Bài 27: Phản xạ toàn phần

Ở mặt cong của bán trụ, chùm tia hẹp truyền theo phương bán kính là trùng với pháp tuyến của mặt cong tại điểm đó => có góc tới i= 0 => góc r = 0 => tia không bị khúc xạ => truyền thẳng.

Theo tính thuận nghịch của sự truyền ánh sáng, khi ánh sáng truyền từ moi trường chiết quang kém ( có chiết suất n1 ) vào môi trường chiết quang hơn ( có chiết suất n2 ) ta có:

n1 sini=n2 sinr

Vì n1 <n2 nên I > r, Mà imax=90o=>rmax <90o

Kết quả:

∗ Luôn có tia khúc xạ => không có phản xạ toàn phần.

∗ Góc khúc xạ r luôn nhỏ hơn góc tới i

∗ Tia khúc xạ luôn sát pháp tuyến của mặt phân cách hơn so với tia tới.

* Định nghĩa: Hiện tượng ánh sáng truyền từ môi trường có chiết suất lớn đến mặt giới hạn với môi trường có chiết suất nhỏ hơn, chỉ bị phản xạ mà không bị khúc xạ gọi là hiện tượng tương phản toàn phần.

* Điều kiện phản xạ toàn phần:

+ Ánh sáng truyền từ môi trường chiết quang hơn sang môi trường chiết quang kém.

+ Góc tới i phải lớn hơn hoặc bằng góc giới hạn.

• Góc giới hạn:

Nếu ánh sáng đi từ môi trường có chiết suất n ra không khí thì :

• Giống nhau:

- Tia phản xạ đều truyền ngược lại được môi trường đầu

- Đều tuân theo định luật phản xạ.

• Khác nhau:

- Cường độ của tia phản xạ toàn phần lớn bằng cường độ tia tới; Còn cường độ của tia sáng phản xạ thông thường nhỏ hơn cường độ tia tới.

- Điều kiện xảy ra:

    + Tia phản xạ thông thường xảy ra khi gặp mặt phẳng nhẵn dưới mọi góc.

    + Phản xạ toàn phần chỉ xảy ra khi tia sáng đi từ môi trường chiết quang hơn sang môi trường chiết quang kém và góc tới i > igh.

Cáp quang là bó sợ quang. Mỗi sợi là một dây trong suốt có tính dẫn sáng nhờ phản xạ toàn phần.

∗ Cấu tạo: gồm 2 phần

- Phần lõi trong suốt, bằng thủy tinh có chiết suất lớn n1.

- Phần võ cũng trong suốt, bằng thủy tinh có chiết suất n2 nhỏ hơn phần lõi.

Phản xạ toàn phần xảy ra ở mặt phân cách giữa lõi và vỏ làm cho ánh sáng truyền đi theo sợi quang.

∗ ứng dụng

- truyền tín hiệu thông tin trong việc liên lạc.

- Nội soi trong y học.

* Kim cương và pha lê sáng lóng lánh vì nó có thể phản xạ toàn phần ánh sáng mặt trời chiếu vào nó.

* Người ta tạo ra nhiều mặt cho kim cương hay các vậy bằng pha lê để làm cho chùm tia tới có nhiều khả năng phản xạ toàn phần dưới các góc tới khác nhau ứng với các mặt khác nhau, làm cho kim cướng và pha lê lóng lánh hơn.

Đáp án: D

Điều kiện có phản xạ toàn phần là n1 > n2

Đáp án: A

ΔABC vuông cân ⇒ ∠B = ∠C = 45o

SI ⊥BC ⇒ Tia SI truyền thẳng vào môi trường trong suốt ABC mà không bị khúc xạ ⇒ góc tới i ở mặt AC bằng:

i = ∠B = ∠C = 45o ⇒ sini = sin45o = 1/√2

Tia sáng phản xạ toàn phần ở mặt AC ⇒ i ≥ igh → sini ≥ sinigh = 1/n ⇒ n ≥ √2

Đáp án: C

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

n1.sini = n2sinr12 (∗)

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

n1.sini = n3.sinr13 (∗∗)

Trong đó: r12 = 30o; r13 = 45o

Từ (∗) và (∗∗) suy ra:

n2sinr12 = n3sinr13 

→ Môi trường (2) chiết quang hơn môi trường (3).

    + Góc giới hạn phản xạ toàn phần ở mặt phân cách (2) và (3) được tính khi truyền tù môi trương (2) vào môi trường (3).