Bài tập khúc xạ ánh sáng, dạng bài quang hình

Vật lí lớp 11 Bài tập khúc xạ ánh sáng dạng bài liên quan đến kiến thức hình học phẳng 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

Bài tập khúc xạ ánh sáng dạng bài liên quan đến hình học

Bài tập 1. Một cây cọc dài được cắm thẳng đứng xuống một bể nước chiết suất 4/3. Phần cọc nhô ra ngoài mặt nước là 30 cm, bóng của nó trên mặt nước dài 40 cm và dưới đáy bể nước dài 190 cm. Tính chiều sâu của lớp nước.

Hướng dẫn

n₁ = 1; n₂ = 4/3; CD = 190cm; BI = CH = 40cm; AB = 30cm

tan i = BI/AB = 4/3 => i = 53^o =>

n₁sin i = n₂.sinr => sin r = 0,6 => r = 37^o

tan r = HD/IH = (CD – CH)/IH => IH = 200cm

[collapse]

Bài tập 2. Một cái máng nước sâu 30 cm rộng 40 cm có hai thành bên thẳng đứng. Lúc máng cạn nước thì bóng râm của thành A kéo dài tới đúng chân thành B đối diện. Người ta đổ nước vào máng đến một độ cao h thì bóng của thành A ngắn bớt đi 7 cm so với trước. Biết chiết suất của nước là 4/3. Tính h.

Hướng dẫn

n₁ = 1; n₂ = 4/3; CB = 40cm; CA = 30cm; BD = 7cm

tan i = CI’/AA’ = CB/AC = 4/3 => i = 53^o

n₁sin i = n₂.sinr => sin r = 0,6 => r = 37^o

tan i = I’B/h

tan r = (I’B – DB)/h

=> tan i/tan r = I’B/ (I’B – 7) = 16/9 => I’B = 16cm => h = 12cm

[collapse]

Bài tập 3. Một tia sáng được chiếu đến điểm chính giữa của mặt trên một khối lập phương trong suốt, chiết suất n = 1,5. Tìm góc tới lớn nhất để tia khúc xạ còn gặp mặt đáy của khối lập phương.

Hướng dẫn

[collapse]

Bài tập 4. Một chiếc gậy dài H = 1,2m được đặt thẳng đứng trên mặt sân. Ánh sáng mặt trời tạo bóng của gậy dài L = 0,9m trên mặt sân. Ngả dần chiếc gậy theo phương tạo bóng của nó, trong khi đầu dưới của gây vẫn được giữ nguyên vị trí trên mặt sân. Tìm chiều dài lớn nhất của bóng gậy.

Hướng dẫn

[collapse]

Bài tập 5. Một thợ lặn dưới nước nhìn thấy Mặt trời ở độ cao 60^o so với đường chân trời. Tính độ cao thực của Mặt trời (tạo một góc bao nhiêu độ so với đường chân trời ) biết chiết suất của nước là n = 4/3

Hướng dẫn

[collapse]

Bài tập 6. Một người ngồi trên bờ hồ nhúng chân vào nước trong suốt. Biết chiết suất của nước là 4/3.

a/ Khoảng cách thực từ bàn chân người đó đến mặt nước là 36 cm. Hỏi mắt người đó cảm thấy bàn chân cách mặt nước bao nhiêu?

b/ Người này cao 1,68 m, nhìn thấy một hòn sỏi dưới đáy hồ dường như cách mặt nước 1,5 m. Hỏi nếu đứng dưới hồ thì người ấy có bị ngập đầu không?.

Hướng dẫn

n₂ = 4/3; n₁ = 1; HA = 36cm.

a/ Người nhìn thấy bàn chân => tia sáng từ bàn chân đi vào mắt người

A là vị trí của bàn chân, A’ ảnh của bàn chân => để nhìn rõ thì góc r, i rất nhỏ

=> tan i ∼ sini ∼ i; tan r ∼ sin r ∼ r

tan i = HI/HA = i

tan r = HI/HA’ = r

n₁sin i = n₂.sin r => i/r = n₂/n₁ = HA’/HA => HA’ = 26cm

b/ Tương tự ta có HA’/HA = n₂/n₁ => HA = 4/3*1,5 = 2m => người đó sẽ bị ngập đầu

[collapse]

Bài tập 7. Một bể nước cao h = 80cm chứa đầy nước, một người đặt mắt nhìn xuống đáy bể theo phương gần vuông góc thấy đáy bể cách mắt mình 110cm. Hỏi người này đặt mắt cách mặt nước bao nhiêu? Cho chiết suất của nước là 4/3.

Hướng dẫn

[collapse]

Bài tập 8. Một cái bể hình chữ nhật có đáy phẳng nằm ngang chứa đầy nước. Một người nhìn vào điểm giữa của mặt nước theo phương hợp với phương thẳng đứng một góc 45^o thì vừa vặn nhìn thấy một điểm nằm trên giao tuyến của thành bể và đáy bể. Tính độ sâu của bể. Cho biết chiết suất của nước là n = 4/3, hai thành bể cách nhau 30cm.

Hướng dẫn

[collapse]

Bài tập 9. Bể chứa nước có thành cao 80cm và đáy phẳng dài 120cm. Độ cao mực nước trong bể là 60cm, chiết suất của nước là 4/3. Ánh nắng chiếu theo phương nghiêng 1 góc 30^o so với phương ngang.

a/ Hãy tìm độ dài của bóng đen tạo thành trên mặt nước.

b/ Hãy tìm độ dài của bóng đen tạo thành dưới đáy bể.

Hướng dẫn

[collapse]

Bài tập 10. Một người đặt mắt sát mặt nước nhìn một hòn đá dưới đáy một cái bể, có cảm giác hòn đá nằm ở độ sâu 0,8m. Chiều sâu thực của bể nước là bao nhiêu nếu người đó nhìn hòn đá dưới góc 60^o so với pháp tuyến. Biết chiết suất của nước là 4/3.

Hướng dẫn

[collapse]

Bài tập 11. Mắt người và cá cùng cách mặt nước 60cm, cùng nằm trên một mặt phẳng vuông góc với mặt nước. Biết chiết suất của nước là n = 4/3. Hỏi người thấy cá cách mình bao xa và cá thấy người cách nó bao xa.

Hướng dẫn

[collapse]

Bài tập khúc xạ ánh sáng dạng bài bản mặt song song