tam giác cân có góc chiết quang 45 o. Một tia tới lăng kính dưới góc 45 o và ló ra khỏi lăng kính. Vẽ đường truyền của tia sáng và tính góc lệch. Tính chiết suất. Chiếu một tia sáng đơn[r]
Trang 1CHƯƠNG VI: KHÚC XẠ ÁNH SÁNG
BÀI 26: KHÚC XẠ ÁNH SÁNG
I/ SỰ KHÚC XẠ ÁNH SÁNG
1/ Hiện tượng khúc xạ ánh sáng
Khúc xạ ánh sáng là hiện tượng phương (gãy) cảu các tia sáng khi truyền
góc qua giữa hai môi trường khác nhau 2/ Định luật khúc xạ ánh sáng a) Hình ảnh minh họa SI:
IR:
N’IN:
IS’:
i :
r :
i’ = i :
b) Phát biểu định luật: - Tia nằm trong mặt phẳng (tạo bởi tia tới và pháp tuyến) và ở pháp tuyến so với
- Với hai môi trường nhất định, tỉ số giữa (sini) và (sinr) luôn
II/ CHIẾT SUẤT CỦA MÔI TRƯỜNG 1/ Chiết suất tỉ đối 21 sin s inr i n gọi là chiết suất tỉ đối của môi trường (2) đối với môi trường (1) - Nếu n21 > 1 sini sinr i r tia khúc xạ bị lệch pháp tuyến hơn môi trường (2) hơn môi trường (1) - Nếu n21 < 1 sini sinr i r tia khúc xạ bị lệch pháp tuyến hơn môi trường (2) hơn môi trường (1) 2/ Chiết suất tuyệt đối Chiết suất tuyệt đối (thường gọi tắt là chiết suất) của một môi trường là chiết suất
của môi trường đó đối với
Vậy: 2 21 1 n n n Suy ra: Công thức khúc xạ ánh sáng dưới dạng đối xứng là:
Trang 2III/ TÍNH THUẬN NGHỊCH CỦA SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG
Ánh sáng truyền đi theo thì cũng truyền theo đường đĩ
BÀI TẬP
1/ Chiếu một tia sáng từ nước ra ngoài không khí Tính góc khúc xạ, biết góc tới bằng :
a/ 300 b/ 450 c/ 600
Cho chiết suất của nước là 4/3
ĐS : a/ 41050’; b/ 70030’; c/ không có tia khúc xạ
2/ Chiếu một tia sáng đơn sắc từ không khí đến một môi trường trong suốt có chiết suất n, người
ta đo được góc khúc xạ là 30o và góc hợp bởi tia phản xạ với tia khúc xạ là 90o Tính góc tới
i và chiết suất n của môi trường đó
ĐS : 60o ; 3
3/ Một cái cọc nằm thẳng đứng trong môt bể rộng, đáy nằm ngang, chứa đầy nước Phần cọc nhô trên mặt nước dài 0,6m Bóng của cái cọc trên mặt nước dài 0,8m; ở dưới đáy bể bể dài 1,7m Tính chiều sâu của bể nước Chiết suất của nước là 4/3
ĐS : 1,2m
4/ Một cái thước được cắm thẳng đứng vào bình nước cĩ đáy phẳng, ngang Chếch ở trên cĩ một
ngọn đèn Bĩng của thước trên mặt nước dài 4 cm và ở đáy dài 8 cm Cho chiết suất của nước là 4/3 Biết chiều sâu của nước trong bình là 6,4 cm Tính phần thước nhơ lên khỏi mặt nước ĐS: 4 cm
5/ Một cái gậy dài 2m cắm thẳng đứng ở đáy hồ Gậy nhơ lên khỏi mặt nước 0,5m Ánh sáng mặt
