Bài 26: Khúc xạ ánh sáng

Định luật khúc xạ ánh sáng: 

Hay n1.sini = n2.sinr

Nếu i,r < 10o thì: sini ≈ i; sinr ≈ r (khi đó i, r tính bằng đơn vị radian)

Công thức của định luật khúc xạ với các góc nhỏ (< 10o) là: n1.i = n2.r (i, r tính bằng radian)

Công thức của định luật khúc xạ: n1 sini=n2 sinr

Trường hợp i=0o= >r=0

Kết luận: Tia sáng qua mặt phân cách của hai môi trường có phương theo phương vuông góc với mặt phân cách không bị khúc xạ.

Từ hình 26.1, áp dụng định luật khúc xạ ta có:

Vì các mặt phân cách sóng song với nhau nên:

∗ Hiện tượng khúc xạ ánh sáng:

Khúc xạ ánh sáng là hiện tượng lệch phương (gãy) của tia sáng khi truyền xiên góc tới 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 (tạo bởi tia tới và pháp tuyến) và ở bên kia pháp tuyến so với tia tới (hình vẽ)

Với hai môi trường trong suốt nhất định thì tỉ số giữa góc sin góc tới (sini) với sin gọc khúc xạ (sin r) luôn không đổi.

Chiết xuất tỉ đối n21 của môi trường (2) đối với môi trường (1) là tỉ đối giữa sin với góc tới (sin i) với sin góc khúc xạ (sin r)

Chiết suất tỉ đối n21 của môi trường (2) đối với môi trường (1) được tính bằng tỉ số chiết suất tuyệt đối của môi trường (2) đối môi trường (1) hay tỉ số vận tốc ánh sáng truyền trong môi trường (1) đối với môi trường (2).

Chiết suất tuyệt đối của một môi trường là tỉ số vận tốc ánh sáng c trong chân không so với vận tốc ánh sáng v trong môi trường đó.

Hệ thức liên hệ giữa chiết suất tỉ đối và chiết suất tuyệt đối

Công thức của định luật khúc xạ:n1 sini=n2 sinr

Trường hợp i=0o=>r=0o

* Tia sáng qua mặt phân cách của hai môi trường theo phương vuông góc với mặt phân cách không bị khúc xạ.

   + Tính thuận nghịch về chiều truyền tia sáng:

Nếu AB là một đường truyền ánh sáng trên đường đó có thể cho ánh sáng đi từ A đến B hoặc B đến A. Tức là ánh sáng truyền đi theo chiều nào thì cũng truyền ngược lại theo đường đó.

   + Chứng minh: 

Giả sử MN là mặt phân cách giữa 2 môi trường trong suốt có chiết suất lần lượt là: n1, n2.

- Xét tia ánh sáng đi từ A đến B.

Theo định luật khúc xạ ta có: 

   + Xét tia ánh sáng đi từ B đến A theo chiều ngược lại.

Theo định luật khúc xạ ta có: 

Từ (1) và (2) ⇒ 

   + Nước có chiết suất là: 4/3. Chiết suất của không khí đối với nước là:

Đáp án: B

Vì tia tới và tia khúc xạ phải nằm ở hai bên của pháp tuyến (hình 26.7a)

Theo định luật khúc xạ ta có: n.sini = sinr (1)

Theo đề bài và từ hình vẽ, ta có:

IS' ⊥ IR => i'+ r =90o

• i = i'= 90o - r

• sinr = cosi (2)

Từ (1) và (2) suy ra: tani = 0,75 => i = 37o

Đáp án: A

    + Khi truyền từ môi trường từ (1) vào môi trường (2)

n1.sini = n2.sinr12 (∗)

    + Khi truyền từ môi trường từ (1) vào môi trường (3)

n1.sini = n3.sinr13 (∗∗)

Trong đó: r12 = 45o; r13 = 30o

    + Khi truyền từ môi trường từ (2) vào môi trường (3)

Từ (∗) và (∗∗) suy ra: n2.sinr12 = n3.sinr13

Từ (∗∗∗) 

Góc tới i chưa biết ⇒ không tính được góc khúc xạ r23.

Đáp án: D

    + Khi truyền từ môi trường từ (1) vào môi trường (2)

n1.sini = n2.sinr12 (∗)

    + Khi truyền từ môi trường từ (1) vào môi trường (3)

n1.sini = n3.sinr13 (∗∗)

Trong đó: r12 = 45o; r13 = 30o

    + Khi truyền từ môi trường từ (2) vào môi trường (3)

Từ (∗) và (∗∗) suy ra: n2.sinr12 = n3.sinr13

Từ (∗∗∗) 

Góc tới i chưa biết ⇒ không tính được góc khúc xạ r23.

Đáp án: D

Từ hình vẽ ta có:

HS = 4cm

HI =4 cm

KJ =8 cm

NJ = KJ – KN = KJ – HI = 8 – 4 = 4cm

Chiều sâu của lớp nước trong bình:

Đáp số: h = 6,4 cm