Tóm tắt lý thuyết và phương pháp giải bài tập về hiện tượng khúc xạ môn Vật Lý 11 năm 2021-2022

Ý nghĩa của chiết suất tuyệt đối Chiết suất tuyệt đối của môi trường trong suốt cho biết vận tốc truyền ánh sáng trong môi trường đó nhỏ hơn vận tốc truyền ánh sáng trong chân không bao [r]

TÓM TẮT LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP VỀ HIỆN TƯỢNG KHÚC XẠ

MÔN VẬT LÝ 11 NĂM 2021-2022

1 HỆ THỐNG KIẾN THỨC

1.I Hiện tượng khúc xạ ánh sáng

Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là hiện tượng khi ánh sáng truyền qua mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt, tia sáng bị bẻ gãy khúc (đổi hướng đột ngột) ở mặt phân cách

1.2 Định luật khúc xạ ánh sáng

+ Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới và ở bên kia pháp tuyến so với tia tới (Hình 33)

+ Đối với một cặp môi trường trong suốt nhất định thì tỉ số giữa sin của góc

tới (sini) với sin của góc khúc xạ (sinr) luôn luôn là một số không đổi Số không

đổi này phụ thuộc vào bản chất của hai môi trường và 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); kí hiệu là n21

Biểu thức: 21

sin

sin

n r

i  + Nếu n21 > 1 thì góc khúc xạ nhỏ hơn góc tới Ta nói môi trường (2)

chiết quang kém môi trường (1)

+ Nếu n21 < 1 thì góc khúc xạ lớn hơn góc tới Ta nói môi trường (2) chiết quang hơn môi trường (1)

+ Nếu i = 0 thì r = 0: tia sáng chiếu vuông góc với mặt phân cách sẽ truyền thẳng

+ Nếu chiếu tia tới theo hướng KI thì tia khúc xạ sẽ đi theo hướng IS (theo nguyên lí về tính thuận nghịch của chiều truyền ánh sáng)

Do đó, ta có

12 21 1

n

n 

1.3 Chiết suất tuyệt đối

– Chiết suất tuyệt đối của một môi trường là chiết suất của nó đối với chân không

– Vì chiết suất của không khí xấp xỉ bằng 1, nên khi không cần độ chính xác cao, ta có thể coi chiết suất của một chất đối với không khí bằng chiết suất tuyệt đối của nó

– Giữa chiết suất tỉ đối n21 của môi trường 2 đối với môi trường 1 và các chiết suất tuyệt đối n2 và n1 của chúng có hệ thức:

1

2 21

n

n

n  – Ngoài ra, người ta đã chứng minh được rằng:

Chiết suất tuyệt đối của các môi trường trong suốt tỉ lệ nghịch với vận tốc truyền ánh sáng trong các môi trường đó:

2 1

1

2

v

v n

n

 Nếu môi trường 1 là chân không thì ta có: n1 = 1 và v1 = c = 3.108 m/s

Kết quả là: n = 2

2 v

c hay v2 =

2 n

c

i

r

N

N /

I

S

K

(1 ) (2 )

– Vì vận tốc truyền ánh sáng trong các môi trường đều nhỏ hơn vận tốc truyền ánh sáng trong chân không, nên chiết suất tuyệt đối của các môi trường luôn luôn lớn hơn 1

Ý nghĩa của chiết suất tuyệt đối

Chiết suất tuyệt đối của môi trường trong suốt cho biết vận tốc truyền ánh sáng trong môi trường đó nhỏ hơn vận tốc truyền ánh sáng trong chân không bao nhiêu lần

2 VÍ DỤ MINH HỌA

Ví dụ 1: Tia sáng đi từ nước có chiết suất 1 4

3

n  sang thủy tinh có chiết suất n2 1,5 Tính góc khúc xạ

và góc lệch D tạo bởi tia khúc xạ và tia tới, biết góc tới i 30

A. r26, 4 ; D56, 4 B. r26, 4 ; D3, 6

Lời giải

sin

sin sin sin 26, 4 26, 4 ; 3, 6 sin

i

Đáp án B

Ví dụ 2: Tia sáng truyền trong không khí tới gặp mặt thoáng của chất lỏng có chiết suất n 3 Ta được hai tia phản xạ và khúc xạ vuông góc với nhau Tính góc tới

A.

