Để giúp các bạn học sinh củng cố lại phần kiến thức đã học, HOC247 xin giới thiệu tại liệu Hiện tượng phản xạ toàn phần và những điều kiện để hiện tượng xảy ra môn Vật Lý 11 năm 2021-2022 dưới đây để có thêm tài liệu ôn thi. Chúc các bạn thi tốt!
1. TÓM TẮT LÝ THUYẾT
1.1. Hiện tượng phản xạ toàn phần
Hiện tượng phản xạ toàn phần là hiện tượng mà trong đó chỉ tồn tại tia phản xạ mà không có tia khúc xạ.
1.2. Điều kiện để có hiện tượng phản xạ toàn phần
– Tia sáng truyền theo chiều từ môi trường có chiết suất lớn sang môi trường có chiết suất nhỏ hơn. (Hình 34)
– Góc tới lớn hơn hoặc bằng góc giới hạn phản xạ toàn phần (i gh).
1.3. Phân biệt phản xạ toàn phần và phản xạ thông thường
Giống nhau
– Cũng là hiện tượng phản xạ, (tia sáng bị hắt lại môi trường cũ).
– Cũng tuân theo định luật phản xạ ánh sáng .
Khác nhau
– Hiện tượng phản xạ thông thường xảy ra khi tia sáng gặp một mặt phân cách hai môi trường và không cần thêm điều kiện gì.
Trong khi đó, hiện tượng phản xạ toàn phần chỉ xảy ra khi thỏa mãn hai điều kiện trên.
– Trong phản xạ toàn phần, cường độ chùm tia phản xạ bằng cường độ chùm tia tới. Còn trong phản xạ thông thường, cường độ chùm tia phản xạ yếu hơn chùm tia tới.
1.4. Lăng kính phản xạ toàn phần
Lăng kính phản xạ toàn phần là một khối thủy tinh hình lăng trụ có tiết diện thẳng là một tam giác vuông cân
Ứng dụng
Lăng kính phản xạ toàn phần được dùng thay gương phẳng trong một số dụng cụ quang học (như ống nhòm, kính tiềm vọng …).
Coù hai öu ñieåm laø tæ leä phaàn traêm aùnh saùng phaûn xaï lôùn vaø khoâng caàn coù lôùp maï nhö ôû göông phaúng.
2. VÍ DỤ MINH HỌA
Ví dụ 1: Tính góc giới hạn phản xạ toàn phần khi ánh sáng truyền từ thủy tinh sang không khí, từ nước sang không khí và từ thủy tinh sang nước. Biết chiết suất của thủy tinh là 1,5; của nước là \(\frac{4}{3}\)
A. \(47{}^\circ \)
B. \(49{}^\circ \)
C. \(53{}^\circ \)
D. \(45{}^\circ \)
Lời giải
Ta có \(\sin {{i}_{gh}}=\frac{{{n}_{2}}}{{{n}_{1}}}=\sin 53{}^\circ \Rightarrow {{i}_{gh}}=53{}^\circ \)
Đáp án C
Ví dụ 2: Thả nổi trên mặt nước một đĩa nhẹ, chắn sáng, hình tròn. Mắt người quan sát đặt trên mặt nước sẽ không thấy được vật sáng ở đáy chậu khi bán kính đĩa không nhỏ hơn 20 cm. Tính chiều sâu của lớp nước trong chậu. Biết rằng vật và tâm đĩa nằm trên đường thẳng đứng và chiết suất của nước là \(n=\frac{4}{3}\).
A. 20 cm
B. 17,64 cm
C. 26,67 cm
D. 15 cm
Lời giải
Ta có: \(\sin {{i}_{gh}}=\frac{1}{n}=\frac{R}{\sqrt{{{R}^{2}}+{{h}^{2}}}}\Rightarrow h=R\sqrt{{{n}^{2}}-1}=17,64cm\)
Đáp án B
Ví dụ 3: Một tấm thủy tinh mỏng, trong suốt, chiết suất \({{n}_{1}}=1,5\); có thiết diện là hình chữ nhật ABCD (AB rất lớn so với AD), mặt đáy AB tiếp xúc với một chất lỏng có chiết suất \({{n}_{2}}=\sqrt{2}\). Chiếu tia sáng SI nằm trong mặt phẳng ABCD tới mặt AD sao cho tia tới nằm phía trên pháp tuyến ở điểm tới và tia khúc xạ trong thủy tinh gặp đáy AB ở điểm K. Tính giá trị lớn nhất của góc tới \(i\) để có phản xạ toàn phần tại K.
