Bài 26: Khúc Xạ Ánh Sáng

I. Khúc xạ ánh sáng

1. Hiện tượng khúc xạ ánh sáng

+ Là hiện tượng chùm tia sáng bị đổi phương đột ngột khi đi qua mặt phân cách hai môi trường truyền ánh sáng.

2. Định luật khúc xạ ánh sáng

+ Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới.

+ Tia tới và tia khúc xạ ở hai bên pháp tuyến tại điểm tới.

+ Đối với hai môi trường trong suốt nhất định thì tỉ số giữa sin của góc tới (sini) với sin của góc khúc xạ (sinr) là một số hằng số.

Hằng số n₂₁ này phụ thuộc vào bản chất của hai môi trường, và được gọi là chiết suất tỉ đối của môi trường khúc xạ (môi trường 2) đối với môi trường tới (môi trường 1).

+ Nếu n₂₁ > 1 (r < i): môi trường khúc xạ chiết quang hơn môi trường tới.

+ Nếu n₂₁ < 1 (r > i): môi trường khúc xạ chiết quang kém môi trường tới.

+ Nếu i = 0 thì r = 0: tia sáng chiếu vuông góc với mặt phân cách sẽ truyền thẳng.

II. Chiết suất của môi trường

1. Chiết suất tỉ đối

+ Chiết suất tỉ đối của môi trường (2) đối với môi trường (1) bằng tỉ số giữa các tốc độ v₁ và v₂ của ánh sáng khi đi trong môi trường (1) và (2):  

2. Chiết suất tuyệt đối

+ Chiết suất tuyệt đối của một môi trường là chiết suất tỉ đối của môi trường đó đối với chân không:

 + n₁ = ,  n₂ = ,  hay tổng quát: n =

c tốc độ ánh sáng trong chân không c = 3.10⁸ m/s.  

 Ta thấy: 

+ Vì v < c  nên  n > 1, nghĩa là chiết suất tuyệt đối của một môi trường luôn lớn hơn 1. Chiết suất tuyệt đối của chân không bằng 1.

+ Chiết suất n của môi trường trong suốt cho biết tốc độ ánh sáng trong môi trường đó nhỏ hơn tốc độ ánh sáng trong chân không n lần.

III. Ví dụ về sự tạo ảnh bởi sự khúc xạ ánh sáng

Một người nhìn xuống đáy một dòng suối thấy hòn sỏi cách mặt nước đoạn a. Hỏi độ sâu thực sự của dòng suối là bao nhiêu nếu người đó nhìn hòn sỏi dưới góc a so với pháp tuyến của mặt nước. Biết nước có n = .

Hướng dẫn:

* Ánh sáng từ hòn sỏi S (S cách mặt nước đoạn SH) đến mặt nước khúc xạ vào mắt với góc khúc xạ r ⇒ mắt thấy ảnh S’ của S cách mặt nước đoạn S’H = a

+ Khi r = α thì HS’ = a. Theo định luật khúc xạ ánh sáng, ta có:

⇒ góc tới i

Lại có:  

⇒

* Khi nhìn theo phương gần như vuông góc mặt nước, ta có i và r rất nhỏ 

Theo định luật khúc xạ ánh sáng, ta có:

Lại có:

Từ (1) & (2) 

Bài tập luyện tập khúc xạ ánh sáng của trường Nguyễn Khuyến

Câu 1: Chiết suất tuyệt đối của một môi trường

A. là chiết suất tỉ đối của môi trường đó đối với chân không.

B. tỉ lệ với vận tốc truyền của ánh sáng trong các môi trường đó.

C. có thể lớn hơn hoặc nhỏ hơn 1 nhưng không bằng 1.

D. không thay đổi với mọi ánh sáng.

Câu 2:  Với một tia sáng đơn sắc, chiết suất tuyệt đối của nước là n₁, của thủy tinh là n₂. Chiết suất tỉ đối khi tia sáng đó truyền từ nước sang thủy tinh là

A.

B.

C.

D.

Câu 3:  Trong hiện tượng khúc xạ ánh sáng

A. góc khúc xạ luôn bé hơn góc tới.

B. góc khúc xạ luôn lớn hơn góc tới.

C. góc khúc xạ tỉ lệ thuận với góc tới.

D. khi góc tới tăng dần thì góc khúc xạ cũng tăng dần.

Câu 4:  Chiết suất tỉ đối giữa môi trường khúc xạ và môi trường tới

A. luôn lớn hơn 1.

B. luôn nhỏ hơn 1.

C. tùy thuộc vào vận tốc ánh sáng trong hai môi trường.

D. tùy thuộc vào góc tới của tia sáng.

Câu 5:  Chiếu một ánh sáng đơn sắc từ chân không vào một khối chất trong suốt với góc tới 45⁰ thì góc khúc xạ 30⁰. Chiết suất tuyệt đối của môi trường này là bao nhiêu?

A. 1,41

B. 1,73

C. 1,5

D. 1,33

Câu 6:  Chiếu một chùm tia sáng song song trong không khí tới mặt nước ( n = ) với góc tới là 45⁰. Góc hợp bởi tia khúc xạ và tia tới là:

A. D =70,32⁰

B. D = 45⁰

C. D = 25⁰32^’

D. D = 12⁰58’

Câu 7:  Chiếu một tia sáng đơn sắc từ không khí vào môi trường có chiết suất n, sao cho tia phản xạ vuông góc với tia khúc xạ. Khi đó góc tới i được tính theo công thức

A. sin i = n

B. sini =

C. tani = n

D. tani =

Câu 8:  một tia sáng truyền từ môi trường A sang môi trường B dưới góc tới i = 5⁰ thì góc khúc xạ r = 4⁰. Biết vận tốc ánh sáng trong môi trường B là 200 000 km/s. Vận tốc ánh sáng của môi trường A bằng

A. 175 000 km/s

B. 180 000 km/s

C. 250 000 km/s

D. 225 000 km/s

Câu 9:  Một cái gậy dài 2 m cắm thẳng đứng ở mặt hồ nước trong. Gậy nhô lên khỏi mặt nước 0,5 m. Ánh sáng Mặt Trời chiếu xuống hồ theo phương hợp với pháp tuyến của mặt nước góc 60⁰. Chiều dài bóng của cây gậy in trên đáy hồ nằm ngang?

A. 2,15 m.

B. 2,0 m.

C. 3,0 m.

D. 2,50 m.

Câu 10:  Một thợ lặn ở dưới nước nhìn thấy Mặt Trời ở độ cao 60⁰ so với đường chân trời. Độ cao thực của Mặt Trời so với đường chân trời.

A. 40⁰

B. 45⁰

C. 60⁰

D. 48⁰

Hướng dẫn giải bài tập luyện tập khúc xạ ánh sáng

Giáo viên biên soạn: Ngô Thành

Đơn vị: Trường THCS - THPT Nguyễn Khuyến