Định luật khúc xạ ánh sáng lớp 11

Định luật khúc xạ ánh sáng lớp 11

Bài viết dưới đây  sẽ giúp các bạn làm sáng tỏ nội dung lý thuyết về sự khúc xạ ánh sáng!

I. Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là gì?

1. Định luật Snell:

Phát biểu định luật khúc xạ ánh sáng: Khi ánh sáng đổi hướng khi đi qua mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt có chiết suất khác nhau được tính theo công thức đặc trưng của hiện tượng khúc xạ, còn gọi là định luật Snell hay định luật khúc xạ ánh sáng có dạng:

1) \({\displaystyle {\sin(i) \over \sin(r)}={n_{2} \over n_{1}}}\)

2) \({\displaystyle {\frac {\sin \theta _{1}}{\sin \theta _{2}}}={\frac {v_{1}}{v_{2}}}={\frac {n_{2}}{n_{1}}}={\sqrt {\left({\frac {\epsilon _{2}\mu _{2}}{\epsilon _{1}\mu _{1}}}\right)}}}\)

Tỉ số \({\displaystyle {n_{2} \over n_{1}}}\) không thay đổi, phụ thuộc vào bản chất của hai môi trường được gọi là chiết suất tỉ đối của môi trường chứa tia khúc xạ (môi trường 2) đối với môi trường chứa tia tới (môi trường 1). Nếu tỉ số này lớn hơn 1 thì góc khúc xạ nhỏ hơn góc tới, ta nói môi trường 2 chiết quang hơn môi trường 1. Ngược lại nếu tỉ số này nhỏ hơn 1 thì góc khúc xạ lớn hơn góc tới, ta nói môi trường 2 chiết quang kém môi trường 1.

Lưu ý: Trong trường hợp tỉ số \({\displaystyle {\frac {n_{2}}{n_{1}}}<1},\) để xảy ra hiện tượng khúc xạ thì góc tới phải nhỏ hơn góc khúc xạ giới hạn:

Trong trường hợp tỉ số \({\displaystyle {\frac {n_{2}}{n_{1}}}<1},\), để xảy ra hiện tượng khúc xạ thì góc tới phải nhỏ hơn góc khúc xạ giới hạn, nếu nó lớn hơn góc khúc xạ giới hạn, thì sẽ không có tia khúc xạ, thay vào đó sẽ xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần.

2. Hệ thức giữa chiết suất tỉ đối và chiết suất tuyệt đối:

\(n_{21}=\dfrac{n_2}{n_1}\)

Trong đó:

- \(n_1\) là chiết suất tuyệt đối của môi trường (2)

- \(n_2\) là chiết suất tuyệt đối của môi trường (1)

Chú ý:

- Hệ thức giữa chiết suất tỉ đối và vận tốc truyền ánh sáng trong các môi trường:

\(n=n_{12}=\dfrac{V_1}{V_2}\)

- Chiết suất của một môi trường:

\(n=\dfrac{c}{v}\)

Trong đó:

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

II. Ứng dụng khúc xạ ánh sáng

1. Tính thuận nghịch của sự truyền ánh sáng

Ánh sáng truyền đi theo đường nào thì cũng truyền ngược lại theo đường đó:

\(n_{12}=\dfrac{1}{n_{12}}\)

Chú ý: Tính thuận nghịch cũng biểu hiện ở sự truyền thẳng và sự phản xạ. Nếu tỉ số này lớn hơn 1 thì góc khúc xạ nhỏ hơn góc tới, ta nói môi trường 2 chiết quang hơn môi trường 1. Ngược lại nếu tỉ số này nhỏ hơn 1 thì góc khúc xạ lớn hơn góc tới, ta nói môi trường 2 chiết quang kém môi trường 1.

Công thức về định luật khúc xạ ánh sáng

2. Ứng dụng thực tế:

Vị trí thật của những vật ở trong nước thấp hơn vị trí mà mắt ta nhìn thấy

Nhìn xuống cốc nước, ta thấy ống hút như bị gãy khúc tại mặt nước và đáy cốc dường như cao lên

III. Bài tập trắc nghiệm

Câu 1: Chọn phát biểu đúng?

A.Thị trường của gương là vùng không gian đằng trước gương sao cho đặt vật ở vùng không gian này, dù đặt mắt ở đâu, mắt cũng có thể nhìn thấy ảnh của vật qua gương

B.Nếu một gương cầu lồi và một gương phẳng cùng có kích thước đường rìa và cùng vị trí đặt mắt, thì kích thước vùng thị trường của chúng là như nhau

C.Kích thước của vùng htị trường phụ thuộc vào kích thước của gương và vị trí đặt mắt

D.Kích thước của vùng thị trường không phụ thuộc vào vị trí đặt mắt

Câu 2: Chiết suất tuyệt đối của một môi trường:

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

B.cho biết một tia sáng khi đi vào môi trường đó sẽ bị khúc xạ nhiều hay ít

C.cho biết vận tốc ánh sáng truyền trong moi trường đó nhỏ hơn trong chân không bao nhiêu lần

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

Câu 3: Chiết suất tỉ đối giữa hai môi trường:

A.bằng tỉ số giữa góc khúc xạ và góc tới

B.bằng tỉ số giữa góc tới và góc khúc xạ

C.càng lớn thì góc khúc xạ càng nhỏ

D.cho biết tia sáng bị khúc xạ nhiều hay ít khi truyền từ môi trường này vào môi trường kia

