Khúc Xạ Ánh Sáng
Hiện tượng khúc xạ, định luật khúc xạ, chiết suất môi trường
Khi ánh sáng truyền từ một môi trường trong suốt này sang một môi trường trong suốt khác (ví dụ: từ không khí vào nước, từ không khí vào thuỷ tinh…), tại mặt phân cách giữa hai môi trường, tia sáng bị gãy khúc — tức là lệch khỏi phương truyền ban đầu. Hiện tượng này gọi là khúc xạ ánh sáng.
▸ Các khái niệm cần nhớ
| Kí hiệu | Ý nghĩa |
|---|---|
| $I$ | Điểm tới — nơi tia sáng gặp mặt phân cách. |
| $SI$ | Tia tới — tia sáng chiếu đến mặt phân cách. |
| $IK$ | Tia khúc xạ — tia sáng đi vào môi trường thứ hai sau khi gãy khúc. |
| $NN'$ | Pháp tuyến — đường thẳng vuông góc với mặt phân cách tại điểm tới. |
| $i$ | Góc tới — góc giữa tia tới $SI$ và pháp tuyến $N$. |
| $r$ | Góc khúc xạ — góc giữa tia khúc xạ $IK$ và pháp tuyến $N'$. |
Mặt phẳng tới: mặt phẳng chứa tia tới $SI$ và pháp tuyến $NN'$.
Qua các thí nghiệm đo góc tới và góc khúc xạ tương ứng, người ta rút ra định luật khúc xạ ánh sáng:
• Với hai môi trường trong suốt nhất định, tỉ số $\dfrac{\sin i}{\sin r}$ luôn không đổi.
• $r$: góc khúc xạ (góc giữa tia khúc xạ và pháp tuyến).
Hằng số này được gọi là chiết suất tỉ đối (xem thẻ tiếp theo).
▸ Một số nhận xét quan trọng
(Tia sáng vuông góc với mặt phân cách.)
(Vì $\dfrac{\sin i}{\sin r}$ mới là hằng số, không phải $\dfrac{i}{r}$.)
▸ Giải thích hiện tượng đồng xu trong cốc nước
Khi rót nước vào, tia sáng từ đồng xu truyền trong nước đến mặt phân cách nước–không khí thì bị khúc xạ, lệch xa pháp tuyến, nhờ đó tia khúc xạ đến được mắt → ta nhìn thấy đồng xu.
▸ Chiết suất tỉ đối
Tỉ số không đổi $\dfrac{\sin i}{\sin r}$ trong định luật khúc xạ được gọi là chiết suất tỉ đối $n_{21}$ của môi trường 2 (chứa tia khúc xạ) đối với môi trường 1 (chứa tia tới):
(Môi trường 2 chiết quang hơn môi trường 1.)
(Môi trường 2 chiết quang kém môi trường 1.)
▸ Dạng tổng quát của định luật khúc xạ
• $n_2$: chiết suất môi trường khúc xạ.
▸ Chiết suất tuyệt đối
Nguyên nhân gây ra khúc xạ là do tốc độ ánh sáng thay đổi khi đi qua các môi trường khác nhau. Chiết suất tuyệt đối được xác định bằng:
• $v$: tốc độ ánh sáng trong môi trường đang xét (m/s).
• $n$: chiết suất tuyệt đối (không có đơn vị, luôn $\geq 1$).
▸ Bảng chiết suất một số môi trường
$v = \dfrac{c}{n} = \dfrac{3 \times 10^8}{\dfrac{4}{3}} = 3 \times 10^8 \times \dfrac{3}{4} = \mathbf{2{,}25 \times 10^8}$ m/s.
Để xem lý thuyết đầy đủ kèm hình ảnh thí nghiệm, các bảng tổng hợp, sai lầm thường gặp và phương pháp giải chi tiết các dạng bài tập (gồm cả bài tia phản xạ vuông góc tia khúc xạ, tính góc lệch...), hãy đọc bài viết bên dưới:
Hiện tượng khúc xạ, định luật khúc xạ, chiết suất, các dạng bài tập điển hình kèm ví dụ & lời giải chi tiết, sơ đồ tư duy và sai lầm thường gặp.
Sau khi đã nắm vững lý thuyết, các em hãy chuyển sang tab Bài Tập để luyện 22 câu bám sát chương trình SGK!
Cùng luyện bài Khúc xạ ánh sáng!
22 câu: 17 trắc nghiệm · 3 đúng/sai · 2 tự luận
Tuyệt vời!
Cô Trần Thị Thanh Thảo
(Người kiểm duyệt, ra đề)
Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Khoa Học Tự Nhiên THCS
Trình độ: Cử nhân Sư phạm KHTN, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ Tin học, Ngoại ngữ B1
Kinh nghiệm: 6+ năm kinh nghiệm tại Trường THCS Nguyễn Siêu