Lý thuyết và bài tập Tổng hợp chương Khúc xạ ánh sáng môn Vật Lý 11 năm 2020

LÝ THUYẾT VÀ BÀI TẬP TỔNG HỢP CHƯƠNG KHÚC XẠ ÁNH SÁNG

 

1. Khúc xạ ánh sáng

- Khúc xạ ánh sáng là hiện tượng lệch phương (gãy) của các tia sáng khi truyền xiên góc qua mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt khác nhau.

- Định luật khúc xạ ánh sáng

    + Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới (tạo bởi tia tới và pháp tuyến) và ở phía bên kia pháp tuyến so với tia tới.

    + Với hai môi trường trong suốt nhất định, tỉ số giữa sin góc tới (sini) và sin góc khúc xạ (sinr) luôn không đổi:

\(\frac{{\sin i}}{{{\mathop{\rm s}\nolimits} {\rm{inr}}}} = hs\)

- Tỉ số \(\frac{{\sin i}}{{{\mathop{\rm s}\nolimits} {\rm{inr}}}} = {n_{21}}\)  gọi là chiết suất tỉ đối n₂₁ của môi trường (2) chứa tia khúc xạ đối với môi trường (1) chứa tia tới.

- Chiết suất tuyệt đối (thường gọi tắt là chiết suất) của một môi trường là chiết suất tỉ đối của môi trường đó đối với chân không.

- Hệ thức giữa chiết suất tỉ đối và chiết suất tuyệt đối:

\(\frac{{\sin i}}{{{\mathop{\rm s}\nolimits} {\rm{inr}}}} = {n_{21}}\)

Chú ý:

- Hệ thức giữa chiết suất tỉ đối và vận tốc truyền ánh sáng trong các môi trường:

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

- Chiết suất của một môi trường:

\(n = n_{21}^{} = \frac{{{v_1}}}{{{v_2}}}\)

c = 3.10⁸ m/s là vận tốc ánh sáng trong chân không.

- Biểu thức khác của định luật khúc xạ ánh sáng: n₁sini = n₂sinr

- Ánh sáng truyền đi theo đường nào thì cũng truyền ngược lại theo đường đó: n = c/v

2. Phản xạ toàn phần

- Góc giới hạn phản xạ toàn phần

\(n_{21}^{} = \frac{1}{{{n_{12}}}}\)

- 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.

Khi có phản xạ toàn phần thì không có tia khúc xạ.

- Điều kiện để có phản xạ toàn phần

    + Ánh sáng truyền từ một môi trường tới môi trường chiết quang kém hơn: n₂ < n₁

    + Góc tới lớn hơn hoặc bằng góc giới hạn: i ≥ igh

- Ứng dụng: Cáp quang (sử dụng trong công nghệ thông tin, y học, nghệ thuật, làm đồ trang sức …)

Câu 1. Nước và thuỷ tinh có chiết suất lần lượt là n₁ và n₂. Chiết suất tỉ đối giữa môi trường nước và thuỷ tinh là

A. n₁₂ = n₁/ n₂

B. n₁₂ = n₂/n₁

C. n₂₁ = n₂ - n₁

D. n₂₁ = n₁ - n₂

Câu 2. Một chiếc thước dài 1m được đánh dấu 100 vạch, hai vạch liên tiếp cách nhau 1cm. Quan sát thước theo phương gần như vuông góc với mặt nước thì thấy ảnh của vạch 84 ngoài không khí trùng với vạch số 0 trong nước. Biết chiết suất của nước là 4/3. Độ sâu của nước trong bể là:

A. 54cm

B. 48cm

C. 42cm

D. 36cm

Câu 3. Một tia sáng đi từ thuỷ tinh đến mặt phân cách với nước. Biết chiết suất của thuỷ tinh là √3, chiết suất của nước là 4/3. Góc giới hạn phản xạ toàn phần bằng

A. 50^o20’

B. 62^o44’

C. 65^o48’

D. 48^o35’

Câu 4. Một tia sáng đi từ nước đến mặt phân cách với không khí có góc tới i. Biết chiết suất của nước là 4/3. Tia sáng tới mặt phân cách này thì xảy ra phản xạ toàn phần. Góc tới i có giá trị gần nhất với giá trị nào sau đây?

A. 40^o

B. 30^o

C. 45^o

D. 50^o

Câu 5. Một miếng gỗ hình tròn, bán kính 4cm. Ở tâm O, cắm một chiếc đinh OA dài 6cm, vuông góc với miếng gỗ, thả miếng gỗ nổi trong một chậu nước có chiết suất 1,33 (đỉnh OA ở trong nước). Mắt đặt trong không khí sẽ thấy đầu A cách mặt nước một khoảng lớn nhất là

A. 3,64cm

B. 4,39cm

C. 6cm

D. 8,74cm

Câu 6. Một miếng gỗ hình tròn, bán kính 4cm. Ở tâm O, cắm một chiếc chiếc đinh OA dài h cm, vuông góc với miếng gỗ, thả miếng gỗ nổi trong một chậu nước có chiết suất 1,33 (đỉnh OA ở trong nước). Mắt đặt trong không khí sẽ không thấy đầu A của đinh. Giá trị lớn nhất của h là

A. 3,25cm

B. 3,51cm

C. 4,54cm

D. 5,37cm

Câu 7. Một điểm sáng S nằm ở đáy chậu đựng chất lỏng có chiết suất n, độ sâu là 12cm. Quan sát S theo phương vuông góc với mặt chất lỏng, thấy ảnh của nó cách mặt thoáng của chất lỏng một khoảng 10cm. Chiết suất n của chắt lỏng bằng

A. 1,12

B. 1,2

C. 1,33

D. 1,4

----------

Trên đây là toàn bộ nội dung tài liệu Lý thuyết và bài tập Tổng hợp chương Khúc xạ ánh sáng môn Vật Lý 11 năm 2020, để theo dõi nhiều tài liệu tham khảo hữu ích khác vui lòng đăng nhập vào hệ thống hoc247.net chọn chức năng xem online hoặc tải về máy!

Chúc các em học tập thật tốt!