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

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

1. ĐẶT VẤN ĐỀ Trong thực tế chúng ta thường thấy một số hiện tượng có liên quan đến ánh sáng. Chẳng hạn như các hiện tượng sau:
2. NỘI DUNG BÀI HỌC I. SỰ KHÚC XẠ ÁNH SÁNG 1. Hiện tượng khúc xạ ánh sáng 2. Định luật khúc xạ ánh sáng II. CHIẾT SUẤT CỦA MÔI TRƯỜNG 1. Chiết suất tỉ đối 2. Chiết suất tuyệt đối ( chiết suất) III. TÍNH THUẬN NGHỊCH CỦA SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG
3. I. SỰ KHÚC XẠ ÁNH SÁNG: Hãy quan sát một số hình ảnh và thí nghiệm mô phỏng sau đây, cho nhận xét?
4. 1. HIỆN TƯỢNG KHÚC XẠ ÁNH SÁNG: Khúc xạ ánh sáng là hiện tượng lệch phương (gãy) của các tia sáng khi truyền xiên góc qua mặt phân cách giữa→ Hiệnhai môitượngtrườngkhúc xạ ánh sáng là gì? trong suốt khác nhau.
5. 2. ĐỊNH LUẬT KHÚC XẠ ÁNH SÁNG Ta gọi: * SI: tia tới; I: điểm tới * NIN’: pháp tuyến với mặt phân cách tại I * IR: tia khúc xạ * i: góc tới; r: góc khúc xạ. •Mặt phẳng làm bởi tia tới với pháp tuyến được gọi là mặt phẳng tới.
6. 2. ĐỊNH LUẬT SỰ KHÚC XẠ ÁNH SÁNG Nội dung: + Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới (tạo bởi tia tới và pháp tuyến) và ở bên kia pháp tuyến so với tia tới. S i  I  r R
7. 2. ĐỊNH LUẬT KHÚC XẠ ÁNH SÁNG a. Thí nghiệm: Môi trường 1: Không khí Môi trường 2: Thủy tinh b. Kết quả Góc Góc kx sini Sinr Sini/sinr tới i r 00 00 00 00 00 100 6,50 0,174 0,113 1,539 200 130 0,342 0,225 1,520 300 19,50 0,5 0,334 1,495
8. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của sinr và sini
9. 2. ĐỊNH LUẬT SỰ KHÚC XẠ ÁNH SÁNG c. Định luật khúc xạ ánh sáng: Nội dung: + Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới (tạo bởi tia tới và pháp tuyến) và ở bên kia pháp tuyến so với tia tới. + Với hai môi trường trong suốt S nhất định, tỉ số giữa sin góc tới (sini) và góc khúc xạ (sinr) luôn i không đổi:  I sin i  = Hằng số (1) sin r r R
10. Trong thực tế, hiện tượng khúc ánh sáng có một số ứng dụng để giải thích một số hiện tượng hoặc chế tạo các dụng cụ quang học: Đề - các Xnen
11. II. CHIẾT SUẤT CỦA MÔI TRƯỜNG 1. Chiết suất tỉ đối sin i = n sin r 21 n21 gọi là chiết suất tỉ đối của môi trường (2) chứa tia khúc xạ đối với môi trường (1) chứa tia tới.
12. 1. Chiết suất tỉ đối n21 > 1→ r i S S i i n1 (1) n1 (1) I I (2) n2 r (2) n2 r R R Hình a Hình b TiaMôi khúc trường xạ đikhúc gần xạ pháp chiết tuyến TiaMôi khúc trường xạ đikhúc xa phápxạ chiết tuyến hơnquang tia hơntới môi trường tới hơnquang tia kémtới môi trường tới
13. II. CHIẾT SUẤT CỦA MÔI TRƯỜNG 2. Chiết suất tuyệt đối: - Chiết- Côngsuất thứctuyệt liênđối hệ(thường giữa chiếtgọi suấttắt làtuyệtchiết đốisuất) củavàmột vậnmôi tốc trườngánh sáng:là chiết suất tỉ đối của môi trường đó đối với chân không. c n = - Chiết suất của chân không là 1. Trong đó: - Chiếtc: tốc suất độ của ánh không sáng trong khí là chân 1,000293. không; - Mọi: môitốc độ trường ánh sáng trong trong suốt môiđều trường.có chiết suất tuyệt đối lớn hơn 1.
