Bài giảng Vật lí Khối 11 - Bài 27: Phản xạ toàn phần (Chuẩn kiến thức)

Tiết 53. Bài 27. PHẢN XẠ TOÀN PHẦN 
I. Sự truyền ánh sáng vào môi trường chiết quang kém hơn 
1. Thí nghiệm 
Chiếu chùm tia Laze từ khối nhựa bán trụ trong suốt đến mặt phân cách ( phẳng ) với không khí ( theo hình 27.1 SGK) 
a. Giới thiệu dụng cụ thí nghiệm 
KHỐI NHỰA BÁN TRỤ TRONG SUỐT 
BẢNG CHIA ĐỘ 
ĐÈN ÁNH SÁNG TRẮNG 
ĐÈN LAZE 
BỘ NGUỒN 
b. Trả lời câu C1 SGK. Lý do dùng khối án trụ . 
C 1. Tại sao ở mặt cong của bán trụ , chùm tia tới hẹp truyền dọc theo bán kính lại truyền thẳng ? 
Khối bán trụ nhựa trong suốt 
Chùm tia Laze 
Chùm tia phản xạ 
Không khí 
Chùm tia khúc xạ 
Trả lời : 
Vì chùm tia sáng hẹp truyền theo bán kính trùng với đường pháp tuyến tại điểm tới ở mặt phân cách thì truyền thẳng 
N 
N’ 
I 
c. Tiến hành thí nghiệm ( với ánh sáng Laze ) 
Lần thí nghiệm 1 
Tia tới 
Tia khúc xạ 
N’ 
N 
I 
Lấn thí nghiệm 2 
Tia tới 
Tia khúc xạ 
Tia phản xạ 
N’ 
N 
I 
Lấn thí nghiệm 3 
Tia tới 
Tia khúc xạ 
Tia phản xạ 
N’ 
N 
I 
Lần thí nghiệm 4 
Tia tới 
Tia khúc xạ 
Tia phản xạ 
N’ 
N 
I 
Lần thí nghiệm 5 
Tia tới 
Tia khúc xạ 
Tia phản xạ 
N’ 
N 
I 
Lần thí nghiệm 6 
Tia tới 
Tia phản xạ 
N’ 
N 
I 
d . Làm thí nghiệm với chùm ánh sán trắng ( hẹp ) 
Thí nghiệm lần 1 
Tia tới 
Tia khúc xạ 
N’ 
N 
I 
Thí nghiệm lần 2 
Tia tới 
Tia khúc xạ 
Tia phản xạ 
N’ 
N 
I 
Thí nghiệm lần 3 
Tia tới 
Tia khúc xạ 
Tia phản xạ 
N’ 
N 
I 
Thí nghiệm lần 4 
Tia tới 
Tia khúc xạ 
Tia phản xạ 
N’ 
N 
I 
Thí nghiệm lần 5 
Tia tới 
Tia khúc xạ 
Tia phản xạ 
N’ 
N 
I 
Lần thí nghiệm 6 
Tia tới 
Tia phản xạ 
N’ 
N 
I 
e. Tổng hợp kết quả từ thí nghiệm 
Góc giới hạn phản xạ toàn phần 
( Góc tới hạn ) 
f. Nhận xét kết quả thu được 
- Rất sáng 
- Không còn 
Có giá trị lớn hơn 
- Rất sáng 
 Gần như sát mặt phân cách 
 Rất mờ 
Có giá trị đặc biệt 
- Rất mờ 
 Lệch xa pháp tuyến ( so với tia tới ) 
 Rất sáng 
Nhỏ 
Chùm tia phản xạ 
Chùm tia khúc xạ 
Góc tới 
Kết quả thí nghiệm thu được 
 g. Trong các thí nghiệm đã làm ở trên trên , nếu làm thí nghiệm với tia sáng thì góc khúc xạ tối đa có giá trị bằng bao nhiêu ? 
Khối bán trụ nhựa trong suốt 
tia Laze 
tia phản xạ 
Không khí 
tia khúc xạ 
I 
N 
N’ 
* Kết luận 
- Góc khúc xạ tối đa bằng 
, lúc đó góc tới i có một giá trị xác định ( i < r ) 
- Góc tới i ứng với góc khúc xạ r lúc đó được gọi là góc giới hạn phản xạ toàn phần hay góc tới hạn . 
