Công thức tính chiết suất tuyệt đối hay, chi tiết - Vật lý lớp 11

Công thức tính chiết suất tuyệt đối - Vật lý lớp 11

1. Định nghĩa

- Chiết suất tuyệt đối (thường gọi tắt là chiết suất) của một môi trường là chiết suất tỉ đối của môi trường đó đối với chân không.

- Chiết suất tuyệt đối của một môi trường được xác định bằng tỉ số giữa tốc độ ánh sáng trong chân không và tốc độ ánh sáng trong môi trường đó.

- Chiết suất tuyệt đối của một môi trường đặc trưng cho độ giảm tốc hay mức độ gãy khúc của tia sáng khi chuyển từ môi trường vật chất này sang một môi trường vật chất khác.

2. Công thức – đơn vị

Chiết suất tuyệt đối của một môi trường được xác định bằng tỉ số giữa tốc độ ánh sáng trong chân không và tốc độ ánh sáng trong môi trường đó.

Công thức: $\mathrm{n}=\frac{c}{v}$

Trong đó:

+ n là chiết suất tuyệt đối của môi trường;

+ c là tốc độ ánh sáng trong chân không, có độ lớn 3.10⁸ m/s;

+ v là tốc độ ánh sáng trong môi trường.

Chiết suất không có đơn vị.

3. Mở rộng

Chiết suất của chân không là 1.

Tốc độ ánh sáng truyền đi trong các môi trường bao giờ cũng nhỏ hơn vận tốc ánh sáng trong chân không (v < c), nên chiết suất tuyệt đối của mọi chất đều lớn hơn 1.

Bảng chiết suất tuyệt đối của một số chất.

Khi biết chiết suất tuyệt đối của các môi trường, ta có thể tính được chiết suất tỉ đối của hai môi trường: ${\mathrm{n}}_{21}=\frac{n_2}{n_1}$và viết biểu thức định luật khúc xạ ánh sáng dưới dạng đối xứng: n₁.sini = n₂.sinr.

Ngược lại, khi biết các góc tới i và góc khúc xạ r và chiết suất của môi trường 1, ta có thể xác định chiết suất của môi trường 2: ${\mathrm{n}}_2=n_1.\frac{sini}{sinr}$.

4. Bài tập ví dụ

Bài 1: Tốc độ truyền ánh sáng trong nước là v = 225000 km/s. Tính chiết suất tuyệt đối của nước.

Bài giải:

Đổi v = 225000 km/s = 2,25.10⁸ m/s

Áp dụng công thức $\mathrm{n}=\frac{c}{v}=\frac{{3.10}^8}{{\mathrm{2,25.10}}^8}=\frac{4}{3}=\mathrm{1,33}$

Đáp án: n = 1,33

Bài 2:

Bài giải:

Ta có hình vẽ.

Gọi O là tâm của quả cầu, tia sáng SA tới mặt quả cầu tại A. Ta có thể coi một phần rất nhỏ của mặt cầu tại điểm tới là mặt phẳng, bán kính OA vuông góc với mặt phẳng này, nên ta có ON’ (ON’ là đường kéo dài của OA) là pháp tuyến.

Kẻ AH là đường vuông góc từ A xuống MN, AH là khoảng cách giữa SA và MN; AH = 7cm.

Từ hình vẽ ra thấy góc $\widehat{\mathrm{SAN}\text{'}}$= i; góc $\widehat{NAO}$= r.

Góc $\widehat{AO\mathrm{M}}$= góc $\widehat{\mathrm{SAN}\text{'}}$= i = 30⁰ (vì góc $\widehat{AO\mathrm{M}}$và góc $\widehat{\mathrm{SAN}\text{'}}$là hai góc đồng vị)

Tam giác ANO là tam giác cân (AO = ON = R), nên $\widehat{NAO}$= $\widehat{\mathrm{ANO}}$= r

=> $\widehat{AO\mathrm{M}}$= $\widehat{NAO}$+ $\widehat{\mathrm{ANO}}$ = 2r

=> r = 15⁰

Áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng:

$\mathrm{n}=\frac{sini}{sinr}=\frac{sin{30}^0}{sin{15}^0}$=1,93 => n = 1,93

Đáp án: n = 1,93