Bài giảng môn Vật lí Khối 11 - Bài 27: Phản xạ toàn phần (Bản mới)

GIÁO ÁN VẬT LÝ 
BÀI 27: PHẢN XẠ TOÀN PHẦN  ( Sách giáo khoa ban cơ bản ) 
Kiểm tra bài cũ. 
 Nội dung và biểu thức của định luật khúc xạ ánh sáng? Vẽ hình biểu diễn hiện tượng khúc xạ ánh sáng trong trường hợp ánh sáng truyền từ nước ra không khí ( biết chiết suất của nước và không khí lần lượt bằng 4/3 và 1 ). 
Định luật khúc xạ ánh sáng : 
-Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới và ở phía bên kia pháp tuyến so với tia tới. 
-Với hai môi trường trong suốt nhất định, tỉ số giữa sin của góc tới và sin của góc khúc xạ luôn không đổi : 
 sini / sinr = hằng số 
- Hình vẽ : 
n1 > n2 
n2 
n1 
r 
i 
i < r 
Khi ánh sáng truyền từ môi trường chiết quang hơn sang môi trường kém chiết quang hơn (n1 > n2 ) thì có hiện tượng khúc xạ sảy ra tại mặt phân cách giữa 2 môi trường. Khi đó góc khúc xạ lớn hơn góc tới ( r > i). Nhưng liệu có phải lúc nào cũng sảy ra hiện tượng khúc xạ ánh sáng khi truyền ánh sáng từ môi trường chiết quang hơn sang môi trường kém chiết quang hơn không ? Để trả lời được câu hỏi này chúng ta nghiên cứu bài hôm nay: Bài 27 - Hiện tượng phản xạ toàn phần . Trong bài này chúng ta sẽ lần lượt nghiên cứu các mục: I- Sự truyền ánh sáng vào môi trường chiết quang kém hơn. 1- Thí nghiệm. 2- Góc giới hạn phản xạ toàn phần.II- Hiện tượng phản xạ toàn phần. 1- Định nghĩa. 2- Điêù kiện để có phản xạ toàn phần. 3- Ví dụIII- Ứng dụng của hiện tượng phản xạ toàn phần: Cáp quang 1- Cấu tạo 2- Công dụng 
BÀI 27: PHẢN XẠ TOÀN PHẦN 
SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG VÀO MÔI TRƯỜNG 
CHIẾT QUANG KÉM HƠN 
1. Thí nghiệm 
 Xét trường hợp n 1 > n 2 : 
 Khi i tăng thì r cũng tăng, nhưng r luôn lớn hơn i 
 Khi giá trị của i = i gh thì r=90 0 
i 
r 
i gh 
N 
N’ 
n 2 
 n 1 
r = 90 0 
I 
Hãy cho biết vì sao tai I tia sáng truyền thẳng? 
Hãy quan sát hiện tượng 
Xảy ra nếu ta tăng góc tới ! 
Hãy so sánh r với i và sự thay đổi của chúng? 
Hãy chứng minh rằng khi i>i gh thì không còn tồn tại tia khúc xạ? 
 Chiếu chùm sáng hẹp truyền từ khối nhựa trong suốt hình bán trụ vào không khí. ??? 
 Nếu i>igh , áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng: 
 sinr = (n1/n2)sini > 1 điều này là vô lý. Như vậy không còn tồn tại tia khúc xạ khi i > igh 
Góc tới 
Chùm tia khúc xạ 
Chùm tia phản xạ 
Nhỏ 
- Lệch xa pháp tuyến (so với tia tới). 
- Rất sáng 
- Rất sáng 
- Rất sáng 
Có giá trị đặc biệt i gh 
Có giá trị lớn hơn i gh 
- Không còn. 
- Gần như sát mặt phân cách. 
- Rất mờ. 
- Rất mờ. 
2 . Góc giới hạn phản xạ toàn phần 
 Khi i nhỏ, r > i. 
 Khi r = 90 0 , i = i gh . 
 Khi i > i gh , không còn tia khúc xạ. Đây là hiện tượng phản xạ toàn phần. 
