Đề cương ôn tập môn Vật lý Lớp 11 - Hiện tượng khúc xạ - Phản xạ toàn phần ánh sáng

Nội dung text: Đề cương ôn tập môn Vật lý Lớp 11 - Hiện tượng khúc xạ - Phản xạ toàn phần ánh sáng

1. HIỆN TƯỢNG KHÚC XẠ - PHẢN XẠ TỒN PHẦN ÁNH SÁNG I. HỆ THỐNG KIẾN THỨC TRONG CHƯƠNG I. Hiện tượng khúc xạ ánh sáng Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là hiện tượng khi ánh sáng truyền qua mặt phân cách giữa hai mơi trường trong suốt, tia sáng bị bẻ gãy khúc (đổi hướng đột ngột) ở mặt phân cách. 2. Định luật khúc xạ ánh sáng + Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới và ở bên kia pháp tuyến so với tia tới. (Hình 33) + Đối với một cặp mơi trường trong suốt nhất định thì tỉ số giữa sin của gĩc tới (sini) với sin của gĩc khúc xạ (sinr) luơn luơn là một số khơng đổi. Số khơng đổi này phụ thuộc vào bản chất của hai mơi trường và được gọi là chiết suất tỉ đối của mơi trường chứa tia khúc xạ (mơi trường 2) đối với mơi trường chứa tia tới (mơi S N trường 1); kí hiệu là n21. i (1 sini I Biểu thức: n ) sin r 21 (2 + Nếu n21 > 1 thì gĩc khúc xạ nhỏ hơn gĩc tới. Ta nĩi mơi trường (2) r ) chiết quang kém mơi trường (1). N K + Nếu n21 < 1 thì gĩc khúc xạ lớn hơn gĩc tới. Ta nĩi mơi trường (2) chiết quang hơn mơi/ trường (1). + Nếu i = 0 thì r = 0: tia sáng chiếu vuơng gĩc với mặt phân cách sẽ truyền thẳng. + Nếu chiếu tia tới theo hướng KI thì tia khúc xạ sẽ đi theo hướng IS (theo nguyên lí về tính thuận nghịch của chiều truyền ánh sáng). 1 Do đĩ, ta cĩ n21 . n12 3. Chiết suất tuyệt đối – Chiết suất tuyệt đối của một mơi trường là chiết suất của nĩ đối với chân khơng. – Vì chiết suất của khơng khí xấp xỉ bằng 1, nên khi khơng cần độ chính xác cao, ta cĩ thể coi chiết suất của một chất đối với khơng khí bằng chiết suất tuyệt đối của nĩ. – Giữa chiết suất tỉ đối n 21 của mơi trường 2 đối với mơi trường 1 và các chiết suất tuyệt đối n 2 và n1 của n2 chúng cĩ hệ thức: n21 n1 – Ngồi ra, người ta đã chứng minh được rằng: Chiết suất tuyệt đối của các mơi trường trong suốt tỉ lệ nghịch với vận tốc truyền ánh sáng trong các mơi trường đĩ: n v 2 1 n1 v2 8 Nếu mơi trường 1 là chân khơng thì ta cĩ: n1 = 1 và v1 = c = 3.10 m/s c c Kết quả là: n 2 = hay v2 = . v2 n 2 – Vì vận tốc truyền ánh sáng trong các mơi trường đều nhỏ hơn vận tốc truyền ánh sáng trong chân khơng, nên chiết suất tuyệt đối của các mơi trường luơn luơn lớn hơn 1. Ý nghĩa của chiết suất tuyệt đối Chiết suất tuyệt đối của mơi trường trong suốt cho biết vận tốc truyền ánh sáng trong mơi trường đĩ nhỏ hơn vận tốc truyền ánh sáng trong chân khơng bao nhiêu lần. HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TỒN PHẦN VÀ NHỮNG ĐIỀU KIỆN ĐỂ HIỆN TƯỢNG XẢY RA. 1
