Bài giảng môn Vật lí Lớp 11 - Bài 27: Phản xạ toàn phần

Nhieọt lieọt 
CHAỉO MệỉNG CAÙC THAÀY GIAÙO 
COÂ GIAÙO 
VEÀ Dệẽ GIễỉ TAẽI LễÙP 12a9 
Kiểm tra bài cũ 
1. Một tia sáng đi từ trong nước ra ngoài không khí, cho chiết suất của nước là 4/3, của không khí là 1. Hãy xác định góc khúc xạ trong các trường hợp sau: 
a/ Góc tới i 1 =30 0 b/ Góc tới i 2 = 45 0 c/ Góc tới i 3 =60 0 
r 1 = 41,8 0 
r 2 =70,53 0 
Không xác định được góc r 3 
2. Phát biểu, viết và giải thích biểu thức của định luật khúc xạ, nêu các hệ quả ( quan hệ giữa góc tới i và góc khúc xạ r ) được rút ra từ định luật khúc xạ trong các trường hợp: 
* Góc tới i=0 . 
* n 1 > n 2 . 
* n 1 < n 2 . 
Hiện tượng phản xạ toàn phần 
Tiết 41 (bài 34) 
1. Hiện tượng phản xạ toàn phần 
a. Thí nghiệm 
 Khảo sát hiện tượng xảy ra khi tia sáng chiếu tới mặt phân cách của 2 môi trường trong suốt theo chiều từ môi trường chiết quang hơn sang môi trường kém chiết quang hơn . 
* Mục đ ích : 
* Dụng cụ thí nghiệm : 
- Nguồn sáng : Đ èn laze 
* Bố trí thí nghiệm : hình vẽ 
- Thước đo góc . 
- Khối bán trụ bằng thuỷ tinh . 
* Tiến hành thí nghiệm 
và kết qu ả : 
b. Hiện tượng phản xạ toàn phần : 
	 Từ thí nghiệm , em hãy cho biết thế nào là hiện tượng phản xạ toàn phần ? 
 Phản xạ toàn phần là hiện tượng khi tia sáng chiếu tới mặt phân cách của 2 môi trường trong suốt th ì tia phản xạ sáng nh ư tia tới . 
2. Các đ iều kiện để có hiên tượng phản xạ toàn phần 
	* Tia sáng chiếu tới mặt phân cách của 2 môi trường trong suốt theo chiều từ môi trường chiết quang hơn sang môi trường kém chiết quang hơn 
	* Góc tới của tia sáng lớn hơn hoặc bằng góc giới hạn của phản xạ toàn phần 
3. Góc giới hạn phản xạ toàn phần 
	 * E m hãy tìm hiểu trong sách giáo khoa và cho biết đ iều kiện để xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần ? 
i gh 
r 
 * Góc giới hạn ( i gh ) của phản xạ toàn phần là góc tới để góc khúc xạ r=90 0 , khi góc tới bằng góc giới hạn th ì bắt đ ầu xẩy ra hiện tượng phản xạ toàn phần 
* sin i gh = ( với n 2 < n 1 ) 
n 2 
n 1 
 Em hãy cho biết thế nào là góc giới hạn của phản xạ toàn phần ? 
i 
 G óc giới hạn của phản xạ toàn phần đư ợc xác đ ịnh bằng công thức nào ? 
Ví dụ: Tính góc giới hạn phản xạ toàn phần trong các trường hợp sau. 
b. Khi tia sáng chiếu tới mặt phân cách giữa thuỷ tinh và nước theo chiều từ thuỷ tinh sang nước, biết n thuỷ tinh =1,5 và n nước =4/3. 
c. Khi tia sáng chiếu tới mặt phân cách giữa thuỷ tinh và không khí theo chiều từ thuỷ tinh sang không khí, biết n thuỷ tinh =1,5 và n không khí =1. 
i gh2 =62,73 0 
i gh3 =41,8 0 
Từ kết quả tính trong câu a, em hãy giải thích tại sao trong trường hợp c của bài toán 1 ở phần kiểm tra bài cũ ta không xác định được góc khúc xạ ? 
d. Tia sáng đi từ thuỷ tinh flin có chiết suất 1,65 sang thuỷ tinh thường có chiết suất 1,52 
i gh4 = 67,10 0 
a. Khi tia sáng chiếu tới mặt phân cách giữa nước và không khí theo chiều từ nước sang không khí, biết n nước =4/3 và n không khí =1. 
i gh1 =48,59 0 
Kiểm tra bài cũ 
1. Một tia sáng đi từ trong nước ra ngoài không khí, cho chiết suất của nước là 4/3, của không khí là 1. Hãy xác định góc khúc xạ trong các trường hợp sau: 
a/ Góc tới i 1 =30 0	 b/ Góc tới i 2 = 45 0	 c/ Góc tới i 3 =60 0 
Khi tia sáng chiếu tới mặt phân cách giữa nước và không khí theo chiều từ nước sang không khí thì: i gh =48,59 0 mà i 3 =60 0 > i gh nên tia sáng bị phản xạ toàn phần không tồn tại tia khúc xạ, do vậy không xác định được góc khúc xạ 
a. Khi tia sáng chiếu tới mặt phân cách giữa nước và không khí theo chiều từ nước sang không khí, biết n nước =4/3 và n không khí =1. 
i gh1 =48,59 0 
4. ứ ng dụng của hiện tượng phản xạ toàn phần. 
a. Lăng kính phản xạ toàn phần . 
