Giải Lý 11 SGK nâng cao Chương 6 Bài 44 Khúc xạ ánh sáng

Chọn câu đúng.

Chiết suất tí đối giữa môi trương khúc xạ và môi trường tới

A. luôn lớn hơn 1.

B. luôn nhỏ hơn 1.

C. bằng tỉ số giữa chiết suất tuyệt đối của môi trường khúc xạ và chiết suất tuyệt đối của môi trường tới.

D. bằng hiệu số giữa chiết suất tuyệt đối của môi trường khúc xạ và chiết suất tuyệt đối của môi trường tới.

Hướng dẫn giải:

Chiết suất tí đối giữa môi trương khúc xạ và môi trường tới bằng tỉ số giữa chiết suất tuyệt đối của môi trường khúc xạ và chiết suất tuyệt đối của môi trường tới.

\({n_{21}} = \frac{{{n_2}}}{{{n_1}}}\)

Chọn đáp án C.

---

Chọn câu đúng

Chiết suất tuyệt đối của một môi trường truyền sáng

A. luôn lớn hơn 1

B. bằng 1

C. luôn nhỏ hơn 1

D. luôn lớn hơn 0

Hướng dẫn giải:

Chiết suất tuyệt đối của một môi trường truyền sáng luôn lớn hơn 1

Chọn đáp án A.

---

Một bản mặt song song (một bản trong suốt giới hạn bởi hai mặt phẳng song song) có bể dày 10cm, chiết suất n = 1,5 được đặt trong không khí. Chiếu tới bản một tia sáng SI có góc tới là 45°.

a) Chứng tỏ ràng tia sáng ló ra khỏi bân có phương song song với tia tới. Vẽ đường đi của tia sáng qua bản.

b) Tính khoảng cách giữa giá của tia ló và tia tới.

Hướng dẫn giải:

a) Góc tới i₁ = 45^o.

Theo định luật khúc xạ:

    + Ở mặt trước của bản: sin⁡ i₁ = n.sinr₁

    + Ở mặt sau của bản: n.sin⁡ i₂ = sinr₂

Vì bản mặt song song nên pháp tuyến của mặt trước và mặt sau của bản song song nhau, từ hình vẽ ⇒ r₁ = i₂

⇒ r₂ = i₁ = 45^o ⇒ Tia ló I2R song song với tia tới SI (đpcm)

b)

Gọi d là khoảng cách giữa giá của tia tới và tia ló, d = JH.

• Xét tam giác vuông IKJ:

\({\rm{cos}}{\mkern 1mu} {\rm{r}} = \frac{{IK}}{{IJ}} \Rightarrow {\rm{I}}J = \frac{{IK}}{{{\rm{cos}}{\mkern 1mu} {\rm{r}}}} = \frac{e}{{{\rm{cos}}{\mkern 1mu} {\rm{r}}}}\)

• Xét tam giác vuông IHJ:

\(\begin{array}{l} \sin \alpha = sin\left( {i - r} \right) = \frac{{JH}}{{IJ}}\\ \Rightarrow JH = IJsin\left( {i - r} \right)\\ \Rightarrow d = \frac{e}{{{\rm{cos}}{\mkern 1mu} {\rm{r}}}}\sin \left( {i - r} \right) \end{array}\)$$

(công thức tính khoảng cách giữa giá của tia ló là tia tới của bản song song).

Thay số:

\(d = \frac{{10}}{{{\rm{cos}}{{28}^0}}}\sin \left( {{{45}^0} - {{28}^0}} \right) = 3,3\left( {cm} \right)\)

---

Một bản mặt song song có bề dày 6cm, chiết suất n = 1,5, được đặt trong không khí.

        a) Vật là một điểm sáng S cách bản 20cm. Xác định vị trí của ảnh.

        b) Vật AB = 2 cm đặt song song với bản. Xác định vị trí và độ lớn của ảnh.

Hướng dẫn giải:

a) e = 6 cm; n = 1,5

Sơ đồ tạo ảnh: 

Ta thấy tia ló I₂R song song với tia tới SI₁, giao của đường kéo dài của tia I₂R cắt tia sáng SJ tại S’, S’ là ảnh của S qua bản mặt.

