Bài 5 trang 218 SGK Vật Lí 11 Nâng cao


Đề bài

Một cái chậu đặt trên một mặt phẳng nằm ngang, chứa một lớp nước dày 20 cm, chiết suất \(n = {4 \over 3}\). Đáy chậu là một gương phẳng. Mặt M cách mặt nước 30 cm, nhìn thẳng góc xuống đáy chậu. Xác định khoảng cách từ ảnh của mắt tới mặt nước. Vẽ đường đi của ánh sáng qua quang hệ trên.

Quảng cáo
decumar

Lời giải chi tiết

Để giải bài toán này, trước hết ta tìm công thức xác định vật và ảnh của hệ hai môi trường trong suốt (thường là một lưỡng chất phẳng). Ta xét chùm tia sáng hẹp gần như vuông góc với mặt lưỡng chất.

Ta có:  \(\tan i = {{IH} \over {SH}}  \approx  \sin i\) (vì là góc nhỏ)

\({\mathop{\rm t}\nolimits} {\rm{anr}} = {{IH} \over {S'H}}  \approx {\mathop{\rm s}\nolimits} {\rm{inr}}\) (vì là góc nhỏ)

\( \Rightarrow {{\sin i} \over {\sin \,r}} = {{S'H} \over {SH}} = {{{n_2}} \over {{n_1}}}\)

Suy ra \({{S'H} \over {{n_2}}} = {{SH} \over {{n_1}}}\) (Công thức này đúng cho mọi trường hợp)

Trở lại bài toán, ta có hình vẽ sau:

Xét trường hợp ánh sáng đi từ không khí (n1=1) vào nước (\({n_2} = {4 \over 3}\))

Theo công thức trên:\({{{M_1}H} \over {{n_2}}} = {{MH} \over {{n_1}}}\)

\( \Rightarrow {{MH} \over 1} = {{{M_1}H} \over {{4 \over 3}}}\)

\( \Rightarrow {M_1}H = {4 \over 3}MH = {4 \over 3}.30 = 40\,cm\)

Gọi M2 là ảnh ảo của mắt M qua gương phẳng đáy chậu, ta có Mđối xứng với M1 qua gương:

\(K{M_2} = K{M_1} = KH + H{M_1} = 20+40=60\left( {cm} \right)\)

Xét trường hơp tia sáng phản xa đi từ nước ( \({n_1} = {4 \over 3}\)) ra không khí      

(n2 = 1), ta có M3 là ảnh của M2, M3 là ảnh của mắt mà mắt thấy được.

Theo công thức trên:

\({{H{M_3}} \over {{n_2}}} = {{H{M_2}} \over {{n_1}}} \Rightarrow {{H{M_3}} \over 1} = {{H{M_2}} \over {{4 \over 3}}} = {3 \over 4}\left( {H{M_2}} \right) \\= {3 \over 4}\left( {HK + K{M_2}} \right)\)

\(\; \Rightarrow {\rm{ }}H{M_3} = {3 \over 4}(20 + {\rm{ }}60){\rm{ }} = {\rm{ }}60{\rm{ }}\left( {cm} \right)\)

Vậy khoảng cách từ ảnh M3 đến mặt nước là 60 (cm)

Loigiaihay.com


Bình chọn:
4.1 trên 11 phiếu

>> Xem thêm

Luyện Bài Tập Trắc nghiệm Lí lớp 11 - Xem ngay

2K7 tham gia ngay group để nhận thông tin thi cử, tài liệu miễn phí, trao đổi học tập nhé!

>> Học trực tuyến Lớp 11 trên Tuyensinh247.com. Cam kết giúp học sinh lớp 11 học tốt, hoàn trả học phí nếu học không hiệu quả.