BÀI 5: KHÚC XẠ ÁNH SÁNG

1. NHẬN BIẾT (4 CÂU)

Câu 1: Khúc xạ ánh sáng là gì? Lấy ví dụ về hiện tượng khúc xạ ánh sáng.

Trả lời:

Hiện tượng tia sáng truyền từ môi trường trong suốt này sang môi trường trong suốt khác bị gãy khúc (lệch khỏi phương truyền ban đầu) tại mặt phân cách giữa hai môi trường, gọi là hiện tượng khúc xạ ánh sáng.

Ví dụ: Chiếc ống hút đặt trong cốc nước dường như bị gãy tại mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt.

Câu 2: Hãy nêu định luật khúc xạ ánh sáng.

Trả lời:

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: = hằng số

Câu 3: Nêu ví dụ tia sáng truyền tới mắt là tia khúc xạ.

Trả lời:

Ví dụ: Khi ta quan sát một con cá vàng đang bơi trong bể cá cảnh (Ánh sáng từ cá truyền đến mắt ta)

Môi trường trong suốt thứ nhất là nước

Môi trường trong suốt thứ hai là không khí

Câu 4: Chiết suất tỉ đối là gì? Chiết suất tuyệt đối là gì? Nêu công thức tính chiết suất tuyệt đối và chiết suất tuyệt đối.

Trả lời:

Chiết suất tỉ đối:

Chiết suất tuyệt đối (còn gọi tắt là chiết suất) có giá trị bằng tỉ số tốc độ ánh sáng trong không khí (hoặc chân không) với tốc độ ánh sáng trong môi trường .

Trong đó: n là chiết suất;

c là tốc độ ánh sáng trong chân không (c = 3.10⁸ m/s);

v là tốc độ ánh sáng trong môi trường.

2. THÔNG HIỂU (3 CÂU)

Câu 1: Có khi nào tia sáng đi từ môi trường trong suốt này sang môi trường trong suốt khác mà không bị khúc xạ không? Cho ví dụ.

Trả lời:

Có trường hợp tia sáng đi từ môi trường trong suốt này sang môi trường trong suốt khác mà không bị khúc xạ.

Cụ thể: Khi góc tới i = 0 (tia sáng tới vuông góc với mặt phân cách nên góc khúc xạ cũng bằng 0 (r = 0). Do vậy, tia sáng sẽ truyền thẳng mà không bị khúc xạ tại mặt phân cách.

Câu 2: Chiếu một tia sáng đơn sắc từ không khí tới mặt nước với góc tới 60°, tia khúc xạ đi vào trong nước với góc khúc xạ là r. Biết chiết suất của không khí và của nước đối với ánh sáng đơn sắc này lần lượt là 1 và 1,333. Giá trị của r là

Trả lời:

n. sin i = n. sin r → 1.sin 60° = 1,333.sin r → r = 40,52°

Câu 3: Một thợ lặn ở dưới nước nhìn thấy Mặt Trời ở độ cao 60° so với đường chân trời. Biết chiết suất của nước là n = 4/3. Tính độ cao thực của Mặt Trời so với đường chân trời tạo một góc bao nhiêu độ so với đường chân trời

Trả lời:

3. VẬN DỤNG (4 CÂU)

Câu 1: Một tia sáng đi từ khối chất trong suốt ra ngoài không khí với góc tới là 30° thì góc khúc xạ là 45°. Khi tia sáng đi từ không khí vào khối chất trong suốt đó với góc tới là 45° thì góc khúc xạ bằng bao nhiêu?

Trả lời:

Một tia sáng đi từ khối chất trong suốt ra ngoài không khí với góc tới là 30° thì góc khúc xạ là 45° thì

Khi tia sáng đi từ không khí vào khối chất trong suốt đó với góc tới là 45° thì góc khúc xạ bằng: .

Câu 2: Một tia sáng được chiếu từ không khí đến tâm của mặt trên một khối lập phương trong suốt, chiết suất 1,5 như hình vẽ. Tìm góc tới i lớn nhất để tia khúc xạ vào trong khối còn gặp mặt đáy của khối.

Trả lời:

Xét tia tới ở trong mặt phẳng chứa các đường chéo.

Tính

Câu 3: Một người nhìn thấy đáy hồ bơi gần mặt nước hơn so với thức tế. Hãy dùng hình vẽ để giải thích hiện tượng này.

Trả lời:

Các tia sáng xuất phát từ đáy hồ bơi, truyền thẳng trong nước, nhưng bị khúc xạ ngay tại mặt phân cách giữa nước và không khí rồi truyền thẳng đến mắt người quan sát ở môi trường không khí. Do vậy, mắt người quan sát sẽ nhìn thấy ảnh của đáy hồ bơi có vẻ gần mặt nước hơn so với thực tế.

Câu 4: Chiếu tia sáng đơn sắc từ một khối chất lỏng ra không khí với góc tới 40° thì góc khúc xạ là 60°. Tính chiết suất của chất lỏng. Cho sin 40° ≈ 0,64; sin 60° ≈ 0,87.

Trả lời:

Coi chiết suất của không khí bằng 1, ta có:

4. VẬN DỤNG CAO (4 CÂU)

Câu 1: Biết chiết suất của nước là n = 4/3. Một người này cao 1,68 m, nhìn theo phương gần thẳng đứng thì thấy một hòn sỏi dưới đáy hồ dường như cách mặt nước 1,5 m. Độ sâu của hồ là bao nhiêu.

Trả lời:

Câu 2: Một cái máng nước sâu 30 cm rộng 40 cm có hai thành bên thẳng đứng. Lúc máng cạn nước thì bóng râm của thành A kéo dài tới đúng chân thành đối diện. Người ta đổ nước vào máng đến một độ cao h thì bóng của thành A ngắn bớt đi 7 cm so với trước. Biết chiết suất của nước là n = 4/3. Tính h.

Trả lời:

cm

Câu 3: Một chiếc cọc cắm thẳng đứng xuống hồ nước, phần đầu cọc nhô khỏi mặt nước một đoạn AC = 60 cm. Ánh nắng chiếu xiên in bóng đầu cọc trên mặt nước đoạn CI = 80 cm và bóng cọc dưới đáy hồ là BM = 170 cm, nước có 4 chiết suất n = (Hình 5.3). Tính độ sâu CB của 4 hồ nước. Cho biết tan 53,1° ≈ ; tan36,87° ≈ 0,75; sin53,1° ≈ 0,8; sin 36,87° ≈ 0,6.

Trả lời:

Từ hình trên ta xác định được:

Vậy độ sâu của hố là 1,2 m.

Câu 4: Ba môi trường trong suốt (1), (2), (3) có thể đặt tiếp giáp nhau. Với cùng góc tới i = 60°; nếu ánh sáng truyền từ (1) vào (2) thì góc khúc xạ là 45°; nếu ánh sáng truyền từ (1) vào (3) thì góc khúc xạ là 30°. Nếu ánh sáng truyền từ (2) vào (3) vẫn với góc tới i thì góc khúc xạ có giá trị nào?

Trả lời: