Bài 3. Khúc xạ ánh sáng và phản xạ toàn phần

Hướng dẫn giải

- Chiết suất của môi trường thủy tinh crown là: \(n = \frac{c}{v} = \frac{{{{3.10}^8}}}{{197187224}} \approx 1,52\)

- Chiết suất của môi trường thủy tinh flint là: \(n = \frac{c}{v} = \frac{{{{3.10}^8}}}{{180556976}} \approx 1,66\)

(Trả lời bởi Nguyễn Quốc Đạt)

Hướng dẫn giải

Chiết suất của môi trường không khí ở 0 °C và 1 atm là: \(n = \frac{c}{v} = \frac{{{{3.10}^8}}}{{299636786}} \approx 1,0\)

(Trả lời bởi Nguyễn Quốc Đạt)

Hướng dẫn giải

Trong thí nghiệm trên, ban đầu ta quan sát thấy cả tia phản xạ và tia khúc xạ. Khi tăng dần góc tới từ 0° đến 90°, tia khúc xạ mờ dần, tia phản xạ sáng dần. Khi góc tới lớn hơn một giá trị nào đó thì ta chỉ thấy tia phản xạ. Hiện tượng này được gọi là hiện tượng phản xạ toàn phần.

(Trả lời bởi Nguyễn Quốc Đạt)

Hướng dẫn giải

• Môi trường chứa tia tới: không khí

• Môi trường chứa tia khúc xạ: bản bán trụ bằng thủy tinh

• Điểm tới: vị trí góc 30° ở góc phần tư thứ 2 (bên trái của hình)

• Pháp tuyến của mặt phân cách tại điểm tới đó: đường thẳng nối 2 vị trí góc 0° (phía trên và phía dưới của bản trụ)

(Trả lời bởi Nguyễn Quốc Đạt)

Hướng dẫn giải

- Chiết suất của môi trường không khí là: \({n_1} = \frac{c}{v} = \frac{{{{3.10}^8}}}{{299636786}} \approx 1,0\)

- Chiết suất của môi trường nước là: \({n_2} = \frac{c}{{{v_{{\rm{nuoc}}}}}} = \frac{{{{3.10}^8}}}{{224849647}} \approx 1,33\)

- Định luật khúc xạ ánh sáng: \(\frac{{\sin i}}{{\sin r}} = \frac{{{n_2}}}{{{n_1}}} =  > \sin r = \sin i.\frac{{{n_1}}}{{{n_2}}}\)

Thay số: \(\sin r = \sin 30.\frac{1}{{1,33}} \approx 0,376 =  > r = \arcsin (0,376) \approx {22^o}\)

(Trả lời bởi Nguyễn Quốc Đạt)

Hướng dẫn giải

Truyền từ nước ra không khí => n₁ = n = 1,33; n₂ = 1

- Góc giới hạn\(\sin {i_{th}} = \frac{{{n_2}}}{{{n_1}}} = \frac{1}{{1,33}} \approx 0,75 =  > {i_{th}} = \arcsin (0,75) \approx 48^\circ 35'\)

- Thực hiện thí nghiệm kiểm tra điều kiện để xảy ra phản xạ toàn phần với hai môi trường nước và không khí:

+ Truyền từ môi trường nước sang môi trường không khí

+ Góc tới bằng hoặc lớn hơn góc \(48^\circ 35'\)

(Trả lời bởi Nguyễn Quốc Đạt)

Hướng dẫn giải

Phản xạ toàn phần xảy ở mặt phân cách giữa lõi và vỏ làm cho ánh sáng truyền đi được theo sợi quang. Vì vậy, phần vỏ bọc cũng trong suốt, bằng thủy tinh có chiết suất n₂ nhỏ hơn phần lõi.

(Trả lời bởi Nguyễn Quốc Đạt)

Hướng dẫn giải

Trong trường hợp người thợ lặn nhìn lên mặt nước, vùng mà họ nhìn thấy sẽ là vùng nơi ánh sáng đã khúc xạ và đi vào nước. Còn phía ngoài vùng này, ánh sáng không đi vào nước mà tiếp tục di chuyển trong không khí. Do sự khúc xạ, chỉ những phần ánh sáng có góc nghiêng đủ nhỏ so với đối tượng nhìn mới có thể đi vào nước và tới đôi mắt của người thợ lặn. Những phần ánh sáng khác sẽ bị phản xạ hoặc tiếp tục đi vào không khí, tạo nên vùng bên ngoài vùng sáng mà người thợ lặn nhìn thấy, làm cho nó trở nên tối đen so với vùng ánh sáng chính.

(Trả lời bởi Nguyễn Quốc Đạt)

Hướng dẫn giải

Đó là hiện tượng khúc xạ ánh sáng vì ánh sánh truyền từ môi trường không khí sang môi trường nước và ngược lại nên ánh sáng bị gãy khúc ở hai môi trường khác nhau. Nên khi nhìn xuống vật và đáy bể nước, ta có cảm giác vật và đáy bể ở gần mặt nước hơn so với thực tế

(Trả lời bởi Nguyễn Quốc Đạt)