2. 1. Hiện tượng phản xạ tồn phần Hiện tượng phản xạ tồn phần là hiện tượng mà trong đĩ chỉ tồn tại tia phản xạ mà khơng cĩ tia khúc xạ. 2. Điều kiện để cĩ hiện tượng phản xạ tồn phần S K – Tia sáng truyền theo chiều từ mơi trường cĩ chiết suất lớn sang mơi trường r cĩ chiết suất nhỏ hơn. (Hình 34) H J – Gĩc tới lớn hơn hoặc bằng gĩc giới hạn phản xạ tồn phần (i gh). i 3. Phân biệt phản xạ tồn phần và phản xạ thơng thường I i/ Giống nhau R – Cũng là hiện tượng phản xạ, (tia sáng bị hắt lại mơi trường cũ). G – Cũng tuân theo định luật phản xạ ánh sáng . (Hỡnh 34) Khác nhau – Hiện tượng phản xạ thơng thường xảy ra khi tia sáng gặp một mặt phân cách hai mơi trường và khơng cần thêm điều kiện gì. Trong khi đĩ, hiện tượng phản xạ tồn phần chỉ xảy ra khi thỏa mãn hai điều kiện trên. – Trong phản xạ tồn phần, cường độ chùm tia phản xạ bằng cường độ chùm tia tới. Cịn trong phản xạ thơng thường, cường độ chùm tia phản xạ yếu hơn chùm tia tới. 4. Lăng kính phản xạ tồn phần Lăng kính phản xạ tồn phần là một khối thủy tinh hình lăng trụ cĩ tiết diện thẳng là một tam giác vuơng cân Ứng dụng Lăng kính phản xạ tồn phần được dùng thay gương phẳng trong một số dụng cụ quang học (như ống nhịm, kính tiềm vọng ). Có hai ưu điểm là tỉ lệ phần trăm ánh sáng phản xạ lớn và không cần có lớp mạ như ở gương phẳng. 1. Khúc xạ ánh sáng. * Các cơng thức: sin i n2 + Định luật khúc xạ: = n21 = hay n1sini = n2sinr. sin r n1 n2 v1 c + Liên hệ giữa chiết suất và vận tốc ánh sáng: n21 = = ; n = . n1 v2 v * Phương pháp giải: Để tìm các đại lượng cĩ liên quan đến hiện tượng khúc xạ ánh sáng ta viết biểu thức liên quan đến các đại lượng đã biết và đại lượng cần tìm rồi suy ra và tính đại lượng cần tìm. Trong một số trường hợp cần phải vẽ hình và dựa vào hình vẽ để tính một số đại lượng. * Bài tập: 4 1. Tia sáng đi từ nước cĩ chiết suất n1 = sang thủy tinh cĩ chiết suất n2 = 1,5. Tính gĩc khúc xạ và gĩc lệch D 3 tạo bởi tia khúc xạ và tia tới, biết gĩc tới i = 300. 2. Tia sáng truyền trong khơng khí tới gặp mặt thống của chất lỏng cĩ chiết suất n = 3 . Ta được hai tia phản xạ và khúc xạ vuơng gĩc với nhau. Tính gĩc tới. 4 3. Một cây cọc dài được cắm thẳng đứng xuống một bể nước chiết suất n = . Phần cọc nhơ ra ngồi mặt nước 3 là 30 cm, bĩng của nĩ trên mặt nước dài 40 cm và dưới đáy bể nước dài 190 cm. Tính chiều sâu của lớp nước. 4. Một cái máng nước sâu 30 cm rộng 40 cm cĩ hai thành bên thẳng đứng. Lúc máng cạn nước thì bĩng râm của thành A kéo dài tới đúng chân thành B đối diện. Người ta đổ nước vào máng đến một độ cao h thì bĩng của 4 thành A ngắn bớt đi 7 cm so với trước. Biết chiết suất của nước là n = . Tính h. 3 4 5. Một người ngồi trên bờ hồ nhúng chân vào nước trong suốt. Biết chiết suất của nước là n = . 3 a) Khoảng cách thực từ bàn chân người đĩ đến mặt nước là 36 cm. Hỏi mắt người đĩ cảm thấy bàn chân cách mặt nước bao nhiêu? 2
