BÀI 6. PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
Trang bìa
Trang bìa
Ảnh
BÀI 6. PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
Mở đầu
Mở đầu
Mở đầu
Xét sự truyền sáng từ bán trụ thủy tinh ra không khí, khi góc tới bằng 41°, ta quan sát được đồng thời tia phản xạ và tia khúc xạ với góc khúc xạ gần bằng 90° như hình bên. Theo em khi góc tới tiếp tục tăng lên tới giá trị 60° thì tia sáng sẽ truyền như thế nào?
Ảnh
Trả lời
Khi góc tới tiếp tục tăng lên tới giá trị 60° thì ta không thấy tia khúc xạ nữa, chỉ còn thấy tia phản xạ sáng rõ nét.
Sự truyền ánh sáng từ môi trường chiết suất lớn vào môi trường chiết suất nhỏ hơn
Hoạt động
Hoạt động
Thí nghiệm về phản xạ toàn phần 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: - Bố trí thí nghiệm như Hình 6.1. - Chiếu chùm sáng hẹp truyền từ bản bán trụ ra không khí, tăng dần góc tới i và quan sát chùm sáng phản xạ và chùm sáng khúc xạ ra không khí. - Quan sát và ghi chép đặc điểm nhìn thấy của chùm sáng khúc xạ và phản xạ vào vở theo mẫu Bảng 6.1.
Trả lời các câu hỏi sau:
Ảnh
Trả lời các câu hỏi sau: 1. Góc khúc xạ lớn hơn hay nhỏ hơn góc tới? 2. Khi nào sẽ xảy ra hiện tượng chỉ có tia phản xạ?
Trả lời
1. Góc khúc xạ lớn hơn góc tới. 2. Khi chiếu góc tới bằng góc Latex(i_(th)) thì xảy ra hiện tượng chỉ có tia phản xạ.
Sự truyền ánh sáng từ môi trường chiết suất lớn vào môi trường chiết suất nhỏ hơn
Sự truyền ánh sáng từ môi trường chiết suất lớn vào môi trường chiết suất nhỏ hơn
Khi ánh sáng truyền từ môi trường chiết suất lớn sang môi trường có chiết suất nhỏ hơn thì: - Góc khúc xạ lớn hơn góc tới. - Có thể xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần.
Ảnh
Hiện tượng phản xạ toàn phần
Hiện tượng phản xạ toàn phần
Hiện tượng phản xạ toàn phần
- Hiện tượng phản xạ toàn phần là hiện tượng phản xạ toàn bộ tia tới, xảy ra ở mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt. - Điều kiện để xảy ra phản xạ toàn phần + Ánh sáng truyền từ môi trường có chiết suất n1 tới môi trường có chiết suất n2 với n1 > n2. + Góc tới lớn hơn hoặc bằng góc tới hạn i≥Latex(i_(th)) thì không có tia khúc xạ, toàn bộ tia sáng bị phản xạ ở mặt phân cách. Góc tới hạn phản xạ toàn phần: Latex(sin i_(th))=Latex((n2)/(n1))
Hoạt động
Hoạt động
1. Tính góc tới hạn phản xạ toàn phần trong trường hợp tia sáng chiếu từ bản bán trụ thủy tinh (chiết suất n1 = 1,5) ra không khí (chiết suất n2 = 1). 2. Sử dụng dụng cụ thí nghiệm ở Hình 6.1 xác định giá trị Latex(i_(th)), so sánh kết quả với câu 1 và rút ra nhận xét.
Trả lời
Trả lời
1.Ta có: Latex(sin i_(th))=Latex((n2)/(n1)) = Latex(1/(1,5)) = Latex(2/3) ⇒Latex(i_(th))≈41°48' 2. Sau khi thực hiện thí nghiệm ta có: Latex(i_(th)) ≈ 42° gần đúng với giá trị ở câu 1. Nhận xét: Khi góc tới lớn hơn hoặc bằng góc tới hạn thì toàn bộ tia sáng tới bị phản xạ trở lại môi trường tới ở bề mặt phân cách.
Câu hỏi
Câu hỏi
Chiếu một tia sáng từ nước tới mặt phân cách giữa nước và không khí. Biết chiết suất của nước và không khí lần lượt là n1=Latex(4/3) , n2 = 1. a) Tính góc khúc xạ trong trường hợp góc tới bằng 30°. b) Khi góc tới bằng 60° thì có tia khúc xạ không? Tại sao?
