Giải SGK Khoa học tự nhiên 9 KNTT Bài 6: Phản xạ toàn phần có đáp án
9 câu hỏi
Xét sự truyền sáng từ bán trụ thủy tinh ra không khí, khi góc tới bằng 41°, ta quan sát được đồng thời tia phản xạ và tia khúc xạ với góc khúc xạ gần bằng 90° như hình bên. Theo em khi góc tới tiếp tục tăng lên tới giá trị 60° thì tia sáng sẽ truyền như thế nào?
Khi góc tới tiếp tục tăng lên tới giá trị 60° thì ta không thấy tia khúc xạ nữa, chỉ còn thấy tia phản xạ sáng rõ nét.
Thí nghiệm về phản xạ toàn phần
Chuẩn bị:
- Một bảng thí nghiệm có gắn tấm nhựa in vòng tròn chia độ;
- Một bản bán trụ bằng thủy tinh;
- Đèn 12 V – 21 W có khe cài bản chắn sáng;
- Nguồn điện (biến áp nguồn).
Tiến hành:
- Bố trí thí nghiệm như Hình 6.1.
- Chiếu chùm sáng hẹp truyền từ bản bán trụ ra không khí, tăng dần góc tới i và quan sát chùm sáng phản xạ và chùm sáng khúc xạ ra không khí.
- Quan sát và ghi chép đặc điểm nhìn thấy của chùm sáng khúc xạ và phản xạ vào vở theo mẫu Bảng 6.1.
Trả lời các câu hỏi sau:
1. Góc khúc xạ lớn hơn hay nhỏ hơn góc tới?
2. Khi nào sẽ xảy ra hiện tượng chỉ có tia phản xạ?
1. Góc khúc xạ lớn hơn góc tới.
2. Khi chiếu góc tới bằng góc ith thì xảy ra hiện tượng chỉ có tia phản xạ.
1. Tính góc tới hạn phản xạ toàn phần trong trường hợp tia sáng chiếu từ bản bán trụ thủy tinh (chiết suất n1 = 1,5) ra không khí (chiết suất n2 = 1).
2. Sử dụng dụng cụ thí nghiệm ở Hình 6.1 xác định giá trị ith, so sánh kết quả với câu 1 và rút ra nhận xét.
1.Ta có:sin ith=n2n1=11,5=23⇒ith≈41048'
2. Sau khi thực hiện thí nghiệm ta có: ith ≈ 42° gần đúng với giá trị ở câu 1.
Nhận xét: Khi góc tới lớn hơn hoặc bằng góc tới hạn thì toàn bộ tia sáng tới bị phản xạ trở lại môi trường tới ở bề mặt phân cách.
Chiếu một tia sáng từ nước tới mặt phân cách giữa nước và không khí. Biết chiết suất của nước và không khí lần lượt là n1=43 , n2 = 1.
a) Tính góc khúc xạ trong trường hợp góc tới bằng 30°.
b) Khi góc tới bằng 60° thì có tia khúc xạ không? Tại sao?
a. Ta có:sin isin r=n2n1⇒sin r=sin i.n1n2=sin 300.431=23⇒r=41048'
b.sinith=n2n1=34⇒ith≈48,6°
Khi góc tới bằng 60° thì không còn tia khúc xạ vì góc tới lớn hơn góc tới hạn, do đó đã xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần.
Giải thích vì sao chỉ quan sát được hiện tượng ảo ảnh ở khoảng cách rất xa, khi lại gần thì không thấy nữa.
Khi đến gần ảnh ảo biến mất vì ta phải quan sát vật ở xa, để các góc tới và góc khúc xạ đủ lớn, mới có thể xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần.
Giải thích sự truyền ánh sáng trong sợi quang.
Khi tia tới đi từ không khí sang lõi có chiết suất n1 thì tia này sẽ bị khúc xạ. Tia khúc xạ tới mặt tiếp xúc giữa lõi và vỏ, chiết suất của lõi lớn hơn chiết suất của lớp vỏ, dưới góc tới i lớn hơn ith thì xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần, tia phản xạ tiếp tục đi trong lõi. Hiện tượng phản xạ toàn phần được lặp lại nhiều lần tiên tiếp tại các điểm tiếp xúc giữa lõi và vỏ.
Nêu một số ứng dụng của sợi quang trong y học, công nghệ thông tin
Ứng dụng của sợi quang trong y học, công nghệ thông tin:
- Trong công nghệ thông tin sợi quang dùng để truyền dữ liệu.
- Trong y học:
+ Sử dụng trong các thiết bị chẩn đoán hình ảnh như: MRI, CT, PET,..
+ Sử dụng sợi quang để dẫn ánh sáng laser đến vị trí cần điều trị giúp các quá trình phẫu thuật trở nên dễ dàng hơn.
Xác định được góc tới hạn để xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần.
Sử dụng công thức:sin ith=n2n1 để xác định được góc tới hạn, xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần.
Giải thích được hiện tượng ảo ảnh trên sa mạc và nguyên tắc hoạt động của cáp quang sử dụng trong y học, công nghệ thông tin, …
- Giải thích được hiện tượng ảo ảnh trên sa mạc: do sự chênh lệch nhiệt độ giữa các lớp không khí dẫn đến chiết suất không khí tăng theo độ cao. Khi ánh sáng truyền từ trên cao xuống qua các lớp không khí với chiết suất khác nhau xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần chiếu đến mắt người quan sát.
- Nguyên tắc hoạt động của cáp quang sử dụng trong y học, công nghệ thông tin dựa trên hiện tượng phản xạ toàn phần, cho phép ánh sáng được dẫn truyền đi xa mà không bị mất mát đáng kể về năng lượng.
