Bài giảng Vật lí 11 - Chủ đề tich hợp: Khúc xạ ánh sáng và phản xạ toàn phần

Nội dung text: Bài giảng Vật lí 11 - Chủ đề tich hợp: Khúc xạ ánh sáng và phản xạ toàn phần

1. Trường THPT LONG TRƯỜNG CHỦ ĐỀ TÍCH HỢP KHÚC XẠ ÁNH SÁNG VÀ PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
2. I.KHÚC XẠ ÁNH SÁNG: 1.SỰ KHÚC XẠ ÁNH SÁNG 1.1.HIỆN TƯỢNG KHÚC XẠ ÁNH SÁNG
3. I.1.HIỆN TƯỢNG KHÚC XẠ ÁNH SÁNG : Khúc xạ ánh sáng là hiện tượng lệch phương→ Hiện(gãy)tượngcủa cáckhúctiaxạsángánhkhisángtruyềnlà gì?xiên góc qua mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt khác nhau. N S i I r N’ RR
4. I.2.ĐỊNH LUẬT KHÚC XẠ ÁNH SÁNG * SI: tia tới; I: điểm tới * NIN’: pháp tuyến với N mặt phân cách tại I S * IR: tia khúc xạ i (1) * i: góc tới * r: góc khúc xạ I r (2) * Mặt phẳng làm bởi tia tới với N’ R pháp tuyến được gọi là mặt phẳng tới. * ( 1 ) : môi trường tới. * ( 2 ) : môi trường khúc xạ.
5. I.2.ĐỊNH LUẬT KHÚC XẠ ÁNH SÁNG Thí nghiệm: S N S S i r Sin i i Sin r 300 200 1,46 I 450 300 1,44 r 600 350 1,42 N’ R R R
6. I.2.ĐỊNH LUẬT KHÚC XẠ ÁNH SÁNG: - Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới và ở phía bên kia pháp tuyến so với tia tới. - Với hai môi trường trong suốt nhất định, tỉ số giữa sin của góc tới (sini) và sin của góc khúc xạ (sinr) luôn không đổi: sin i = hằng số sin r
7. II.CHIẾT SUẤT CỦA MÔI TRƯỜNG II.1.CHIẾT SUẤT TỈ ĐỐI: n21 gọi là chiết suất tỉ đối của môi trường (2) (chứa tia khúc xạ) đối với môi trường (1) (chứa tia tới) sin i n = 21 sin r
8. sin i 2.1.CHIẾT SUẤT TỈ ĐỐI : n = 21 sin r S n21 > 1→ i > r S n21 1 : môi trường (1) 21 chiết quang hơn môi trường (2) chiết quang kém hơn môi trường (2)
9. II.CHIẾT SUẤT CỦA MÔI TRƯỜNG : II.2.CHIẾT SUẤT TUYỆT ĐỐI : - Chiết suất tuyệt đối (thường gọi tắt là chiết suất) của một môi trường là chiết suất tỉ đối của môi trường đó đối với chân không. - Chiết suất của chân không là 1. - 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) ( khúc xạ ) n1: chiết suất tuyệt đối của môi trường (1). ( tới ) - Định luật khúc xạ ánh sáng được viết lại như sau: n1sini = n2sinr
10. ẢNH CỦA MỘT VẬT ĐƯỢC TẠO BỞI SỰ KHÚC XẠ ÁNH SÁNG QUA MẶT PHÂN CÁCH HAI MÔI TRƯỜNG
11. 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. S S’ S I I R
12. Bài tập áp dụng Chiếu một tia sáng đi từ nước có chiết suất là 4/3 tới mặt phân cách giữa nước và không khí, tính góc khúc xạ trong hai trường hợp: a) Góc tới bằng 300 b) Góc tới bằng 600 Tóm tắt : Giải Áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng: n1 = 4/3 n2 = 1 n1 sin i = n2 sin r r = ? sin r n 0 1 a)i = 30 = sin r = n1 sin i sin i n 0 2 b)i = 60 4 a)i = 30 sin r = sin 30 3 2 sin r = r = 418' 3 4 b)i = 60 sin r = sin 60 3 sin r =1,155 ( Vô lý ) => Không có tia khúc xạ
13. IV.PHẢN XẠ TOÀN PHẦN : IV. 1 :SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG VÀO MÔI TRƯỜNG CHIẾT QUANG KÉM HƠN ( n1 > n2) Khi i nhỏ, nhận xét 0 20 10 10 20 30 30 về độ sáng của tia 40 40 50 50 60 60 khúc xạ và tia phản xạ 70 70 80 80 90 90 80 80 70 r 70 60 r 60 50 50 40 40 30 20 30 10 0 1020
14. IV.PHẢN XẠ TOÀN PHẦN: IV . 1.SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG VÀO MÔI TRƯỜNG CHIẾT QUANG KÉM HƠN ( n1 > n2) : Khi i tăng, nhận xét 0 20 10 10 20 về độ sáng của tia khúc 30 30 40 40 50 50 xạ so với tia phản xạ. 60 igh 60 70 70 80 80 90 90 80 80 70 r 70 60 r 60 50 50 40 40 30 20 30 10 0 1020
15. IV .HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN : IV.1.ĐỊNH NGHĨA : Phản xạ toàn phần là hiện tượng phản xạ toàn bộ tia sáng tới, xảy ra ở mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt.