3. b) Người này cao 1,68 m, nhìn thấy một hịn sỏi dưới đáy hồ dường như cách mặt nước 1,5 m. Hỏi nếu đứng dưới hồ thì người ấy cĩ bị ngập đầu khơng?. 6. Tính vận tốc của ánh sáng trong thủy tinh. Biết thủy tinh cĩ chiết suất n = 1,6 và vận tốc ánh sáng trong chân khơng là c = 3.108 m/s. 7. Tính vận tốc của ánh sáng truyền trong mơi trường nước. Biết tia sáng truyền từ khơng khí với gĩc tới là i = 600 thì gĩc khúc xạ trong nước là r = 400. Lấy vận tốc ánh sáng ngồi khơng khí c = 3.108 m/s. 3
4. * Hướng dẫn giải: sin i n n 1. Ta cĩ:  sinr = 2 sini = sin26,41 0  r = 26,40; sin r n1 n2 D = i – r = 3,60. sin i 2. Ta cĩ: = n; vì i’ + r = i + r =  sinr = sin(- i) = cosi sin r 2 sin i sin i  = = tani = n = tan i = . sin r cosi 3 3 BI 40 sin i sin i 3. Ta cĩ: tani = = tan530  i = 53 0; = n  sinr = = 0,6 = sin370 AB 30 sin r n HD CD CH  r = 370; tanr = IH IH CD CH 190 40  IH = = = 200 (cm). tan r 0,75 CI' CB 40 4 4. Ta cĩ: tani = = tan530 AA AC 30 3 sin i  i = 530; = n sin r sin i  sinr = = 0,6 = sin370 n I' B  r = 370; tani = ; h I' B DB I' B 7 tanr = h h tan i I' B 16 I' B  =  I’B = 16 (cm); h = = 12 (cm). tan r I' B 7 9 tan i d n n 5. a) Ta cĩ:  d’ =1 d = 27 2cm. d' n2 n1 h n n b) Ta cĩ:  h = 1 h’ = 2 1m > 1,68 m nên nếu đứng dưới hồ thì người đĩ sẻ bị ngập đầu. h' n2 n2 c c 6. Ta cĩ: n =  v = = 1,875.108 m/s. v n c sin i c.sin r 7. Ta cĩ: v = và n =  v = = 2,227.108 m/s. n sin r sin i 2. Hiện tượng phản xạ tồn phần. * Các cơng thức: + Phản xạ tồn phần là hiện tượng phản xạ tồn bộ ánh sáng tới, xảy ra ở mặt phân cách giữa hai mơi trường trong suốt. + Điều kiện để cĩ phản xạ tồn phần: Ánh sáng phải truyền từ mơi trường chiết quang hơn sang mơi trường chiết quang kém (n2 < n1) và gĩc tới i ≥ igh. n2 + Gĩc giới hạn phản xạ tồn phần: sinigh = ; với n2 < n1. n1 * Phương pháp giải: Để tìm các đại lượng cĩ liên quan đến hiện tượng phản xạ tồn phần ta viết biểu thức liên quan đến các đại lượng đã biết và đại lượng cần tìm rồi suy ra và tính đại lượng cần tìm. * Bài tập: 1. Tính gĩc giới hạn phản xạ tồn phần khi ánh sáng truyền từ thủy tinh sang khơng khí, từ nước sang khơng khí 4 và từ thủy tinh sang nước. Biết chiết suất của thủy tinh là 1,5; của nước là . 3 4
5. 2. Thả nổi trên mặt nước một đĩa nhẹ, chắn sáng, hình trịn. Mắt người quan sát đặt trên mặt nước sẽ khơng thấy được vật sáng ở đáy chậu khi bán kính đĩa khơng nhỏ hơn 20 cm. Tính chiều sâu của lớp nước trong chậu. Biết 4 rằng vật và tâm đĩa nằm trên đường thẳng đứng và chiết suất của nước là n = . 