BÀI 5. KHÚC XẠ ÁNH SÁNG
Trang bìa
Trang bìa
Ảnh
BÀI 5. KHÚC XẠ ÁNH SÁNG
Mở đầu
Mở đầu
Mở đầu
Tại sao khi trong cốc không có nước thì ta không thể nhìn thấy đồng xu (hình a), còn nếu vẫn giữ nguyên vị trí đặt mắt và cốc nhưng rót nước vào cốc thì ta lại nhìn thấy đồng xu (hình b)?
Ảnh
Trả lời
Ta nhìn thấy được đồng xu khi đổ nước vào vì khi có ánh sáng truyền qua mặt phân cách giữa hai môi trường nước và không khí xảy ra hiện tượng khúc xạ ánh sáng Hình ảnh đồng xu ta nhìn được là ảnh ảo của đồng xu đó.
Hiện tượng khúc xạ ánh sáng
Hoạt động
Hoạt động
Thí nghiệm 1: Tìm hiểu hiện tượng khúc xạ ánh sáng Chuẩn bị: - Một bảng thí nghiệm có gắn tấm nhựa in vòng tròn chia độ; - Một bản bán trụ bằng thủy tinh; - Đèn 12 V – 21 W có khe cài bản chắn sáng; - Nguồn điện (biến áp nguồn).
Tiến hành
Tiến hành: - Bố trí thí nghiệm như Hình 5.1. - Chiếu một chùm sáng tới SI (điểm tới I là tâm của bản bán trụ). - Quan sát đường đi của chùm sáng. Trả lời câu hỏi sau: Chùm sáng truyền từ không khí vào thủy tinh bị gãy khúc (lệch khỏi phương truyền) tại đâu?
Ảnh
Trả lời
Chùm sáng truyền từ không khí vào thủy tinh bị gãy khúc (lệch khỏi phương truyền) tại mặt phân cách giữa hai môi trường (không khí và thủy tinh).
Hiện tượng khúc xạ ánh sáng
Hiện tượng khúc xạ ánh sáng
Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là hiện tượng tia sáng bị gãy khúc (bị lệch khỏi phương truyền ban đầu) tại mặt phân cách khi truyền từ môi trường trong suốt này sang môi trường trong suốt khác.
Ảnh
Câu hỏi
Câu hỏi
Một tia sáng truyền tới mặt nước tạo ra một tia phản xạ và một tia khúc xạ (Hình 5.3). Hãy vẽ vào vở và bổ sung chiều mũi tên của các tia sáng.
Ảnh
Trả lời
Trả lời
Đường truyền của tia sáng được thể hiện ở hình dưới:
Ảnh
Định luật khúc xạ ánh sáng
Hoạt động 1
Hoạt động
Thí nghiệm 2: Tìm hiểu mối liên hệ giữa góc khúc xạ và góc tới Chuẩn bị: Dụng cụ thí nghiệm như thí nghiệm 1. Tiến hành: - Bố trí thí nghiệm như Hình 5.1. - Chiếu tia sáng tới mặt phân cách tại điểm tới I (tâm của đường tròn chia độ) lần lượt với góc tới 0°, 20°, 40°, 60°, 80°. - Đọc giá trị của góc khúc xạ tương ứng và hoàn thành vào vở theo mẫu tương tự Bảng 5.1.
Ảnh
Trả lời câu hỏi
Trả lời câu hỏi và thực hiện các yêu cầu sau: 1. Tia khúc xạ nằm ở phía nào của pháp tuyến so với tia tới? 2. So sánh độ lớn góc tới và góc khúc xạ. 3. Nhận xét tỉ số giữa sin góc tới I và sin góc khúc xạ r.
Trả lời
Trả lời
1. Tia khúc xạ nằm ở bên kia pháp tuyến so với tia tới. 2. Độ lớn góc tới lớn hơn độ lớn góc khúc xạ. 3. Ta có: Latex((sin i)/(sin r)) = const (hằng số)
Ảnh
Hoạt động 2
Hoạt động
Thí nghiệm 3: Khảo sát phương của tia khúc xạ Chuẩn bị: - Bản bán trụ bằng thuỷ tinh trong suốt; - Một tấm xốp mỏng có gắn bảng chia độ; - Bốn chiếc đinh ghim giống nhau; - Một tấm nhựa phẳng. Tiền hành: - Bố trí thí nghiệm như Hình 5.4. - Cắm các đinh ghim tại O và A để xác định pháp tuyến OA. - Cắm đinh ghim ở B để xác định tia tới là BO.