16. Góc giới hạn phản xạ toàn phần: góc giới hạn phản xạ toàn phần là góc tới cho góc khúc xạ đạt giá trị lớn nhất. 0 20 10 10 20 30 30 40 40 50 50 60 igh 60 70 70 80 80 90 90 80 80 70 r 70 60 60 50 50 40 40 30 20 30 10 0 1020 Công thức tính góc giới hạn phản xạ toàn phần: n2 sinigh = n1
17. VI.2.ĐIỀU KIỆN ĐỂ CÓ PHẢN XẠ TOÀN PHẦN: 1. Ánh sáng truyền từ một môi trường tới môi trường chiết quang kém hơn. n2 < n1 2.Góc tới lớn hơn hoặc bằng góc giới hạn: i ≥ igh Với : n2 sinigh = n1
18. 3.ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN : CÁP QUANG Hiện tượng phản xạ toàn phần trong cáp quang k I J r
19. TrongSử dụng nội cáp soi quang y học trong chế tạo dụng cụ y tế
20. 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 R N'
21. Công thức tính suất điện động cảm ứng:  NBBS− cos e ==21 c tt Công thức tính độ tự cảm của ống dây : N 2 L = 4 .10−7. .S l Công thức tính độ lớn suất điện động tự cảm : i e = L tc t
22. Một khung dây dẫn hình vuông, cạnh 10 cm, đặt cố định trong từ trường đều có vectơ cảm ứng từ vuông góc với mặt khung. Trong khoảng thời gian =ts0,05 , cho độ lớn cảm ứng từ tăng dần từ 0 đến 0,5T. Xác định độ lớn của suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung. amSm== =0,10,1 22 Giải =ts0,05 Suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung : BT1 = 0  BBS− cos BT= 0.5 e = =21 = 2 c tt = 0 0,5 ==.0,12 0,1V ec = ? 0,05
23. Bài 1’: 120 khung dây dẫn hình vuông giống nhau, cạnh 8 cm, đặt trùng nhau và cố định trong từ trường đều có vectơ cảm ứng từ hợp với mặt khung một góc 300 . Trong khoảng thời gian t = 0 , 05 s , người ta cho độ lớn cảm ứng từ tăng dần từ 0 đến 2,5T. Xác định độ lớn của suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung.
24. Bài 1’’ : Một khung dây phẳng, diện tích 25 (cm2) gồm 10 vòng dây, khung dây được đặt trong từ trường có cảm ứng từ vuông góc với mặt phẳng khung và có độ lớn tăng dần từ 0 đến 2,4.10-3 (T) trong khoảng thời gian 0,4 (s). Suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung trong khoảng thời gian có từ trường biến thiên là bao nhiêu ? N = 10 Hướng dẫn S= 25 cm2 B = 0 1 BB− −3 21 BT= 24.10 ec = N S cos 2 t =ts0, 4 ec = ?