	* Cấu tạo : Là môt khối thuỷ tinh hình lăng trụ đứng có tiết diện thẳng là 1 tam giác vuông cân với 3 mặt bên được mài nhẵn. 
	* Đường đi của tia sáng qua lăng kính phản xạ toàn phần 
* ứ ng dụng của lăng kính phản xạ toàn phần 
 Sửỷ duùng laờng kớnh phaỷn xaù toaứn phaàn trong kớnh tieàm voùng. 
. 
S 
4. ứ ng dụng của hiện tượng phản xạ toàn phần. 
a. Lăng kính phản xạ toàn phần . 
b. Các ảo tượng . 
	* Là hiện tượng quang học xảy ra trong khí quyển do sự phản xạ toàn phần của tia sáng trên mặt phân cách giữa lớp không khí lạnh (có chiết suất lớn) và lớp không khí nóng (có chiết suất nhỏ). 
* Các ảo tượng thường gặp: 
n 1 
n 3 
n 2 
n 4 
Tia sáng truyền thẳng 
Tia sáng bị khúc xạ khi đi qua các lớp không khí có chiết suất khác nhau 
Người quan sát 
Mặt đất 
n 5 
4. ứ ng dụng của hiện tượng phản xạ toàn phần. 
a. Lăng kính phản xạ toàn phần . 
b. Các ảo tượng . 
c. Sợi quang học . 
	* Sợi quang học là những sợi bằng chất trong suốt, dễ uốn, có thàng nhẵn, hình trụ. Tia sáng đi vào trong sợi quang học ở một đầu sẽ bị phản xạ toàn phần nhiều lần liên tiếp ở thành trong của sợi và ló ra ở đầu bên kia. 
* Một số hình ảnh về sợi quang học. 
Kiến thức cơ bản cần nhớ 
2. Các điều kiện để có hiên tượng phản xạ toàn phần 
1. Hiện tượng phản xạ toàn phần 
3. Góc giới hạn phản xạ toàn phần 
4. ứ ng dụng của hiện tượng phản xạ toàn phần. 
	 Phản xạ toàn phần là hiện tượng khi tia sáng chiếu tới mặt phân cách của 2 môi trường trong suốt thì tia phản xạ sáng như tia tới.	 	 	 
 * Góc tới của tia sáng lớn hơn hoặc bằng góc giới hạn của phản xạ toàn phần 
 * Tia sáng chiếu tới mặt phân cách của 2 môi trường trong suốt theo chiều từ môi trường chiết quang hơn sang môi trường kém chiết quang hơn 
 * Góc giới hạn ( i gh ) của phản xạ toàn phần là góc tới để góc khúc xạ r=90 0 , khi góc tới bằng góc giới hạn th ì bắt đ ầu xẩy ra hiện tượng phản xạ toàn phần 
a. Lăng kính phản xạ toàn phần . 
b. Các ảo tượng . 
c. Sợi quang học . 
* sin i gh = ( với n 2 < n 1 ) 
n 2 
n 1 
Câu hỏi và bài tập 
 1. Trong các trường hợp sau, trường hợp nào có thể xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần ? 
a. Tia sáng chiếu tới mặt phân cách giữa nước và không khí theo chiều từ không khí vào nước . Cho n nước =4/3, n không khí =1. 
b. Tia sáng chiếu tới mặt phân cách giữa nước và không khí theo chiều từ nước ra không khí . Cho n nước =4/3, n không khí =1. 
c. Tia sáng chiếu tới mặt phân cách giữa nước và thuỷ tinh theo chiều từ nước ra thuỷ tinh . Cho n nước =4/3, n thuỷ tinh =1,5. 
d. Tia sáng chiếu tới mặt phân cách giữa không khí và thuỷ tinh theo chiều từ không khí vào thuỷ tinh . Cho n không khí =1, n thuỷ tinh =1,5. 
b. Tia sáng chiếu tới mặt phân cách giữa nước và không khí theo chiều từ nước ra không khí. Cho n nước =4/3, n không khí =1. 
2. Đáy của bể kính có đặt một bóng đèn nhỏ đang sáng (coi như một điểm sáng). Cho chiết suất của nước là 4/3, của không khí là 1, độ sâu của nước trong bể là 30cm. Hỏi để toàn bộ tia sáng từ bóng đèn không thể ló ra khỏi mặt nước thì cần đặt nổi trên mặt nước một đĩa hình tròn có tâm nằm trên đường thẳng đứng đi qua bóng đèn và có ban kính nhỏ nhất là bao nhiêu cm ? 
. 
. 
O 
D 
= ? 
R 
XIN TRAÂN TROẽNG CAÛM ễN 
XIN KÍNH CHUÙC CAÙC THAÀY GIAÙO, 
COÂ GIAÙO 
 SệÙC KHOEÛ, HAẽNH PHUÙC 
VAỉ THAỉNH ẹAẽT