Bài giảng Vật lí Lớp 11 - Bài 27: Phản xạ toàn phần

Nội dung text: Bài giảng Vật lí Lớp 11 - Bài 27: Phản xạ toàn phần

1. KIỂM TRA BÀI CŨ Câu 1: Phát biểu định luật khúc xạ ánh sáng. Viết biểu thức định luật khúc xạ ánh sáng dưới dạng đối xứng. Câu 2: Chiếu một tia sáng đi từ nước có chiết suất là nn= 4/3 tới mặt phân cách giữa nước và không khí, tính góc khúc xạ trong hai trường hợp: a) Góc tới bằng 30 b) Góc tới bằng 60
2. KIỂM TRA BÀI CŨ Bài giải: nn sin i = nkk sin r sin r nn = sin r = nn sin i sin i nkk a) 4 i = 30 sin r = sin 30 3 2 sin r = r = 418' 3 4 b) i = 60 sin r = sin 60 3 sin r =1,155 ( Vô lý ) => Không có tia khúc xạ
3. Bài 27
4. 1. Thí nghiệm: • Dụng cụ thí nghiệm: 10 010 -Chùm tia laze. 3020 2030 40 40 50 50 -Khối nhựa trong suốt hình bán trụ 60 60 70 70 -Thước tròn chia độ. 80 80 90 90 80 80 70 70 • Bố trí thí nghiêm: như hình 27.1 60 60 50 50 40 40 sách giáo khoa trang 168. 30 30 2010 01020 • Tiến hành thí nghiệm: - Chiếu chùm tia sáng song song hẹp (coi như một tia sáng) từ khối nhựa trong suốt hình bán trụ vào không khí
5. Khi i nhỏ, nhận xét về độ sáng của tia khúc xạ và tia phản xạ 0 20 10 10 20 30 30 40 40 50 50 60 60 70 70 80 80 90 90 80 80 70 r 70 60 r 60 50 50 40 40 30 20 30 10 0 1020
6. - Khi i tăng, nhận xét về độ sáng của tia khúc xạ so với tia phản xạ. 0 20 10 10 20 30 30 40 40 50 50 60 igh 60 70 70 80 80 90 90 80 80 70 r 70 60 r 60 50 50 40 40 30 20 30 10 0 1020
7. • Kết quả thí nghiệm: Góc tới Chùm tia khúc xạ Chùm tia phản xạ Nhỏ Lệch xa pháp tuyến(so với tia tới) Rất mờ Rất sáng Giá trị igh Gần như sát mặt phân cách Rất sáng Rất mờ i > igh Không còn Rất sáng
8. 2. Góc giới hạn phản xạ toàn phần: Khái niệm: góc giới hạn phản xạ toàn phần là góc tới cho góc khúc xạ đạt giá trị lớn nhất. 0 20 10 10 20 30 30 40 40 50 50 60 igh 60 70 70 80 80 90 90 80 80 70 70 60 r 60 50 50 40 40 30 20 30 10 0 1020
9. 2. Góc giới hạn phản xạ toàn phần: Sử dụng công thức dạng đối n1 -Áp dụng: nxứng1.sini của= n 2định.sinr luậtsuy khúcra sinr xạ = .sini n2 Vì n1 > n2 nênso sánh sinr độ> sini lớn => i và r >ir . 0 0 - Khi i tăng thì Khir cũng r =tăng 90 ( r thì> i), điều khi r = 90 thì i = igh lúc đó tia phản xạ rấtgì mờ xảy tia khúcra? xạ rất sáng. 0 Ta có n1.siniSửgh = dụngn2.sin90 địnhsuy luật ra: khúc xạ tính sinigh? n2 (n2 < n1) sinigh = n1
10. Áp dụng: Chiếu tia sáng từ nước có chiết suất n = 4/3 ra không khí. Tìm góc giới hạn phản xạ toàn phần? nsin i = sin 90 Ta có: gh 1 sin i = gh n 3 sin i = gh 4 igh = 486'
11. Khi i > igh thì sini > sinigh. Áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng, ta có: n2 n2 sin i sin igh sin r sin 90 n1 n1 Khi i > igh, sử dụng sin r 1 luật khúc xạ ánh sáng hãy tính sinr. Điều này phản ánh thực tế không có tia khúc xạ, toàn bộ tia sáng bị phản xạ ở mặt phân cách. Đó là hiện tượng phản xạ toàn phần.
12. II. Hiện tượng phản xạ toàn phần: 1.Định nghĩa: Phản xạ toàn phần là hiện tượng phản xạ toàn bộ tia sáng tới, xảy ra ở mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt.
13. Thí nghiệm minh họa khi chiếu tia sáng từ không khí vào thủy tinh Nếu cho tia sáng đi từ không khí vào thủy tinh (n1 sinr r < i. Khi imax = 90 thì r < 90 vẫn có tia khúc xạ.
14. 2. Điều kiện để có phản xạ toàn phần: a/ Ánh sáng truyền từ một môi trường tới môi trường chiết quang kém hơn. nĐiều2 < n1 kiện để có b/ Góc tới lớn hơnphản hoặc xạ bằng toàn góc giới hạn: i phần≥ igh là gi?
15. So sánh Phản xạ toàn phần Phản xạ thông thường Giống ● PhânCùng là biệt hiện tượnghiện tượngphản xạ: tia sáng đổi nhau phương đột ngột và trở lại môi trường cũ. ● phảnCả hai hiệnxạ toàn tượng phần đều tuân với theo định luật phản xạ phảnánh sáng. xạ thông thường? Khác nhau - Xảy ra khi có hai điều -Xảy ra dưới góc tới bất kỳ, không cần thêm kiện: n2 < n1 điều kiện gì. i ≥ igh - Nếu bỏ qua sự hấp thụ - Bỏ qua sự hấp thụ ánh sáng thì ở đây ánh sáng, tia phản xạ tia phản xạ sáng dù sao cũng yếu hơn như tia tới tia tới.