25. Bài tập 2 :Mạch kín hình chữ nhật có chiều rộng 30cm và chiều dài 50 cm đặt vuông góc với các đường sức từ có độ lớn thay đổi theo thời gian. Tính tốc độ biến thiên của cảm ứng từ? Biết cường độ dòng cảm ứng sinh ra là I=3A điện trở của mạch R = 15  am= 0,5 Diện tích khung dây. 2 bm= 0,3 S= a. b = 0,5.0,3 = 0,15 m Suất điện động cảm ứng suất hiện trên khung dây. R =15 e= I. R = 3.15 = 45 V IA= 3 C B Tốc độ biến thiên của cảm ứng từ : = ?  B t eS==. .cos c tt B e 45 = =c = = 300Ts / tS.cos 0,15
26. Bài tập 2’ :Mạch kín hình tròn có bán kính 12 cm đặt vuông góc với các đường sức từ có độ lớn thay đổi theo thời gian. Tính tốc độ biến thiên của cảm ứng từ? Biết cường độ dòng cảm ứng sinh trong khoảng thời gian từ trường biến thiện là I= 4A điện trở của mạch R = 15= ,(cho : 2 10)
27. Bài tập 3: Một ống dây dài 100 cm, tiết diện là 5.10- 3 m2, ống dây có 4000 vòng dây. Tính hệ số tự cảm của ống dây . Hệ số tự cảm của ống dây là : l==100 cm 1 m N = 4000 2 −7 N −32 LS= 4 .10 Sm= 5.10 l L = ? 40002 lH==4 .10−−73 5.10 0,1( ) 1
28. Bài tập 3’: Một ống dây dẫn hình trụ dài 10dm , độ tự cảm của ống dây 5 H , ống dây có 2500 vòng dây. Tính diện tích mặt cắt ngang của ống dây. (cho : 2 = 10) Hướng dẫn
29. Bài tập 4. Một ống dây dẫn hình trụ có chiều dài 50cm, gồm 1000 vòng dây, mỗi vòng có đường kính 20cm. Tính độ tự cảm của ống dây đó.
30. Bài tập 4’. Một ống dây dẫn hình trụ có chiều dài 48cm, gồm 1200 vòng dây, độ tự cảm của ống dây 0,48 T. Tính đường kính của tiết diện ống dây. (cho : 2 = 10) Hướng dẫn NN22 L==4 .10−−7 S 4 .10 7 . . r 2 ll
31. Bài tập 5: Một cuộn cảm có độ tự cảm 0,5 H.Dòng điện chạy trong cuộn cảm có cường độ biến thiên từ 0 đến 10 A trong thời gian 2 s. Tính độ lớn của suất điện động tự cảm trong cuộn cảm . Giải LH= 0,5 Suất điện động tự cảm bên trong ống dây là : IA1 = 0 IA=10 2 i 10 − 0 =ts2 e = L = 0,5 = 2,5(V ) tc t 2 etc = ?
32. Bài tập 5’: Trong khoảng thời gian 0,4 s dòng diển trong cuộn cả biến thiên từ 0 đến 1,6 A. , và suất điện động trong ống dây là 8V . Tính độ tự cảm của ống dây.
33. Bài tập 6 :Cho ống dây dẫn hình trụ, chiều dài 10cm, có 1000 vòng mỗi vòng có bán kính 20 cm . Dòng điện qua cuộn dây tăng đều từ 0 đến 10A trong 0,2s. Hãy xác định L 2 và độ lớn của etc ? (cho : = 10) l= 20 cm Độ tự cả của ống dây N 2 N =1000 LS= 4 .10−7 l rm= 0,2 10002 LH==4 .10−72 .0,2 . 1,6 L = ? 0,1 =ts0,2 Độ lớn của suất điện động tự cảm I = 0 I 10 1 e= L =1,6. = 80 V tc t 0,2 IA2 =10 etc = ?
34. Bài tập 6’ :Cho ống dây dẫn hình trụ, chiều dài 12cm, có 1200 vòng mỗi vòng có bán kính 25 cm . Dòng điện qua cuộn dây tăng đều từ 0 đến 12A trong 0,4s. Hãy xác định L 2 và độ lớn của etc ? (cho : = 10)
35. Bài tập 7 : Dòng điện trong ống dây phụ thuộc vào thời gian theo biểu thức i = 0,2(10-t), trong đó i tính bằng Ampe (A) và t tính bằng giây (s). Ống dây có hệ số tự cảm L = 5mH. Tính suất điện động tự cảm trong ống dây.
36. Câu 7’: Dòng điện phụ thuộc thời gian theo công thức i=0,4(5-t),(A,s) Ống dây dẫn hình trụ có hệ số tự cảm L=0,06H . Tính etc trong ống dây.
37. Chúc các em sức khỏe và học tập tốt!