trời chiếu xuống hồ theo phương hợp với mặt nước một gĩc 30o Tìm chiều dài bĩng của cây gậy in trên đáy hồ Cho chiết suất n = 4/3
ĐS: 2,14m
6/(NC) Một người quan sát một hòn sỏi coi như một điểm sáng S ở dưới đáy một bể nước có độ sâu h, theo phương vuông góc với mặt nước Người ấy thấy hình như hòn sỏi được nâng lên gần mặt nước theo phương thẳng đứng đến điểm S’
a/ Hãy chứng minh công thức sau đây về độ nâng : SS’= h ( 1- 1/n) , n là chiết suất của nước b/ Biết khoảng cách từ S’ đến mặt nước là 60cm Tính chiều sâu của bể nước Cho n =4/3
ĐS : b/ 80cm
Trang 3BÀI 27: PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
I/ SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG VÀO MÔI TRƯỜNG CHIẾT QUANG KÉM HƠN
1/ Thí nghiệm
Chiếu một chùm tia sáng hẹp từ trong suốt vào Thay đổi độ nghiêng của chùm .(thay đổi i) và qua sát chùm tia ra không khí
Góc tới Chùm tia khúc xạ Chùm tia phản xạ
i nhỏ
i = igh
i > igh
2/ Góc giới hạn phản xạ toàn phần
+ Vì n1 > n2 => r > i
+ Khi i tăng thì r cũng tăng (r > i) Khi r đạt giá trị cực đại 900 thì i đạt giá trị igh gọi là góc giới hạn phản xạ toàn phần
+ Ta có:
+ Với i > igh thì không tìm thấy r, nghĩa là không có , toàn bộ tia sáng bị phản xạ
ở mặt phân cách Đó là hiện tượng
II/ HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
1/ Định Nghĩa
Phản xạ toàn phần là hiện tượng ánh sáng tới, xảy ra ở mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt
2/ Điều kiện để có phản xạ toàn phần
Trang 4III/ ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN: CÁP QUANG
1/ Cấu tạo
Cáp quang là bó sợi quang Mỗi sợi quang là một sợi dây trong suốt có tính dẫn sáng nhờ phản
xạ toàn phần
Sợi quang gồm hai phần chính:
+ Phần lỏi trong suốt bằng thủy tinh siêu sach có chiết suất lớn (n1)
+ Phần vỏ bọc cũng trong suốt, bằng thủy tinh có chiết suất n2 < n1
Ngoài cùng là một lớp vỏ bọc bằng nhựa dẻo để tạo cho cáp có độ bền và độ dai cơ học
2/ Công dụng
Cáp quang được ứng dụng vào việc truyền thông tin với các ưu điểm:
+ Dung lượng tín hiệu lớn
+ Không bị nhiễu bở các bức xạ điện từ bên ngoài
+ Không có rủi ro cháy (vì không có dòng điện)
Cáp quang còn được dùng để nội soi trong y học
BÀI TẬP
Một môi trường trong suốt thứ nhất có chiết suất 1,5 ngăn cách với môi trường trong suốt thứ hai
có chiết suất 1,33 bằng một mặt phẳng
a/ Khi tia sáng đi từ môi trường thứ nhất sang môi trường thứ hai thì góc giới hạn phản xạ toàn phần của tia sáng tại mặt phân cách bằng bao nhiêu?