Trả lời
Trả lời
a. Ta có: Latex((sin i)/(sin r)) =Latex((n2)/(n1)) ⇒ sin r =Latex((sin i.n1)/(n2)) =Latex(((sin30°).(4/3))/1) = Latex(2/3) ⇒ r =41°48' b. Latex(sin i_(th)) = Latex((n2)/(n1)) =Latex(4/3) ⇒Latex(i_(th)) ≈ 48,6° Khi góc tới bằng 60° thì không còn tia khúc xạ vì góc tới lớn hơn góc tới hạn, do đó đã xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần.
Một số ứng dụng của hiện tượng phản xạ toàn phần
Giải thích hiện tượng ảo ảnh
Giải thích hiện tượng ảo ảnh
- Hiện tượng: Khi đi trên đường nhựa vào ngày nắng nóng, ta có thể thấy ở phía xa trên mặt đường dường như có lớp nước phản xạ ánh sáng, nhưng khi đến gần thì chỉ thấy mặt đường khô ráo.
Ảnh
Giải thích
- Giải thích: Do lớp không khí càng ở gần mặt đường nhựa có nhiệt độ càng cao, vì nhận được nhiệt tỏa ra từ mặt đường nóng. Nhiệt độ càng cao thì chiết suất lớp không khí càng nhỏ, càng lên cao, nhiệt độ giảm, chiết suất của không khí càng tăng. Tia sáng mặt trời chiếu xuống qua nhiều lớp không khí chiết suất khác nhau, xảy ra hiện tượng khúc xạ ánh sáng nhiều lần liên tiếp. Khi bề dày các lớp không khí vô vùng nhỏ thì đường gãy khúc trên trở thành một đường cong thoai thoải và hướng xuống dưới. Càng xuống gần mặt đất, do bị khúc xạ, độ lớn của góc tới sẽ tăng dần và đến một lúc nào đó sẽ vượt qua giá trị của góc tới hạn làm xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần, tia sáng bị phản xạ, hướng lên trên, đi đến mắt người quan sát, khiến cho họ như trông thấy bóng của vật hiện lên trên mặt đất.
Câu hỏi
Câu hỏi
Giải thích vì sao chỉ quan sát được hiện tượng ảo ảnh ở khoảng cách rất xa, khi lại gần thì không thấy nữa.
Trả lời
Trả lời
Khi đến gần ảnh ảo biến mất vì ta phải quan sát vật ở xa, để các góc tới và góc khúc xạ đủ lớn, mới có thể xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần.
Tìm hiểu hoạt động của cáp quang
Tìm hiểu hoạt động của cáp quang
Cáp quang là bó sợi quang. Mỗi sợi quang là một dây trong suốt có tính dẫn sáng nhờ phản xạ toàn phần. Sợi quang có lõi làm bằng thủy tinh hoặc chất dẻo trong suốt có chiết suất n, được bao quanh bằng một lớp vỏ có chiết suất n2 nhỏ hơn n1. Tia sáng truyền trong cáp quang nhờ hiện tượng phản xạ toàn phần. Trong công nghệ thông tin, sợi quang được dùng để truyền dữ liệu.
Ảnh
Hoạt động
Hoạt động
Thực hiện yêu cầu sau: 1. Giải thích sự truyền ánh sáng trong sợi quang. 2. Nêu một số ứng dụng của sợi quang trong y học, công nghệ thông tin.
Trả lời
Trả lời
1. Khi tia tới đi từ không khí sang lõi có chiết suất n1 thì tia này sẽ bị khúc xạ. Tia khúc xạ tới mặt tiếp xúc giữa lõi và vỏ, chiết suất của lõi lớn hơn chiết suất của lớp vỏ, dưới góc tới i lớn hơn ith thì xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần, tia phản xạ tiếp tục đi trong lõi. Hiện tượng phản xạ toàn phần được lặp lại nhiều lần tiên tiếp tại các điểm tiếp xúc giữa lõi và vỏ.
Ảnh
2
2. Ứng dụng của sợi quang trong y học, công nghệ thông tin: - Trong công nghệ thông tin sợi quang dùng để truyền dữ liệu. - Trong y học: + Sử dụng trong các thiết bị chẩn đoán hình ảnh như: MRI, CT, PET,.. + Sử dụng sợi quang để dẫn ánh sáng laser đến vị trí cần điều trị giúp các quá trình phẫu thuật trở nên dễ dàng hơn.
Cảm ơn
Cảm ơn
Ảnh