3 3. Một tấm thủy tinh mỏng, trong suốt, chiết suất n 1 = 1,5; cĩ tiết diện là hình chử nhật ABCD (AB rất lớn so với AD), mặt đáy AB tiếp xúc với một chất lỏng cĩ chiết suất n 2 = 2 . Chiếu tia sáng SI nằm trong mặt phẵng ABCD tới mặt AD sao cho tia tới nằm phía trên pháp tuyến ở điểm tới và tia khúc xạ trong thủy tinh gặp đáy AB ở điểm K. Tính giá trị lớn nhất của gĩc tới i để cĩ phản xạ tồn phần tại K. 4. Một miếng gỗ mỏng, hình trịn bán kính 4 cm. Ở tâm O cắm thẳng gĩc một cái đinh OA. Thả miếng gỗ trong 4 một chậu nước cĩ chiết suất n = cho đầu A quay xuống đáy chậu. 3 a) Cho OA = 6 cm. Mắt đặt trong khơng khí sẽ thấy đầu A cách mặt nước bao nhiêu ? b) Tìm chiều dài lớn nhất của OA để mắt khơng nhìn thấy đầu A của đinh. * Hướng dẫn giải: n2 0 0 1. Ta cĩ sinigh = = sin53  igh = 53 . n1 1 R 2. Ta cĩ: Sinigh = = n R2 h2  h = Rn2 1 = 17,64 cm. n2 0 3. Để cĩ phản xạ tồn phần tại K thì sini1 sinigh = = sin70,5 n1 0 0 0 0  i1 70,5  r 90 – 70,5 = 19,5 1  sini cosr = sin390  i 390. n1 4. a) Mắt đặt trong khơng khí sẽ thấy ảnh A’ của A. OI OI Ta cĩ: tani = ; tanr = . OA OA' Với i và r nhỏ thì tani sini; tanr sinr tan i OA' sin i 1  = = t anr OA sinr n OA 6  OA’ = = 4,5 (cm). n 1,33 b) Khi i igh thì khơng thấy đầu A của đinh. 1 1 0 0 sinigh = = = sin48,6  igh = 48,6 ; n 1,33 OI OI 4 tanigh =  OA = 0 = 3,5 (cm). OA tan igh tan 48,6 II. ĐỀ TRẮC NGHIỆM TỔNG HỢP: Khúc xạ ánh sáng 6.1 Phát biểu nào sau đây là đúng? A. Chiết suất tỉ đối của mơi trường chiết quang nhiều so với mơi trường chiết quang ít thì nhỏ hơn 1. B. Mơi trường chiết quang kém cĩ chiết suất tuyệt đối nhỏ hơn 1. C. Chiết suất tỉ đối của mơi trường 2 so với mơi trường 1 bằng tỉ số chiết suất tuyệt đối n 2 của mơi trường 2 với chiết suất tuyệt đối n1 của mơi trường 1. 5
6. D. Chiết suất tỉ đối của hai mơi trường luơn lớn hơn đơn vị vì vận tốc ánh sáng trong chân khơng là vận tốc lớn nhất. 6.2 Với một tia sáng đơn sắc, chiết suất tuyệt đối của nước là n 1, của thuỷ tinh là n 2. Chiết suất tỉ đối khi tia sáng đĩ truyền từ nước sang thuỷ tinh là: A. n21 = n1/n2 C. n21 = n2 – D. n12 = n1 – B. n21 = n2/n1 n1 n2 6.3 Chọn câu trả lời đúng. Trong hiện tượng khúc xạ ánh sáng: A. gĩc khúc xạ luơn bé hơn gĩc tới. B. gĩc khúc xạ luơn lớn hơn gĩc tới. C. gĩc khúc xạ tỉ lệ thuận với gĩc tới. D. khi gĩc tới tăng dần thì gĩc khúc xạ cũng tăng dần. 6.4 Chiết suất tỉ đối giữa mơi trường khúc xạ với mơi trường tới A. luơn lớn hơn 1. B. luơn nhỏ hơn 1. C. bằng tỉ số giữa chiết suất tuyệt đối của mơi trường khúc xạ và chiết suất tuyệt đối của mơi trường tới. D. bằng hiệu số giữa chiết suất tuyệt đối của mơi trường khúc xạ và chiết suất tuyệt đối của mơi trường tới. 6.5 Chọn câu đúng nhất. Khi tia sáng đi từ mơi trường trong suốt n 1 tới mặt phân cách với mơi trường trong suốt n 2 (với n2 > n1), tia sáng khơng vuơng gĩc với mặt phân cách thì A. tia sáng bị gãy khúc khi đi qua mặt phân cách giữa hai mơi trường. B. tất cả các tia sáng đều bị khúc xạ và đi vào mơi trường n2. C. tất cả các tia sáng đều phản xạ trở lại mơi trường n1. D. một phần tia sáng bị khúc xạ, một phần bị phản xạ. 6.6 Chiết suất tuyệt đối của một mơi trường truyền ánh sáng A. luơn lớn hơn 1. C. luơn bằng 1. B. luơn nhỏ hơn 1. D. luơn lớn hơn 0. 