Tổng hợp kiến thức về hiện tượng khúc xạ ánh sáng | Giải bài tập khúc xạ ánh sáng lý 11

Trường Tiểu Học Đằng Lâm

Updated on:

Tổng hợp kiến thức về hiện tượng khúc xạ ánh sáng | Giải bài tập khúc xạ ánh sáng lý 11
Bạn đang xem: Tổng hợp kiến thức về hiện tượng khúc xạ ánh sáng | Giải bài tập khúc xạ ánh sáng lý 11 tại Kênh Văn Hay

Trong cuộc sống hàng ngày, chúng ta thường gặp hiện tượng khúc xạ ánh sáng, nhất là trong trường hợp quan sát mặt phân cách giữa nước và không khí. Tuy nhiên, không phải ai cũng có thể hiểu và giải thích được hiện tượng này. Những kiến ​​thức trong bài viết dưới đây sẽ giúp các bạn tìm hiểu một cách chính xác nhất về hiện tượng khúc xạ ánh sáng.

Khúc xạ ánh sáng là gì?

Ví dụ: Đổ đầy nước vào một lọ thủy tinh trong suốt. Sau đó, dùng đũa đặt vào thau nước sao cho đũa nghiêng theo chiều nghiêng.

Khi quan sát đũa ta sẽ thấy ánh sáng phản xạ truyền từ đũa không còn theo đường thẳng nữa mà đã đứt đoạn ngay tại mặt phân cách có sự chênh lệch giữa nước và không khí.

Vì vậy, khi soi chiếc đũa vào cốc nước, ta thấy chiếc đũa đã bị nghiêng một chút.

Phân tích hiện tượng: Mắt ta nhìn được vật là do ánh sáng truyền từ vật đến mắt. Mặt khác, ánh sáng luôn truyền theo đường thẳng.

Khi nhìn vào một vật thể (vật thể không phải nguồn sáng), tùy theo màu sắc, góc độ của nguồn sáng mà ta sẽ quan sát được hình dạng khác nhau của từng vật thể.

Ví dụ trên là một ví dụ điển hình về hiện tượng khúc xạ ánh sáng.

Vì thế Hiện tượng khúc xạ ánh sáng được định nghĩa là hiện tượng các tia sáng truyền từ môi trường trong suốt này sang môi trường trong suốt khác và bị gãy khúc khi chúng truyền lệch một góc tại mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt chiết suất. khác biệt. cùng nhau.

Định luật khúc xạ ánh sáng

Định luật khúc xạ ánh sáng được giải thích như sau:

  • Tia khúc xạ luôn nằm trong mặt phẳng tới và nằm ngoài pháp tuyến của tia tới. Mặt phẳng tới là mặt phẳng tạo bởi pháp tuyến và tia tới.

  • Xét hai môi trường trong suốt cho trước, tỉ số giữa sin góc khúc xạ (sin r) và sin góc tới (sin i) luôn không đổi (là một hằng số).

Biểu thức được hiển thị:

sin(i)/sin(r) = n2/n1 = hằng số

Minh họa định luật khúc xạ ánh sáng.  (Ảnh: Sưu tầm Internet)

Trong đó:

  • SI là tia tới.

  • Tôi là đích đến.

  • N’IN là pháp tuyến của giao diện tại I.

  • IR là tia khúc xạ.

  • i là góc tới (là góc giữa tia sáng truyền từ môi trường 1 đến mặt phẳng phân cách và pháp tuyến với mặt phẳng phân cách 2 môi trường).

  • r là góc khúc xạ (là góc giữa tia sáng đi từ mặt phân cách tới môi trường 2 và pháp tuyến với mặt phẳng phân cách 2 môi trường).

  • n1 là chiết suất của môi trường 1.

  • n2 sẽ là chiết suất của môi trường 2.

Chú ý:

  • Nếu góc nhỏ hơn 10º thì n1.i=n2.r.

  • Nếu i = 0, r = 0 thì không xảy ra hiện tượng khúc xạ

Chiết suất của môi trường

Chỉ số khúc xạ trong vật lý được định nghĩa là tỷ lệ giữa tốc độ ánh sáng trong chân không và tốc độ pha của bức xạ điện từ trong vật liệu.

Trong tính toán, chiết suất này thường được ký hiệu là n.

