Bài 6. Phản xạ toàn phần

1. HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN

Thí nghiệm tìm hiểu hiện tượng phản xạ toàn phần

Chuẩn bị: nguồn phát chùm sáng hẹp (hoặc nguồn sáng laser), bản bán trụ bằng thuỷ tinh, tấm nhựa có in vòng tròn chia độ.

Tiến hành thí nghiệm:

- Bước 1: Bố trí thí nghiệm

- Bước 2: Bật nguồn sáng và hướng tia sáng vào mặt cong của bản bán trụ, sao cho phương tia sáng đi qua tâm I dưới góc tới i. Quan sát đường đi của tia sáng.

- Bước 3: Tăng dần giá trị góc tới i cho đến khi tia khúc xạ đi sát mặt phẳng phân cách giữa bản bán trụ và không khí. Ghi giá trị góc tới i lúc này.

- Bước 4: Tiếp tục tăng giá trị góc tới i. Quan sát đường đi của tia sáng.

Kết quả thí nghiệm trên cho thấy, khi tia sáng truyền từ thuỷ tinh sang không khí dưới góc tới xấp xỉ 42° thì ta thấy tia phản xạ rất sáng, tia khúc xạ rất mờ và nằm gần sát mặt phẳng phân cách.

Nếu tiếp tục tăng góc tới thì ta không còn quan sát thấy tia khúc xạ mà chỉ còn thấy tia phản xạ, toàn bộ tia tới bị phản xạ tại mặt phẳng phân cách giữa bản bán trụ và không khí. Hiện tượng này gọi là hiện tượng phản xạ toàn phần. Góc tới lúc bắt đầu không quan sát thấy tia khúc xạ được gọi là góc tới hạn (kí hiệu: i)

2. ĐIỀU KIỆN XẢY RA PHẢN XẠ TOÀN PHẦN

Xác định điều kiện xảy ra phản xạ toàn phần

Thực hiện những thí nghiệm tương tự với hai môi trường trong suốt khác nhau có chiết suất lần lượt là n₁ và n₂ người ta thấy rằng hiện tượng phản xạ toàn phần chỉ xảy ra tại mặt phân cách giữa hai môi trường khi hai điều kiện sau đây được thoả mãn:

- Ánh sáng truyền từ môi trường có chiết suất n lớn sang môi trường có chiết suất n₂ nhỏ hơn: n₁ > n₂

- Góc tới lớn hơn hoặc bằng góc tới hạn: i ≥ i_th

Trong đó i_th được xác định bởi: sin i_th = n₂/n₁, với n₁ là chiết suất của môi trường chứa tia tới, n₂ là chiết suất của môi trường chứa tia khúc xạ.

Điều kiện xảy ra phản xạ toàn phần:

- Ánh sáng truyền từ môi trường có chiết suất lớn sang môi trưởng có chiết suất nhỏ hơn: n₁ > n₂.

- Góc tới lớn hơn hoặc bằng góc tới hạn: i ≥ i_th với sin i_th = n₂/n₁