14. 2. Chiết suất tuyệt đối - Hệ thức liên hệ chiết suất tuyệt đối và chiết suất tỉ đối: n2 n21 = n1 Trong đó: n2: chiết suất tuyệt đối của môi trường (2); n1: chiết suất tuyệt đối của môi trường (1). - Định luật khúc xạ ánh sáng dạng đối xứng: n1sini = n2sinr
15. ❖ Chú ý: sin i i - Nếu i và r nhỏ hơn 100 thì: sin r r Do đó ta được: n1i = n2r - Trường hợp i = 00 thì r = 00 tia sáng chiếu vuông góc mặt phân cách thì không xảy ra hiện tượng khúc xạ. - Ý nghĩa chiết suất: Cho biết tốc độ truyền ánh sáng trong các môi trường trong suất luôn nhỏ hơn tốc độ ánh sáng truyền trong chân không.
16. Hãy quan sát đường truyền của tia sáng cho nhận xét? S R I K n1 n2 J
17. III. TÍNH THUẬN NGHỊCH CỦA SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG Ánh sáng truyền đi theo đường nào thì cũng truyền ngược lại theo đường đó. 1 n12 = n21 * Ghi chú: Tính thuận nghịch biểu hiện ở cả 3 hiện tượng: sự truyền thẳng, sự phản xạ và sự khúc xạ.
18. CỦNG CỐ ❖Khúc xạ ánh sáng: Hiện tượng lệch phương của tia sáng khi truyền xiên góc qua mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt khác nhau. ❖Định luật khúc xạ ánh sáng: -Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới và ở bên kia pháp tuyến so với tia tới. -Với hai môi trường trong suốt nhất định, tỉ số sin i giữa sin góc tới (sini) và sin góc khúc xạ (sinr) = Hằng số (1) luôn không đổi: sin r ❖Chiết suất: -Chiết suất tỉ đối: -Chiết suất tuyệt đối: sin i n2 (3) n21 = (2) n21 = sin r n1 Công thức của định luật khúc xạ ánh sáng dạng đối xứng: (4) n1 sin i = n2 sin r
19. PhânC7: Phân biệt biệt hiện hiện tượng tượng khúc khúc xạxạ và và phản phản xạ xạ ánh ánh sáng sáng Hiện tượng khúc xạ ánh sáng Hiện tượng phản xạ ánh sáng P P S N S N K i i i’ I I r K N'
20. Hiện tượng Hiện tượng phản xạ ánh sáng khúc xạ ánh sáng - Tia tới gặp mặt phân - Tia tới gặp mặt phân cách cách giữa hai môi trường giữa hai môi trường trong trong suốt bị hắt trở lại suốt bị gãy khúc tại mặt phân môi trường trong suốt cũ. cách và tiếp tục đi vào môi trường trong suốt thứ hai. - Góc phản xạ bằng góc - Góc khúc xạ không bằng tới. góc tới.
21. CỦNG CỐ Câu 1: Trong hiện tượng khúc xạ ánh sáng: A. Góc tới i lớn hơn góc khúc xạ r SAI B. Góc tới i nhỏ hơn góc khúc xạ r. SAI C. Góc tới i bằng góc khúc xạ r. SAI D. Góc tới i tỉ lệ với góc khúc xạ r. ĐÚNG
22. CỦNG CỐ Câu 2: Chiết suất tuyệt đối của một môi trường truyền sáng: A. luôn lớn hơn 1. ĐÚNG B. luôn nhỏ hơn 1. SAI C. bằng 1. SAI D. luôn lớn hơn 0. SAI
23. CỦNG CỐ Câu 3. Khi xảy ra hiện tượng khúc xạ ánh sáng. Hãy xác định các giá trị còn lại trong bảng sau? n1 1 1,3 1,4 1 1,5 n2 1,305 1,5 1,52 i 30,6o 45o 60,3o 200 o r 23 380 54o 130
24. CỦNG CỐ Câu 4: Chùm tia sáng hẹp đi từ không khí (n = 1) tới bề mặt một môi trường trong suốt ( n = 1,5) sẽ có một phần phản xạ và một phần khúc xạ. Góc tới i để tia phản xạ và tia khúc xạ vuông góc là: A. i = 420. SAI B. i = 62,50 ĐÚNG C. i = 48,50 SAI D. i = 700 SAI
25. 2. ĐỊNH LUẬT KHÚC XẠ ÁNH SÁNG a. Thí nghiệm: S N S S i i r sini sinr 300 200 1,46 I 450 300 1,41 r 600 350 1,51 N’ R R R