b/ Nếu góc tới của tia sáng nói trên bằng 60o thì có xảy ra phản xạ toàn phần tại mặt phân cách không? Giải thích
Trang 5CHƯƠNG VII: MẮT – CÁC DỤNG CỤ QUANG HỌC
BÀI 28: LĂNG KÍNH
I/CẤU TẠO CỦA LĂNG KÍNH
Lăng kính là một khối chất , (thủy tinh, nhựa )
thường có dạng
Về phương diện quang học, Một lăng kính được đặc trưng bởi: +
+
II/ ĐƯỜNG TRUYỀN CỦA TIA SÁNG QUA LĂNG KÍNH 1 Tác dụng tán sắc ánh sáng trắng Chùm ánh sáng trắng khi đi qua lăng kính sẽ bị phân tích thành nhiều chùm sáng đơn sắc khác nhau Đó là sự ánh sáng 2 Đường truyền của tia sáng qua lăng kính Chiếu đến mặt bên của lăng kính một chùm sáng hẹp đơn sắc SI + Tại I: tia khúc xạ lệch gần pháp tuyến, nghĩa là lệch về phía đáy của lăng kính + Tại J: tia khúc xạ lệch xa pháp tuyến, tức là cũng lệch về phía đáy của lăng kính Vậy, khi có tia ló ra khỏi lăng kính thì tia ló bao giờ cũng lệch về .của lăng kính so với tia tới Góc tạo bởi tia ló và tia tới gọi là D của tia sáng khi truyền qua lăng kính III/ CÁC CÔNG THỨC LĂNG KÍNH 1/ Công thức tổng quát
2/ Trường hợp góc nhỏ
Trang 6
3/ Góc lệch cực tiểu
IV/ CÔNG DỤNG CỦA LĂNG KÍNH
1 Máy quang phổ
Lăng kính là bộ phận chính của máy quang phổ
Máy quang phổ phân tích ánh sáng từ nguồn phát ra thành các thành phần đơn sắc, nhờ đó xác định được cấu tạo của nguồn sáng
2 Lăng kính phản xạ toàn phần
Lăng kính phản xạ toàn phần là lăng kính thủy tinh có tiết diện thẳng là một tam giác vuông cân
Lăng kính phản xạ toàn phần được sử dụng để tạo ảnh thuận chiều (ống nhòm, máy ảnh, …)
BÀI TOÁN
1/ Một lăng kính được làm bằng thủy tinh có chiết suất 2 đặt trong không khí, tiết diện là một tam giác cân có góc chiết quang 30o Vẽ đường đi của tia sáng đơn sắc SI tới vuông góc với mặt
AB và xác định góc lệch
2/ Một lăng kính được làm bằng thủy tinh có chiết suất 2 đặt trong không khí, tiết diện là một tam giác cân có góc chiết quang 45o Một tia tới lăng kính dưới góc 45o và ló ra khỏi lăng kính
Vẽ đường truyền của tia sáng và tính góc lệch
3/ Một lăng kính có góc A = 60o trong không khí Có góc lệch cưc tiểu Dm = 30o Tính chiết suất 4/ Một lăng kính có tiết diện thẳng là tam giác ABC, góc chiết quang A = 60o, chiết suất n = 3, đặt trong không khí Chiếu một tia sáng đơn sắc nằm trong tiết diện thẳng ABC của lăng kính vào mặt bên thứ nhất sao cho có tia ló ra khỏi mặt bên thứ hai Biết góc lệch giữa tia ló và tia tới
là nhỏ nhất Tính góc tới i và góc lệch D
5/ Lăng kính có chiết suất n = 1,5 và góc chiết quang A = 30o Một chùm tia sáng hẹp, đơn sắc được chiếu vuông góc đến mặt trước của lăng kính
a/ Tính góc ló và góc lệch của chùm tia sáng
b/ Giữ chùm tia tới cố định, thay lăng kính trên bằng một lăng kính cùng kích thước nhưng có chiết suất n’ n, chùm tia ló sát mặt sau của lăng kính Tính n’
c/ Nếu trong điều kiện của câu b, lăng kính thay thế có cùng chiết suất như lăng kính đã cho nhưng có góc chiết quang A’ A thì A’ có giá trị nào? Cho chùm tia ló cũng sát mặt sau 6/ Lăng kính thủy tinh có tiết diện thẳng là tam giác cân ABC đỉnh A Một tia sáng đơn sắc được chiếu vuông góc tới mặt bên AB Sau hai lần phản xạ toàn phần trên hai mặt AC và AB, tia sáng
ló ra khỏi đáy BC theo phương vuông góc với BC
a) Tính góc chiết quang A của lăng kính
b) Tìm điều kiện mà chiết suất n của lăng kính phải thỏa