Hiện tượng đó gọi là hiện tượng phản xạ toàn phần, vậy hiện tượng phản xạ toàn phần là gì? Xảy ra trong điều kiện nào? 
i 
r 
i gh 
N 
N’ 
n 2 
 n 1 
r = 90 0 
I 
Áp dụng định luật khúc xạ: 
Suy ra: 
II. HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN 
HTPXTP: là hiện tượng phản xạ toàn bộ tia sáng tới, xảy ra ở mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt 
2. Điều kiện để xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần : 
 Điều kiện cần : Ánh sáng phải truyền từ môi trường chiết quang hơn(1) sang môi trường chiết quang kém(2): n 1 >n 2 
 Điều kiện đủ : Góc tới i phải lớn hơn hoặc bằng góc i gh 
1. Định nghĩa 
 Khi i = i gh thì hiện tuợng phản xạ toàn phần bắt đầu xảy ra 
*Lưu ý 
 Khi xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần thì không còn chùm tia khúc xạ, cuờng độ sáng của chùm tia phản xạ gần bằng với chùm tia tới. 
 Cụm từ toàn phần là dùng để phân biệt Với phản xạ 1 phần luôn đi kèm theo Hiện tượng khúc xạ. 
Như vậy các em đã có thể trả lời câu hỏi dặt ra ở đầu bài: khi ánh sáng truyền từ môi trường có chiết suất lớn hơn sang môi trường có chiết suất nhỏ hơn không phải lúc nào cũng xảy ra hiện tượng khúc xạ. Khi đó nếu góc tới lớn hơn hoặc bằng góc giới hạn phản xạ toàn phần thì sẽ xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần . 
Hiện tượng ảo ảnh 
3- Ví dụ 
III- Ứng dụng của hiện tượng phản xạ toàn phần : CÁP QUANG 
 Cáp quang là bó sợi quang, mỗi sợi quang là một dây trong suốt có tính dẫn sáng nhờ phản xạ toàn phần. 
S 
Sợi quang 
1-Cấu tạo: 
+ Lõi : bằng thủy tinh siêu sạch, có chiết suất lớn n 1 , được bao xung quanh bằng lớp vỏ 
+ Phần vỏ: cũng bằng thuỷ tinh nhưng có chiết suất nhỏ hơn phần lõi : n 2 < n 1 . 
2-Công dụng 
* Ưu điểm : 
 -Dung lượng tín hiệu lớn. 
 -Nhỏ, nhẹ, dễ vận chuyển, dễ uốn. 
 -Không bị nhiễu bởi bức xạ điện từ bên ngoài, bảo mật tốt. 
 - Không có rủi ro cháy, vì không có dòng điện.??? 
Nhược điểm : 
 -Nối cáp khó khăn, dây cáp dẫn càng thẳng càng tốt.??? 
a- Ứng dụng vào việc truyền thông tin 
Nội soi : là phương pháp chẩn đoán hoặc điều trị thông qua hệ thống thấu kính và sợi quang để tiếp cận trực tiếp tới các nội tạng trong cơ thể mà bình thường thấu kính không nhìn thấy. Qua đó các bác sĩ có thể nhìn thấy tình trạng nội tạng để chẩn đoán hoặc tiến hành các thao tác kỹ thuật can thiệp hay phẫu thuật . 
b. Ứng dụng vào việc nội soi trong Y học 
Ưu điểm : 
 Phẫu thuật nội soi có độ an toàn cao, tỷ lệ tai biến và tử vong rất thấp. Sau mổ, sức khỏe người bệnh hồi phục sớm giúp họ có thể ngồi dậy, đi lại và tiếp xúc với gia đình nhanh hơn. Phẫu thuật này ít xâm hại tới các bộ phận khác của cơ thể và ít đau 
Cáp quang dùng để nội soi trong y học gồm các sợi quang rất nhỏ. Một cáp quang thường dùng có thể gồm hàng trăm sợi quang 
Câu 1: Chiếu tia sáng từ thuỷ tinh sang không khí. Cho biết chiết suất cuả thuỷ tinh là . Góc giới hạn giữa thuỷ tinh và không khí là: 
60 0 
30 0 
45 0 
Kết quả khác 
CỦNG CỐ 
Câu 2 : câu nào dưới đây không đúng 
 a. Khi có phản xạ toàn phần, cường độ chùm sáng phản xạ gần như bằng cường độ chùm sáng tới. 
 b. Ta luôn có tia khúc xạ khi tia sáng đi từ môi trường có chiết suất nhỏ hơn sang môi trường có chiết suất lớn hơn. 
 c. Khi chùm sáng phản xạ toàn phần thì không có tia khúc xạ. 
 d. Ta luôn có tia khúc xạ khi tia sáng đi từ môi trường có chiết suất lớn hơn sang môi trường có chiết suất nhỏ hơn.