CHỦ ĐỀ 2: ÁNH SÁNG

BÀI 3: KHÚC XẠ ÁNH SÁNG VÀ PHẢN XẠ TOÀN PHẦN

A - MỤC TIÊU BÀI HỌC

- Thực hiện được thí nghiệm chứng tỏ được khi truyền từ môi trường này sang môi trường khác, tia sáng có thể bị khúc xạ (bị lệch khỏi phương truyền ban đầu).

- Nêu được chiết suất có giá trị bằng tỉ số tốc độ ánh sáng trong không khí (hoặc chân không) với tốc độ ánh sáng trong môi trường.

- Thực hiện được thí nghiệm để rút ra và phát biểu được định luật khúc xạ ánh sáng.

- Vận dụng được biểu thức trong một số trường hợp đơn giản.

- Thực hiện thí nghiệm để rút ra được điều kiện xảy ra phản xạ toàn phần và xác định được góc tới hạn.

- Vận dụng kiến thức về sự khúc xạ ánh sáng để giải quyết một số hiện tượng đơn giản thường gặp trong thực tế.

B - NHỮNG KIẾN THỨC CẦN GHI NHỚ

I. HIỆN TƯỢNG KHÚC XẠ ÁNH SÁNG

- Khi đi từ môi trường trong suốt này sang môi trường trong suốt khác, tia sáng có thể bị gãy khúc tại mặt phân cách giữa hai môi trường (bị lệch khỏi phương truyền ban đầu). Hiện tượng này được gọi là hiện tượng khúc xạ ánh sáng.

II. ĐỊNH LUẬT KHÚC XẠ ÁNH SÁNG

1. Chiết suất của môi trường

- Khi truyền trong chân không, tốc độ của ánh sáng là c = 3.10⁸ m/s. Khi truyền trong môi trường khác, tốc độ của ánh sáng v luôn nhỏ hơn tốc độ của ánh sáng trong chân không c (v < c). 

- Để so sánh tốc độ của ánh sáng khi truyền trong môi trường với tốc độ ánh sáng khi truyền trong chân không, người ta đưa ra đại lượng chiết suất của môi trường.

- Chiết suất n của môi trường có giá trị bằng tỉ số giữa tốc độ ánh sáng truyền trong chân không và tốc độ ánh sáng truyền trong môi trường đó.

Các môi trường đều có chiết suất lớn hơn 1, trong đó, chiết suất của của không khí gần đúng bằng 1.

2. Định luật khúc xạ ánh sáng

- Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới và ở phía bên kia pháp tuyến so với tia tới.

- Với hai môi trường trong suốt nhất định, tỉ số sin góc tới và sin góc khúc xạ là một hằng số. Hằng số này bằng tỉ số chiết suất môi trường chứa tia khúc xạ n₂ và chiết suất môi trường chứa tia tới n₁.

III. HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN

- Khi góc tới lớn hơn một giá trị nào đó thì ta chỉ thấy tia phản xạ (toàn bộ tia tới bị phản xạ tại mặt phân cách giữa hai môi trường). Hiện tượng này được gọi là hiện tượng phản xạ toàn phần.

- Dựa vào định luật khúc xạ ánh sáng và các thí nghiệm, giá trị góc tới hạn được xác định bằng công thức:

Trong đó, n₁ và n₂ lần lượt là chiết suất của môi trường chứa tia tới và môi trường tia khúc xạ.

- Hiện tượng phản xạ toàn phần xảy ra khi:

+ Tia sáng đi từ môi trường có chiết suất lớn sang môi trường có chiết suất nhỏ hơn (n₁ > n₂).

+ Góc tới lớn hơn hoặc bằng góc tới hạn (i ≥ i_th).