Ảnh
Lưu ý
Lưu ý: Để các đinh ghim ở O, A, B sao cho mũ đinh có chiều cao bằng Latex(1/2) bề dày bản bán trụ thuỷ tinh. Khi đó mặt phẳng tới đi qua ba đầu đinh ghim ở O, A, B song song với tấm xốp. - Đặt mắt để nhìn vào mặt phẳng của bản bán trụ sao cho đầu mũ đinh ghim ở O che khuất ảnh đầu mũ đinh ghim ở B. - Cắm đinh ghim ở C trên đường truyền sáng từ O tới mắt sao cho đầu mũ đinh ghim ở C che khuất ảnh đầu đinh ghim ở B và O. Khi đó tia khúc xạ sẽ là tia OC. - Bỏ bản bán trụ thuỷ tinh ra, dùng tấm nhựa phẳng để kiểm tra các tia BO, OA, OC có đồng phẳng hay không? Trả lời câu hỏi sau: Kết quả thí nghiệm cho thấy tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng nào?
Trả lời
Trả lời
Ta thấy khi bỏ bản bán trụ thuỷ tinh ra, dùng tấm nhựa phẳng để kiểm tra các tia BO, OA, OC có đồng phẳng. Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng chứa tia tới.
Định luật khúc xạ ánh sáng
Định luật khúc xạ ánh sáng
Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới và ở phía bên kia pháp tuyến so với tia tới. - Với hai môi trường trong suốt nhất định, tỉ số giữa sin của góc tới (sin i) và sin của góc khúc xạ (sin r) luôn không đổi: Latex((sin i)/(sin r)) = hằng số
Ảnh
Câu hỏi
Câu hỏi
1. Hình 5.5 mô tả hiện tượng khúc xạ khi tia sáng truyền từ môi trường nước ra không khí. Chỉ ra điểm tới, tia tới, tia khúc xạ, vẽ pháp tuyến tại điểm tới. So sánh độ lớn của góc khúc xạ và góc tới. 2. Quan sát đường truyền của tia sáng trong Hình 5.6, vận dụng kiến thức đã học để trả lời câu hỏi ở phần mở bài.
Ảnh
Ảnh
Trả lời
Trả lời
1. - Độ lớn của góc khúc xạ lớn hơn góc tới.
Ảnh
2
2. - Ban đầu, khi không có nước trong cốc, tia sáng truyền đi theo đường thẳng nên ánh sáng từ đồng xu đến mắt người bị thành cốc chắn. - Khi đổ nước vào cốc thì theo hiện tượng khúc xạ ánh sáng, ánh sáng từ đồng xu truyền từ nước ra không khí sẽ bị gãy khúc và lúc này mắt người có thể thấy được ảnh của đồng xu.
Ảnh
Chiết suất của môi trường
Chiết suất tỉ đối
Chiết suất tỉ đối
Ảnh
Tỉ số không đổi trong hiện tượng khúc xạ được gọi là chiết suất tỉ đối n21 của môi trường 2 (môi trường chứa tia khúc xạ) đối với môi trường 1 (môi trường chứa tia tới). Latex((sin i)/(sin r)) = Latex(n_21) = Latex((n2)/(n1)) - Nếu Latex(n_21) > 1 thì r < i: Tia khúc xạ bị lệch lại gần pháp tuyến hơn. - Nếu Latex(n_21) < 1 thì r > i: Tia khúc xạ bị lệch xa pháp tuyến hơn.
Ảnh
Chiết suất tuyệt đối
Chiết suất tuyệt đối
Chiết suất tuyệt đối (chiết suất) của một môi trường là chiết suất tỉ đối của môi trường đó đối với chân khổn. Nguyên nhân của hiện tượng khúc xạ là sự thay đổi tốc độ truyền ánh sáng. Công thức tính chiết suất tuyệt đối n của một môi trường: n = Latex(c/v) Trong đó: + c là tốc độ ánh sáng trong chân không (c = 3.108 m/s). + v là tốc độ ánh sáng trong môi trường. Lưu ý: Latex(n_(kk)) ≈ Latex(n_(Ck)) = 1
Bảng 5.2
Ảnh
Câu hỏi
Câu hỏi
1. Khi một tia sáng đi từ môi trường này sang môi trường khác, chiết suất tỉ đối của hai môi trường cho ta biết điều gì về đường đi của tia sáng đó? 2. Tính chiết suất của nước. Biết tia sáng truyền từ không khí với góc tới là i = 60° thì góc khúc xạ trong nước là r = 40°.
Trả lời
Trả lời
1. Khi một tia sáng đi từ môi trường (1) này sang môi trường (2), chiết suất tỉ đối của hai môi trường Latex(n_21) cho ta biết: + Nếu Latex(n_21) > 1 thì đường đi của tia khúc xạ trong môi trường (2) đi gần pháp tuyến của mặt phân cách hơn tia tới. + Nếu Latex(n_21) < 1 thì đường đi của tia khúc xạ trong môi trường (2) đi xa pháp tuyến của mặt phân cách hơn tia tới. Khi một tia sáng đi từ môi trường này sang môi trường khác chiết suất tỉ đối 2. Latex((sin i)/(sin r))=Latex((n2)/(n1))⇒Latex((sin60°)/(sin40°)) =Latex((n2)/(1))⇒n2=1,35
Cảm ơn
Cảm ơn
Ảnh