Lý thuyết KHTN 9 Bài 3 (Cánh diều): Khúc xạ ánh sáng và phản xạ toàn phần

Lý thuyết KHTN 9 Bài 3: Khúc xạ ánh sáng và phản xạ toàn phần

I. Hiện tượng khúc xạ ánh sáng

Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là hiện tượng tia sáng bị gãy khúc tại mặt phân cách khi truyền xiên góc từ môi trường trong suốt này sang môi trường trong suốt khác.

II. Định luật khúc xạ ánh sáng

1. Chiết suất của môi trường

- Chiết suất của môi trường có giá trị bằng tỉ số giữa tốc độ của ánh sáng trong chân không và tốc độ của ánh sáng trong môi trường đó.

$n=\frac{c}{v}$

Trong đó:

+ c là tốc độ ánh sáng truyền trong chân không (m/s).

+ v là tốc độ ánh sáng truyền trong môi trường (m/s).

- Chiết suất môi trường chân không n_ck = 1; chiết suất của không khí $n_{kk}\approx 1$ .

- Các môi trường khác đều có chiết suất lớn hơn 1.

2. 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.

- Tỉ số sin góc tới và sin góc khúc xạ r là một hằng số. Hằng số này bằng tỉ số giữa chiết suất của môi trường chứa tia khúc xạ n₂ và chiết suất của môi trường chứa tia tới n₁:

$\frac{\sin i}{\sin r}=\frac{n_2}{n_1}$

Trong đó:

+ SI là tia tới, I là điểm tới.

+ A, B và I thuộc mặt phân cách giữa hai môi trường.

+ MN là pháp tuyến của mặt phân cách tại điểm tới I.

+ IR là tia khúc xạ.

+ i là góc tới (góc tạo bởi tia tới và pháp tuyến).

+ r là góc khúc xạ (góc tạo bởi tia khúc xạ và pháp tuyến).

III. Hiện tượng phản xạ toàn phần

- Điều kiện xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần:

+ Ánh sáng đi từ môi trường có chiết suất lớn sang môi trường có chiết suất nhỏ hơn.

+ Góc tới i lớn hơn hoặc bằng góc tới hạn i_th. Trong đó, góc i_th được xác định bằng công thức:

$\sin i_{th}=\frac{n_2}{n_1}$

Trắc nghiệm: Khúc xạ ánh sáng và phản xạ toàn phần

Phần I: Trắc nghiệm nhiều lựa chọn

Câu 1. Trong hiện tượng khúc xạ ánh sáng, góc khúc xạ r là góc tạo bởi

A. tia khúc xạ và pháp tuyến tại điểm tới.

B. tia khúc xạ và tia tới.

C. tia khúc xạ và mặt phân cách.

D. tia khúc xạ và điểm tới.

Câu 2. Khi nhìn một hòn sỏi trong chậu nước, ta thấy hòn sỏi như được “nâng lên”. Hiện tượng này liên quan đến

A. sự truyền thẳng của ánh sáng.

B. sự khúc xạ của ánh sáng.

C. sự phản xạ của ánh sáng.

D. khả năng quan sát của mắt người.

Câu 3. Chiết suất tỉ đối giữa môi trường khúc xạ và môi trường tới

A. luôn luôn lớn hơn 1.

B. luôn luôn nhỏ hơn 1.

C. tuỳ thuộc tốc độ của ánh sáng trong hai môi trường.

D. tuỳ thuộc góc tới của tia sáng.

Câu 4. Phát biểu nào sau đây là đúng khi nói về hiện tượng khúc xạ ánh sáng?

A. Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là hiện tượng tia sáng truyền từ môi trường trong suốt này sang môi trường trong suốt khác bị gãy khúc tại mặt phân cách giữa hai môi trường.

B. Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là hiện tượng tia sáng truyền theo đường cong từ môi trường trong suốt này sang môi trường trong suốt khác.

C. Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là hiện tượng tia sáng truyền thẳng từ môi trường trong suốt này sang môi trường trong suốt khác.

D. Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là hiện tượng tia sáng truyền từ môi trường trong suốt này sang môi trường trong suốt khác.

Câu 5. Trường hợp nào dưới đây tia sáng truyền tới mắt là tia khúc xạ?

A. Khi ta nhìn thấy ảnh mình trên mặt hồ phẳng lặng.

B. Khi ta nhìn thấy viên sỏi dưới đáy một chậu nước.

C. Khi ta nhìn thấy hàng chữ trên bảng của lớp học.

D. Khi ta nhìn thấy cảnh vật trên màn hình ti vi.

Câu 6. Hiện tượng phản xạ toàn phần xảy ra với hai điều kiện là ánh sáng truyền từ