Câu 4: Khi tia sáng đi từ môi trường trong suốt này sang môi trường trong suốt khác, tại mặt phân cách hai môi trường

A.có thể không xảy ra phản xạ và khúc xạ

B.có thể có phản xạ mà không có khúc xạ

C.có thể có khúc xạ mà không có phản xạ

D.luôn xảy ra cả hiện tượng phản xạ và khúc xạ

Câu 5: Chiếu một tia sáng từ không khí vào bản mặt song song thì

A.có thể không có tia ló

B.tia ló luôn vuông góc với tia tới

C.tia ló luôn song song với bản mặt

D.tia ló luôn song song với tia tới

Câu 6: Định luật khúc xạ ánh sáng cho biết

A.tia khúc xạ và tia tới đều nằm trong cùng một mặt phẳng gọi là mặt phẳng tới

B.tia khúc xạ và tia tới đều nằm cùng một phía so với pháp tuyến tại điểm tới

C.góc tới và góc khúc xạ liên hệ nhau theo hàm số bậc nhất

D.góc khúc xạ luôn lớn hơn góc tới

Câu 7: Khi chiếu tia sáng từ không khí đến tấm thuỷ tinh với góc tới 600 thì cho tia khúc xạ vuông góc với tia phản xạ. Vận tốc truyền ánh sáng trong không khí là c = 3.108 m/s, vận tốc truyền ánh sáng trong tấm thuỷ tinh là:

A. \(3 .10^8 m/s \)

B. \( 6 .10^8 m/s \)

C. \(10^8 m/s\)

D. Không tính được vì thiếu dữ liệu

Câu 8: Chiếu xiên góc tia sáng đơn sắc từ nước ra không khí ta thấy

A.luôn có tia sáng ló ra ngoài không khí

B.cường độ sáng của tia ló ra không khí bằng cường độ sáng tia tới

C.có thể không có tia ló ra không khí

D.tại mặt phân cách luôn luôn có tia khúc xạ và tia phản xạ

Câu 9: Cáp quang làm bằng:

A.kim loại

B.pôlime

C.thuỷ tinh

D.hợp kim

Câu 10: Điều kiện có thể xảy ra phản xạ toàn phần là ánh sáng phải đi từ môi trường

A.có chiết suất lớn hơn sang môi trường có chiết suất nhỏ hơn với góc tới nhỏ hơn góc giới hạn

B.có chiết suất nhỏ hơn sang môi trường có chiết suất lớn hơn với góc tới lớn hơn góc giới hạn

C.có chiết suất lớn hơn sang môi trường có chiết suất nhỏ hơn với góc tới lớn hơn góc giới hạn

D.có chiết suất nhỏ hơn môi trường có chiết suất lớn hơn với góc tới nhỏ hơn góc giới hạn

Câu 11: Các ảo tượng được giải thích dựa vào

A. định luật khúc xạ ánh sáng

B. định luật phản xạ ánh sáng

C. nguyên lý về tính thuận nghịch của chiều truyền ánh sáng

D.hiện tượng phản xạ toàn phần

Câu 12: Chọn câu SAI khi nhận xét về phản xạ gương với phản xạ toàn phần

A.Đều xảy ra ở mặt phân cách giữa hai môi trường

B.Đều có góc phản xạ bằng góc tới

C.Đều có cường độ sáng tia phản xạ bằng cường độ sáng tia tới

D.Phản xạ gương xảy ra dưới mọi góc tới còn phản xạ toàn phần chỉ xảy ra ở điều kiện nhất định

Câu 13: Công thức tính góc lệch cực tiểu của lăng kính là:

A.\(sin ( Dmin + A ) = n sin ^2 ( Dmin + A) A \)

B.\(sin = n sin ^2 .2 sin( Dmin + A) A \)

C. \(sin= n sin^ 2. 2 ( D + A) n. sin A \)

D.\(sin min = sin^2. 2\)

Câu 14: Điều nào sau đây là đúng khi nói về lăng kính

A.Lăng kính là một khối chất trong suốt hình lăng trụ đứng, có tiết diện thẳng là một hình tam giác

B.Góc chiết quang của lăng kính luôn nhỏ hơn 90 độ 

C.Hai mặt bên của lăng kính luôn đối xứng nhau qua mặt phẳng phân giác của góc chiết quang

D.Tất cả các lăng kính chỉ sử dụng hai mặt bên cho ánh sáng truyền qua

Câu 15: Công thức tính góc lệch D= A(n-1) áp dụng cho:

A.lăng kính phản xạ toàn phần

B.trường hợp ánh sáng tới lăng kính với góc tới nhỏ

C.bất kì trường hợp nào

D.lăng kính có góc chiết quang và góc tới nhỏ.

Câu 16: Chiếu một tia sáng tới mặt bên của lăng kính thì:

A.luôn luôn có tia ló

B.tia ló lệch về phía đáy lăng kính

C.tia ló lệch về phía đỉnh lăng kính

D.tia ló lệch về phía đáy lăng kính so với tia tới

Câu 17: Góc lệch của tia sáng qua lăng kính dạng nêm:

A.không phụ thuộc góc chiết quang

B.không phụ thuộc chiết suất lăng kính

C.phụ thuộc góc tới của chùm sáng tới

D.phụ thuộc góc chiết quang 

Với những gì mà đã giúp các bạn khái quát nội dung về lý thuyết và một số bài tập về khúc xạ ánh sáng trên đây, hy vọng sẽ giúp các bạn đạt kết quả cao trong học tập!