Tài liệu Bài giảng bài phản xạ toàn phần vật lý 11 (4)

BÀI GIẢNG VẬT LÝ 11 Phản xạ toàn phần Giáo viên: Trần Viết Thắng Trường THPT Chu Văn An Thái Nguyên A. MỤC TIÊU: KIẾN THỨC - PHÂN BIỆT ĐƯỢC HAI TRƯỜNG HỢP: GÓC KHÚC XẠ GIỚI HẠN VÀ GÓC GỚI HẠN. - BIẾT ĐƯỢC TRƯỜNG HỢP NÀO THÌ XẢY RA HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN. - HIỂU ĐƯỢC TÍNH CHẤT CỦA XẠ PHẢN XẠ TOÀN PHẦN. - ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN: SỢI QUANG VÀ CÁP QUANG. KỸ NĂNG - NẮM ĐƯỢC ĐIỀU KIỆN CÓ PHẢN XẠ TOÀN PHẦN. - TÌM GÓC GIỚI HẠN PHẢN XẠ TOÀN PHẦN. - GIẢI MỘT SỐ BÀI TẬP CÓ LIÊN QUAN ĐẾN PHẢN X Kiểm tra bài cũ: 1. Định nghĩa hiện tượng khúc xạ ánh sáng. 2. Phát biểu và viết biểu thức định luật khúc xạ ánh sáng. 3. Chiết suất, chiết suất tỉ đối, chiết suất tuyệt đối là gì? 4. Thế nào là tính thuận nghịch của sự truyền ánh sáng? Các công thức về hiện tượng khúc xạ ánh sáng sin i n2  n  n21  sin r n1 n1sini1 = n2sini2 n21 1  n12 n21 v1  v2 c n v Công thức ĐL khúc xạ với các góc nhỏ ( < 100) n1i1 = n2i2 Khi i= 00 - r = 00 Bài tập: 1. Tia sáng truyền từ môi trường trong suốt có chiết suất n ra không khí,tia phản xạ và tia khúc xạ vuông góc với nhau. a. Nếu góc khúc xạ bằng 600, tính chiết suất n. b. Tìm công thức tính góc tới i theo n. i’+ r = i+r = 900 sini = cosr nsini = sinr a. n = tanr = tan600 = 3 S i i’ R b. sini = cosr 1 n I  1  tan 2 r  1  n 2 2 cos r sin i  cos r  1 1  n2 r K Bài tập 2 : S Góc i trong 3 trường hợp như nhau Góc r trong trường hợp 3 là: i (1) (2) S I 450 K B. 310 C. 380, D. Không tính được S i (1) (3) A. 220, i (2) I 300 K (3) I r K Bài 3. Một tia sáng được chiếu đên điểm giữa của mặt trên môt khối lập phương trong suốt, chiết suất n = 1,50. Tìm góc tới i lớn nhất để tia khúc xạ vào trong khối còn gặp mặt đáy của khối. Góc khúc xạ lớn nhất khi tia khúc xạ đi qua đỉnh sin rm  a 2 a2 a  2 2  1 3  sin rm  n sin rm  2 3 i 1. Hiện tượng phản xạ toàn phần a. Góc khúc xạ giới hạn n1sini = n2sinr, nếu n1 < n2 , ta có i > r. Khi i = 900  r = i S2 S1 i S3 n1 I gh n1 sin igh  n2 igh: góc khúc xạ giới hạn igh R1 r n2 R3 R2 Khi ánh sáng đi từ môi trường có n1 nhỏ hơn sang môi trường có n2 lớn hơn, ta luôn có tia khúc xạ trong môi trường thứ hai. Phản xạ toàn phần 1) Hiện tượng phản xạ toàn phần: a) Góc khúc xạ giới hạn: SGK n1sini = n2sinr, nếu n1 < n2 ta có i > r. imax = 900 thỡ r = igh => n1sin900 = n2sinigh n1 => sinigh = n2 + Kết luận (SGK) 1. Hiện tượng phản xạ toàn phần b. Sự phản xạ toàn phần S  i = i igh Nếu n1 > n2 : r > i Khi r = 900 gh n1sinigh = n2sin900 = n2 n2 sin igh  n1 * Khi i < igh có tia phản xạ IR’ và tia khúc xạ IR R’ i i’ I r n1 n2 R * Khi i > igh có tia phản xạ IR’, không có tia khúc xạ Khi ánh sáng đi từ môi trường có n1 lớn hơn sang môi trường có n2 nhỏ hơn, và có góc tới i > igh thì sẽ xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần: mọi tia sáng đều bị phản xạ, không còn tia khúc xạ. Phản xạ toàn phần 1) Hiện tượng phản xạ toàn phần: a) Góc khúc xạ giới hạn: SGK n1sini = n2sinr, nếu n1 < n2 ta có i > r. imax = 900 thỡ r = igh => n1sin900 = n2sinigh n1 => sinigh = n2 + Kết luận (SGK) b) Sự phản xạ toàn phần: SGK ánh sáng từ môi trường n1 sang n2 nhỏ hơn ta có: r > i r = 900 n2 thì i = igh với sinigh = n1 + Kết luận (SGK) 2. Điều kiện xảy ra sự phản xạ toàn phần. 1. Hiện tượng phản xạ toàn phần c. Điều kiện xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần R’ S n2 sin igh  n1 igh * n1 > n2 ánh sáng đi từ môi trường chiết quang I hơn sang môi trường chiết quang kém hơn. * Khi i ≥ igh dấu “=”trường hợp giới hạn 2. Ứng dụng hiện tượng phản xạ toàn phần + Sợi quang. + Cáp quang n1 n2 Phản xạ toàn phần 1) Hiện tượng phản xạ toàn phần: a) Góc khúc xạ giới hạn: SGK n1sini = n2sinr, nếu n1 < n2 ta có i > r. imax = 900 thỡ r = igh => n1sin900 = n2sinigh n1 => sinigh = n2 + Kết luận (SGK) b) Sự phản xạ toàn phần: SGK ánh sáng từ môi trường n1 sang n2 nhỏ hơn ta có: r > i r = 900 n2 thì i = igh với sinigh = n1 + Kết luận (SGK) 2) ứng dụng: + Sợi quang: SGK + Cáp quang: SGK P1: Phát biểu nào sau đây là không đúng? A. Khi có phản xạ toàn phần thì toàn bộ ánh sáng phản xạ trở lại môi trường ban đầu chứa chùm tia sáng tới. B. Phản xạ toàn phần chỉ xảy ra khi ánh sáng đi từ môi trường chiết quang sang môi trường kém chết quang hơn. C. Phản xạ toàn phần xảy ra khi góc tới lớn hơn góc giới hạn phản xạ toàn phần igh. D. Góc giới hạn phản xạ toàn phần được xác định bằng tỉ số giữa chiết suất của môi trường kém chiết quang với môi trường chiết quang hơn. P2: Khi một chùm tia sáng phản xạ toàn phần tại mặt phân cách giữa hai môi trường thì A. cường độ sáng của chùm khúc xạ bằng cường độ sáng của chùm tới. B. cường độ sáng của chùm phản xạ bằng cường độ sáng của chùm tới. C. cường độ sáng của chùm khúc xạ bị triệt tiêu. D. cả B và C đều đúng. P3: Khi ánh sáng đi từ nước (n = 4/3) sang không khí, góc giới hạn phản xạ toàn phần có giá trị là A. igh = 41048’. B. igh = 48035’. C. igh = 62044’. D. igh = 38026’. P4: Phát biểu nào sau đây là không đúng? A. Ta luôn có tia khúc xạ khi tia sáng đi từ môi trường có chiết suất nhỏ sang môi trường có chiết suất lớn hơn. B. Ta luôn có tia khúc xạ khi tia sáng đi từ môi trường có chiết suất lớn sang môi trường có chiết suất nhỏ hơn. C. Khi chùm tia sáng phản xạ toàn phần thì không có chùm tia khúc xạ. D. Khi có sự phản xạ toàn phần, cường độ sáng của chùm phản xạ gần như bằng cường độ sáng của chùm sáng tới. P5: Tia sáng đi từ thuỷ tinh (n1 = 1,5) đến mặt phân cách với nước (n2 = 4/3). Điều kiện của góc tới i để có tia khúc xạ trong nước là A. i ≥ 62044’ B. i ≤ 62044’. C. i < 41048’. D. i < 48035’.