6.7 Chiếu một tia sáng đơn sắc đi từ khơng khí vào mơi trường cĩ chiết suất n, sao cho tia phản xạ vuơng gĩc với tia khúc xạ. Khi đĩ gĩc tới i được tính theo cơng thức A. sini = n B. sini = 1/n C. tani = n D. tani = 1/n 6.8 Một bể chứa nước cĩ thành cao 80 (cm) và đáy phẳng dài 120 (cm) và độ cao mực nước trong bể là 60 (cm), chiết suất của nước là 4/3. Ánh nắng chiếu theo phương nghiêng gĩc 30 0 so với phương ngang. Độ dài bĩng đen tạo thành trên mặt nước là A. 11,5 (cm) B. 34,6 (cm) C. 63,7 (cm) D. 44,4 (cm) 6.9 Một bể chứa nước cĩ thành cao 80 (cm) và đáy phẳng dài 120 (cm) và độ cao mực nước trong bể là 60 (cm), chiết suất của nước là 4/3. Ánh nắng chiếu theo phương nghiêng gĩc 30 0 so với phương ngang. Độ dài bĩng đen tạo thành trên đáy bể là: A. 11,5 (cm) B. 34,6 (cm) C. 51,6 (cm) D. 85,9 (cm) 6.10 Một điểm sáng S nằm trong chất lỏng (chiết suất n), cách mặt chất lỏng một khoảng 12 (cm), phát ra chùm sáng hẹp đến gặp mặt phân cách tại điểm I với gĩc tới rất nhỏ, tia lĩ 6
7. truyền theo phương IR. Đặt mắt trên phương IR nhìn thấy ảnh ảo S’ của S dường như cách mặt chất lỏng một khoảng 10 (cm). Chiết suất của chất lỏng đĩ là A. n = 1,12 B. n = 1,20 C. n = 1,33 D. n = 1,40 6.11 Cho chiết suất của nước n = 4/3. Một người nhìn một hịn sỏi nhỏ S mằn ở đáy một bể nước sâu 1,2 (m) theo phương gần vuơng gĩc với mặt nước, thấy ảnh S’ nằm cách mặt nước một khoảng bằng A. 1,5 (m) B. 80 (cm) C. 90 (cm) D. 1 (m) 6.12 Một người nhìn hịn sỏi dưới đáy một bể nước thấy ảnh của nĩ dường như cách mặt nước một khoảng 1,2 (m), chiết suất của nước là n = 4/3. Độ sâu của bể là: A. h = 90 B. h = 10 C. h = 15 D. h = 1,8 (cm) (dm) (dm) (m) 6.13 Một người nhìn xuống đáy một chậu nước (n = 4/3). Chiều cao của lớp nước trong chậu là 20 (cm). Người đĩ thấy đáy chậu dường như cách mặt nước một khoảng bằng A. 10 (cm) B. 15 (cm) C. 20 (cm) D. 25 (cm) 6.14 Một bản mặt song song cĩ bề dày 10 (cm), chiết suất n = 1,5 được đặt trong khơng khí. Chiếu tới bản một tia sáng SI cĩ gĩc tới 450 khi đĩ tia lĩ khỏi bản sẽ A. hợp với tia B. vuơng gĩc C. song song D. vuơng gĩc tới một gĩc với tia tới. với tia tới. với bản mặt 450. song song . 6.15 Một bản mặt song song cĩ bề dày 10 (cm), chiết suất n = 1,5 được đặt trong khơng khí. Chiếu tới bản một tia sáng SI cĩ gĩc tới 450 . Khoảng cách giữa giá của tia tới và tia lĩ là: A. a = 6,16 (cm). C. a = 3,25 (cm). B. a = 4,15 (cm). D. a = 2,86 (cm). 6.16 Một bản hai mặt song song cĩ bề dày 6 (cm), chiết suất n = 1,5 được đặt trong khơng khí. Điểm sáng S cách bản 20 (cm). Ảnh S’ của S qua bản hai mặt song song cách S một khoảng A. 1 (cm). B. 2 (cm). C. 3 (cm). D. 4 (cm). 