Bài 4. Khúc xạ ánh sáng

1. HIỆN TƯỢNG KHÚC XẠ ÁNH SÁNG

Hình 4.2 mô tả đường đi của tia sáng từ không khí vào nước.

Trong đó:

PQ: mặt phân cách giữa hai môi trường.

SI: tia tới.

I: điểm tới.

IR: tia khúc xạ.

NN': pháp tuyến tại điểm tới I.

\(i=\widehat{SIN}\): góc tới.

\(r=\widehat{RIN'}\): góc khúc xạ.

Mặt phẳng chứa tia tới và pháp tuyến tại điểm tới được gọi là mặt phẳng tới.

Khi truyền từ môi trường trong suốt này sang môi trường trong suốt khác, tia sáng có thể bị khúc xạ (bị lệch khỏi phương truyền ban đầu) tại mặt phân cách giữa hai môi trường.

2. ĐỊNH LUẬT KHÚC XẠ ÁNH SÁNG

Định luật khúc xạ ánh sáng:

- Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới và ở bên kia pháp tuyến so với tia sáng tới.

- Đối với hai môi trường trong suốt nhất định, tỉ số giữa sin góc tới (sin i) và sin góc khúc xạ (sin r) là một hằng số.

\(\dfrac{sini}{sinr}\) = hằng số

3. CHIẾT SUẤT CỦA MÔI TRƯỜNG

Theo lí thuyết về ánh sáng, chiết suất n của một môi trường trong suốt được xác định bằng tỉ số giữa tốc độ của ánh sáng trong chân không (hoặc không khí) với tốc độ ánh sáng trong môi trường đó.

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

Trong đó c = 300 000 km/s là tốc độ của ánh sáng trong chân không (hoặc không khí), v là tốc độ của ánh sáng trong môi trường đó.

Như vậy, chiết suất n của một môi trường cho biết tốc độ ánh sáng truyền trong môi trường đó nhỏ hơn bao nhiêu lần so với tốc độ ánh sáng trong chân không. Chiết suất tỉ đối của môi trường 2 đối với môi trường 1 bằng tỉ số giữa các tốc độ truyền ánh sáng v₁ và v₂ trong môi trường 1 và môi trường 2.

\(n_{21}=\dfrac{v_1}{v_2}=\dfrac{n_2}{n_1}\)

Trong đó n₁, n₂ là chiết suất của môi trường 1 và môi trường 2.

Với hai môi trường trong suốt nhất định, tỉ số giữa sin góc tới và sin góc khúc xạ là hằng số:

\(\dfrac{sini}{sinr}=n_{21}\)

Hằng số n₂₁, được là gọi chiết suất tỉ đối của môi trường chứa tia khúc xạ (môi trường 2) đối với môi trường chứa tia tới (môi trường 1).