PHẦN 2: QUANG HÌNH HỌC

CHƯƠNG VI : KHÚC XẠ ÁNH SÁNG
A – KIẾN THỨC CẦN NHỚ
I - KHÚC XẠ ÁNH SÁNG
1 - Hiện tượng
Khúc xạ ánh sáng là hiện tượng lệch phương của của các tia sáng khi truyền xiên góc qua mặt phân cách của hai môi trường trong suốt khác nhau .
2 - Định luật
Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới và ở bên kia pháp tuyến so với tia tới.
Đối với một cặp môi trường trong suốt nhất định thì tỉ số giữa sin của góc tới (sini) với sin của góc khúc xạ (sin r) luôn là một hằng số . Hằng số này phụ thuộc vào bản chất của hai môi trường và được gọi là chiết suất tỷ đối của môi trường khúc xạ ( môi trường 2 ) đối với môi trường tới ( môi trường 1).


Trong đó: - gọi là chiết suất tỉ đối của môi trường 2 đối với môi trường 1
gọi là chiết suất tuyệt đối của môi trường 1
gọi là chiết suất tuyệt đối của môi trường 2
( Chiết suất tuyệt đối - thường gọi là chiết suất - của môi trường là chiết suất tỉ đối của môi trường đó đối với chân không với chiết suất của chân không bằng 1 )
Từ định luật khúc xạ ta có :
Nếu : 1 ( r < i) thì môi trường 2 chiết quang hơn môi trường 1
Nếu : 1 ( r > i) thì môi trường 2 kém chiết quang hơn môi trường 1
3 – Nguyên nhân của hiện tượng phản xạ ánh sáng
Nguyên nhân chính của hiện tượng khúc xạ ánh sáng nói trên là do sự thay đổi tốc độ truyền ánh sáng giữa hai môi trường khác nhau . Giả sử môi trường 1 có vận tốc truyền ánh sáng là và môi trường 2 có vận tốc truyền ánh sáng là thì khi đó ta có biểu thức lien hệ như sau :


Nếu môi trường 1 là chân không thì ta có :
II : PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
1 - Định nghĩa :
Phản xạ toàn phần là hiện tượng phản xạ toàn bộ tia tia sáng tới , xảy ra ở mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt
2 - Điều kiện để có phản xạ toàn phần
Tia sáng chiếu tới phải truyền từ môi trường chiết quang hơn sang môi trường chiết quang kém .
Góc tới ( góc giới hạn toàn phần )
Trong đó : sin với : : chiết suất của môi trường tới - chiết suất của môi trường khúc xạ .
Giả sử ban đầu chiếu một tia sáng từ môi trường 1 sang môi trường 2 với khi đó sẽ xảy ra các trường hợp :
Khi góc tới Tia khúc xạ IK còn rất sáng còn tia phản xạ IR rất mờ
Khi góc tới Tia khúc xạ IK nằm ngay trên mặt phân cách và rất mờ còn tia phản xạ IR rất sáng .
Khi : không còn tia khúc xạ . toàn bộ tia tới bị phản xạ ngược lại ban đầu . lúc này tia phản xạ sáng như tia tới.

B – CÁC DẠNG BÀI TẬP
Dạng 1 : Khúc xạ ánh sáng
* Phương pháp
- Sử dụng định luật khúc xạ ánh sáng để vẽ hình và xác định đường đi của tia sáng từ đó tính toán các yêu cầu của bài dựa vào dữ kiện của bài toán .
- Coi chiết suất của không khí bằng 1 .
* Bài Tập
Bài 1 : Một tia sáng truyền từ không khí vào nước ( nước có chiết suất n = 4/3) . Một phần phản xạ và một phần khúc xạ . Hỏi tia tới phải có giá trị bằng bao nhiêu để tia phản xạ và tia khúc xạ vuông góc với nhau.
Bài 2 : Một cái bể hình chữ nhật , có đáy phẳng nằm ngang chứa đầy nước . Một người nhìn vào điểm giữa của mặt nước theo phương hợp với phương thẳng đứng một góc và nằm trong mặt phẳng vuông góc với mặt nước . hai thành bể này cách nhau30 cm , người ấy vừa vặn nhìn thấy một điểm nằm trên giao tuyến của thành bể và đáy bể . Tính độ sâu của bể ? Biết nước có n = 4/3.
Bài 3 : Một tia sáng truyền từ môi trường A vào môi trường B dưới góc tới là thì góc khúc xạ là .
a. Tìm góc khúc xạ khi góc tới là
b. Tính vận tốc truyền ánh sáng trong môi trường A biết vận tốc ánh sáng trong môi trường B là 200000km/s
Bài 4 : Đặt một cái thước dài 70cm theo phương thẳng đứng vuông góc với đáy bể nước nằm ngang (đầu thước chạm bể ) Chiều cao của lớp nước là 40cm và chiết suất của nước là n = 4/3 . nếu các tia sáng mặt trời chiếu tới mặt nước với góc tới i ( sin i = 0.8 ) thì bong của thước dưới đáy bể là bao nhiêu ?
Dạng 2 : Lưỡng chất phẳng và bản mặt song song