Tài liệu Bài giảng bài khúc xạ ánh sáng vật lý 11 (3)

ĐẶT VẤN ĐỀ Trong thực tế chúng ta thƣờng thấy một số hiện tƣợng có liên quan đến ánh sáng. Chẳng hạn nhƣ các hiện tƣợng sau: Cầu vồng Ánh sáng khúc xạ qua Mắt Sự truyền ánh sáng trong không khí và sợi quang. NỘI DUNG BÀI HỌC 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 ánh sáng qua mặt phân cách hai môi trường 5. Tính thuận nghịch trong sự truyền ánh sáng BA ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN CỦA QUANG HÌNH HỌC  Định luật truyền thẳng ánh sáng  Định luật phản xạ ánh sáng i i  Định luật khúc xạ ánh sáng 1. ĐỊNH NGHĨA HIỆN TƢỢNG KHÚC XẠ ÁNH SÁNG: Hãy quan sát một số hình ảnh và thí nghiệm mô phỏng sau đây, cho nhận xét? 1. ĐỊNH NGHĨA HIỆN TƢỢNG KHÚC XẠ ÁNH SÁNG: Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là hiện tượng → tia Hiện tượng khúcphương xạ ánhđột sáng là gì? chùm sáng bị đổi ngột khi đi qua mặt phân cách giữa hai môi trường truyền ánh sáng. Hệ hai môi trường truyền sáng phân cách bằng mặt phẳng được S gọi là lưỡng chất phẳng. Mặt phân cách giữa hai môi trường gọi là mặt lưỡng chất. N i I r N’ R 2. ĐỊNH LUẬT KHÚC XẠ ÁNH SÁNG a. Thí nghiệm: N S S S i I r N’ R RR i r 300 450 600 200 300 350 sini sinr 1,46 1,41 1,51 2. ĐỊNH LUẬT KHÚC XẠ ÁNH SÁNG b. Định luật khúc xạ ánh sáng: * SI: tia tới; I: điểm tới * NIN’: pháp tuyến với mặt phân cách tại I * IR: tia khúc xạ N S * i: góc tới; r: góc khúc xạ. * Mặt phẳng làm bởi tia tới với pháp tuyến được gọi là mặt phẳng tới. i I r N’ R 2. ĐỊNH LUẬT KHÚC XẠ ÁNH SÁNG b. Định luật khúc xạ ánh sáng: - Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới . - Tia tới và tia khúc xạ nằm ở hai bên pháp tuyến tại điểm tới. - Đối với hai môi trường trong suốt nhất định, tỉ số giữa sin của góc tới (sini) và sin của góc khúc xạ (sinr) là một hằng số sin i n sin r Trong thực tế, hiện tượng khúc ánh sáng có một số ứng dụng để giải thích một số hiện tượng hoặc chế tạo các dụng cụ quang học: Đề - các Xnen 3. CHIẾT SUẤT CỦA MÔI TRƢỜNG a. Chiết suất tỉ đối: n gọi là chiết suất tỉ đối của môi trường (2) chứa tia khúc xạ đối với môi trường (1) chứa tia tới. v1 n  n21  v2 a. Chiết suất tỉ đối: n21 > 1 r < i S n1 n21 < 1 r > i S i n1 I n2 i I n2 r r R R Hình a Hình b Môikhúc trường xạ đi khúc xa pháp xạ chiết tuyến Tia xạ đi gầnxạ pháp tuyến Tia Môikhúc trường khúc chiết hơn quang tia kém tới môi trường tới hơn tia hơn tới môi trường tới quang 3. CHIẾT SUẤT CỦA MÔI TRƢỜNG b. Chiết suất tuyệt đối: - Chiết suất tuyệt đối (thường gọi tắt là chiết suất) - Công thức liên hệ giữa chiết suất tuyệt đối của và một môi trường là chiết suất tỉ đối của môi vận tốc ánh sáng: trường đó đối với chân không. n c - Chiết suất của chân không  là 1. Trong đó: - Chiết suất khí làchân 1,000293. c: tốc độcủa ánhkhông sáng trong không; : môi tốc độ ánh sáng - Mọi trường trongtrong suốt môi đều trường. có chiết suất tuyệt đối lớn hơn 1. b. Chiết suất tuyệt đối: - Hệ thức liên hệ chiết suất tuyệt đối và chiết suất tỉ đối: n2 n21  n1 Trong đó: n2: chiết suất tuyệt đối của môi trường (2); n1: chiết suất tuyệt đối của môi trường (1). - Định luật khúc xạ ánh sáng dạng đối xứng: n1sini = n2sinr  Chú ý: - Nếu i và r nhỏ hơn 100 sin i  i 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 4. ẢNH CỦA MỘT VẬT ĐƢỢC TẠO BỞI SỰ KHÚC XẠ ÁNH SÁNG QUA MẶT PHÂN CÁCH HAI MÔI TRƢỜNG Hãy quan sát đường truyền của tia sáng cho nhận xét? R S I K J n1 n2 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 I S I R CỦNG CỐ - Hiện tượng khúc xạ ánh sáng. - Định luật khúc xạ ánh sáng. - Chiết suất tuyệt đối của môi trường. - Tính thuận nghịch về chiều truyền ánh sáng.