Lý thuyết Khúc xạ ánh sáng (mới 2023 + Bài Tập) - Vật lí 11

Lý thuyết Vật lí 11 Bài 26: Khúc xạ ánh sáng

Bài giảng Vật lí 11 Bài 26: Khúc xạ ánh sáng

1. Sự khúc xạ ánh sáng

a. Hiện tượng khúc xạ ánh sáng

- Khúc xạ ánh sáng là hiện tượng lệch phương (gãy) của các tia sáng khi truyền xiên góc qua mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt khác nhau.

Trong đó:

+ SI là tia tới.

+ I là điểm tới.

+ N’IN là pháp tuyến với mặt phân cách tại I.

+ IR là tia khúc xạ.

+ IS’ là tia phản xạ.

+ i là góc tới, r là góc khúc xạ.

b. Định luật khúc xạ ánh sáng

- Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới (tạo bởi tia tới và pháp tuyến) và ở phía bên kia pháp tuyến so với tia tới.

- Với hai môi trường trong suốt nhất định, tỉ số giữa sin góc tới (sini) và sin góc khúc xạ (sinr) luôn không đổi:

$\frac{\sin i}{\sin r}$= hằng số

2. Chiết suất của môi trường

a. Chiết suất tỉ đối

- Tỉ số không đổi $\frac{\sin i}{\sin r}=n_{21}$ trong hiện tượng khúc xạ được gọi là chiết suất tỉ đối n₂₁ của môi trường (2) chứa tia khúc xạ đối với môi trường (1) chứa tia tới.

+ n₂₁ > 1 thì r < i: Tia khúc xạ bị lệch lại gần pháp tuyến hơn. Ta nói môi trường (2) chiết quang hơn môi trường (1).

 + n₂₁ < 1 thì r > i: Tia khúc xạ bị lệch xa pháp tuyến hơn. Môi trường (2) chiết quang kém môi trường (1).

b. Chiết suất tuyệt đối

- 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.

$n=\frac{c}{v}$

Trong đó:

+ c: tốc độ ánh sáng trong chân không.

+ v: tốc độ ánh sáng trong môi trường.

- Các môi trường trong suốt khác đều có chiết suất tuyệt đối lớn hơn 1.

- Chiết suất tỉ đối giữa môi trường (2) với môi trường (1) là:

$n_{21}=\frac{n_2}{n_1}$

Trong đó:

+ n₁ là chiết suất tuyệt đối của môi trường (2).

+ n₂ là chiết suất tuyệt đối của môi trường (1).

⇒ Công thức của định luật khúc xạ ánh sáng viết theo dạng đối xứng:

n₁sini = n₂sinr

3. Tính thuận nghịch của sự truyền ánh sáng

- Ánh sáng truyền đi theo đường nào thì cũng truyền ngược lại theo đường đó.

Trắc nghiệm Vật Lí 11 Bài 26: Khúc xạ ánh sáng

Câu 1.

A. tia khúc xạ và tia tới nằm trong cùng một mặt phẳng.

B. góc khúc xạ có thể bằng góc tới.

C. góc tới tăng bao nhiêu lần thì góc khúc xạ tăng bấy nhiêu lần.

D. góc tới luôn luôn lớn hơn góc khúc xạ.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: A

Giải thích:

A - Theo định luật khúc xạ thì tia khúc xạ và tia tới nằm trong cùng một mặt phẳng (gọi là mặt phẳng tới)

B – góc khúc xạ có thể lớn hơn, nhỏ hơn hoặc bằng góc tới

C – góc tới và góc khúc xạ tỉ lệ theo định luật khúc xạ, không phải tỉ lệ thuận

D - góc tới có thể lớn hơn, nhỏ hơn hoặc bằng góc khúc xạ

Câu 2.

A. sini = n.                    

B. tani = n.                    

C. $\sin i=\frac{1}{n}$.

D. $\tan i=\frac{1}{n}$

Hiển thị đáp án  

Đáp án: B

Giải thích:

Tia khúc xạ IR vuông góc với tia phản xạ IS’

Khi đó   $\begin{array}{l}i=i\text{'}\\ i\text{'}+r={90}^o\end{array}\Rightarrow i+r={90}^o$

$\Rightarrow \cos i=\sin r$

$\sin i=n\sin r\Rightarrow \frac{\sin i}{\sin r}=n$

$\Rightarrow \frac{\sin i}{\cos i}=\tan i=n$

Câu 3.

A. có thể lớn hơn hoặc nhỏ hơn góc tới.                          

B. bao giờ cũng lớn hơn góc tới.

C. có thể bằng 0.                                                  

D. bao giờ cũng nhỏ hơn góc tới.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: A

Giải thích:

Trong hiện tượng khúc xạ, góc khúc xạ có thể lớn hơn hoặc nhỏ hơn góc tới.