> 1 ( không thể xảy ra ) , nghĩa là toàn bộ tia sáng bị phản xạ ở mặt phân cách . Ta gọi hiện tượng này là hiện tượng phản xạ toàn phần . 
2. Góc giới hạn phản xạ toàn phần . 
Khối bán trụ nhựa trong suốt 
tia Laze 
tia phản xạ 
Không khí 
tia khúc xạ 
I 
N 
N’ 
Gọi : 
 n 1 là chiết suất của khối bán trụ . 
 n 2 là chiết suất của không khí 
a) Xét thí nghiệm được bố trí như hình vẽ 
Áp dụng dịnh luật khúc xạ ánh sáng , ta có : 
b) Hiện tượng xảy ra nếu i > i gh 
. 
 b) Góc giới hạn phản xạ toàn phần ( góc tới hạn ) tính theo công thức : 
(27.1) 
: là chiết suất của môi trường có chiết suất lớn hơn . 
 * Chú ý: 
Lúc đó toàn bộ tia sáng bị phản xạ ở mặt phân cách . Ta gọi lúc đó xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần . 
( Không thể xảy ra ) 
Thật vậy , ta có 
c) Bài tập áp dụng : 
Một tia sáng truyền từ nước đến mặt phân cách ( phẳng ) với không khí. Cho biết chiết suất của nước là 4/3, chiết suất của không khí lấy gần bằng 1. Tính góc giới hạn phản xạ toàn phần ( góc tới hạn )? 
Giải : 
	 Gọi chiết suất của nước là : n 1 = 4/3 
	 Gọi chiết suất của không khí là : n 2 = 1 
Áp dụng công thức 27.1, ta có : 
II. Hiện tượng phản xạ toàn phần : 
1. Định nghĩa 
Phản xạ toàn phần 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 có phản xạ toàn phần 
Ánh sáng truyền từ môi trường tới môi trường chiết quang kém hơn : 
Góc tới lớn hơn hoặc bằng góc tới hạn : 
III. Ứng dụng của hiện tượng phản xạ toàn phần : Cáp Quang  
Vỏ bọc bảo vệ bằng nhựa 
Lõi bằng thủy tinh siêu sạch 
Vỏ bằng thủy tinh siêu sạch 
Mặt cắt ngang của mỗi sợi quang 
1. Cấu tạo : Gồm bó các sợi quang có đường kính rất nhỏ . 
Quá trình truyền chùm tia sáng hẹp trong sợi quang 
Chùm tia sáng hẹp đi vào 
Chùm tia sáng hẹp đi ra 
2. Công dụng của cáp quang 
Dùng trong Y học : nội soi , 
Dùng truyền thông tin vì có nhiều ưu điểm 
	+ Dung lượng tín hiệu lớn 
	+ Nhỏ và nhẹ , dễ vận chuyển , dễ uốn . 
	+ Không bị nhiễu xạ bởi các bức xạ điện từ bên ngoài , bảo mật tốt . 
	+ Không có rủi ro cháy . 
* Bài tập củng cố 
Câu 1: 
Cho biết chiết suất của Nước là 4/3, của Bezen là 1,5, của Thủy Tinh Flin là 1,8. Trường hợp nào xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần khi chiếu tia sáng từ 
Benzen vào Nước 
Nước vào Thủy Tinh Flin 
Benzen vào Thủy Tinh Flin 
Chân không vào Thủy Tinh Flin 
Câu 2: 
Nước có chiết suất 1,33. Chiếu tia sáng từ nước ra ngoài không khí, góc tới nào sau đây là có thể xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần ? 
Câu 3( thêm vào bài tập về nhà ) 
Lấy dữ kiện ở câu 1. Tính góc giới hạn phản xạ toàn phần khi ta sáng đi từ 
Từ BenZen vào Nước 
Từ Thủy Tinh Flin vào Nước 
Từ Thủy Tinh Flin vào Chân Không 
a. 
b. 
c. 
d. 
A 
Đáp án câu 1 
Đáp án câu 2 
D