6



B.

3



C.

2



D. 0

Lời giải

Ta có: sin ;

sin

i n

i     r i r  r   i i

sin sin

Đáp án B

Ví dụ 3: Một cây cọc dài được cắm thẳng đứng xuống một bể nước chiết suất 4

3

n Phần cọc nhô ra ngoài mặt nước là 30 cm, bóng của nó trên mặt nước dài 40 cm và dưới đáy bể nước dài 190 cm Tính

chiều sâu của lớp nước

Lời giải

Ta có: tan 40 tan 53 53 ;

3

BI

AB

sin

 

190 40

tan 0, 75

Ví dụ 4: Một cái máng nước sâu 30 cm rộng 40 cm có hai thành bên thẳng đứng Lúc máng cạn nước thì

bóng râm của thành A kéo dài tới đúng chân thành B đối diện Người ta đổ nước vào máng đến một độ

cao h thì bóng của thành A ngắn bớt đi 7 cm so với trước Biết chiết suất của nước là 4

3

n Tính h

Lời giải

Ta có: tan 40 4 tan 53 53 ;

30 3

CI CB

AA AC



sin

7 tani I B; tanr I B DB I B

 

Đáp án B

Ví dụ 5: Một người ngồi trên bờ hồ nhúng chân vào nước trong suốt Biết chiết suất của nước là 4

3

n a) Khoảng cách thực từ bàn chân người đó đến mặt nước là 36 cm Hỏi mắt người đó cảm thấy bàn chân

cách mặt nước bao nhiêu?

b) Người nào cao 1,68 m, nhìn thấy một hòn sỏi dưới đáy hồ dường như cách mặt nước 1,5 m Hỏi nếu

đứng dưới hồ thì người ấy có bị ngập đầu không?

Lời giải

27

d

d n   n 



Đáp án A

b) Ta có: 1 1

2 1, 68

h

h  n   n  

 nên nếu đứng dưới hồ thì người đó sẽ bị ngập đầu

Đáp án C

Ví dụ 6: Tính vận tốc của ánh sáng trong thủy tinh Biết thủy tinh có chiết suất n1, 6 và vận tốc ánh

sáng trong chân không là c3.108m s/

A. 3.108m s/ B.1,875.108m s / C.1,5.108m s / D. 1, 6.108m s /

Lời giải

Ta có: n c v c 1,875.108m s/

   

Đáp án B

Ví dụ 7: Tính vận tốc của ánh sáng truyền trong môi trường nước Biết tia sáng truyền từ không khí với

góc tới là i 60 thì góc khúc xạ trong nước là r 40 Lấy vận tốc ánh sáng ngoài không khí

8 3.10 /

c m s

A. 3.108m s/ B. 2, 227.108m s / C.1,875.108m s / D. 1, 6.108m s /

Lời giải

Ta có: v c

n

 và sin .sin 2, 227.108 /

Đáp án B

3 LUYỆN TẬP

Câu 1 Phát biểu nào sau đây là đúng?

A Chiết suất tỉ đối của môi trường chiết quang nhiều so với môi trường chiết quang ít thì nhỏ hơn 1

B Môi trường chiết quang kém có chiết suất tuyệt đối nhỏ hơn 1

C Chiết suất tỉ đối của môi trường 2 so với môi trường 1 bằng tỉ số chiết suất tuyệt đối n2 của môi trường

2 với chiết suất tuyệt đối n1 của môi trường 1

D Chiết suất tỉ đối của hai môi trường luôn lớn hơn đơn vị vì vận tốc ánh sáng trong chân không là vận

tốc lớn nhất

Câu 2 Với một tia sáng đơn sắc, chiết suất tuyệt đối của nước là n1, của thuỷ tinh là n2 Chiết suất tỉ đối

khi tia sáng đó truyền từ nước sang thuỷ tinh là:

A n21 = n1/n2

B n21 = n2/n1

C n21 = n2 – n1

D n12 = n1 – n2

Câu 3 Chọn câu trả lời đúng

Trong hiện tượng khúc xạ ánh sáng:

A góc khúc xạ luôn bé hơn góc tới

B góc khúc xạ luôn lớn hơn góc tới

C góc khúc xạ tỉ lệ thuận với góc tới

D khi góc tới tăng dần thì góc khúc xạ cũng tăng dần

Câu 4 Chiết suất tỉ đối giữa môi trường khúc xạ với môi trường tới

A luôn lớn hơn 1

B luôn nhỏ hơn 1

C bằng tỉ số giữa chiết suất tuyệt đối của môi trường khúc xạ và chiết suất tuyệt đối của môi trường tới

D bằng hiệu số giữa chiết suất tuyệt đối của môi trường khúc xạ và chiết suất tuyệt đối của môi trường

tới

Câu 5 Chọn câu đúng nhất

Khi tia sáng đi từ môi trường trong suốt n1 tới mặt phân cách với môi trường trong suốt n2 (với n2 > n1),

tia sáng không vuông góc với mặt phân cách thì

D một phần tia sáng bị khúc xạ, một phần bị phản xạ

Câu 6 Chiết suất tuyệt đối của một môi trường truyền ánh sáng

A luôn lớn hơn 1

B luôn nhỏ hơn 1

C luôn bằng 1

D luôn lớn hơn 0

Câu 7 Chiếu một tia sáng đơn sắc đi từ không khí vào môi trường có chiết suất n, sao cho tia phản xạ

vuông góc với tia khúc xạ Khi đó góc tới i được tính theo công thức

A sini = n

B sini = 1/n

C tani = n

D tani = 1/n

Câu 8 Một bể chứa nước có thành cao 80 (cm) và đáy phẳng dài 120 (cm) và độ cao mực nước trong bể

là 60 (cm), chiết suất của nước là 4/3 Ánh nắng chiếu theo phương nghiêng góc 300 so với phương

ngang Độ dài bóng đen tạo thành trên mặt nước là

A 11,5 (cm)

B 34,6 (cm)

C 63,7 (cm)

D 44,4 (cm)

Câu 9 Một bể chứa nước có thành cao 80 (cm) và đáy phẳng dài 120 (cm) và độ cao mực nước trong bể

là 60 (cm), chiết suất của nước là 4/3 Ánh nắng chiếu theo phương nghiêng góc 300 so với phương

ngang Độ dài bóng đen tạo thành trên đáy bể là:

A 11,5 (cm)

B 34,6 (cm)

C 51,6 (cm)

D 85,9 (cm)

Câu 10 Một điểm sáng S nằm trong chất lỏng (chiết suất n), cách mặt chất lỏng một khoảng 12 (cm),

phát ra chùm sáng hẹp đến gặp mặt phân cách tại điểm I với góc tới rất nhỏ, tia ló truyền theo phương IR Đặt mắt trên phương IR nhìn thấy ảnh ảo S’ của S dường như cách mặt chất lỏng một khoảng 10 (cm)

Chiết suất của chất lỏng đó là

A n = 1,12

B n = 1,20

C n = 1,33

D n = 1,40

Câu 11 Cho chiết suất của nước n = 4/3 Một người nhìn một hòn sỏi nhỏ S mằn ở đáy một bể nước sâu

1,2 (m) theo phương gần vuông góc với mặt nước, thấy ảnh S’ nằm cách mặt nước một khoảng bằng

A 1,5 (m)

B 80 (cm)

C 90 (cm)

D 1 (m)

Câu 12 Một người nhìn hòn sỏi dưới đáy một bể nước thấy ảnh của nó dường như cách mặt nước một

khoảng 1,2 (m), chiết suất của nước là n = 4/3 Độ sâu của bể là:

A h = 90 (cm)

B h = 10 (dm)

C h = 15 (dm)

D h = 1,8 (m)

Câu 13 Một người nhìn xuống đáy một chậu nước (n = 4/3) Chiều cao của lớp nước trong chậu là 20

(cm) Người đó thấy đáy chậu dường như cách mặt nước một khoảng bằng

A 10 (cm)

B 15 (cm)

C 20 (cm)

D 25 (cm)