16. III. Ứng dụng của hiện tượng phản xạ toàn phần: cáp quang Bó sợi quang học
17. 2. Ứng dụng hiện tượng phản xạ toàn phần: Sợi quang học (cáp quang) ❖ Cấu tạo: - Cáp quang là bó sợi quang. Mỗi sợi quang là một dây trong suốt có tính dẫn sáng nhờ phản xạ toàn phần.
18. 2. Ứng dụng hiện tượng phản xạ toàn phần: Sợi quang học (cáp quang) ● Cấu trúc hình trụ, được tạo bởi vật liệu trong suốt. ● Lõi sợi có chiết suất n1. ● Vỏ sợi có chiết suất n2 < n1. ● Lớp phủ đệm có tác dụng bảo vệ sợi. Cấu tạo của sợi quang thông thường
19. 2. Ứng dụng hiện tượng phản xạ toàn phần: Sợi quang học (cáp quang) ❖Cấu tạo: Hiện tượng phản xạ toàn phần trong cáp quang k I J r
20. 2. Ứng dụng hiện tượng phản xạ toàn phần: Sợi quang học (cáp quang) Truyền thông tin bằng cáp quang dưới nước Trong công nghệ thông tin
21. Sử dụng cápTrong quang nộitrong soi chế y tạohọc dụng cụ y tế
22. Trong nghệ thuật
23. 2. Ứng dụng hiện tượng phản xạ toàn phần: Sợi quang học (cáp quang) ❖ Ưu điểm + Dung lượng tín hiệu lớn. + Nhỏ và nhẹ, dễ vận chuyển, dễ uốn. + Không bị nhiễu bởi các bức xạ điện từ bên ngoài, bảo mật tốt. + Không có rủi ro cháy (vì không có dòng điện). ❖ Nhược điểm + Nối cáp rất khó khăn, dây cáp dẫn càng thẳng càng tốt. + Chi phí - Chi phí hàn nối và thiết bị đầu cuối cao hơn so với cáp đồng
24. 3. Một số ứng dụng khác của hiện tượng phản xạ toàn phần: a. Kim cương sáng lóng lánh do phản xạ toàn phần: Hình 27.4: kim cương sáng lóng lánh (kim cương tán xạ tốt với ánh sáng thường) Về mặt vật lý, sở dĩ kim cương lại có nhiều màu lấp lánh vì kim cương có chiết suất lớn (khoảng 2,4) lớn hơn so với chiết suất 1,5 của thủy tinh thông thường, ánh sáng ban ngày có thể phản xạ toàn phần với góc giới hạn phản xạ toàn phần nhỏ (khoảng 2405’) và có thể phản xạ toàn phần nhiều lần qua các mặt trong tinh thể kim cương rồi mới ló ra ngoài tạo độ lấp lánh. Lúc đó do hiện tượng tán sắc các màu của quang phổ ánh sáng trắng được phân tán, vì thế trông kim cương ta thấy có nhiều màu sắc.
25. b. Hiện tượng ảo tượng: A n1 n2 n3 n4 n5 A’
26. Hình 27.3: Ảo tượng
27. Củng cố bài học - Công thức tính góc giới hạn: n2 sin igh = n1 - Định nghĩa hiện tượng phản xạ toàn phần và điều kiện để có phản xạ toàn phần: n2 < n1 i igh
28. Củng cố bài học Câu 1: Ghép mỗi nội dung ở cột bên trái với nội dung tương ứng ở cột bên phải: • 1. Khi có tia khúc xạ truyền • A) Cả hai hiên tượng đều gần sát mặt phân cách hai môi tuân theo định luật phản trường trong suốt thì có thể xạ ánh sáng. kết luận • B) Không thể có phản xạ • 2. Phản xạ toàn phần và phản toàn phần khi đảo chiều xạ thông thường giống nhau ở truyền ánh sáng. đặc điểm sau: • C) Điều kiện để có phản • 3. Nếu có phản xạ toàn phần xạ toàn phần. khi ánh sáng truyền từ môi trường 1 vào môi trường 2 thì • D) Góc tới có giá trị coi có thể kết luận như bằng góc giới hạn • 4. Ánh sáng truyền từ một môi igh. trường tới môi trường chiết • E) Luôn xảy ra không cần quang kém hơn và góc tới lớn điều kiện về chiết suất. hơn góc giới hạn là Đáp án: 1 – D; 2 – A; 3 – B; 4 - C
29. Củng cố bài học Câu 2: Chiết suất của nước là 4/3, benzen là 1,5, thủy tinh flin là 1,8. Chỉ có thể xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần khi chiếu ánh sáng từ : A. Nước vào thủy tinh flin B. Chân không vào thủy tinh C. Benzen vào nước D. Benzen vào thủy tinh flin
30. Củng cố Câu 3 Chọn cụm từ thích hợp điền vào các chỗ trống cho hợp nghĩa: “ Hiện tượng phản xạ toàn phần xảy ra khi tại sáng truyền theo chiều từ môi trường sang môi trường và góc tới phải góc giới hạn phản xạ toàn phần” A. Kém chiết quang, chiết quang hơn, lớn hơn. B. Kém chiết quang, chiết quang hơn, nhỏ hơn hoặc bằng. C. Chiết quang hơn, kém chiết quang, lớn hơn hoặc bằng. D. Chiết quang hơn, kém chiết quang, nhỏ hơn hoặc bằng.
31. Chúc các em sức khỏe và học tập tốt!