Tốc độ ánh sáng khi truyền qua các mặt phân cách trong suốt như không khí hoặc thủy tinh thường nhỏ hơn c.

Tỷ số giữa c và vận tốc v của ánh sáng truyền qua vật liệu ngăn cách sẽ được gọi là chiết suất n của vật liệu.

Chiết suất đối ứng

Trong định luật khúc xạ ánh sáng, tỉ số sin(i)/sin(r) là một hằng số, kí hiệu là n21 gọi là chiết suất tỉ đối của môi trường chứa tia khúc xạ (môi trường 2) đối với môi trường đó. chứa tia khúc xạ (trung 2). tia khúc xạ (trung tuyến 2). trường chứa tia tới (mean 1).

Biểu thức xác định: sin(i)/sin(r) = n21

Chiết suất tỉ đối cho biết:

  • Nếu n21 < 1 thì i < r: Tia khúc xạ lệch xa pháp tuyến nên môi trường (2) chiết quang kém hơn môi trường (1).

  • Nếu n21 > 1 thì i > r: Tia khúc xạ lệch về gần pháp tuyến, ta nói môi trường (2) chiết quang hơn môi trường (1).

chiết suất tuyệt đối

Chiết suất tuyệt đối (hay chiết suất) của một môi trường được định nghĩa là chiết suất tỉ đối của môi trường đó đối với chân không.

Biết chiết suất của chân không là 1, chiết suất của không khí là 1,000293 và thường được làm tròn thành 1.

Tất cả các phương tiện trong suốt khác có chỉ số khúc xạ lớn hơn 1.

Mối quan hệ biểu diễn trích xuất của một phương tiện: c/v = n

Trong đó:

Mối quan hệ giữa chiết suất tỉ đối và tốc độ ánh sáng trong môi trường được biểu diễn như sau: n = n21 = n2/n1

Một số bài tập thực hành

Bài tập 1: Một tia sáng truyền từ nước có chiết suất 4/3 sang thủy tinh có chiết suất 1,5. Tính góc khúc xạ và độ lệch D tạo bởi tia khúc xạ và tia tới, biết góc tới i = 30º

Hướng dẫn giải:

Theo đề bài ta có: n1=4/3, n2=1,5, i=30º.

Áp dụng công thức: n1.sin(i) = n2.sin(r)

4/3.sin(30º) = 1,5.sin(r)

r 26,4º

D = i – r = 30º – 26,4º = 3,6º

Bài tập 2: Tia sáng truyền từ nước và khúc xạ vào không khí. Các tia khúc xạ và phản xạ ở mặt nước vuông góc với nhau. Nước có chiết suất 4/3. Góc tới của tia sáng (tròn) là bao nhiêu?

Hướng dẫn giải:

Theo đề bài ta có: n1=4/3, n2=1, i’ + r = i + r = 90º

Áp dụng công thức: n1.sin(i) = n2.sin(r)

4/3.sin(i) = sin(r)

4/3.sin(i) = cos(i) (vì tia khúc xạ và tia phản xạ vuông góc với mặt nước)

tan(i) = 3/4

tôi 37 độ

Bài tập 3: Một tia sáng truyền từ môi trường A sang môi trường B với góc tới là 12º thì góc khúc xạ là 8º. Tốc độ ánh sáng trong môi trường B là 2,8.108 m/s. Vận tốc ánh sáng trong môi trường A là bao nhiêu?

Hướng dẫn giải:

Ta có: n = c/v

n(A) . tội lỗi (12º ) = n(B) . tội lỗi (8º)

Đảo ngược truyền ánh sáng

Ánh sáng đi theo hướng nào thì nó đi theo hướng đó.

Từ đó ta được hệ thức: n12 = 1/n21

Tia sáng truyền từ môi trường (1) sang môi trường (2).  (Ảnh: Sưu tầm Internet)

Tia sáng truyền từ môi trường (2) sang môi trường (1).  (Ảnh: Sưu tầm Internet)

Chú ý: Tính thuận nghịch còn thể hiện ở phản xạ và truyền qua.

Ứng dụng của hiện tượng khúc xạ ánh sáng

Trong những ngày đầu tiên, khi ngành thiên văn học mới phát minh ra kính viễn vọng, việc quan sát các vật thể ở xa bị ảnh hưởng đáng kể bởi sự khúc xạ ánh sáng truyền từ không gian vào không gian. Trái đất đi qua bầu khí quyển.

