YOMEDIA

Giải Lý 11 SGK nâng cao Chương 6 Bài 44 Khúc xạ ánh sáng

HỌC247 xin giới thiệu đến các em tài liệu Hướng dẫn Giải bài tập SGK nâng cao môn Vật lý 11  Chương 6 Bài 44 Khúc xạ ánh sáng, đây là nội dung đầu tiên và chiếm vị trí đặc biệt quan trọng trong chương 6 Khúc xạ ánh sáng của chương trình Vật lý 11 Nâng Cao. Hy vọng phần tài liệu tổng hợp này sẽ giúp các em học sinh 11 nắm vững phương pháp giải bài tập, giúp các em tránh khỏi những sai lầm thường mắc phải, chuẩn bị tốt kiến thức cho những kì thi quan trọng phía trước.

Bài 1 trang 217 SGK Vật lý 11 nâng cao

Chọn câu đúng.

Chiết suất tí đối giữa môi trương khúc xạ và 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.

Hướng dẫn giải:

Chiết suất tí đối giữa môi trương khúc xạ và môi trường tới bằng tỉ số giữa chiết suất tuyệt đối của môi trường khúc xạ và chiết suất tuyệt đối của môi trường tới.

\({n_{21}} = \frac{{{n_2}}}{{{n_1}}}\)

Chọn đáp án C.


Bài 2 trang 217 SGK Vật lý 11 nâng cao

Chọn câu đúng

Chiết suất tuyệt đối của một môi trường truyền sáng

A. luôn lớn hơn 1

B. bằng 1

C. luôn nhỏ hơn 1

D. luôn lớn hơn 0

Hướng dẫn giải:

Chiết suất tuyệt đối của một môi trường truyền sáng luôn lớn hơn 1

Chọn đáp án A.


Bài 3 trang 217 SGK Vật lý 11 nâng cao

Một bản mặt song song (một bản trong suốt giới hạn bởi hai mặt pỉiẳng song song) có bể dày 10cm, chiết suất n = 1,5 được đặt trong không khí. Chiếu tới bản một tia sáng SI có góc tới là 45°.

a) Chứng tỏ ràng tia sáng ló ra khỏi bân có phương song song với tia tới. Vẽ đường đi của tia sáng qua bản.

b) Tính khoảng cách giữa giá của tia ló và tia tới.

Hướng dẫn giải:

a) Góc tới i1 = 45o.

bài 44 khúc xạ ánh sáng SGK Vật lí 11 Nâng cao

Theo định luật khúc xạ:

    + Ở mặt trước của bản: sin⁡ i1 = n.sinr1

    + Ở mặt sau của bản: n.sin⁡ i2 = sinr2

Vì bản mặt song song nên pháp tuyến của mặt trước và mặt sau của bản song song nhau, từ hình vẽ ⇒ r1 = i2

⇒ r2 = i1 = 45o ⇒ Tia ló I2R song song với tia tới SI (đpcm)

b)

bài 44 khúc xạ ánh sáng SGK Vật lí 11 Nâng cao

Gọi d là khoảng cách giữa giá của tia tới và tia ló, d = JH.

  • Xét tam giác vuông IKJ:

\({\rm{cos}}{\mkern 1mu} {\rm{r}} = \frac{{IK}}{{IJ}} \Rightarrow {\rm{I}}J = \frac{{IK}}{{{\rm{cos}}{\mkern 1mu} {\rm{r}}}} = \frac{e}{{{\rm{cos}}{\mkern 1mu} {\rm{r}}}}\)

  • Xét tam giác vuông IHJ:

\(\begin{array}{l} \sin \alpha = sin\left( {i - r} \right) = \frac{{JH}}{{IJ}}\\ \Rightarrow JH = IJsin\left( {i - r} \right)\\ \Rightarrow d = \frac{e}{{{\rm{cos}}{\mkern 1mu} {\rm{r}}}}\sin \left( {i - r} \right) \end{array}\)

(công thức tính khoảng cách giữa giá của tia ló là tia tới của bản song song).

Thay số:

\(d = \frac{{10}}{{{\rm{cos}}{{28}^0}}}\sin \left( {{{45}^0} - {{28}^0}} \right) = 3,3\left( {cm} \right)\)


Bài 4 trang 218 SGK Vật lý 11 nâng cao

Một bản mặt song song có bề dày 6cm, chiết suất n = 1,5, được đặt trong không khí.

        a) Vật là một điểm sáng S cách bản 20cm. Xác định vị trí của ảnh.

        b) Vật AB = 2 cm đặt song song với bản. Xác định vị trí và độ lớn của ảnh.

Hướng dẫn giải:

a) e = 6 cm; n = 1,5

Sơ đồ tạo ảnh: 

bài 44 khúc xạ ánh sáng SGK Vật lí 11 Nâng cao

Ta thấy tia ló I2R song song với tia tới SI1, giao của đường kéo dài của tia I2R cắt tia sáng SJ tại S’, S’ là ảnh của S qua bản mặt.

