BÀI 6: PHẢN XẠ TOÀN PHẦN

Bài tập 6.1 (trang 16): Khi ánh sáng truyền từ môi trường có chiết suất tới môi trường có chiết suất thì điều kiện để xảy ra phản xạ toàn phần tại mặt phân cách giữa hai môi trường này là:

A. Chỉ cần                             

B. Chỉ cần góc tới lớn hơn hoặc bằng góc tới hạn:

C. và góc tới lớn hơn hoặc bằng góc tới hạn:

D.  và góc tới nhỏ hơn hoặc bằng góc tới hạn:

Bài giải chi tiết: 

Đáp án đúng: C.

Bài tập 6.2 (trang 17): Ghép nội dung ở cột bên trái với nội dung tương ứng ở cột bên phải để có một phát biểu đúng và đầy đủ.

Bài giải chi tiết: 

1 – b; 2 – e; 3 – d; 4 – c.

Bài tập 6.3 (trang 17): Tia sáng truyền từ không khí vào chất lỏng với góc tới i = 60° thì góc khúc xạ r = 30°. Khi chiếu tia sáng đó từ chất lỏng ra không khí, muốn có phản xạ toàn phần thì góc tới i phải thoả mãn điều kiện nào dưới đây? Cho biết sin 35,26° ≈ 0,58.

A.             B.             C.        D.

Bài giải chi tiết: 

Áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng, ta có:

=>

Góc tới hạn khi ánh sáng truyền từ chất lỏng ra không khí là:

=>

Vậy khi chiếu tia sáng đó từ chất lỏng ra không khí, muốn có phản xạ toàn phần thì góc tới i phải thoả mãn điều kiện:

=> Đáp án đúng: C.

Bài tập 6.4 (trang 17): 

Có tia sáng truyền từ không khí vào ba môi trường (1), (2), (3) như Hình 6.1.

Phản xạ toàn phần có thể xảy ra khi ánh sáng truyền trong cặp môi trường nào sau đây?

A. Từ (2) tới (1).                                           B. Từ (1) tới (2).

C. Từ (3) tới (1).                                            D. Từ (3) tới (2).

Bài giải chi tiết: 

Phản xạ toàn phần có thể xảy ra khi ánh sáng truyền trong cặp từ (1) tới (2).

Áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng, ta có:

Môi trường (1):

Môi trường (2): 

=>

Nhìn vào hình vẽ thấy nên do đó: .

Phản xạ toàn phần đều xảy ra khi ánh sáng truyền trong môi trường (1) và (2) nên phản xạ toàn phần có thể xảy ra khi ánh sáng truyền trong cặp từ (1) tới (2).

Tương tự: Phản xạ toàn phần có thể xảy ra khi ánh sáng truyền trong cặp từ (2) tới (3) hoặc từ (1) tới (3).

=> Đáp án đúng: B.

Bài tập 6.5 (trang 18):

Ba môi trường trong suốt là không khí và hai môi trường khác có các chiết suất tuyệt đối , (với > ). Lần lượt cho ánh sáng truyền đến mặt phân cách của tất cả các cặp môi trường có thể tạo ra. Biểu thức nào sau đây không thể là sin của góc tới hạn đối với cặp môi trường tương ứng?

A.                      B.                      C.                      D.

Bài giải chi tiết: 

Đáp án đúng: A.

Bài tập 6.6 (trang 18): 

Có ba môi trường trong suốt (1), (2) và (3). Với cùng một góc tới, nếu ánh sáng đi từ môi trường (1) vào môi trường (2) thì góc khúc xạ là 30°, nếu ánh sáng đi từ môi trường (1) vào môi trường (3) thì góc khúc xạ là 45°. Cho biết sin30° = 0,5; sin45° = .

a) Trong hai môi trường (2) và (3), tốc độ ánh sáng truyền trong môi trường nào lớn hơn?

b) Tính góc tới hạn phản xạ toàn phần giữa hai môi trường (2) và (3).

Bài giải chi tiết: 

Đáp án đúng: C.

a)

=>

Vì và nên > , tốc độ ánh sáng truyền trong môi trường (3) lớn hơn môi trường (2).

b) =>

Bài tập 6.7 (trang 18):

Một khối thuỷ tinh có tiết diện thẳng như Hình 6.2 đặt trong không khí, ABCD là hình vuông, CDE là tam giác vuông cân. Trong mặt phẳng của tiết diện thẳng, chiếu một chùm tia sáng đơn sắc hẹp SI vuông góc với DE (IE < ID). Biết chiết suất của thuỷ tinh là n = 1,5. Vẽ đường đi của tia sáng trong khối thuỷ tinh. Phương của tia ló hợp với pháp tuyến của mặt mà tia sáng ló ra một góc bằng bao nhiêu độ?

Bài giải chi tiết: 

Tia SI truyền thẳng tới mặt EC tại J.

Ta có: => .

Đường truyền của tia sáng được mô tả hình trên. Góc tới tại điểm J: 

nên có phản xạ toàn phần.

Tia phản xạ từ J sẽ lần lượt phản xạ toàn phần tại K, L, M trên DA, AB, BC rồi ló ra khỏi DE ở N theo phương vuông góc với DE. Do đó, MN//SI, tức là MN hợp với pháp tuyến của DE một góc là .

Bài tập 6.8 (trang 18):

Lõi của một sợi quang hình trụ (Hình 6.3) có chiết suất = 1,5 và phần bọc ngoài có chiết suất = 1,41. Tia sáng truyền đi được trong sợi quang với góc tới a = 29°.

a) Tính các góc r và i.

b) Tính góc tới hạn phản xạ toàn phần giữa lớp vỏ và lõi.

Bài giải chi tiết: 

a) 

=> =>

b) 

=>

Bài tập 6.9 (trang 18):

Một cái đinh được cắm vuông góc vào tâm O của một tấm gỗ hình tròn có bán kính R = 0,05 m. Tấm gỗ được thả nổi trên mặt thoáng của một chậu nước (Hình 6.4). Đầu A của đinh ở trong nước. Cho chiết suất của nước là

a) Cho chiều dài OA của đinh ở trong nước là 8,7 cm. Hỏi đặt mắt ở trong không khí nhìn đầu đinh theo phương đi sát mép gỗ sẽ thấy đầu đinh ở cách mặt nước một khoảng bao nhiêu?

b) Cho chiều dài OA giảm dần. Xác định khoảng cách OA để mắt không còn nhìn thấy đầu A của đinh.

Bài giải chi tiết: 

a)

Theo hình trên ta có:

=> .

=> .

=> .

Vậy .

Lại có:

=>

b)

Theo hình trên ta có, nếu cho chiều dài OA giảm dần thì góc tới i sẽ tăng dần. Khi thì tia sáng sẽ phản xạ toàn phần, không có tia khúc xạ ló ra không khí. Khi đó, mắt không còn nhìn thấy đầu A của đinh nữa:

=>

Từ Hình 6.3G, ta xác định được: