dữ kiện để xác định. 121110302928272625242322212019181716151413987654321 S S Khi chiếu ánh sáng từ không khí vào nước thì 0 S 7 A. góc khúc xạ luôn nhỏ hơn góc tới B. góc khúc xạ luôn lớn hơn góc tới C. góc khúc xạ luôn bằng góc tới D. khi góc tới tăng thì góc khúc xạ giảm 1211103029282726252423222120191817161514130987654321 SS S Trong một thí nghiệm về sự khúc xạ ánh sáng, một học sinh ghi lại trên tấm bìa ba đường truyền của ánh sáng như hình vẽ, nhưng quên R2 R3 9 ghi chiều truyền. (Các) tia nào kể sau có thể là tia khúc xạ? A. IR3 B. IR2. I C. IR1. D. IR2 hoặc IR3. R1
9. Một tia sáng truyền trong không khí tới mặt thoáng của một chất lỏng. Tia phản xạ và tia khúc xạ vuông góc nhau như hình vẽ. Trong các điều kiện i n =1 10 đó, giữa các góc i và r có hệ thức nào? kk A. i = r + 900. B. i = 900 - r. n r C. i = r - 900. D. i = 600 - r. 1211103029282726252423222120191817161514130987654321 SS S . Chiếu một ánh sáng đơn sắc từ chân không vào một khối chất trong suốt với góc tới 450 thì 12 góc khúc xạ bằng 300. Chiết suất tuyệt đối của môi trường này là: A. B. C. 2 D. 1211103029282726252423222120191817161514130987654321 SS S Khi chiếu một tia sáng từ chân không vào một môi trường trong suốt thì thấy tia phản xạ 13 vuông góc với tia tới. Góc khúc xạ chỉ có thể nhận giá trị A. 400. B. 500. C. 600. D. 700. 1211103029282726252423222120191817161514130987654321 SS S
10. Câu 14. Chọn câu đúng nhất. Khi tia sáng đi từ môi trường trong suốt n1 tới mặt phân cách với môi trường trong suốt n2 (với n2 > n1), tia sáng không vuông góc với mặt phân cách thì SS A. tia sáng bị gãy khúc khi đi qua mặt phân cách giữa hai môi trường 1211103029282726252423222120191817161514130987654321 S 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. 1211103029282726252423222120191817161514130987654321 SS S Câu 15. Tốc độ ánh sáng trong không khí là v1, trong nước là v2. Một tia sáng chiếu từ nước ra ngoài không khí với góc tới là i, có góc khúc xạ là r. Kết luận nào dưới đây là đúng? n1 > n2 ; n  1/v; Chiết suất lớn – góc nhỏ A. v1 > v2; i > r. B. v1 > v2; i r. D. v1 < v2; i < r. Câu 18. (Đề chính thức của BGD−ĐT − 2018) Chiết suất của nước và của thủy tinh đối với một ánh sáng đơn sắc có giá trị lần lượt là 1,333 và 1,532. Chiết suất tỉ đối của nước đối với thủy tinh ứng với ánh sáng đơn sắc này là A. 0,199 B. 0,870 C. 1,433 D. 1,149 n = nnc 1211103029282726252423222120191817161514130987654321 SS S nt ntt
11. Câu 22. 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 • Ta có: ir'0+=90 = ir + = 900 S’ S 0 i i’ sin i = n sin ( 90 - i) = n cosi tani = n. n0 = 1 I r n R Câu 23. Tia sáng truyền trong không khí tới gặp mặt thoáng của chất lỏng có chiết suất n = 3 Nếu tia phản xạ và tia khúc xạ vuông góc với nhau thì góc tới bằng: A. 30°. B. 60°. C. 75°. D. 45°.
12. Câu 28*. Một cây cọc dài được cắm thẳng đứng xuống một bể nước chiết suất n = 4/3. Phần cọc nhô ra ngoài mặt nước là 30 cm, bóng của nó trên mặt nước dài 40 cm và dưới đáy bể nước dài 190cm. Tính chiều sâu của lớp nước: A. 200cm B. 180 cm C. 175 cm D. 250 cm Biết: AH = 30cm; IH = 40cm; MK = 190 cm h = IN? NK NK INK: tanr= IN = (1) A INtan r i n0 = 1 sin i H I sini = nsinr =sin r n IH IHsin i n AHI: sinir= = = 0,8 sin = = 0,6 r AIIH22+ AH n sinr 3 tanr == (2) IN = 200cm 1− sin2 r 4 M N K
13. Câu 29*. Một người ngồi trên bờ hồ nhúng chân vào nước trong suốt. Biết chiết suất của nước là n = 4/3. Khoảng cách thực từ bàn chân người đó đến mặt nước là 36cm. Nếu nhìn theo phương gần thẳng đứng, mắt người đó cảm thấy bàn chân cách mặt nước bao nhiêu: A. 28cm B. 18cm C. 25cm D. 27cm
14. Câu 29*. Một người ngồi trên bờ hồ nhúng chân vào nước trong suốt. Biết chiết suất của nước là n = 4/3. Khoảng cách thực từ bàn chân người đó đến mặt nước là 36cm. Nếu nhìn theo phương gần thẳng đứng, mắt người đó cảm thấy bàn chân cách mặt nước bao nhiêu: A. 28cm B. 18cm C. 25cm D. 27cm n = 1 0 r HA = 36cm → HA’ = ? H I  Ta có: HI = HA.tan i = HA’.tan r A’ i  Vì i; r rất nhỏ nên: tan i sin i tan r sin r. tanii sin A HA' == HA HA (1) n = 4/3 tanrr sin sini 1 nsin i= sin r = (2) sin rn  Từ (1) (2): HA’ = 27 cm
15. n2 r ' i, r rất nhỏ ' H I h tan i h sin i n2 = nhìn theo phương = = h tan r vuông góc: h sin r n ’ 1 A i h: khoảng cách từ Vật tới mặt phân cách giữa hai môi trường n1 A h’: khoảng cách từ Ảnh tới mặt phân cách giữa hai môi trường Câu 29*. Một người ngồi trên bờ hồ nhúng chân vào nước trong suốt. Biết chiết suất của nước là n = 4/3. Khoảng cách thực từ bàn chân người đó đến mặt nước là 36cm. Nếu nhìn theo phương gần thẳng đứng, mắt người đó cảm thấy bàn chân cách mặt nước bao nhiêu: A. 28cm B. 18cm C. 25cm D. 27cm
16. 1.Thế nào là Phản xạ toàn phần? 2. Nêu điều kiện để có phản xạ toàn phần? 1. Là hiện tượng phản xạ toàn bộ tia sáng tới (không có tia khúc xạ), xảy ra ở mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt khác nhau. 2. Điều kiện: * Tia sáng phải truyền từ môi trường chiết quang hơn đến môi trường chiết quang kém ( n1 > n2) nn12 n2 * Góc tới i i với sin igh = gh n2 nbé n1 i i sin i sin i = = gh gh nn1 lon
17. nn12 n n i i sin i sin i =2 = bé gh gh 1211103029282726252423222120191817161514130987654321 SS S nn1 lon Câu 24. Tia sáng đi từ môi trường có chiết suất sang không khí. Góc giới hạn bởi cặp môi trường là A. 35,260 B. 300 C. 450 D. 430 1211103029282726252423222120191817161514130987654321 SS S Câu 26. Tia sáng đi từ thuỷ tinh (n1 = 1,5) đến mặt phân cách với nước (n2 = 4/3). Điều kiện của góc tới i để không có tia khúc xạ trong nước là: A.i < 62044’. B. i < 41048’. C. i < 48035’. D i ≥ 62044’. .
18. Hiện tượng khúc xạ ánh sáng • IN: Pháp tuyến • I : Điểm tới N S S’ • SI: Tia tới • Mặt phẳng tới: (SI, NI) i i’ Mặt phân 1 • IS’: Tia phản xạ cách giữa 2 I môi trường 2 • i: góc tới i = i’ r • i’: góc tới R • IR: Tia khúc xạ • r: góc khúc xạ Khúc xạ ánh sáng là hiện tượng lệch phương (gãy) của các tia sáng khi truyền xiên góc qua mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt khác nhau.
19. S N Định luật khúc xạ ánh sáng i 1 I 2 + Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới (tạo r bởi tia tới và pháp tuyến) và ở bên kia pháp N’ R tuyến so với tia tới. + Với hai môi trường trong suốt nhất định, tỉ số giữa sin góc tới (sini) và góc khúc xạ (sinr) luôn không đổi: sin i ==n hằng số sin r 21
20. 1.Thế nào là Phản xạ toàn phần? 2. Nêu điều kiện để có phản xạ toàn phần? 1. Là hiện tượng phản xạ toàn bộ tia sáng tới (không có tia khúc xạ), xảy ra ở mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt khác nhau. 2. Điều kiện: * Tia sáng phải truyền từ môi trường chiết quang hơn đến môi trường chiết quang kém ( n1 > n2) nn12 n2 * Góc tới i i với sin igh = gh n2 nbé n1 i i sin i sin i = = gh gh nn1 lon