Cho ánh sáng truyền từ nước (chiết suất n1 = 1,33) vào thủy tinh (chiết suất n2 = 1,50). Góc tới là 40°. Hãy tính:
a) Góc khúc xạ trong thủy tinh (độ).
b) Tính góc tới khi góc khúc xạ là 30° trong thủy tinh.
c) Nếu ánh sáng truyền ngược từ thủy tinh sang nước với góc tới 30°, tính góc khúc xạ trong nước (độ).
d) Nếu tia sáng khúc xạ theo phương vuông góc với bề mặt (góc khúc xạ 90°), tính góc tới trong nước (độ).
Vận dụng định luật khúc xạ ánh sáng
a) Góc khúc xạ của thủy tinh là: \(\frac{{\sin i}}{{\sin r}} = \frac{{{n_2}}}{{{n_1}}} \Rightarrow \frac{{\sin 40^\circ }}{{\sin r}} = \frac{{1,50}}{{1,33}} \Rightarrow \sin r = \sin 40^\circ .\frac{{1,33}}{{1,50}} \approx 0,57 \Rightarrow r \approx 34,8^\circ \)
b) Khi góc khúc xạ là 30° thì góc tới là: \(\frac{{\sin i}}{{\sin 30^\circ }} = \frac{{{n_2}}}{{{n_1}}} \Rightarrow \sin i = \frac{{1,5}}{{1,33}}.\sin 30^\circ = 0,564 \Rightarrow i \approx 34,33^\circ \)
c) Nếu ánh sáng truyền ngược từ thủy tinh sang nước với góc tới 30° thì góc khúc xạ là: \(\frac{{\sin 30^\circ }}{{\sin r}} = \frac{{{n_1}}}{{{n_2}}} \Rightarrow \sin r = \frac{{\sin 30^\circ .1,33}}{{1,50}} = 0,564 \Rightarrow r \approx 34,33^\circ \)
d) Nếu tia sáng khúc xạ theo phương vuông góc với bề mặt (góc khúc xạ 90°), góc tới trong nước là: \(\frac{{\sin i}}{{\sin 90^\circ }} = \frac{{{n_2}}}{{{n_1}}} \Rightarrow \sin i = \frac{{{n_2}}}{{{n_1}}} = \frac{{1,50}}{{1,33}} \approx 1,128\)
Đáp án
a) 34,8
b) 34,3
c) 34,3
d) Không
Các bài tập cùng chuyên đề
Quan sát chiếc đũa được nhúng trong một hộp đựng nước ở hình 3.1, ta thấy chiếc đũa như bị gãy tại mặt phân cách giữa nước và không khí. Vì sao lại xảy ra hiện tượng như vậy?
Hình 3.1. Chiếc đũa nhúng trong hộp đựng nước
Nêu một số cách để quan sát đường đi tia sáng trong các môi trường trong suốt mà em biết.
Quan sát và mô tả bằng hình vẽ đường truyền của tia sáng khi đi từ không khí vào bản bán trụ. Rút ra nhận xét.
1. Mô tả và giải thích đường đi của tia sáng trong hình 3.3.
2. Nêu thêm một số hiện tượng khúc xạ ánh sáng trong đời sống.
1. Trong bảng 3.1, tốc độ ánh sáng truyền trong môi trường nào là nhỏ nhất? Từ đó, cho biết chiết suất môi trường nào là lớn nhất.
2. Tính chiết suất của môi trường không khí ở 0 °C và 1 atm?
3. Tính chiết suất của mỗi loại thuỷ tinh.
Ở hình 3.5, em hãy chỉ ra:
• Môi trường chứa tia tới.
• Môi trường chứa tia khúc xạ.
• Điểm tới và pháp tuyến của mặt phân cách tại điểm tới đó.
Chùm sáng từ Mặt Trời chiếu đến mặt nước với góc tới i = 30°, tỉnh góc khúc xạ r. Vẽ hình mô tả hiện tượng xảy ra.
Chiếu tia sáng từ không khí vào rượu với góc tới bằng 60°. Biết chiết suất của rượu là 1,36. Tính góc khúc xạ trong trường hợp này.
Tại sao khi trong cốc không có nước thì ta không thể nhìn thấy đồng xu (hình a), còn nếu vẫn giữ nguyên vị trí đặt mắt và cốc nhưng rót nước vào cốc thì ta lại nhìn thấy đồng xu (hình b)?
Thí nghiệm 1: Tìm hiểu hiện tượng khúc xạ ánh sáng
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 5.1.
- Chiếu một chùm sáng tới SI (điểm tới I là tâm của bản bán trụ).
- Quan sát đường đi của chùm sáng.
Trả lời câu hỏi sau:
Chùm sáng truyền từ không khí vào thủy tinh bị gãy khúc (lệch khỏi phương truyền) tại đâu?
Một tia sáng truyền tới mặt nước tạo ra một tia phản xạ và một tia khúc xạ. Người vẽ đã quên và ghi lại chiều truyền của các tia sáng này trong Hình 5.3. Hãy vẽ vào vở và bổ sung chiều mũi tên của các tia sáng trong hình.
Thí nghiệm 2: Tìm hiểu mối liên hệ giữa góc khúc xạ và góc tới
Chuẩn bị:
Dụng cụ thí nghiệm như thí nghiệm 1
Tiến hành:
- Bố trí thí nghiệm như Hình 5.1.
- Chiếu tia sáng tới mặt phân cách tại điểm tới I (tâm của đường tròn chia độ) lần lượt với góc tới 0°, 20°, 40°, 60°, 80°.
- Đọc giá trị của góc khúc xạ tương ứng và hoàn thành vào vở theo mẫu tương tự bảng 5.1.
Trả lời câu hỏi và thực hiện các yêu cầu sau:
1. Tia khúc xạ nằm ở phía nào của pháp tuyến so với tia tới?
2. So sánh độ lớn góc tới và góc khúc xạ.
3. Nhận xét tỉ số giữa sin góc tới I và sin góc khúc xạ r.
Thí nghiệm 3: Khảo sát phương của tia khúc xạ
Chuẩn bị:
- Bản bán trụ bằng thuỷ tinh trong suốt;
- Một tấm xốp mỏng có gắn bảng chia độ;
- Bốn chiếc đinh ghim giống nhau;
- Một tấm nhựa phẳng.
Tiền hành:
- Bố trí thí nghiệm như Hình 5.4.
- Cắm các đinh ghim tại O và A để xác định pháp tuyến OA.
- Cắm đinh ghim ở B để xác định tia tới là BO.
Lưu ý: Để các đinh ghim ở O, A, B sao cho mũ đinh có chiều cao bằng \(\frac{1}{2}\)bề dầy bản bán trụ thuỷ tinh. Khi đó mặt phẳng tới đi qua ba đầu đinh ghim ở O, A, B song song với tấm xốp.
- Đặt mắt để nhìn vào mặt phẳng của bản bán trụ sao cho đầu mũ đinh ghim ở O che khuất ảnh đầu mũ đinh ghim ở B.
- Cắm đinh ghim ở C trên đường truyền sáng từ O tới mắt sao cho đầu mũ đinh ghim ở C che khuất ảnh đầu đinh ghim ở B và O. Khi đó tia khúc xạ sẽ là tia OC.
- Bỏ bản bán trụ thuỷ tinh ra, dùng tấm nhựa phẳng để kiểm tra các tia BO, OA, OC có đồng phẳng hay không?
Trả lời câu hỏi sau:
Kết quả thí nghiệm cho thấy tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng nào?
Hình 5.5 mô tả hiện tượng khúc xạ khi tia sáng truyền từ môi trường nước ra không khí. Chỉ ra điểm tới, tia tới, tia khúc xạ, vẽ pháp tuyến tại điểm tới. So sánh độ lớn của góc khúc xạ và góc tới
Quan sát đường truyền của tia sáng trong Hình 5.6, vận dụng kiến thức đã học để trả lời câu hỏi ở phần mở bài
1. Khi một tia sáng đi từ môi trường này sang môi trường khác, chiết suất tỉ đối của hai môi trường cho ta biết điều gì về đường đi của tia sáng đó
2. Tính chiết suất của nước. Biết tia sáng truyền từ không khí với góc tới là i = 60° thì góc khúc xạ trong nước là r = 40°
Đặt cây bút chì vào một bát nước như hình bên. Vì sao ta thấy cây bút chì dường như bị gãy tại mặt nước?
Tiến hành thí nghiệm (Hình 4.1) và nêu nhận xét về đường đi của tia sáng từ không khí vào nước.
Hiện tượng nào sau đây liên quan đến sự khúc xạ ánh sáng?
- Tia sáng mặt trời bị hắt trở lại môi trường cũ khi gặp mặt nước.
- Tia sáng mặt trời bị lệch khỏi phương truyền ban đầu khi đi từ không khí vào nước.
Tiến hành thí nghiệm (Hình 4.3) và cho biết tia khúc xạ và tia tới nằm cùng một bên hay khác bên của pháp tuyến.
Hoàn thành Bảng 4.1, từ đó nêu nhận xét về tỉ số \(\frac{{\sin i}}{{\sin r}}\)khi góc tới thay đổi.
Cho biết tốc độ ánh sáng truyền trong không khí là 300 000 km/s; trong thủy tinh là 197 368 km/s. Hãy tính chiết suất của thủy tinh.
Trả lời câu hỏi đã nêu ở đầu bài học.
Vì sao khi đứng trên thành hồ bơi, ta lại thấy đáy hồ bơi có vẻ gần mặt nước hơn so với thực tế?
1. Quan sát sơ đồ đường đi của tia sáng trong Hình 5.5 và giải thích vì sao:
a) Tia khúc xạ IJ lệch gần pháp tuyến N1N’1 hơn so với tia tới SI.
b) Tia khúc xạ JR lệch xa pháp tuyến N2N’2 hơn so với tia tới IJ.
2. Nêu nhận xét về phương của tia ló JR sau khi đi qua lăng kính so với tia tới SI.
Một tia sáng SI đổi phương truyền khi đi từ không khí vào thủy tinh tại điểm tới I như hình vẽ.
a) Tia sáng trong thủy tinh bị lệch ra xa hay lại gần với pháp tuyến tại I? Giải thích.
b) Tính chiết suất của thủy tinh.
Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là hiện tượng tia sáng tới khi gặp mặt phân cách giữa hai môi trường
Hãy chọn câu phát biểu đúng.
Chọn phát biểu sai trong các phát biểu sau.
Pháp tuyến là đường thẳng
