Tài liệu Bài giảng bài phản xạ toàn phần vật lý 11 (15)

BÀI 27 PHẢN XẠ TOÀN PHẦN GV : TRẦN VĂN MINH TRƯỜNG THPT QUẢN BẠ MỜI QUÝ KHÁCH LÊN THẲM CON NGƯỜI VÀ CẢNH VẬT VÙNG CAO HÀ GIANG I. SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG VÀO MÔI TRƢỜNG CHIẾT QUANG KÉM HƠN (n1 > n2) 1.Thí nghiệm: Hãy quan sát Cho một chùm tia sáng hẹp truyền từ khối nhựa trong suốt hình bán trụ vào không khí (n1 > n2) + Xuất hiện chùm tia khúc xạ và chùm tia phản xạ + Góc tới luôn nhỏ hơn góc khúc xạ ( i < r ) Thay đổi góc tới i và quan sát chùm tia khúc xạ ra không khí Góc tới Nhỏ Chùm tia khúc xạ - Lệch xa pháp tuyến(so với tia tới) - Rất sáng Chùm tia phản xạ - Rất mờ Có giá trị đặc biệt igh - Gần như sát mặt phân cách - Rất sáng - Rất mờ Có giá trị lớn hơn giá trị igh - Không còn - Rất sáng Hãy theo dõi và trả lời câu C1, C2 ?  Hiện tƣợng khi toàn bộ tia tới bị phản xạ không còn tia khúc xạ gọi là hiện tƣợng phản xạ toàn phần II. HIỆN TƢỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN 1. Định nghĩa : SGK 2. Điều kiện để có phản xạ toàn phần a. Ánh sáng truyền từ một môi trường tới một môi trường chiết quang kém hơn. n2 n2 : Chùm tia khúc xạ lệch xa pháp tuyến so với chùm tia tới (tức là góc khúc xạ r > i) Ta có : n1sini=n2sinr  n1 sin r  sin i n2 + Khi i = igh thì góc khúc xạ đạt giá trị cực đại r = 90o (tia khúc xạ ở mặt phân cách hai môi trƣờng) igh gọi là góc giới hạn phản xạ toàn phần: Ta có : n1sinigh = n2 sin900  sin igh  n2 n1 + Khi tăng góc tới i > igh thì không có tia khúc xạ, toàn bộ tia sáng bị phản xạ ở mặt phân cách. Đó là hiện tượng phản xạ toàn phần. MỘT SỐ VÍ DỤ HIỆN TƢỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN Hiện tượng phản xạ toàn phần xảy ra khi tia sáng chiếu từ nước ra không khí: Ảo tượng: Lúc trưa nắng, mặt đường nhựa khô ráo, nhưng nhìn từ xa có vẻ như ướt nước. Vì các tia sáng phản xạ toàn phần trên Kim cương sáng lóng lánh do lớp không khí sát mặtphản đường xạ toàn phần: và đi vào mắt: III-ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƢỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN: CÁP QUANG CÁP QUANG 1. Cấu tạo : Là bó sợi quang. Mỗi sợi quang là một dây trong suốt có tính dẫn sáng nhờ phản xạ toàn phần. Sợi quang gồm hai phần chính: + Phần lõi: trong suốt bằng thủy tinh siêu sạch có chiết suất lớn(n1). + Phần vỏ bọc: trong suốt bằng thủy tinh có chiết suất n2 nhỏ hơn phần lõi 125m 50m(lõi) Cấu tạo của sợi quang Phản xạ toàn phần xảy ra ở mặt phân cách lõi và vỏ làm ánh sáng truyền trong sợi quang. Đường truyền của tia sáng trong sợi quang Mét tia s¸ng truyÒn vµo tõ mét ®Çu cña sîi quang. Trong sîi quang, tia s¸ng bÞ ph¶n x¹ toµn phÇn nhiÒu lÇn t¹i mÆt tiÕp xóc gi÷a lâi vµ vá, vµ lã ra ®Çu kia. Sau nhiÒu lÇn ph¶n x¹ nh vËy, tia s¸ng ®îc dÉn qua sîi quang mµ cêng ®é s¸ng bÞ gi¶m kh«ng ®¸ng kÓ. Để làm cho cáp quang bền, dẻo, dai phần ngoài cùng là một số lớp vỏ bọc bằng nhựa dẻo. 2. Công dụng Đƣợc ứng dụng trong việc truyền thông tin, ngành công nghệ thông tin, Y học… Cáp quang có nhiều ƣu điểm vƣợt trội: + Dung lƣợng tín hiệu lớn. + Nhỏ và nhẹ, dễ vận chuyển, dễ uốn. + Không bị nhiễu bởi các bức xạ bện ngoài, bảo mật tốt. + Không có rủi ro cháy, nổ. Củng cố Phản xạ toàn phần là hiện tƣợng phản xạ toàn bộ tia sáng tới, xảy ra ở mặt phân cách giữa hai môi tƣờng trong suốt. Điều kiện để có phản xạ toàn phần: n2  n1  i  igh  n   sin igh  2  n1   Cáp quang là dây dẫn sáng ứng dụng phản xạ toàn phần để truyền tín hiệu trong thông tin và để nội soi trong Y học.