A. \(39{}^\circ \)
B. \(45{}^\circ \)
C. \(30{}^\circ \)
D. \(60{}^\circ \)
Lời giải
Để có phản xạ toàn phần tại K thì \(\sin {{i}_{1}}\ge \frac{{{n}_{2}}}{{{n}_{1}}}=\sin 70,5{}^\circ \Rightarrow {{i}_{1}}\ge 70,5{}^\circ \)
\(\Rightarrow r\le 90{}^\circ -70,5{}^\circ =19,5{}^\circ \)
\(\Rightarrow \sin i\le \frac{1}{{{n}_{1}}}\cos r=\sin 39{}^\circ \Rightarrow i\le 39{}^\circ \)
Vậy giá trị lớn nhất của góc tới là \(39{}^\circ \).
Đáp án A
Ví dụ 4: Tính vận tốc của ánh sáng trong thủy tinh. Biết thủy tinh có chiết suất \(n=1,6\) và vận tốc ánh sáng trong chân không là \(c={{3.10}^{8}}m/s\)
A. \({{3.10}^{8}}m/s\)
B. \(1,{{875.10}^{8}}m/s\)
C. \(1,{{5.10}^{8}}m/s\)
D. \(1,{{6.10}^{8}}m/s\)
Lời giải
Ta có: \(n=\frac{c}{v}\Rightarrow v=\frac{c}{n}=1,{{875.10}^{8}}m/s\)
Đáp án B
Ví dụ 5: Tính vận tốc của ánh sáng truyền trong môi trường nước. Biết tia sáng truyền từ không khí với góc tới là \(i=60{}^\circ \) thì góc khúc xạ trong nước là \(r=40{}^\circ \). Lấy vận tốc ánh sáng ngoài không khí \(c={{3.10}^{8}}m/s\).
A. \({{3.10}^{8}}m/s\)
B. \(2,{{227.10}^{8}}m/s\)
C. \(1,{{875.10}^{8}}m/s\)
D. \(1,{{6.10}^{8}}m/s\)
Lời giải
Ta có: \(v=\frac{c}{n}\) và \(n=\frac{\sin i}{\sin r}\Rightarrow v=\frac{c.\sin r}{\sin i}=2,{{227.10}^{8}}m/s\)
Đáp án B
3. LUYỆN TẬP
Câu 1: Phát biểu nào sau đây là đúng?
A. Chiết suất tỉ đối của môi trường chiết quang nhiều so với môi trường chiết quang ít thì nhỏ hơn đơn vị.
B. Môi trường chiết quang kém có chiết suất tuyệt đối nhỏ hơn đơn vị.
C. Chiết suất tỉ đối của môi trường 2 so với môi trường 1 bằng tỉ số chiết suất tuyệt đối \({{n}_{2}}\) của môi trường 2 với chiết suất tuyệt đối \({{n}_{1}}\) của môi trường 1.
D. Chiết suất tỉ đối của hai môi trường luôn lớn hơn đơn vị vì vận tốc ánh sáng trong chân không là vận tốc lớn nhất.
Câu 2: Với một tia sáng đơn sắc, chiết suất tuyệt đối của nước là \({{n}_{1}}\), của thủy tinh là \({{n}_{2}}\). Chiết suất tỉ đối khi tia sáng đó truyền từ nước sang thủy tinh là:
A. \({{n}_{21}}={{n}_{1}}/{{n}_{2}}\)
B. \({{n}_{21}}={{n}_{2}}/{{n}_{1}}\)
C. \({{n}_{21}}={{n}_{2}}-{{n}_{1}}\)
D. \({{n}_{12}}={{n}_{1}}-{{n}_{2}}\)
Câu 3: Chọn câu trả lời đúng.
