Bài giảng Vật lí Lớp 11 - Bài 44: Khúc xạ ánh sáng

	Trong thực tế chúng ta thường thấy một số hiện tượng có liên quan đến ánh sáng. Chẳng hạn như các hiện tượng sau: 
ĐẶT VẤN ĐỀ 
Cầu vồng 
Ánh sáng khúc xạ qua Mắt 
Sự truyền ánh sáng trong không khí và sợi quang. 
PHẦN HAI: QUANG HÌNH HỌC 
CHƯƠNG VI: KHÚC XẠ ÁNH SÁNG 
BÀI 44: KHÚC XẠ ÁNH SÁNG. 
1. Định nghĩa hiện tượng khúc xạ ánh sáng 
2. Định luật khúc xạ ánh sáng 
5. Tính thuận nghịch trong sự truyền ánh sáng 
3. Chiết suất của môi trường 
4. Ảnh của một vật được tạo bởi sự khúc xạ ánh sáng qua mặt phân cách hai môi trường 
NỘI DUNG BÀI HỌC 
BA ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN CỦA QUANG HÌNH HỌC 
 Định luật truyền thẳng ánh sáng 
 Định luật phản xạ ánh sáng 
i 
 Định luật khúc xạ ánh sáng 
1. ĐỊNH NGHĨA HIỆN TƯỢNG KHÚC XẠ ÁNH SÁNG: 
Hãy quan sát một số hình ảnh và thí nghiệm mô phỏng sau đây, cho nhận xét? 
→ Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là gì? 
 Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là hiện tượng chùm tia sáng bị đổi phương đột ngột khi đi qua mặt phân cách giữa hai môi trường truyền ánh sáng. 
1. ĐỊNH NGHĨA HIỆN TƯỢNG KHÚC XẠ ÁNH SÁNG: 
S 
I 
R 
N 
R 
N’ 
i 
r 
Hệ hai môi trường truyền sáng phân cách bằng mặt phẳng được gọi là lưỡng chất phẳng . 
Mặt phân cách giữa hai môi trường gọi là mặt lưỡng chất . 
2. ĐỊNH LUẬT KHÚC XẠ ÁNH SÁNG 
a. Thí nghiệm: 
S 
R 
r 
I 
N 
N’ 
i 
S 
S 
R 
R 
i 
r 
sini 
sinr 
30 0 
20 0 
1,46 
45 0 
30 0 
1,41 
60 0 
35 0 
1,51 
b. Định luật khúc xạ ánh sáng: 
2. ĐỊNH LUẬT KHÚC XẠ ÁNH SÁNG 
* SI: tia tới; I: điểm tới 
* NIN’: pháp tuyến với mặt phân cách tại I 
* IR: tia khúc xạ 
* i: góc tới; r: góc khúc xạ. 
S 
I 
N 
R 
N’ 
i 
r 
* Mặt phẳng làm bởi tia tới với 
pháp tuyến được gọi là mặt phẳng tới. 
 Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới . 
 Tia tới và tia khúc xạ nằm ở hai bên pháp tuyến tại điểm tới. 
b. Định luật khúc xạ ánh sáng: 
- Đối với hai môi trường trong suốt nhất định, tỉ số giữa sin của góc tới (sini) và sin của góc khúc xạ (sinr) là một hằng số 
2. ĐỊNH LUẬT KHÚC XẠ ÁNH SÁNG 
Đề - các 
Xnen 
	 Trong thực tế, hiện tượng khúc ánh sáng có một số ứng dụng để giải thích một số hiện tượng hoặc chế tạo các dụng cụ quang học: 
 n gọi là chiết suất tỉ đối của môi trường (2) chứa tia khúc xạ đối với môi trường (1) chứa tia tới. 
3. CHIẾT SUẤT CỦA MÔI TRƯỜNG 
a. Chiết suất tỉ đối: 
n 21 > 1 r < i 
n 21 i 
n 2 
n 1 
i 
r 
S 
I 
R 
Hình a 
n 1 
n 2 
S 
I 
r 
R 
i 
Hình b 
Tia khúc xạ đi gần pháp tuyến hơn tia tới 
Tia khúc xạ đi xa pháp tuyến hơn tia tới 
Môi trường khúc xạ chiết quang hơn môi trường tới 
Môi trường khúc xạ chiết quang kém môi trường tới 
a. Chiết suất tỉ đối: 
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. 
- Chiết suất của chân không là 1. 
- Mọi môi trường trong suốt đều có chiết suất tuyệt đối lớn hơn 1. 
- Chiết suất của không khí là 1,000293. 
