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

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

1. PHẦN 2: QUANG HÌNH HỌC BÀI 44: KHÚC XẠ ÁNH SÁNG 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 xánh sáng qua mặt phân cách hai môi trường 5. Tính thuận nghịch của chiều truyền ánh sáng 1
2. Cây bút chì ở ly bị gãy ở mặt phân cách giữa nước và không khí 2
3. 1. ĐỊNH NGHĨA HIỆN TƯỢNG KHÚC XẠ ÁNH SÁNG Khúc xạ là hiện tượng chùm tia sáng bị đổi phương đột ngột khi đi qua mặt phân cách hai môi trường truyền ánh sáng Nhận xét -Chùm tia (2) bị đổi phương so với chùmphương tia (1) khi củađi qua mặt phân cách.chùm tia (2) (1) - Chùmso tia với sáng phương (1) được gọi là chùm chùmtia tới. tia (1) ? - Chùm tia sáng (2) gọi là chùm tia khúc xạ (2) A’ A Hình 44.1 Chùm sáng bị gãy khúc khi đi vào trong nước 4
4. 1. ĐỊNH NGHĨA HIỆN TƯỢNG KHÚC XẠ ÁNH SÁNG Pháp tuyến Tia phản xạ Tia tới N S S Các khái niệm + NIN’ pháp tuyến + SI tia tới; i góc tới i i Không khí y + IR tia khúc xạ; r góc x Mặt phân cách khúc xạ Nước I + mp (SI,NIN’) là mp  tới r + Mặt lưỡng chất (xy) Góc khúc xạ N R Tia khúc xạ 5
5. 2. ĐỊNH LUẬT KHÚC XẠ ÁNH SÁNG a. Thí nghiệm Bảng 1 i (độ) r(độ) sini sinr sin i sin r 30 45 Bảng 2 i (độ) r(độ) sini sinr 30 45 6
6. 2. ĐỊNH LUẬT KHÚC XẠ ÁNH SÁNG a. Thí nghiệm Không khí Nước Thủy tinh c= 3.108 m / s 8 8 v1 = 2,25.10 m / s v2 = 2.10 m / s c 4 c = 1,33 =1,5 v1 3 v1 7
7. 2. ĐỊNH LUẬT KHÚC XẠ ÁNH SÁNG b. Định luật khúc xạ ánh sáng: Nội dung:  Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới (tạo bởi tia tới và pháp tuyến)  Tia tới và tia khúc xạ hai bên pháp tuyến tại điểm tới  Với hai môi trường trong suốt nhất định, tỉ số giữa sin góc tới (sini) và góc khúc xạ (sinr) luôn không đổi: S sin i = Hằng số = n21 sin r i  I  r 8 R
8. 3. CHIẾT SUẤT CỦA MÔI TRƯỜNG a. Chiết suất tỉ đối: S sin i n 2 i  = =n 21 sin r n1  I - n21 gọi là chiết suất tỉ đối của môi trường (2) chứa tia khúc xạ đối với môi trường (1) chứa tia tới.  r R v1 n  n21 = v2 9
9. 3. CHIẾT SUẤT CỦA MÔI TRƯỜNG a. Chiết suất tỉ đối: S sin i  = n i sin r 21  I - n21 gọi là chiết suất tỉ đối của môi trường (2) chứa tia khúc xạ đối với môi trường (1) chứa tia tới.  r R v1 n  n21 = v2 10
10. sini > sin r => n21 > 1  i >r sini n21 < 1  i < r Tia khúc xạ bị lệch lại gần Tia khúc xạ bị lệch xa pháp pháp tuyến hơn. tuyến hơn. S S i i I (1) I (1) (2) (2) r R r R ➔môi trường (2) chiết quang ➔ môi trường (2) chiết quang hơn môi trường (1) kém hơn môi trường (1) 11
11. 3. CHIẾT SUẤT CỦA MÔI TRƯỜNG b. Chiết suất tuyệt đối  Chiết suất tuyệt đối (thường gọi tắt là chiết suất) của một môi trường là chiết suất tỉ đối của môi trường đó đối với chân không. - Chiết suất của chân không bằng 1 - Chiết suất của không khí bằng 1,000293 c n = Trong đó:  c: tốc độ ánh sáng trong chân không; : tốc độ ánh sáng trong môi trường. 12
12. 3. CHIẾT SUẤT CỦA MÔI TRƯỜNG b. Chiết suất tuyệt đối • Chiết suất tỉ đối: n1 = n2 = v1 : tốc độ ánh sáng trong môi trường 1. v2 : tốc độ ánh sáng trong môi trường 2. n = = • Chiết suất tuyệt đối: 21 Chiết suất tuyệt đối của một môi trường là chiết suất tỉ đối của môi trường đó đối với nt sini = nkx sinr chân không. Công thức của định luật khúc xạ ánh sáng viết dưới dạng đối xứng: • Nhận xét: - Chiết suất nào, thì nhân với sin của góc trong môi trường đó - v<c → chiết suất tuyệt đối của mọi chất đều lớn hơn 1. 13
13. Bảng 44.2 Chiết suất tuyệt đối của một số chất Môi trường vật chất n Thủy tinh thường 1,52 Pha lê 1,6 đến 1,8 Kim cương 2,42 Nước 1,33 Rượu êtylic 1,3 Benzen 1,5 Cacbon sunfua 1,63 Không khí 1,000293 Khí cacbonic 1,00045 Khí hiđrô 1,00014 14
14. ❖ 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 15
15. 4. ÁNH SÁNG CỦA MỘT VẬT TẠO BỞI SỰ KHÚC XẠ ÁNH SÁNG QUA MẶT PHÂN CÁCH HAI MÔI TRƯỜNG O’ là ảnh ảo của O. Đặt mắt ngoài không khí sao cho chùm khúc xạ trên đi vào mắt, ta có cảm giác đáy cốc được nâng cao hơn so với bình thường. E A B O 16 Hình 44.5 Ảnh của một điểm sáng O ở đáy một cốc nước
16. 5. TÍNH THUẬN NGHỊCH CỦA SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG Hãy quan sát đường truyền của tia sáng cho nhận xét? S R n1 n2 17
17. 5. TÍNH THUẬN NGHỊCH CỦA SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG Nếu tia sáng truyền từ S tới R, giả sử theo đường truyền là SIJKR, thì khi truyền ngược lại theo tia RK, đường truyền là RKJIS. S R I K n1 n2 J J 18
18. 5. TÍNH THUẬN NGHỊCH CỦA SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG Thì tia sáng cũng truyền ngược lại theo đường RKJIS S R n1 n2 J 19
19. 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 20 R
20. Củng cố: Kiến thức cơ bản, trọng tâm: ❖Khúc xạ ánh sáng: Hiện tượng lệch phương của tia sáng khi truyền xiên góc qua mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt khác nhau. ❖Định luật khúc xạ ánh sáng: -Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới và ở bên kia pháp tuyến so với tia tới. -Với hai môi trường trong suốt nhất định, tỉ số sin i giữa sin góc tới (sini) và sin góc khúc xạ (sinr) = Hằng số (1) luôn không đổi: sin r ❖Chiết suất: -Chiết suất tỉ đối: -Chiết suất tuyệt đối: sin i n2 (3) n = (2) n = 21 sin r 21 n1 Công thức của định luật khúc xạ ánh sáng dạng đối xứng: (4) 21 n1 sin i = n2 sin r
21. XIN CẢM ƠN ĐÃ LẮNG NGHE! 22
22. CỦNG CỐ 23
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
24. CỦNG CỐ Câu 3: 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 25