Công thức tính bản mặt song song hay, chi tiết - Vật lý lớp 11

Công thức tính bản mặt song song - Vật lý lớp 11

1. Định nghĩa

- Bản mặt song song là một môi trường trong suốt và đồng chất, được giới hạn bởi hai mặt phẳng song song.

- Tia sáng đi qua bản mặt song song bị khúc xạ hai lần tại hai mặt của bản, tia ló ra ở mặt thứ hai song song với tia tới.

Ví dụ: Một tấm thủy tinh phẳng có hai mặt song song nhau là một bản mặt song song.

Thí nghiệm chiếu ánh sáng đi qua bản thủy tinh:

- Cho một bản mặt song song có bề dày e và chiếu suất tuyệt đối n đặt trong không khí. Hình vẽ biểu diễn đường truyền của tia sáng qua bản mặt song song:

+ Tia sáng SI chiếu vuông góc tới bản mặt song song tại I, tia khúc xạ tương ứng là IJ đi thẳng qua bản mặt song song.

+ Tia sáng SI₁ chiếu tới bản mặt song song tại I₁, tia khúc xạ tương tứng là I₁I₂, với góc tới i₁ và góc khúc xạ r₁ . Tia tới I₁I₂ có tia khúc xạ là tia I₂R, tương ứng là góc tới i₂ và r₂.

Ta có i₁ = r₂ và r₁ = i₂, nên dễ thấy tia ló I₂R song song với tia tới SI₁.

+ S’ là ảnh của S, là giao điểm của đường kéo dài tia ló I₂R và tia ló của tia SI.

+ Gọi d là độ dời ngang của tia sáng qua bản mặt song song, là khoảng cách giữa tia ló và tia tới.

+ Gọi SS’ là độ dời ảnh

2. Công thức – đơn vị

Khoảng cách giữa tia sáng tới và tia ló gọi là độ dời ngang của tia sáng, được xác định bởi công thức:

$\mathrm{d}=\mathrm{e}.\frac{sin(i-r)}{cosr}$

Trong đó:

+ d là khoảng cách tia tới và tia ló ứng với góc tới i;

+ i là góc tới của tia sáng đến mặt thứ nhất;

+ r là góc giữa tia ló ra khỏi mặt thứ 2 của bản mặt với pháp tuyến;

+ e là độ dày của bản.

Độ dời ảnh là SS’ được xác định bởi công thức:

$\mathrm{SS}\text{'}=e.\left(1-\frac{tanr}{tani}\right)$

Trong đó:

+ i là góc tới của tia sáng đến mặt thứ nhất;

+ r là góc giữa tia ló ra khỏi mặt thứ 2 của bản mặt với pháp tuyến;

+ SS’ là khoảng cách giữa ảnh và vật sáng;

+ e là độ dày của bản.

3. Mở rộng

Nếu góc tới i rất nhỏ thì độ dời ảnh được xác định bởi công thức:

$\mathrm{SS}\text{'}=e.\left(1-\frac{r}{i}\right)=\mathrm{e}\left(1-\frac{1}{n}\right)$

4. Bài tập ví dụ

Bài 1:

Bài giải:

Áp dụng công thức khúc xạ ánh sáng, ta có:

sini = n.sinr => sinr = $\frac{sini}{n}=\frac{sin{45}^0}{1,5}=0,471$

=> r = 28⁰

Khoảng cách giữa giá của tia tới và tia ló là

$\delta =\mathrm{e}.\frac{sin(i-r)}{cosr}=10.\frac{\sin ({45}^0-{28}^0)}{\cos {28}^0}=\mathrm{3,28}\mathrm{cm}$

Đáp án: 3,28 cm

Bài 2:

Bài giải:

Khi góc tới rất nhỏ, ta áp dụng công thức độ dời ảnh:

$\mathrm{SS}\text{'}=e.\left(1-\frac{r}{i}\right)=\mathrm{e}\left(1-\frac{1}{n}\right)=6.\left(1-\frac{1}{\mathrm{1,5}}\right)=2$(cm)

Vậy ảnh của điểm sáng cách điểm sáng 2 cm.

Đáp án: 2 cm