Tứ giác SS’MI1 là hình bình hành → SS’ = I1M

Xét 2 tam giác vuông MNI2 và I1NI2 ta có:

NI2 = I1N.tanr1 = MN.tani1 (do góc NMI2 = i1)

\( \Rightarrow MN = {I_1}N.\frac{{tan{r_1}}}{{tan{i_1}}}\)

Vì ta đang xét góc tới irất nhỏ nên r1 cũng rất nhỏ

→ tani1 ≈ sini1 và tanr1 ≈ sinr1

\( \Rightarrow MN = {I_1}N.\frac{{tan{r_1}}}{{tan{i_1}}} \approx e\frac{{sin{r_1}}}{{sin{i_1}}} = e.\frac{1}{n}\)

(theo định luật khúc xạ tại I1: sini1 = n.sinr1)

→ Khoảng cách giữa vật và ảnh là:

\(SS = {I_1}M = {I_1}N--MN = e - \frac{e}{n} = 6 - 6/1,5 = 2cm.\)

Vậy ảnh S’ cách bản mặt trên một đoạn S’I = 20 - 2 = 18cm.

b) Vật AB = 2cm đặt song song với bản mặt ⇒ ảnh A’B’ qua bản mặt là ảnh ảo và có kích thước bằng vật (hình vẽ).

bài 44 khúc xạ ánh sáng SGK Vật lí 11 Nâng cao

Tương tự câu a)

⇒ A’B’ cách vật bản mặt trên 18cm và có kích thước 2 cm.  


Bài 5 trang 218 SGK Vật lý 11 nâng cao

Một cái chậu đặt trên một mặt phẳng nằm ngang, chứa một lớp nước dày 20 cm, chiết suất n=4/3. Đáy chậu là một gương phẳng. Mắt M cách mặt nước 30 cm, nhìn thẳng góc xuống đáy chậu. Xác định khoảng cách từ ảnh của mắt tới mặt nước.

Hướng dẫn giải:

Ta xét chùm tia sáng hẹp gần như vuông góc với mặt lưỡng chất.

bài 44 khúc xạ ánh sáng SGK Vật lí 11 Nâng cao

Ta có:  

\(\tan i = \frac{{IH}}{{SH}} \approx \sin i\) (vì \(i\) là góc nhỏ)

\({\rm{tanr}} = \frac{{IH}}{{S'H}} \approx {\rm{sinr}}\) (vì \(r\) là góc nhỏ)

\(\begin{array}{l} \Rightarrow \frac{{\sin i}}{{\sin {\mkern 1mu} r}} = \frac{{S'H}}{{SH}} = \frac{{{n_2}}}{{{n_1}}}\\ \Rightarrow \frac{{S'H}}{{{n_2}}} = \frac{{SH}}{{{n_1}}} \end{array}\)

 

(Công thức này đúng cho mọi trường hợp)

Trở lại bài toán, ta có hình vẽ sau:

bài 44 khúc xạ ánh sáng SGK Vật lí 11 Nâng cao

Xét trường hợp ánh sáng đi từ không khí (n1=1) vào nước (n2=4/3)

Theo công thức trên:

\(\begin{array}{l} \frac{{{M_1}H}}{{{n_2}}} = \frac{{MH}}{{{n_1}}}\\ \Rightarrow \frac{{MH}}{1} = \frac{{{M_1}H}}{{\frac{4}{3}}}\\ \Rightarrow {M_1}H = \frac{4}{3}MH = \frac{4}{3}.30 = 40{\mkern 1mu} cm \end{array}\)

Gọi M2 là ảnh ảo của mắt M qua gương phẳng đáy chậu, ta có Mđối xứng với M1 qua gương:

\(K{M_2} = K{M_1} = KH + H{M_1} = 20 + 40 = 60\left( {cm} \right)\)

Xét trường hơp tia sáng phản xa đi từ nước ( n1=4/3 ) ra không khí      

(n2 = 1), ta có M3 là ảnh của M2, M3 là ảnh của mắt mà mắt thấy được.

Theo công thức trên:

\(\begin{array}{l} \frac{{H{M_3}}}{{{n_2}}} = \frac{{H{M_2}}}{{{n_1}}}\\ \Rightarrow \frac{{H{M_3}}}{1} = \frac{{H{M_2}}}{{\frac{4}{3}}} = \frac{3}{4}\left( {H{M_2}} \right) = \frac{3}{4}\left( {HK + K{M_2}} \right)\\ \: \Rightarrow H{M_3} = \frac{3}{4}(20 + 60) = 60\left( {cm} \right) \end{array}\)

Vậy khoảng cách từ ảnh M3 đến mặt nước là 60 (cm)

 

Trên đây là nội dung hướng dẫn giải chi tiết bài tập SGK nâng cao môn Vật lý 11 Chương 6 Bài 44 Khúc xạ ánh sáng được trình bày rõ ràng, cụ thể với phương pháp ngắn gọn và khoa học. Hy vọng rằng đây sẽ là tài liệu hữu ích giúp các em học sinh lớp 11 học tập thật tốt! 

 

YOMEDIA