3. CHIẾT SUẤT CỦA MÔI TRƯỜNG 
- Công thức liên hệ giữa chiết suất tuyệt đối và vận tốc ánh sáng: 
Trong đó: 
c: tốc độ ánh sáng trong chân không; 
: tốc độ ánh sáng trong môi trường. 
- Hệ thức liên hệ chiết suất tuyệt đối và chiết suất tỉ đối: 
Trong đó: 
n 2 : chiết suất tuyệt đối của môi trường (2); 
n 1 : chiết suất tuyệt đối của môi trường (1). 
- Định luật khúc xạ ánh sáng dạng đối xứng: 
n 1 sini = n 2 sinr 
b. Chiết suất tuyệt đối: 
 Chú ý: 
- Nếu i và r nhỏ hơn 10 0 thì: 
- Trường hợp i = 0 0 thì r = 0 0 tia sáng chiếu vuông góc mặt phân cách thì không xảy ra hiện tượng khúc xạ. 
- Nếu tia sáng truyền qua n môi trường, khúc xạ qua n môi trường, và các mặt phân cách song song nhau thì: 
n 1 sini 1 = n 2 sini 2 = n 3 sini 3 == n n sini n 
n 1 i = n 2 r 
Do đó ta được: 
4. ẢNH CỦA MỘT VẬT ĐƯỢC TẠO BỞI SỰ KHÚC XẠ ÁNH SÁNG QUA MẶT PHÂN CÁCH HAI MÔI TRƯỜNG 
S 
I 
n 1 
n 2 
R 
K 
Hãy quan sát đường truyền của tia sáng cho nhận xét? 
K 
J 
5. TÍNH THUẬN NGHỊCH CỦA SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG: 
* Ghi chú : Tính thuận nghịch biểu hiện ở cả 3 hiện tượng: sự truyền thẳng, sự phản xạ và sự khúc xạ. 
 Ánh sáng truyền đi theo đường nào thì cũng truyền ngược lại theo đường đó. 
S 
I 
S’ 
S 
I 
R 
CỦNG CỐ 
 Hiện tượng khúc xạ ánh sáng. 
 Định luật khúc xạ ánh sáng. 
 Chiết suất tuyệt đối của môi trường. 
 Tính thuận nghịch về chiều truyền ánh sáng. 
S 
K 
I 
N 
N' 
P 
S 
K 
I 
N 
P 
i 
r 
i 
i’ 
Hiện tượng khúc xạ ánh sáng 
Hiện tượng phản xạ ánh sáng 
C7: Phân biệt hiện tượng khúc xạ và phản xạ ánh sáng 
Phân biệt hiện tượng khúc xạ và phản xạ ánh sáng 
Hiện tượng 
phản xạ ánh sáng 
Hiện tượng 
khúc xạ ánh sáng 
- Tia tới gặp mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt bị hắt trở lại môi trường trong suốt cũ. 
- Tia tới gặp mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt bị gãy khúc tại mặt phân cách và tiếp tục đi vào môi trường trong suốt thứ hai. 
- Góc phản xạ bằng góc tới. 
- Góc khúc xạ không bằng góc tới. 
SAI 
ĐÚNG 
SAI 
SAI 
A. Góc tới i lớn hơn góc khúc xạ r 
B. Góc tới i nhỏ hơn góc khúc xạ r . 
C. Góc tới i bằng góc khúc xạ r. 
D. Góc tới i tỉ lệ với góc khúc xạ r . 
	 Câu 1: Trong hiện tượng khúc xạ ánh sáng: 
CỦNG CỐ 
ĐÚNG 
SAI 
SAI 
SAI 
A. luôn lớn hơn 1. 
B. luôn nhỏ hơn 1. 
C. bằng 1. 
D. luôn lớn hơn 0. 
	 Câu 2: Chiết suất tuyệt đối của một môi trường truyền sáng: 
CỦNG CỐ 
Câu 3. Khi xảy ra hiện tượng KXAS. 
Hãy xác định các giá trị còn lại trong bảng sau? 
1 
1,3 
1,4 
1,305 
1,5 
1,52 
30,6 o 
60,3 o 
20 0 
38 0 
54 o 
13 0 
45 o 
1,5 
23 o 
1 
n 1 
n 2 
i 
r 
CỦNG CỐ 
D. i = 70 0 
SAI 
SAI 
ĐÚNG 
SAI 
A. i = 42 0 . 
B. i = 62,5 0 
C. i = 48,5 0 
Câu 4: Chùm tia sáng hẹp đi từ không khí (n = 1) tới bề mặt một môi trường trong suốt ( n = 1,5) sẽ có một phần phản xạ và một phần khúc xạ. Góc tới i để tia phản xạ và tia khúc xạ vuông góc là: 
CỦNG CỐ