Hướng dẫn giải các dạng bài tập về phần khúc xạ Ánh Sáng

Đối với nhiều bạn học sinh, chương khúc xạ ánh sáng của môn Vật lý thật sự là một cơn ác mộng với mớ kiến thức khó nhằn và vô cùng rắc rối. Bài viết này sẽ tổng hợp lại cho bạn một số dạng bài tập để giúp bạn học tốt hơn về khúc xạ ánh sáng

Dạng 1: Áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng

  • Chiết suất
  • Định nghĩa: Chiết suất của một môi trường là tỷ số giữa tốc độ ánh sáng trong chân không với tốc độ pha của bức xạ môi trường đang xét.

Công thức: n = c / v

Trong đó: – c là tốc độ ánh sáng trong không khí

– v là tốc độ ánh sáng trong môi trường đang xét

– n là chiết suất của môi trường đang xét

Hệ quả: Chiết suất của không khí và chân không (nkk = nck = 1) là nhỏ nhất. Chiết suất của các môi trường khác đều lơn hơn 1.

  • Chiết suất tỉ đối: Là tỷ lệ chiết suất giữa hai môi trường khác nhau mà ánh sáng đang xét truyền qua.

Công thức: n21=n2n1=v1v2

Áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng

  • Khúc xạ ánh sáng
  • Hiện tượng: Khúc xạ ánh sáng là hiện tượng lệch phương của các tia sáng khi truyền xiên góc qua mặt phân cách của hai môi trường trong suốt khác nhau.
  • Định luật:

– Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới, ở phía bên kia của pháp tuyến so với tia tới.

– Khi đi qua hai môi trường trong suốt nhất định, tỉ số của sin góc tới i và sin góc khúc xạ r không đổi

sin i sin r =n21=n2n1

  • Một số điểm cần phải lưu ý

– Nguồn sáng: là vật phát ra tia sáng bao gồm nguồn trực tiếp (mặt trời, đèn,…) và nguồn gián tiếp (nguồn nhận ánh sáng và phản lại ánh sáng vào mắt ta)

– Mắt ta nhìn thấy vật khi có ánh sáng từ vật trực tiếp đến măt hoặc khúc xạ ánh sáng đến mắt ta.

– Mắt nhìn vật và mắt nhìn ảnh

+ Nếu giữa mắt và vật chung một môi trường và có ánh sáng đi từ vật đến mắt, thì mắt nhìn vật.

+ Nếu giữa mắt và vật khác môi trường thì khi đó, ta nhìn thấy ảnh.

– Các dựng ảnh của vật: Để vẽ ảnh của điểm, ta phải vẽ hai tia; tia tới vuông góc với mặt phân cách thì truyền thẳng và một tia tới có góc bất kỳ giao của hai tia khúc xạ là ảnh của vật

– Khi hai tia cắt nhau trực tiếp thì ta nhận được ảnh thật, khi hai tia không giao nhau trực tiếp thì là ảnh ảo. Ảnh ảo được vẽ bằng nét gạch đứt.

– Góc lệch D: là góc tạo bởi phương của tia tới và tia khúc xạ.

D=|i-r|

Nếu mặc phân cách hai môi trường là hình câu, pháp tuyến được xác định là đường thẳng nối điểm tới với tâm cầu.

– Công thức gần đúng: với các góc rất nhỏ (<100) có thể lấy gần đúng:

tan i≈sin i≈i (i lấy theo radian)

Dạng 2: Lưỡng chất phẳng

Xác định ảnh của một vật qua lưỡng chất phẳng

Khái niệm về lưỡng chất phẳng: lưỡng chất phẳng là hai môi trường có chiết suất n1 và n2.

Phương pháp xác định ảnh qua lưỡng chất phẳng:

– Đặt d= SH: là khoảng cách đo từ mặt phân cách đến vật.

– Đặt d’=S’H: là khoảng cách đo từ mặt phân cách đến ảnh.

Ta có công thức:

Lưỡng chất phẳng

{∆SHI:tan i=HISH→sin i=HId   ∆S’HI:tan r=HIS’H→sin r=HId         Vậy: sin i sin r =d’d

Ta có: n1.sin i =n2.sin r →sin i sin r =n2n1 Vậy: d’d=n2n1

Nếu n1 > n2 tức là ánh sáng đi từ môi trường có chiết quang hơn sang môi trường có chiết quang kém. Suy ra d’<d. Ảnh S’ nằm dưới vật S.

Nếu n1 < n2 tức là ánh sáng đi từ môi trường có chiết quang hơn sang môi trường có chiết quang kém. Suy ra d’>d. Ảnh S’ nằm trên vật S.

Dạng 3: Bán mặt song song

– Khái niệm về bán mặt song song: là lớp môi trường trong suốt, giới hạn bởi hai mặt phẳng song song với nhau.

– Tính chất của bán mặt song song:

+ Tia ló ra môi trường luôn với tia tới và bị lệch ra khỏi phương ban đầu.

+ Độ lớn của vật và ảnh bằng nhau.

– Công thức độ dịch chuyển của vật ảnh và độ dời ngang

Bán mặt song song

Cho bán mặt song song là hệ thống hai lưỡng mặt phẳng.

+ Độ dời ảnh: Gọi S’ là anh của S qua bán mặt, độ dời ảnh là: δ=SS’

Ta có: δ=SS’=II’=IH-I’H=e-I’H

Mà: JH=I’H.tan i=IH.tan r   hay I’H.sin i=IH.sin r

→ IHI’H=sin i sin r =n ⟹I’H=IHn=en

Vậy: δ=SS’=e.(1-1n)

Chú ý: Khoảng dời ảnh δ không bị phụ thuốc với vị trí đặt vật. Ảnh luôn dời theo chiều của ánh sáng tới.

– Độ dời ngang của tia sáng

Khi tia sáng đi qua bán mặt song song thì không đổi phương, nhưng có dời ngang. Độ dời ngang của tia sáng là khoảng cách của tia tới và tia ló: d=IM

Xét: ΔIJM:d=IM=IJ.sin⁡(i-r)

Ta có ΔIJN:cos r= INIJ⟶IJ=INcos r =ecos r

Vậy: d=e.sin⁡(i-r)cos r

Dạng 4. Phản xạ toàn phần

– Định nghĩa của phản xạ toàn phần: phản xạ toàn phần là hiện tượng phản xạ toàn bộ tia sáng tới, xảy ra ở mặt phân cách của hai môi trường trong suốt.

– Điều kiện xảy ra phản xạ toàn phần:

+ Tia sáng chiếu tới phải truyền từ môi trường có chiết quang hơn, sang môi trường có chiếc quang kém

+ Góc tới i≤igh (igh là góc giới hạn toàn phần)

Trog đó:  sin igh= nkxn tới

Trên đây là một số dạng bài tập cơ bản về khúc xạ ánh sáng. Để học tốt khúc xạ ánh sáng cần phải nắm rõ những dạng, những lý thuyết trên rồi áp dụng vào các bài tập. Phải thường xuyên chăm chỉ luyện bài để có kinh nghiệm làm bài tốt hơn.

Thao khảo thêm các chủ hấp dẫn khác về môn Lý: 

♦ Mách Nhỏ Một Số Mẹo Thi Trắc Nghiệm Đại Học Môn Lý

♦ Giới Thiệu Tổng Quát Hệ Thống Các Chương Của Vật Lý 12

Hướng dẫn giải các dạng bài tập về phần khúc xạ Ánh Sáng

5 1 vote

Để lại bình luận