Bài giảng Vật lí Lớp 11 - Bài 44: Khúc xạ ánh sáng

Nội dung text: Bài giảng Vật lí Lớp 11 - Bài 44: Khúc xạ ánh sáng

1. ĐẶT VẤN ĐỀ Trong thực tế chúng ta thường thấy một số hiện tượng có liên quan đến ánh sáng. Chẳng hạn như các hiện tượng sau: Cầu vồng Ánh sáng khúc xạ qua Mắt
2. Sự truyền ánh sáng trong không khí và sợi quang.
3. NỘI DUNG BÀI HỌC 1. Định nghĩa hiện tượng khúc xạ ánh sáng 2. Định luật khúc xạ ánh sáng 3. Chiết suất của môi trường 4. Ảnh của một vật được tạo bởi sự khúc xạ ánh sáng qua mặt phân cách hai môi trường 5. Tính thuận nghịch trong sự truyền ánh sáng
4. BA ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN CỦA QUANG HÌNH HỌC  Định luật truyền thẳng ánh sáng  Định luật phản xạ ánh sáng i i  Định luật khúc xạ ánh sáng
5. 1. ĐỊNH NGHĨA HIỆN TƯỢNG KHÚC XẠ ÁNH SÁNG: Hãy quan sát một số hình ảnh và thí nghiệm mô phỏng sau đây, cho nhận xét?
6. 1. ĐỊNH NGHĨA HIỆN TƯỢNG KHÚC XẠ ÁNH SÁNG: Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là hiện tượng chùm→ Hiệntia sángtượngbị đổikhúcphươngxạ ánhđộtsángngộtlà gì?khi đi qua mặt phân cách giữa hai môi trường truyền ánh sáng. N Hệ hai môi trường truyền sáng phân cách bằng mặt phẳng được S gọi là lưỡng chất phẳng. i Mặt phân cách giữa hai môi trường I r gọi là mặt lưỡng chất. N’ RR
7. 2. ĐỊNH LUẬT KHÚC XẠ ÁNH SÁNG a. Thí nghiệm: S N S S i i r sini sinr 300 200 1,46 I 450 300 1,41 r 600 350 1,51 N’ R R R
8. 2. ĐỊNH LUẬT KHÚC XẠ ÁNH SÁNG b. Định luật khúc xạ ánh sáng: * SI: tia tới; I: điểm tới N * NIN’: pháp tuyến với S mặt phân cách tại I i * IR: tia khúc xạ * i: góc tới; r: góc khúc xạ. I r * Mặt phẳng làm bởi tia tới với N’ R pháp tuyến được gọi là mặt phẳng tới.
9. 2. ĐỊNH LUẬT KHÚC XẠ ÁNH SÁNG b. Định luật khúc xạ ánh sáng: - Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới . - Tia tới và tia khúc xạ nằm ở hai bên pháp tuyến tại điểm tới. - Đối với hai môi trường trong suốt nhất định, tỉ số giữa sin của góc tới (sini) và sin của góc khúc xạ (sinr) là một hằng số sin i = n sin r
10. Trong thực tế, hiện tượng khúc ánh sáng có một số ứng dụng để giải thích một số hiện tượng hoặc chế tạo các dụng cụ quang học: Đề - các Xnen
11. 3. CHIẾT SUẤT CỦA MÔI TRƯỜNG a. Chiết suất tỉ đối: n gọi là chiết suất tỉ đối của môi trường (2) chứa tia khúc xạ đối với môi trường (1) chứa tia tới. v1 n  n21 = v2
12. a. Chiết suất tỉ đối: n21 > 1→ r i S S i n1 i n1 I I r n2 r n2 R R Hình a Hình b TiaMôi khúc trường xạ đikhúc gần xạ pháp chiết tuyến TiaMôi khúc trường xạ đikhúc xa phápxạ chiết tuyến hơnquang tia hơntới môi trường tới hơnquang tia kémtới môi trường tới
13. 3. CHIẾT SUẤT CỦA MÔI TRƯỜNG b. Chiết suất tuyệt đối: - Chiết- Côngsuất thứctuyệt liênđối hệ(thường giữa chiếtgọi suấttắt làtuyệtchiết đốisuất) củavàmột vậnmôi tốc trườngánh sáng:là chiết suất tỉ đối của môi trường đó đối với chân không. c n = - Chiết suất của chân không là 1. Trong đó: - Chiếtc: tốc suất độ của ánh không sáng trong khí là chân 1,000293. không; - Mọi: môitốc độ trường ánh sáng trong trong suốt môiđều trường.có chiết suất tuyệt đối lớn hơn 1.