6.17 Một bản hai mặt song song cĩ bề dày 6 (cm), chiết suất n = 1,5 được đặt trong khơng khí. Điểm sáng S cách bản 20 (cm). Ảnh S’ của S qua bản hai mặt song song cách bản hai mặt song song một khoảng A. 10 (cm). B. 14 (cm). C. 18 (cm). D. 22(cm). Phản xạ tồn phần 6.18 Phát biểu nào sau đây là khơng đúng? A. Khi cĩ phản xạ tồn phần thì tồn bộ ánh sáng phản xạ trở lại mơi trường ban đầu chứa chùm tia sáng tới. B. Phản xạ tồn phần chỉ xảy ra khi ánh sáng đi từ mơi trường chiết quang sang mơi trường kém chết quang hơn. C. Phản xạ tồn phần xảy ra khi gĩc tới lớn hơn gĩc giới hạn phản xạ tồn phần igh. D. Gĩc giới hạn phản xạ tồn phần được xác định bằng tỉ số giữa chiết suất của mơi trường kém chiết quang với mơi trường chiết quang hơn. 7
8. 6.19 Khi một chùm tia sáng phản xạ tồn phần tại mặt phân cách giữa hai mơi trường thì A. cường độ sáng của chùm khúc xạ bằng cường độ sáng của chùm tới. B. cường độ sáng của chùm phản xạ bằng cường độ sáng của chùm tới. C. cường độ sáng của chùm khúc xạ bị triệt tiêu. D. cả B và C đều đúng. 6.20 Phát biểu nào sau đây là khơng đúng? A. Ta luơn cĩ tia khúc xạ khi tia sáng đi từ mơi trường cĩ chiết suất nhỏ sang mơi trường cĩ chiết suất lớn hơn. B. Ta luơn cĩ tia khúc xạ khi tia sáng đi từ mơi trường cĩ chiết suất lớn sang mơi trường cĩ chiết suất nhỏ hơn. C. Khi chùm tia sáng phản xạ tồn phần thì khơng cĩ chùm tia khúc xạ. D. Khi cĩ sự phản xạ tồn phần, cường độ sáng của chùm phản xạ gần như bằng cường độ sáng của chùm sáng tới. 6.21 Khi ánh sáng đi từ nước (n = 4/3) sang khơng khí, gĩc giới hạn phản xạ tồn phần cĩ giá trị là: 0 0 0 0 A.igh= 41 48’. B.igh= 48 35’. C.igh= 62 44’. D.igh= 38 26’. 6.22 Tia sáng đi từ thuỷ tinh (n 1 = 1,5) đến mặt phân cách với nước (n 2 = 4/3). Điều kiện của gĩc tới i để khơng cĩ tia khúc xạ trong nước là: A. i ≥ 62044’. B. i 420. C. i > 490. D. i > 430. 6.24 Một miếng gỗ hình trịn, bán kính 4 (cm). Ở tâm O, cắm thẳng gĩc một đinh OA. Thả miếng gỗ nổi trong một chậu nước cĩ chiết suất n = 1,33. Đinh OA ở trong nước, cho OA = 6 (cm). Mắt đặt trong khơng khí sẽ thấy đầu A cách mặt nước một khoảng lớn nhất là: A. OA’ = 3,64 (cm). C. OA’ = 6,00 (cm). B. OA’ = 4,39 (cm). D. OA’ = 8,74 (cm). 6.25 Một miếng gỗ hình trịn, bán kính 4 (cm). Ở tâm O, cắm thẳng gĩc một đinh OA. Thả miếng gỗ nổi trong một chậu nước cĩ chiết suất n = 1,33. Đinh OA ở trong nước, cho OA = 6 (cm). Mắt đặt trong khơng khí, chiều dài lớn nhất của OA để mắt khơng thấy đầu A là: A. OA = 3,25 (cm). C. OA = 4,54 (cm). B. OA = 3,53 (cm). D. OA = 5,37 (cm). 46. Bài tập về khúc xạ ánh sáng và phản xạ tồn phần 6.26 Một ngọn đèn nhỏ S đặt ở đáy một bể nước (n = 4/3), độ cao mực nước h = 60 (cm). Bán kính r bé nhất của tấm gỗ trịn nổi trên mặt nước sao cho khơng một tia sáng nào từ S lọt ra ngồi khơng khí là: A. r = 49 B. r = 53 C. r = 55 D. r = 51 (cm). (cm). (cm). (cm). 8
