Tài liệu Bài giảng bài phản xạ toàn phần vật lý 11 (3)

VẬT LÝ 11 BÀI 27 KIỂM TRA BÀI CŨ Câu 1: Phát biểu định luật khúc xạ ánh sáng. Viết biểu thức định luật khúc xạ ánh sáng dưới dạng đối xứng.  Câu 2: Chiếu một tia sáng đi từ nước có chiết suất là nn= 4/3 tới mặt phân cách giữa nước và không khí, tính góc khúc xạ trong hai trường hợp: a) Góc tới bằng 30 b) Góc tới bằng 60 KIỂM TRA BÀI CŨ Bài giải: nn sin i  nkk sin r sin r nn    sin r  nn sin i sin i nkk a) b) 4 i  30  sin r  sin 30 3 2  sin r   r  418' 3 4 i  60  sin r  sin 60 3  sin r  1,155 ( Vô lý ) => Không có tia khúc xạ  1. Thí nghiệm: • Dụng cụ thí nghiệm: -Chùm tia laze. -Khối nhựa trong suốt hình bán trụ -Thước tròn chia độ. • Bố trí thí nghiêm: như hình 27.1 sách giáo khoa trang 168. 10 0 1020 20 30 30 40 40 50 50 60 60 70 70 80 80 90 90 80 80 70 70 60 60 50 50 40 40 3020 30 10 01020 • Tiến hành thí nghiệm: - Chiếu chùm tia sáng song song hẹp (coi như một tia sáng) từ khối nhựa trong suốt hình bán trụ vào không khí Khi i nhỏ, nhận xét về độ sáng của tia khúc xạ và tia phản xạ 20 10 30 40 50 60 70 80 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 10 2030 40 50 60 70 80 90 80 r 70 60 r 50 40 30 0 10 20 - Khi i tăng, nhận xét về độ sáng của tia khúc xạ so với tia phản xạ. 0 20 10 10 2030 30 40 40 50 50 60 60 igh 70 70 80 80 90 90 80 80 r 70 70 60 60 r 50 50 40 40 30 30 20 10 10 20 0 • Kết quả thí nghiệm: Góc tới Nhỏ Chùm tia khúc xạ Lệch xa pháp tuyến(so với tia tới) Rất sáng Chùm tia phản xạ Rất mờ Giá trị igh Gần như sát mặt phân cách Rất mờ Rất sáng i > igh Rất sáng Không còn 2. Góc giới hạn phản xạ toàn phần: Khái niệm: góc giới hạn phản xạ toàn phần là góc tới cho góc khúc xạ đạt giá trị lớn nhất. 0 20 10 10 2030 30 40 40 50 50 60 60 igh 70 70 80 80 90 90 80 80 70 70 60 60 r 50 50 40 40 30 30 20 10 10 20 0 2. Góc giới hạn phản xạ toàn phần: Sử dụng công thức dạng đối -Áp dụng: nxứng = n2định .sinr luật suy khúc ra sinrxạ= 1.sini của Vì n1 > n2 nên sinr độ > sini r >i so sánh lớn=> i và r. n .sin i n 1 2 r =tăng 90(0r thì - Khi i tăng thì Khi r cũng > i),điều khi r = 900 thì i = igh lúc đó tia phản xạ rất mờ tia khúc xạ rất sáng. gì xảy ra? 0 suy ra: Ta có n1.siniSử n2.sin90 định luật khúc gh =dụng xạ tính sinigh? sini gh n2 = n1 (n2 < n1) Áp dụng: Chiếu tia sáng từ nước có chiết suất n = 4/3 ra không khí. Tìm góc giới hạn phản xạ toàn phần? Ta có: n sin igh  sin 90  sin igh 1  n 3 sin igh  4  igh  486' Khi i > igh thì sini > sinigh. Áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng, ta có: n2 n2 sin i  sin igh  sin r  sin 90 n1 n1 Khi i > igh, sử dụng sin r  1 < vô lý > định luật khúc xạ ánh sáng hãy tính sinr. Điều này phản ánh thực tế không có tia khúc xạ, toàn bộ tia sáng bị phản xạ ở mặt phân cách. Đó là hiện tượng phản xạ toàn phần. II. Hiện tượng phản xạ toàn phần: 1. Định nghĩa: Phản xạ toàn phần là hiện tượng phản xạ toàn bộ tia sáng tới, xảy ra ở mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt. Thí nghiệm minh họa khi chiếu tia sáng từ không khí vào thủy tinh Nếu cho tia sáng đi từ không khí vào thủy tinh (n1 < n2) có xảy ra phản xạ toàn phần? Vì sao? Không, vì n1 < n2 => sinr < sini => r < i. Khi imax = 900 thì r < 900 vẫn có tia khúc xạ. 2. Điều kiện để có phản xạ toàn phần: a/ Ánh sáng truyền từ một môi trường tới môi trường chiết quang kém hơn. nĐiều 2 < n1 kiện để có phản toàn b/ Góc tới lớn hơn hoặcxạ bằng góc giới hạn: ? i phần ≥ igh là gi So sánh Giống nhau Phản xạ toàn phần Phản xạ thông thường ● Cùng là hiện tượng phản xạ: tia sáng đổi Phân biệt hiện tượng phương đột ngột và trở lại môi trường cũ. xạ toàn vớitheo định luật phản ● phản Cả hai hiện tượngphần đều tuân xạ thông thường? xạ phản ánh sáng. Khác nhau - Xảy ra khi có hai điều kiện: n2 < n1 i ≥ igh - Nếu bỏ qua sự hấp thụ ánh sáng thì ở đây tia phản xạ sáng như tia tới -Xảy ra dưới góc tới bất kỳ, không cần thêm điều kiện gì. - Bỏ qua sự hấp thụ ánh sáng, tia phản xạ dù sao cũng yếu hơn tia tới. III. Ứng dụng của hiện tượng phản xạ toàn phần: cáp quang Bó sợi quang học 2. Ứng dụng hiện tượng phản xạ toàn phần: Sợi quang học (cáp quang)  Cấu tạo: - Cáp quang là bó sợi quang. Mỗi sợi quang là một dây trong suốt có tính dẫn sáng nhờ phản xạ toàn phần. 2. Ứng dụng hiện tượng phản xạ toàn phần: Sợi quang học (cáp quang) ● ● ● ● Cấu trúc hình trụ, được tạo bởi vật liệu trong suốt. Lõi sợi có chiết suất n1. Vỏ sợi có chiết suất n2 < n1. Lớp phủ đệm có tác dụng bảo vệ sợi. Cấu tạo của sợi quang thông thường 2. Ứng dụng hiện tượng phản xạ toàn phần: Sợi quang học (cáp quang) Cấu tạo: Hiện tượng phản xạ toàn phần trong cáp quang k I J r