Bài tập khúc xạ ánh sáng cơ bản

Vật lí lớp 11 Bài tập khúc xạ ánh sáng thuộc chủ đề vật lí lớp 11 Khúc xạ ánh sáng

Công thức khúc xạ ánh sáng

Hình vẽ về hiện tượng khúc xạ ánh sáng

Trong đó:

Tia tới: tia sáng đi đến mặt phân cách.
Tia khúc xạ: tia sáng bị khúc xạ qua mặt phân cách.
Góc tới i: hợp bởi tia tới và pháp tuyến
Góc khúc xạ r: hợp bởi tia khúc xạ và pháp tuyến

Công thức định luật khúc xạ ánh sáng

$\dfrac{\sin i}{\sin r} = n_{21}=\dfrac{n_2}{n_1}$

n₁: chiết suất của môi trường 1 (môi trường chứa tia tới)
n₂: chiết suất của môi trường 2 (môi trường chứa tia khúc xạ)
i : góc tới
r: góc khúc xạ

Bài tập khúc xạ ánh sáng cơ bản

Bài tập 1. Tia sáng đi từ nước có chiết suất 4/3 sang thủy tinh có chiết suất 1,5. Tính góc khúc xạ và góc lệch D tạo bởi tia khúc xạ và tia tới, biết góc tới i = 30^o.

Hướng dẫn

n₁ = 4/3; n₂ = 1,5; i = 30^o

n₁sin i = n₂.sinr => r = 26,4^o;

D = i – r = 3,6^o.

[collapse]

Bài tập 2. Tia sáng truyền trong không khí tới gặp mặt thoáng của chất lỏng có chiết suất √3. Ta được hai tia phản xạ và khúc xạ vuông góc với nhau. Tính góc tới.

Hướng dẫn

n₁ = 1; n₂ = √3; i’ + r = 90^o => i + r = 90^o => sin r = cos i

n₁sin i = n₂.sinr = n₂.cos i => tan i = √3 => i = π/3

[collapse]

Bài tập khúc xạ ánh sáng 3. Tính vận tốc của ánh sáng trong thủy tinh. Biết thủy tinh có chiết suất n = 1,6 và vận tốc ánh sáng trong chân không là c = 3.10$^{8 }$m/s.

Hướng dẫn

n = c/v => v = 1,875.10⁸ m/s.

[collapse]

Bài tập khúc xạ ánh sáng 4. Tính vận tốc của ánh sáng truyền trong môi trường nước. Biết tia sáng truyền từ không khí với góc tới là i = 60^o thì góc khúc xạ trong nước là r = 40^o. Lấy vận tốc ánh sáng ngoài không khí c = 3.10$^{8 }$m/s.

Hướng dẫn

n₁ = 1; n₂ = n

n = c/v = sin i/sin r => v = 2,227.10⁸ m/s.

[collapse]

Bài tập 5. Một tia sáng đi từ không khí vào một khối chất có chiết suất n = √2 với góc tới i = 45^o. Coi tốc độ ánh sáng khi truyền trong không khí là c = 2.10⁸m/s

a/ Tính tốc độ của ánh sáng khi truyền trong khối chất này.

b/ Tính góc khúc xạ

c/ Tính góc lệch D tạo bởi tia khúc xạ và tia tới.

Hướng dẫn

Bài tập khúc xạ ánh sáng cơ bản 14 — Bài tập khúc xạ ánh sáng

[collapse]

Bài tập 6. Hãy xác định giá trị của góc tới trong các trường hợp sau

a/ Dùng tia sáng truyền từ thủy tinh và khúc xạ ra không khí. Biết tia khúc xạ và tia phản xạ ở mặt thủy tinh tạo với nhau góc 90^o. Chiết suất của thủy tinh là 1,5.

b/ Tia sáng truyền từ nước và khúc xạ ra không khí. Tia khúc xạ và tia phản xạ ở mặt nước vuông góc với nhau. Nước có chiết suất 4/3. Xác định góc tới.

Hướng dẫn

Bài tập khúc xạ ánh sáng cơ bản 16 — Bài tập khúc xạ ánh sáng

[collapse]

Bài tập 7. Tia sáng đi từ không khí tới gặp mặt phân cách giữa không khí và môi trường trong suốt có chiết suất n với góc tới i.

a/ Khi góc tới i = 45^o thì thấy góc hợp bởi tia khúc xạ và tia phản xạ là 105^o. Hãy tính chiết suất n của môi trường trong suốt nói trên.

b/ Thay môi trường trên bằng một môi trường có chiết suất n = 1,5. Phải điều chỉnh góc tới đến giá trị nào thì góc tới gấp 2 lần góc khúc xạ.

Hướng dẫn

Bài tập khúc xạ ánh sáng cơ bản 18 — Bài tập khúc xạ ánh sáng

[collapse]

Bài tập 8. Hãy tính chiết suất của môi trường trong suốt trong các trường hợp sau:

a/ Tia sáng đi từ không khí tới gặp mặt phân cách giữa không khí và môi trường trong suốt có chiết suất n với góc tới i = 45^o. Khi đó góc hợp bởi tia tới và tia khúc xạ là 15^o (theo chiều truyền ánh sáng)

b/ Chiếu 1 tia sáng SI đi từ không khí vào 1 chất lỏng có chiết suất n, thì góc hợp bởi tia tới và tia khúc xạ của tia sáng khi đi vào chất lỏng là 30^o và tia khúc xạ hợp với mặt thoáng một góc 60^o.

Hướng dẫn