Tứ giác SS’MI₁ là hình bình hành → SS’ = I1M

Xét 2 tam giác vuông MNI₂ và I₁NI₂ ta có:

NI₂ = I₁N.tanr₁ = MN.tani₁ (do góc NMI₂ = i₁)

\( \Rightarrow MN = {I_1}N.\frac{{tan{r_1}}}{{tan{i_1}}}\)

Vì ta đang xét góc tới i₁ rất nhỏ nên r₁ cũng rất nhỏ

→ tani₁ ≈ sini₁ và tanr₁ ≈ sinr₁

\( \Rightarrow MN = {I_1}N.\frac{{tan{r_1}}}{{tan{i_1}}} \approx e\frac{{sin{r_1}}}{{sin{i_1}}} = e.\frac{1}{n}\)

(theo định luật khúc xạ tại I₁: sini₁ = n.sinr₁)

→ Khoảng cách giữa vật và ảnh là:

\(SS = {I_1}M = {I_1}N--MN = e - \frac{e}{n} = 6 - 6/1,5 = 2cm.\)

Vậy ảnh S’ cách bản mặt trên một đoạn S’I = 20 - 2 = 18cm.

b) Vật AB = 2cm đặt song song với bản mặt ⇒ ảnh A’B’ qua bản mặt là ảnh ảo và có kích thước bằng vật (hình vẽ).

Tương tự câu a)

⇒ A’B’ cách vật bản mặt trên 18cm và có kích thước 2 cm.  

---

Một cái chậu đặt trên một mặt phẳng nằm ngang, chứa một lớp nước dày 20 cm, chiết suất n=4/3. Đáy chậu là một gương phẳng. Mắt M cách mặt nước 30 cm, nhìn thẳng góc xuống đáy chậu. Xác định khoảng cách từ ảnh của mắt tới mặt nước.

Hướng dẫn giải:

Ta xét chùm tia sáng hẹp gần như vuông góc với mặt lưỡng chất.

Ta có:  

\(\tan i = \frac{{IH}}{{SH}} \approx \sin i\) (vì \(i\) là góc nhỏ)

\({\rm{tanr}} = \frac{{IH}}{{S'H}} \approx {\rm{sinr}}\) (vì \(r\) là góc nhỏ)

\(\begin{array}{l} \Rightarrow \frac{{\sin i}}{{\sin {\mkern 1mu} r}} = \frac{{S'H}}{{SH}} = \frac{{{n_2}}}{{{n_1}}}\\ \Rightarrow \frac{{S'H}}{{{n_2}}} = \frac{{SH}}{{{n_1}}} \end{array}\)

(Công thức này đúng cho mọi trường hợp)

Trở lại bài toán, ta có hình vẽ sau:

Xét trường hợp ánh sáng đi từ không khí (n₁=1) vào nước (n₂=4/3)

Theo công thức trên:

\(\begin{array}{l} \frac{{{M_1}H}}{{{n_2}}} = \frac{{MH}}{{{n_1}}}\\ \Rightarrow \frac{{MH}}{1} = \frac{{{M_1}H}}{{\frac{4}{3}}}\\ \Rightarrow {M_1}H = \frac{4}{3}MH = \frac{4}{3}.30 = 40{\mkern 1mu} cm \end{array}\)

$$

Gọi M₂ là ảnh ảo của mắt M qua gương phẳng đáy chậu, ta có M₂ đối xứng với M₁ qua gương:

\(K{M_2} = K{M_1} = KH + H{M_1} = 20 + 40 = 60\left( {cm} \right)\)

Xét trường hơp tia sáng phản xa đi từ nước ( n₁=4/3 ) ra không khí      

(n₂ = 1), ta có M₃ là ảnh của M₂, M₃ là ảnh của mắt mà mắt thấy được.

Theo công thức trên:

\(\begin{array}{l} \frac{{H{M_3}}}{{{n_2}}} = \frac{{H{M_2}}}{{{n_1}}}\\ \Rightarrow \frac{{H{M_3}}}{1} = \frac{{H{M_2}}}{{\frac{4}{3}}} = \frac{3}{4}\left( {H{M_2}} \right) = \frac{3}{4}\left( {HK + K{M_2}} \right)\\ \: \Rightarrow H{M_3} = \frac{3}{4}(20 + 60) = 60\left( {cm} \right) \end{array}\)$$

Vậy khoảng cách từ ảnh M₃ đến mặt nước là 60 (cm)

 

Trên đây là nội dung hướng dẫn giải chi tiết bài tập SGK nâng cao môn Vật lý 11 Chương 6 Bài 44 Khúc xạ ánh sáng được trình bày rõ ràng, cụ thể với phương pháp ngắn gọn và khoa học. Hy vọng rằng đây sẽ là tài liệu hữu ích giúp các em học sinh lớp 11 học tập thật tốt!