9. 6.27 Chiếu một chùm tia sáng song song trong khơng khí tới mặt nước ( n = 4/3) với gĩc tới là 450. Gĩc hợp bởi tia khúc xạ và tia tới là: A. D = B. D = 450. C. D = D. D = 70032’. 25032’. 12058’. 6.28 Một chậu nước chứa một lớp nước dày 24 (cm), chiết suất của nước là n = 4/3. Mắt đặt trong khơng khí, nhìn gần như vuơng gĩc với mặt nước sẽ thấy đáy chậu dường như cách mặt nước một đoạn bằng A. 6 (cm). B. 8 (cm). C. 18 (cm). D. 23 (cm). 6.29* Một cái chậu đặt trên một mặt phẳng nằm ngang, chứa một lớp nước dày 20 (cm), chiết suất n = 4/3. Đáy chậu là một gương phẳng. Mắt M cách mặt nước 30 (cm), nhìn thẳng gĩc xuống đáy chậu. Khoảng cách từ ảnh của mắt tới mặt nước là: A. 30 (cm). B. 45 (cm). C. 60 (cm). D. 70 (cm). III. HƯỚNG DẪN GIẢI VÀ TRẢ LỜI Khúc xạ ánh sáng 6.1 Chọn: C Hướng dẫn: - Chiết suất tỉ đối cĩ thể lớn hơn, nhỏ hơn hoặc bằng 1. Chiết suất tuyệt đối luơn lớn hơn đơn vị (1) - Chiết suất tỉ đối của mơi trường chiết quang nhiều so với mơi trường chiết quang ít thì lớn hơn đơn vị(1) 6.2 Chọn: B Hướng dẫn: Với một tia sáng đơn sắc, chiết suất tuyệt đối của nước là n 1, của thuỷ tinh là n2. Chiết suất tỉ đối khi tia sáng đĩ truyền từ nước sang thuỷ tinh tức là chiết suất tỉ đối của thuỷ tinh đối với nước n21 = n2/n1 6.3 Chọn: D sin i n Hướng dẫn: Áp dụng cơng thức định luật khúc xạ ánh sáng 2 ta thấy khi i tăng thì r sin r n1 cũng tăng. 6.4 Chọn: C Hướng dẫn: Chiết suất tỉ đối giữa mơi trường khúc xạ với mơi trường tới bằng tỉ số giữa chiết suất tuyệt đối của mơi trường khúc xạ và chiết suất tuyệt đối của mơi trường tới. 6.5 Chọn: D Hướng dẫn: Khi tia sáng đi từ mơi trường trong suốt n 1 tới mặt phân cách với mơi trường trong suốt n 2 (với n2 > n1), tia sáng khơng vuơng gĩc với mặt phân cách thì một phần tia sáng bị khúc xạ, một phần bị phản xạ. 6.6 Chọn: A Hướng dẫn: Chiết suất tuyệt đối của một mơi trường truyền ánh sáng luơn lớn hơn 1. 6.7 Chọn: C 9
10. Hướng dẫn: - Áp dụng định luật phản xạ ánh sáng, tia phản xạ và tia khúc xạ vuơng gĩc với nhau ta cĩ r + i’ = 900 hay là r + i = 900. sin i n 2 sin i n 2 - Áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng: ↔0 ↔tani = n21 = n. sin r n1 sin(90 i) n1 6.8 Chọn: B Hướng dẫn: Độ dài bĩng đen tạo thành trên mặt nước là (80 – 60).tan300 = 34,6 (cm) 6.9 Chọn: D Hướng dẫn: - Độ dài phần bĩng đen trên mặt nước là a = 34,6 (cm). sin i - Độ dài phần bĩng đen trên đáy bể là b = 34,6 + 60.tanr trong đĩ r được tính n suy sin r ra b = 85,9 (cm). 