Câu 4. Tốc độ ánh sáng trong không khí là v₁, trong nước là v₂. Một tia sáng chiếu từ nước ra ngoài không khí với góc tới là i, có góc khúc xạ là r. Kết luận nào dưới đây là đúng?

A. v₁ > v₂; i > r.              

B. v₁ > v₂; i < r.              

C. v₁ < v₂; i > r.              

D. v₁ < v₂; i < r.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: B

Giải thích:

Ta có: $v=\frac{c}{n}$

Khi đó: $v_1=\frac{c}{n_1};v_2=\frac{c}{n_2}$

Tia sáng đi từ nước (chiết suất n₂) với góc tới là i ra không khí (chiết suất n₁) với góc khúc xạ là r, mà $\begin{array}{l}{n}_2>n_1\\ n_2\sin i=n_1\sin r\end{array}\Rightarrow i<r$;

$n_2=\frac{c}{v_2}>n_1=\frac{c}{v_1}\Rightarrow v_2<v_1$

Câu 5.

A. Chiết suất là đại lượng không có đơn vị.

B. Chiết suất tuyệt đối của một môi trường luôn luôn nhỏ hơn 1.

C. Chiết suất tuyệt đối của chân không bằng 1.

D. Chiết suất tuyệt đối của một môi trường không nhỏ hơn 1.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: B

Giải thích:

A – đúng

B – sai, vì chiết suất tuyệt đối của một môi trường là chiết suất tỉ đối của môi trường đó đối với chân không, mà chiết suất của chân không bằng 1, chiết suất của môi trường khác luôn lớn hơn 1. Vậy chiết suất tuyệt đối của một môi trường luôn luôn lớn hơn 1.

C – đúng

D – đúng

Câu 6. Nếu tăng góc tới lên hai lần thì góc khúc xạ sẽ:

A. tăng hai lần.                                                     

B. tăng hơn hai lần.

C. tăng ít hơn hai lần.                                           

D. chưa đủ điều kiện để kết luận.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: D

Giải thích:

Nếu tăng góc tới lên hai lần thì góc khúc xạ chưa đủ điều kiện để kết luận. Vì theo định luật khúc xạ ánh sáng góc tới và góc khúc xạ tuân theo công thức  $n_1\sin i=n_2\sin r$

Câu 7.

A. Tia khúc xạ lệch xa pháp tuyến hơn tia tới khi khi ánh sáng truyền vào môi trường chiết quang kém hơn.

B. Chiết suất tuyệt đối của một môi trường là chiết suất tỉ đối của môi trường đó đối với chân không.

C. Định luật khúc xạ viết thành n₁sini = n₂sinr có dạng là một định luật bảo toàn.

D. Định luật khúc xạ viết thành n₁sin₁ = n₂sinr có dạng là một số không đổi.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: D

Giải thích:

Vì góc khúc xạ, góc tới có thể thay đổi nên n₁sin₁ = n₂sinr không thể là một số không đổi.

Câu 8.

A. Chiết suất tuyệt đối của mọi môi trường trong suốt đều lớn hơn 1.

B. Chiết suất tuyệt đối của chân không bằng 1.

C. Chiết suất tuyệt đối cho biết vận tốc truyền ánh sáng trong môi trường chậm hơn trong chân không bao nhiêu lần.

D. Chiết suất tỉ đối giữa hai môi trường cũng luôn luôn lớn hơn 1.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: D

Giải thích:

Chiết suất tỉ đối $n_{21}=\frac{n_2}{n_1}$ mà $n_1>n_2$ hoặc $n_1<n_2$ đều có thể xảy ra

Câu 9.

A. luôn luôn lớn hơn 1.                                                  

B. luôn luôn nhỏ hơn 1.

C. tuỳ thuộc tốc độ của ánh sáng trong hai môi trường.             

D. tuỳ thuộc góc tới của tia sáng.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: C

Giải thích:

A, B – sai, vì $n_{21}=\frac{n_2}{n_1}$ mà $n_2>n_1$ hoặc $n_2<n_1$ đều có thể xảy ra nên $n_{21}>1$ hoặc $n_{21}<1$

C – đúng, vì $n=\frac{c}{v}$ nên chiết suất tỉ đối giữa môi trường khúc xạ và môi trường tới tuỳ thuộc tốc độ của ánh sáng trong hai môi trường

D – đúng, vì chiết suất tỉ đối không phụ thuộc vào góc tới

Câu 10.

A. cho biết một tia sáng khi đi vào môi trường đó sẽ bị khúc xạ nhiều hay ít.

B. là chiết suất tỉ đối của môi trường đó đối với chân không.

C. là chiết suất tỉ đối của môi trường đó đối với không khí.

D. cho biết một tia sáng khi đi vào môi trường đó sẽ bị phản xạ nhiều hay ít.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: B

Giải thích:

Chiết suất tuyệt đối của một môi trường là chiết suất tỉ đối của môi trường đó đối với chân không