14. b. Chiết suất tuyệt đối: - Hệ thức liên hệ chiết suất tuyệt đối và chiết suất tỉ đối: n2 n21 = n1 Trong đó: n2: chiết suất tuyệt đối của môi trường (2); n1: chiết suất tuyệt đối của môi trường (1). - Định luật khúc xạ ánh sáng dạng đối xứng: n1sini = n2sinr
15. ❖ Chú ý: sin i i - Nếu i và r nhỏ hơn 100 thì: sin r r Do đó ta được: n1i = n2r - Trường hợp i = 00 thì r = 00 tia sáng chiếu vuông góc mặt phân cách thì không xảy ra hiện tượng khúc xạ. - Nếu tia sáng truyền qua n môi trường, khúc xạ qua n môi trường, và các mặt phân cách song song nhau thì: n1sini1 = n2sini2 = n3sini3 = = nnsinin
16. 4. ẢNH CỦA MỘT VẬT ĐƯỢC TẠO BỞI SỰ KHÚC XẠ ÁNH SÁNG QUA MẶT PHÂN CÁCH HAI MÔI TRƯỜNG
17. Hãy quan sát đường truyền của tia sáng cho nhận xét? S R I K n1 n2 J
18. 5. TÍNH THUẬN NGHỊCH CỦA SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG: Ánh sáng truyền đi theo đường nào thì cũng truyền ngược lại theo đường đó. 1 n12 = n21 * Ghi chú: Tính thuận nghịch biểu hiện ở cả 3 hiện tượng: sự truyền thẳng, sự phản xạ và sự khúc xạ. S S’ S I I R
19. CỦNG CỐ - Hiện tượng khúc xạ ánh sáng. - Định luật khúc xạ ánh sáng. - Chiết suất tuyệt đối của môi trường. - Tính thuận nghịch về chiều truyền ánh sáng.
20. PhânC7: Phân biệt biệt hiện hiện tượng tượng khúc khúc xạxạ và và phản phản xạ xạ ánh ánh sáng sáng Hiện tượng khúc xạ ánh sáng Hiện tượng phản xạ ánh sáng P P S N S N K i i i’ I I r K N'
21. Hiện tượng Hiện tượng phản xạ ánh sáng khúc xạ ánh sáng - Tia tới gặp mặt phân - Tia tới gặp mặt phân cách cách giữa hai môi trường giữa hai môi trường trong trong suốt bị hắt trở lại suốt bị gãy khúc tại mặt phân môi trường trong suốt cũ. cách và tiếp tục đi vào môi trường trong suốt thứ hai. - Góc phản xạ bằng góc - Góc khúc xạ không bằng tới. góc tới.
22. CỦNG CỐ Câu 1: Trong hiện tượng khúc xạ ánh sáng: A. Góc tới i lớn hơn góc khúc xạ r SAI B. Góc tới i nhỏ hơn góc khúc xạ r. SAI C. Góc tới i bằng góc khúc xạ r. SAI D. Góc tới i tỉ lệ với góc khúc xạ r. ĐÚNG
23. CỦNG CỐ Câu 2: Chiết suất tuyệt đối của một môi trường truyền sáng: A. luôn lớn hơn 1. ĐÚNG B. luôn nhỏ hơn 1. SAI C. bằng 1. SAI D. luôn lớn hơn 0. SAI
24. CỦNG CỐ Câu 3. Khi xảy ra hiện tượng KXAS. Hãy xác định các giá trị còn lại trong bảng sau? n1 1 1,3 1,4 1 1,5 n2 1,305 1,5 1,52 i 30,6o 45o 60,3o 200 r 23o 380 54o 130
25. CỦNG CỐ Câu 4: Chùm tia sáng hẹp đi từ không khí (n = 1) tới bề mặt một môi trường trong suốt ( n = 1,5) sẽ có một phần phản xạ và một phần khúc xạ. Góc tới i để tia phản xạ và tia khúc xạ vuông góc là: A. i = 420. SAI B. i = 62,50 ĐÚNG C. i = 48,50 SAI D. i = 700 SAI