Nhờ định luật khúc xạ, các nhà vật lý và thiên văn học đã có thể điều chỉnh các thấu kính của kính viễn vọng một cách dễ dàng, mang lại hình ảnh rõ nét hơn.

Trong thời đại hiện nay, để loại bỏ hoàn toàn hiện tượng khúc xạ ánh sáng, các nhà khoa học đã đặt một chiếc kính viễn vọng ngoài không gian.

Bên cạnh đó, nhờ thuyết khúc xạ ánh sáng mà con người có thể hiểu rõ vì sao khi quan sát trên bầu trời ban đêm lại thấy những vì sao lấp lánh. Bởi vì vào ban đêm, khi bạn nhìn lên bầu trời tối, bạn sẽ thấy ánh sáng từ các vì sao bị khúc xạ nhiều lần khi nó truyền từ không gian và xuyên qua bầu khí quyển vào Trái đất.

Các ứng dụng của hiện tượng khúc xạ ánh sáng trong thiên văn học.  (Ảnh: Sưu tầm Internet)

Xem thêm: Động cơ điện một chiều từ A-Z: Cấu tạo, nguyên lý hoạt động & ứng dụng (kiến thức vật lý 9)

11 . bài tập vật lý khúc xạ ánh sáng

Dưới đây là các bài tập trắc nghiệm giúp các em củng cố lại kiến ​​thức vừa học trong bài Khúc xạ ánh sáng.

Câu 1: Hoàn thành phát biểu sau: ” Khúc xạ ánh sáng là hiện tượng tia sáng khi truyền từ môi trường trong suốt này sang môi trường trong suốt khác, tia sáng nằm … ở mặt phân cách giữa hai môi trường.”

A. Gãy xương.

B. uốn cong

C. Dừng lại

D. Quay lại

Trả lời: a.

Giải thích: Theo lí thuyết, hiện tượng khúc xạ ánh sáng là hiện tượng khi một tia sáng truyền từ môi trường trong suốt này sang môi trường trong suốt khác thì tia sáng bị gãy khúc ở mặt phân cách giữa hai môi trường đó.

Bài 2: Trong hiện tượng khúc xạ ánh sáng. So với góc tới, góc khúc xạ

A. Nhỏ hơn.

B. Lớn hơn hoặc bằng.

C. Lớn hơn.

D. Nhỏ hơn hoặc lớn hơn.

Trả lời: Đ.

Giải thích: Trong hiện tượng khúc xạ ánh sáng. So với góc tới, góc khúc xạ nhỏ hơn hay lớn hơn phụ thuộc vào chiết suất của môi trường.

Bài 3: Theo định luật khúc xạ

A. Tia khúc xạ và tia tới cùng nằm trong một mặt phẳng.

B. Góc khúc xạ luôn khác không.

C. Khi góc tới tăng thì góc khúc xạ tăng.

D. Góc tới luôn lớn hơn góc khúc xạ.

Trả lời: a.

Giải thích: Theo định luật khúc xạ, tia khúc xạ và tia tới cùng nằm trong một mặt phẳng.

Bài tập 4: Khi một tia sáng truyền từ môi trường (1) có chiết suất n1 sang môi trường (2) có chiết suất n2 với góc tới i, góc khúc xạ là r. Chọn cách diễn đạt đúng:

A. n1.sin(r) = n2.sin(i).

B. n1.sin(i) = n2.sin(r).

C. n1.cos(r) = n2.cos(i).

D. n1.tan(r) = n2.tan(i).

Đáp án:B.

Giải: Theo định luật khúc xạ ta có n1.sin(i) = n2.sin(r).

Bài 5: Một tia sáng truyền từ môi trường này sang môi trường khác dọc theo pháp tuyến đến mặt phân cách thì góc khúc xạ là

A. 0º

B. 90 độ

C. bằng igh.

D. phụ thuộc vào chiết suất của hai môi trường.

Trả lời: a.

Giải thích: n1.sin(i) = n2.sin(r). Mà i = 0º, suy ra: r = 0º

Bài 6: Cho ánh sáng đơn sắc truyền từ môi trường (1) với tốc độ v1 sang môi trường (2) với tốc độ v2, biết v2 < v1 thì

A. Tôi < r.

B. i > r.

C. sin(i)/sin(r) = v2/v1

D. n2.sin(i) = n1.sin(r).

Đáp án:B.

Giải thích: n=c/v => v2/v1 = n1/n2. v2 n1 tôi > r

Bài 7: Khi xảy ra hiện tượng khúc xạ ánh sáng từ môi trường trong suốt ra không khí thì

A. góc tới i lớn hơn góc khúc xạ r.

B. góc tới i nhỏ hơn góc khúc xạ r.

C. góc tới i lệch pha với góc khúc xạ r.

D. tỉ số của sin(i) với biến sin(r).

Đáp án:B.

Giải: n1.sin(i) = n2.sin(r), khi đi từ môi trường trong suốt ra không khí thì n1 > n2 ⇒ i < r.

Bài tập 8: Trong trường hợp sau, tia sáng không truyền thẳng khi:

A. Truyền qua mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt có cùng chiết suất.

B. vuông góc với mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt.

C. Có phương đi qua tâm của một mặt cầu trong suốt.

D. Truyền xiên góc từ không khí vào viên kim cương.

Trả lời: Đ.

Giải thích: Khi truyền lệch một góc từ không khí sang kim cương thì tia sáng bị gãy khúc do xảy ra hiện tượng khúc xạ ánh sáng.

Bài tập 9: Một tia sáng truyền từ môi trường 1 sang môi trường 2 với góc tới và góc khúc xạ lần lượt là 45º và 30º. Các kết luận sau không đúng?

A. Môi trường 2 đặc hơn môi trường 1.

B. Phương của tia khúc xạ và phương của tia tới hợp với nhau một góc 15º

C. Luôn có tia khúc xạ với mọi góc tới.

D. Môi trường 1 chiết quang hơn môi trường 2.

Trả lời: Đ.

Giải thích: Theo định luật khúc xạ ta có n1. sin45º = n2.sin30º ⇒ n1 < n2 ⇒ môi trường 1 kém chiết quang hơn môi trường 2.

Bài 10: Một cái cọc cắm thẳng đứng dưới sông, nửa trong, nửa ngoài. Một chiếc cọc khác cùng chiều dài được cắm thẳng đứng trên bờ. Bóng cây cọc dọc sông sẽ

A. Dài hơn bóng cây cọc trên bờ.

B. Ngang với bóng cây cọc trên bờ.

C. Ngắn hơn bóng cây cọc trên bờ.

D. Ngắn hơn bóng cây cọc trên bờ nếu mặt trời ở trên cao và dài hơn bóng của cây cọc trên bờ nếu mặt trời ở dưới thấp.

Hồi đáp:

Giải thích: Khi bị chiếu nắng, bóng của cây cọ dưới sông ngắn hơn vì tia sáng bị gãy khi qua sông và vì n(kk) < n(nước) nên r luôn nhỏ hơn i. Vì vậy, bóng cây cọc dưới đáy sông bao giờ cũng ngắn hơn.

Kết thúc:

Trên đây là toàn bộ lý thuyết và bài tập vận dụng liên quan đến bài học hiện tượng khúc xạ ánh sáng. Hy vọng những thông tin mà Kênh Văn Hay đã cung cấp sẽ giúp ích cho các bạn trong quá trình học tập và nghiên cứu Vật lý

Bạn thấy bài viết Tổng hợp kiến thức về hiện tượng khúc xạ ánh sáng | Giải bài tập khúc xạ ánh sáng lý 11 có khắc phục đươc vấn đề bạn tìm hiểu ko?, nếu ko hãy comment góp ý thêm về Tổng hợp kiến thức về hiện tượng khúc xạ ánh sáng | Giải bài tập khúc xạ ánh sáng lý 11 bên dưới để Kênh Văn Hay có thể thay đổi & cải thiện nội dung tốt hơn cho các bạn nhé! Cám ơn bạn đã ghé thăm Website: kenhvanhay.edu.vn của Kênh Văn Hay
Nhớ để nguồn bài viết này: Tổng hợp kiến thức về hiện tượng khúc xạ ánh sáng | Giải bài tập khúc xạ ánh sáng lý 11 của website kenhvanhay.edu.vn

Chuyên mục: Giáo dục

Xem thêm bài viết hay:  Tổng hợp ngữ pháp Tiếng Anh lớp 1 cho bé [CÓ BÀI TẬP + LỜI GIẢI]

Viết một bình luận