A. môi trường có chiết suất lớn sang môi trường có chiết suất nhỏ và góc tới lớn hơn hoặc bằng góc tới hạn.

B. môi trường có chiết suất nhỏ sang môi trường có chiết suất lớn và góc tới lớn hơn hoặc bằng góc tới hạn.

C. môi trường có chiết suất nhỏ sang môi trường có chiết suất lớn và góc tới nhỏ hơn hoặc bằng góc tới hạn.

D. môi trường có chiết suất lớn sang môi trường có chiết suất nhỏ và góc tới nhỏ hơn góc tới hạn.

Câu 7. Khi có hiện tượng phản xạ toàn phần xảy ra thì

A. mọi tia tới đều phản xạ và tuân theo định luật phản xạ ánh sáng.

B. chỉ có một phần nhỏ của chùm tia tới bị khúc xạ.

C. tia phản xạ rất rõ còn tia khúc xạ rất mờ.

D. toàn bộ chùm sáng tới bị giữ ở mặt phản xạ.

Câu 8. Khi ánh sáng truyền từ môi trường chiết suất lớn sang môi trường có chiết suất nhỏ hơn thì

A. không thể có hiện tượng phản xạ toàn phần.

B. có thể xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần.

C. hiện tượng phản xạ toàn phần xảy ra khi góc tới lớn nhất.

D. luôn luôn xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần.

Câu 9. Trong một thí nghiệm về sự khúc xạ ánh sáng, một học sinh ghi lại trên tấm bìa ba đường truyền của ánh sáng như hình vẽ, nhưng quên ghi chiều truyền.

Các tia nào kể sau có thể là tia khúc xạ?

A. IR₁

B. IR₂

C. IR₃

D. IR₂ hoặc IR₃

Câu 10. Người ta ứng dụng hiện tượng phản xạ toàn phần để chế tạo

A. sợi quang.

B. thiết bị điều khiển từ xa của tivi.

C. gương trang điểm.

D. gương phẳng.

Phần II: Trắc nghiệm đúng, sai

Câu 11. Tia sáng đi từ thủy tinh (chiết suất n =1,5) đến mặt phân cách với nước (chiết suất n = 4/3).

Câu 12. Theo định luật khúc xạ ánh sáng:

Phần III: Trắc nghiệm trả lời ngắn

Câu 13.

a) Chiếu một ánh sáng đơn sắc từ chân không vào một khối chất trong suốt với góc tới $\text{45°}$ thì góc khúc xạ bằng $\text{30°.}$ Tính chiết suất tuyệt đối của môi trường trong suốt này.

b) Một tia sáng truyền trong không khí tới gặp mặt thoáng của một chất lỏng có chiết suất $\sqrt{\text{2}}$ với góc tới bằng $\text{45°}$ . Xác định góc khúc xạ.

c) Biết tốc độ ánh sáng truyền trong thuỷ tinh là 2.10⁵ km/s và tốc độ ánh sáng truyền trong chân không là c = 3.10⁸ m/s. Xác định chiết suất tuyệt đối của thuỷ tinh.

d) Biết chiết suất tuyệt đối của nước là $\frac{4}{3}4$, và tốc độ ánh sáng khi ở trong chân không là c = 3.10⁸ m/s. Xác định tốc độ ánh sáng truyền trong nước.

Đáp án:

a)…………………………………………………………………………………

b)…………………………………………………………………………………

c)…………………………………………………………………………………

d)…………………………………………………………………………………

Câu 14.

a) Một tia sáng truyền từ không khí vào nước, chiết suất của nước là $\text{n =}\frac{\text{4}}{\text{3}}\text{,}$ một phần phản xạ và một phần khúc xạ vuông góc với nhau. Xác định giá trị của góc tới.

b) 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.

c) Biết chiết suất của nước là $\frac{4}{3}$. Xác định góc tới hạn khi ánh sáng truyền từ nước sang không khí.

d) Xác định góc tới hạn khi ánh sáng truyền từ thủy tinh sang không khí. Biết chiết suất của thủy tinh là 1,5.

Đáp án:

a)…………………………………………………………………………………

b)…………………………………………………………………………………

c)…………………………………………………………………………………

d)…………………………………………………………………………………

Câu 15.

a) Tia sáng truyền trong không khí tới gặp mặt thoáng một chất lỏng, chiết suất $\text{n =}\sqrt{\text{3}}\text{.}$ Hai tia phản xạ và khúc xạ vuông góc với nhau. Tính giá trị của góc tới.

b) Có ba môi trường (1),(2) và (3). Với cùng một góc tới i, nếu ánh sáng đi từ (1) vào (2) thì góc khúc xạ là ${30}^0$, nếu ánh sáng đi từ (1) vào (3) thì góc khúc xạ là ${45}^0$. Tính góc tới hạn phản xạ toàn khi sánh sáng truyền từ môi trường (2) vào môi trường (3).

c) Biết thủy tinh có chiết suất n = 1,6 và tốc độ ánh sáng trong chân không là c = 3.10⁸ m/s. Tính tốc độ của ánh sáng truyền trong thủy tinh.

d) Chiết suất của nước và của thủy tinh đối với một ánh sáng đơn sắc có giá trị lần lượt là 1,333 và 1,532. Tính chiết suất tỉ đối của nước đối với thủy tinh.

Đáp án:

a)…………………………………………………………………………………

b)…………………………………………………………………………………

c)…………………………………………………………………………………

d)…………………………………………………………………………………