Câu 14 Một bản mặt song song có bề dày 10 (cm), chiết suất n = 1,5 được đặt trong không khí Chiếu tới

bản một tia sáng SI có góc tới 450 khi đó tia ló khỏi bản sẽ

A hợp với tia tới một góc 450

B vuông góc với tia tới

C song song với tia tới

D vuông góc với bản mặt song song

Câu 15 Một bản mặt song song có bề dày 10 (cm), chiết suất n = 1,5 được đặt trong không khí Chiếu tới

bản một tia sáng SI có góc tới 450 Khoảng cách giữa giá của tia tới và tia ló là:

A a = 6,16 (cm)

B a = 4,15 (cm)

C a = 3,25 (cm)

D a = 2,86 (cm)

Câu 16 Một bản hai mặt song song có bề dày 6 (cm), chiết suất n = 1,5 được đặt trong không khí Điểm

sáng S cách bản 20 (cm) Ảnh S’ của S qua bản hai mặt song song cách S một khoảng

A 1 (cm)

B 2 (cm)

C 3 (cm)

D 4 (cm)

Câu 17 Một bản hai mặt song song có bề dày 6 (cm), chiết suất n = 1,5 được đặt trong không khí Điểm

sáng S cách bản 20 (cm) Ảnh S’ của S qua bản hai mặt song song cách bản hai mặt song song một

khoảng

A 10 (cm)

B 14 (cm)

C 18 (cm)

1C 2B 3D 4C 5D 6A 7C 8B 9D 10B

Website HOC247 cung cấp một môi trường học trực tuyến sinh động, nhiều tiện ích thông minh, nội dung bài giảng được biên soạn công phu và giảng dạy bởi những giáo viên nhiều năm kinh nghiệm, giỏi

về kiến thức chuyên môn lẫn kỹ năng sư phạm đến từ các trường Đại học và các trường chuyên danh

tiếng

I Luyện Thi Online

- Luyên thi ĐH, THPT QG: Đội ngũ GV Giỏi, Kinh nghiệm từ các Trường ĐH và THPT danh tiếng xây dựng các khóa luyện thi THPTQG các môn: Toán, Ngữ Văn, Tiếng Anh, Vật Lý, Hóa Học và

Sinh Học

- Luyện thi vào lớp 10 chuyên Toán : Ôn thi HSG lớp 9 và luyện thi vào lớp 10 chuyên Toán các

trường PTNK, Chuyên HCM (LHP-TĐN-NTH-GĐ), Chuyên Phan Bội Châu Nghệ An và các trường Chuyên khác cùng TS.Trần Nam Dũng, TS Phạm Sỹ Nam, TS Trịnh Thanh Đèo và Thầy Nguyễn Đức Tấn

II Khoá Học Nâng Cao và HSG

- Toán Nâng Cao THCS: Cung cấp chương trình Toán Nâng Cao, Toán Chuyên dành cho các em HS THCS lớp 6, 7, 8, 9 yêu thích môn Toán phát triển tư duy, nâng cao thành tích học tập ở trường và đạt điểm tốt ở các kỳ thi HSG

- Bồi dưỡng HSG Toán: Bồi dưỡng 5 phân môn Đại Số, Số Học, Giải Tích, Hình Học và Tổ Hợp

dành cho học sinh các khối lớp 10, 11, 12 Đội ngũ Giảng Viên giàu kinh nghiệm: TS Lê Bá Khánh Trình, TS Trần Nam Dũng, TS Phạm Sỹ Nam, TS Lưu Bá Thắng, Thầy Lê Phúc Lữ, Thầy Võ Quốc

Bá Cẩn cùng đôi HLV đạt thành tích cao HSG Quốc Gia

III Kênh học tập miễn phí

- HOC247 NET: Website hoc miễn phí các bài học theo chương trình SGK từ lớp 1 đến lớp 12 tất cả

các môn học với nội dung bài giảng chi tiết, sửa bài tập SGK, luyện tập trắc nghiệm mễn phí, kho tư liệu tham khảo phong phú và cộng đồng hỏi đáp sôi động nhất

- HOC247 TV: Kênh Youtube cung cấp các Video bài giảng, chuyên đề, ôn tập, sửa bài tập, sửa đề thi

Vững vàng nền tảng, Khai sáng tương lai

Học mọi lúc, mọi nơi, mọi thiết bi – Tiết kiệm 90%

Học Toán Online cùng Chuyên Gia

HOC247 NET cộng đồng học tập miễn phí HOC247 TV kênh Video bài giảng miễn phí