Bài giảng môn Vật lí Khối 11 - Bài 26: Khúc xạ ánh sáng

Chương VI 
Khỳc xạ ỏnh sỏng 
Tiết 50: 
khỳc xạ ỏnh sỏng 
Mời các em xem thí nghiệm 
Sự khúc xạ á nh sáng 
1. Hiện tượng khúc xạ á nh sáng 
	Là hiện tượng lệch phương ( gãy ) của á nh sáng khi truyền xiên góc qua mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt khác nhau 
2. Đ ịnh luật khúc xạ á nh sáng 
Gọi : SI là tia tới , I là đ iểm tới 
N’IN là pháp tuyến với mặt phân cách 
IR: Tia khúc xạ, IS’ là tia phản xạ 
i: Góc tới , r: góc khúc xạ 
i 
r 
1 
2 
S 
R 
S’ 
I 
N’ 
N 
Thí nghiệm : 
M ục đớch : khảo sỏt hiện tượng khỳc xạ ỏnh sỏng . 
Dụng cụ : + Bảng Từ tính có gắn thước tròn đo góc 
 +Đ èn chiếu sáng 12v- 21W, bản chắn sáng 1 khe 
 + Bản mặt bán trụ bàng thuỷ tinh hữu cơ 
 + Nguồn đ iện 
Tiến hành : Chiếu đ èn vào tâm của bản mặt bán trụ.Thay đ ổi góc tới i , tìm góc khúc xạ r tương ứng . 
Kết qu ả: Thay đ ổi góc tới i th ì góc khúc xạ r cũng thay đ ổi 
i 
r 
Sin i 
Sin r 
Sini/sinr 
0 0 
10 0 
20 0 
30 0 
40 0 
50 0 
60 0 
70 0 
80 0 
0 0 
 6,5 0 
13 0 
19,5 0 
25,5 0 
31 0 
35 0 
39 0 
41,5 0 
0 
 0,174 
 0,342 
 0,5 
 0,643 
 0,766 
 0,866 
 0,940 
 0,985 
0 
0,113 
0,225 
0,334 
0,431 
0,515 
0,574 
0,629 
0,663 
1,540 
1,520 
1,497 
1,491 
1,487 
1,508 
1,494 
1,486 
sini 
sinr 
0 
r 
i 
0 
- Khi góc tới còn nhỏ th ì i tỉ lệ với r; 
- Khi góc tới i tăng lên th ì sin góc tới tỉ lệ với sin góc khúc xạ 
Nội dung đ ịnh luật khúc xạ á nh sáng 
Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới , ở bên kia pháp tuyến so với tia tới 
 Với hai môi trường trong suốt nhất đ ịnh tỉ số giữa sin góc tới ( sini ) và sin góc khúc xạ ( sinr ) luôn luôn không đ ổi 
II. Chiết suất của môi trường 
Chiết suất tỉ đ ối 
Gọi tỉ số sini/sinr là chiết suất tỉ đ ối n 21 của môi trường (2) ( chứa tia khúc xạ ) đ ối với môi trường (1)(chứa tia tới ) 
Nếu n 21 > 1 suy ra sini > sinr hay i > r : Tia khúc xạ bị lệch lại gần pháp tuyến hơn . Ta nói môi trường (2) chiết quang hơn so với môi trường (1) 
 Nếu n 21 < 1 ; sini < sinr hay i < r: Tia khúc xạ lệch xa pháp tuyến hơn so với tia tới . Ta nói môi trường (2) kém chiết quang hơn môi trường (1) 
i 
r 
1 
2 
S 
R 
S’ 
r 
i 
2 
1 
S 
S’ 
I 
N’ 
N 
2. Chiết suất tuyệt đ ối ( gọi tắt là chiết suất ) 
Chiết suất tuyệt đ ối của môi trường là chiết suất tỉ đ ối của môi trường đ ó so với chân không 
Chiết suất của chân không bằng 1 
Chiết suất của các môi trường trong suốt khác đ ều lớn hơn 1 
VD: Chiết suất nước n nước = 4/3; Thuỷ tinh thường n thuỷ tinh =1,5 
n 2 : chiết suất của môi trường (2) 
n 1 : Chiết suất của môi trường (1) 
 Vậy đ ịnh luật khúc xạ: n 1 sini=n 2 sinr 
III. Tính thuận nghịch của sự truyền á nh sáng 
á nh sáng truyền đi theo đư ờng nào th ì cũng truyền ngược lại theo con đư ờng đ ó 
Từ tính thuận nghịch suy ra 
Chú ý : Nguyên nhân của hiện tượng khúc xạ là do sự thay đ ổi tốc độ truyền á nh sáng khi á nh sáng truyền qua mặt phân cách giữa hai môi trường khác nhau 
c: Vận tốc á nh sáng trong chân không 
v: Vận tốc á nh sáng trong môi trường có chiết suất n 
i 
r 
1 
2 
S 
R 
S’ 
i 
r 
1 
2 
S 
S’ 
I 
N’ 
N 
Ví dụ : Vận tốc truyền á nh sáng trong nước 
Cần nắm được cỏc kiến thức cơ bản sau : 
1,Sự khỳc xạ ỏnh sỏng : 
 - Hiện tượng khỳc xạ ỏnh sỏng 
 - Định luật khỳc xạ ỏnh sỏng 
2,Chiết suất của mụi trường : 
 - Chiết suất tỉ đối 
 - Chiết suất tuyệt đối 
3,Tớnh thuận nghịch của sự truyền ỏnh sỏng . 
i 
r 
R 
S 
S’ 
n 
I 
Giải : Theo đ ịnh luật khúc xạ ta có 
n 1 sini=n 2 sinr. Với n 2 =1; n 1 =n ta có 
 nsini = sinr hay n = sinr/sini (1) 
Mà theo gi ả thuyết th ì i + r =90 0 suy ra i=90 0 – r thay vào (1) ta đư ợc 
Bài tập ví dụ 
Tia sáng truyền từ chất lỏng ra không khí 
r = 60 0 
IR vuông góc IS’ 
Tính n 
Vận dụng 
Bài 1 : Trong các phát biểu sau phát biểu nào sai ? 
Chiết suất tuyệt đ ối của các môi trường luôn nhỏ hơn 1. 
 Chiết suất tuyệt đ ối của chân không luôn bằng 1. 
Chiết suất tuyệt đ ối của môi trường tỉ lệ nghịch với vận tốc truyền á nh sáng trong môi trường đ ó . 
Cả A, B, C. 
Bài 2: Tia sáng truyền từ nước ra không khí . Tia khúc xạ và tia phản xạ vuông góc với nhau . Nước có chiết suất n=4/3. Góc tới của tia sáng bằng bao nhiêu ? 
37 0 	B. 42 0 	C. 53 0 	D. Khác A, B, C 
Giải : áp dụng công thức ở bài tập ví dụ 
Vậy i = 37 0 
Đỏp ỏn:A