6.10 Chọn: B Hướng dẫn: Áp dụng cơng thức lưỡng chất phẳng khi ánh sáng đi từ mơi trường n ra khơng d' 1 12 khí suy ra n = = 1,2 d n 10 6.11 Chọn: C Hướng dẫn: Áp dụng cơng thức lưỡng chất phẳng khi ánh sáng đi từ mơi trường n ra khơng d' 1 khí suy ra d’ = 0,9 (m) d n 6.12 Chọn: C Hướng dẫn: Xem hướng dẫn và làm tương tự câu 6.11 6.13 Chọn: B Hướng dẫn: Xem hướng dẫn và làm tương tự câu 6.11 6.14 Chọn: C Hướng dẫn: Dùng định luật khúc xạ tại hai mặt của bản hai mặt song song. 6.15 Chọn: A Hướng dẫn: Vận dụng định luật khúc xạ ánh sáng và kết hợp giải hình học phẳng. 6.16 Chọn: B Hướng dẫn: Áp dụng cơng thức ảnh của một điểm sáng qua bản hai mặt song song khi ánh 1 sáng truyền gần như vuơng gĩc với bề mặt của hai bản SS’ = e 1 n 6.17 Chọn: C Hướng dẫn: Xem hướng dẫn câu 6.16 45. Phản xạ tồn phần 6.18 Chọn: D 10
11. 1 Hướng dẫn: Gĩc giới hạn phản xạ tồn phần được xác định theo cơng thức sin i gh n 6.19 Chọn: C Hướng dẫn: Khi một chùm tia sáng phản xạ tồn phần tại mặt phân cách giữa hai mơi trường thì cường độ sáng của chùm khúc xạ bị triệt tiêu. 6.20 Chọn: B Hướng dẫn: Khi tia sáng đi từ mơi trường cĩ chiết suất lớn sang mơi trường cĩ chiết suất nhỏ hơn thì cĩ khi cĩ tia khúc xạ và cĩ khi khơng cĩ tia khúc xạ. 6.21 Chọn: B 1 Hướng dẫn: Gĩc giới hạn phản xạ tồn phần được xác định theo cơng thức sin i gh n 6.22 Chọn: A Hướng dẫn: n 2 - Gĩc giới hạn phản xạ tồn phần được xác định theo cơng thức sin igh n1 - Điều kiện để cĩ tia khúc xạ là i ≤ igh. 6.23 Chọn: C Hướng dẫn: 1 - Gĩc giới hạn phản xạ tồn phần được xác định theo cơng thức sin i gh n - Điều kiện để khơng cĩ tia khúc xạ là i ≥ igh. 6.24 Chọn: A Độc giả cĩ nhu cầu tồn bộ giáo trình vật lý 11 Gồm lý thuyết và bài tập vui lịng mail: tomhocgioi@gmail.com Hướng dẫn: Ảnh A’ của đầu A của đinh OA cách mặt nước một khoảng lớn nhất khi tia sáng đi từ đầu A tới mặt nước đi qua mép của miếng gỗ. Khi ánh sáng truyền từ nước ra khơng khí, gọi gĩc nằm trong nước là r, gĩc nằm ngồi khơng khí là i, ta tính được OA’ max 0 = R.tan(90 - i), với sini = n.sinr, tanr = R/OA. Suy ra OA’max = 3,64 (cm). 6.25 Chọn: B Hướng dẫn: Mắt đặt trong khơng khí, để mắt khơng thấy đầu A thì ánh sáng phát ra từ đầu A đi tới mặt nước và đi gần mép của miếng gỗ sẽ xảy ra hiện tượng phản xạ tồn phần. Khi 1 đĩ r = igh với sin i ta tính được OA = R/tanr = 3,53 (cm). gh n 46. Bài tập về khúc xạ ánh sáng và phản xạ tồn phần 6.26 Chọn: B Hướng dẫn: Xem hướn dẫn và làm tương tự câu 6.25 6.27 Chọn: D 11
12. sin i Hướng dẫn: Áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng n với n = 4/3, i = 450, ta tính được r sin r = 3202’ suy ra gĩc hợp bởi tia khúc xạ và tia tới là i – r = 12058’. 6.28 Chọn: C Hướng dẫn: Xem hướng dẫn câu 6.11 6.29 Chọn: B Hướng dẫn: Ánh sáng truyền từ mắt nằm trong khơng khí vào nước, bị gương phản xạ sau đĩ lạ truyền từ nước ra khơng khí. Ta cĩ thể coi hệ quang học trên bao gồm: LCP (khơng khí – nước) + Gương phẳng + LCP (nước – khơng khí). Giải bài tốn qua hệ quang học này ta sẽ được kết quả. 12