Trong hiện tượng khúc xạ ánh sáng:
A. góc khúc xạ luôn bé hơn góc tới
B. góc khúc xạ luôn lớn hơn góc tới
C. góc khúc xạ tỉ lệ thuận với góc tới
D. khi góc tới tăng dần thì góc khúc xạ cũng tăng dần
Câu 4: Chiết suất tỉ đối giữa môi trường khúc xạ với môi trường tới
A. luôn lớn hơn 1
B. luôn nhỏ hơn 1
C. bằng tỉ số giữa chiết suất tuyệt đối của môi trường khúc xạ và chiết suất tuyệt đối của môi trường tới.
D. bằng hiệu số giữa chiết suất tuyệt đối của môi trường khúc xạ và chiết suất tuyệt đối của môi trường tới.
Câu 5: Chọn câu đúng nhất.
Khi tia sáng đi từ môi trường trong suốt \({{n}_{1}}\) tới mặt phân cách với môi trường trong suốt \({{n}_{2}}\) (với \({{n}_{2}}>{{n}_{1}}\)), tia sáng không vuông góc với mặt phân cách thì
A. tia sáng bị gãy khúc khi đi qua mặt phân cách giữa hai môi trường.
B. tất cả các tia sáng đều bị khúc xạ và đi vào môi trường \({{n}_{2}}\)
C. tất cả các tia sáng đều phản xạ trở lại môi trường \({{n}_{1}}\)
D. một phần tia sáng bị khúc xạ, một phần bị phản xạ.
Câu 6: Chiết suất tuyệt đối của một môi trường truyền ánh sáng
A. luôn lớn hơn 1
B. luôn nhỏ hơn 1
C. luôn bằng 1
D. luôn lớn hơn 0
Câu 7: Chiếu một tia sáng đơn sắc đi từ không khí vào môi trường có chiết suất \(n\), sao cho tia phản xạ vuông góc với tia khúc xạ. khi đó góc tới \(i\) được tính theo công thức
A. \(\sin i=n\)
B. \(\sin i=1/n\)
C. \(\tan i=n\)
D. \(\tan i=1/n\)
Câu 8: Một bể chứa nước có thành cao 80 (cm) và đáy phẳng dài 120 (cm) và độ cao mực nước trong bể là 60 (cm), chiết suất của nước là 4/3. Ánh nắng chiếu theo phương nghiêng góc \(30{}^\circ \) so với phương ngang. Độ dài bóng đen tạo thành trên mặt nước là
A. 11,5 (cm)
B. 34,6 (cm)
C. 63,7 (cm)
D. 44,4 (cm)
Câu 9: Một bể chứa nước có thành cao 80 (cm) và đáy phẳng dài 120 (cm) và độ cao mực nước trong bể là 60 (cm), chiết suất của nước là 4/3. Ánh nắng chiếu theo phương nghiêng góc \(30{}^\circ \) so với phương ngang. Độ dài bóng đen tạo thành trên đáy bể là:
A. 11,5 (cm)
B. 34,6 (cm)
C. 51,6 (cm)
D. 85,9 (cm)
Câu 10: Một điểm sáng S nằm trong chất lỏng (chiết suất \(n\)), cách mặt chất lỏng một khoảng 12 (cm), phát ra chùm sáng hẹp đến gặp mặt phân cách tại điểm I với góc tới rất nhỏ, tia ló truyền theo phương IR. Đặt mắt trên phương IR nhìn thấy ảnh ảo \({S}'\) của S dường như cách mặt chất lỏng một khoảng 10 (cm). Chiết suất của chất lỏng đó là
A. \(n=1,12\)
B. \(n=1,20\)
C. \(n=1,33\)
D. \(n=1,40\)
---Để xem đầy đủ nội dung từ câu 11 đến câu 29, vui lòng đăng nhập vào trang hoc247.net để xem online hoặc tải về máy tính---
ĐÁP ÁN PHẦN LUYỆN TẬP
|
1-A |
2-B |
3-D |
4-C |
5-D |
6-A |
7-C |
8-B |
9-D |
10-B |
|
11-C |
12-C |
13-B |
14-C |
15-A |
16-B |
17-C |
18-D |
19-C |
20-B |
|
21-B |
22-A |
23-C |
24-A |
25-B |
26-B |
27-D |
28-C |
29-B |
|
Trên đây là trích dẫn một phần nội dung tài liệu Hiện tượng phản xạ toàn phần và những điều kiện để hiện tượng xảy ra môn Vật Lý 11 năm 2021-2022. Để xem thêm nhiều tài liệu tham khảo hữu ích khác các em chọn chức năng xem online hoặc đăng nhập vào trang hoc247.net để tải tài liệu về máy tính.
Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong học tập.
