Phương pháp giải bài tập Khúc xạ ánh sáng và Phản xạ toàn phần môn Vật Lý 11

PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP

 KHÚC XẠ ÁNH SÁNG VÀ PHẢN XẠ TOÀN PHẦN

a. Hiện tượng khúc xạ ánh sáng

- Biểu thức khác của định luật khúc xạ ánh sáng:

n₁sini = n₂sinr

    + Trường hợp i và r nhỏ hơn 10^o thì: sini ≈ i; sinr ≈ r

Ta có: n₁i = n₂r

    + Trường hợp i = 0^o, r = 0^o thì tia sáng đi vuông góc với mặt phân cách (không xảy ra hiện tượng khúc xạ).

b. Hiện tượng phản xạ toàn phần

- Phản xạ toàn phần là hiện tượng phản xạ toàn bộ tia sáng tới, xảy ra ở mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt.

Khi có phản xạ toàn phần thì không có tia khúc xạ.

- Điều kiện để có phản xạ toàn phần:

+ Ánh sáng truyền từ một môi trường tới môi trường chiết quang kém hơn: n₂ < n₁

+ Góc tới lớn hơn hoặc bằng góc giới hạn: i ≥ i_gh

Ví dụ 1: Chiếu một chùm tia sáng song song trong không khí tới mặt nước ( n = 4/3) với góc tới là 45⁰. Góc hợp bởi tia khúc xạ và tia tới là:

A. D = 70⁰32’.                   B. D = 45⁰.                   

C. D = 25⁰32’.                   D. D = 12⁰58’.

Giải

Chọn D 

Áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng \(\frac{{\sin i}}{{\sin r}} = n\) với n = 4/3, i = 45⁰

Ta tính được r = 32⁰2’ suy ra góc hợp bởi tia khúc xạ và tia tới là i – r = 12⁰58’.

Ví dụ 2: Một miếng gỗ hình tròn, bán kính 4 (cm). Ở tâm O, cắm thẳng góc một đinh Oa. Thả miếng gỗ nổi trong một chậu nước có chiết suất n = 1,33. Đinh OA ở trong nước, cho OA = 6 (cm). Mắt đặt trong không khí sẽ thấy đầu A cách mặt nước một khoảng lớn nhất là:

A. OA’ = 3,64 (cm).           B. OA’ = 4,39 (cm).      

C. OA’ = 6,00 (cm).           D. OA’ = 8,74 (cm).

Giải

Chọn  A 

Ảnh A’ của đầu A của đinh OA cách mặt nước một khoảng lớn nhất khi tia sáng đi từ đầu A tới mặt nước đi qua mép của miếng gỗ.

Khi ánh sáng truyền từ nước ra không khí, gọi góc nằm trong nước là r, góc nằm ngoài không khí là i

Ta tính được OA’_max = R.tan(90⁰- i), với sini = n.sinr, tanr = R/OA.

Suy ra OA’_max = 3,64 (cm).

Bài 1: Một miếng gỗ hình tròn, bán kính 4 (cm). Ở tâm O, cắm thẳng góc một đinh OA. Thả miếng gỗ nổi trong một chậu nước có chiết suất n = 1,33. Đinh OA ở trong nước, cho OA = 6 (cm). Mắt đặt trong không khí, chiều dài lớn nhất của OA để mắt không thấy đầu A là:

A. OA = 3,25 (cm).           

B. OA = 3,53 (cm).          

C. OA = 4,54 (cm).           

D. OA = 5,37 (cm).

Bài 2: Một ngọn đèn nhỏ S đặt ở đáy một bể nước (n = 4/3), độ cao mực nước h = 60 (cm). Bán kính r bé nhất của tấm gỗ tròn nổi trên mặt nước sao cho không một tia sáng nào từ S lọt ra ngoài không khí là:

A. r = 49 (cm).                 

B. r = 53 (cm).                 

C. r = 55 (cm).                 

D. r = 51 (cm).

Bài 3: Một chậu nước chứa một lớp nước dày 24 (cm), chiết suất của nước là n = 4/3. Mắt đặt trong không khí, nhìn gần như vuông góc với mặt nước sẽ thấy đáy chậu dường như cách mặt nước một đoạn bằng

A. 6 (cm).                        

B. 8 (cm).                        

C. 18 (cm).                      

D. 23 (cm).

Bài 4: 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. Khoảng cách từ ảnh của mắt tới mặt nước là:

A. 30 (cm).                       

B. 45 (cm).                      

C. 60 (cm).                       

D. 70 (cm).

-(Hết)-

Trên đây là toàn bộ nội dung tài liệu Phương pháp giải bài tập Khúc xạ ánh sáng và Phản xạ toàn phần môn Vật Lý 11 năm 2021. Để xem thêm nhiều tài liệu tham khảo hữu ích khác các em chọn chức năng xem online hoặc đăng nhập vào trang Chúng tôi để tải tài liệu về máy tính.

Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong học tập.