Vật lí lớp 11 Bài tập phản xạ toàn phần nâng cao thuộc chủ đề vật lí lớp 11 khúc xạ ánh sáng
Lý thuyết phản xạ toàn phần
Điều kiện để có phản xạ toàn phần
- Ánh sáng truyền từ môi trường chiết quang sang môi trường kém chiết quang (n1 > n2)
- Góc tới i ≥ i$_{gh }$ với \[\sin i_{gh}=\dfrac{n_{2}}{n_{1}}\]
Bài tập phản xạ toàn phần nâng cao
Bài tập 1. Một tia sáng SI truyền từ bán trụ thủy tinh ra không khí như hình vẽ. Biết chiết suất của không khí n2 = 1, của thủy tinh n2 = √2, α = 60o
a/ Tìm góc giới hạn phản xạ toàn phần
b/ Tìm góc khúc xạ của tia sáng khi đi ra không khí.
c/ Giữ nguyên góc tới đưa khối thủy tinh vào trong nước tính góc khúc xạ, biết chiết suất của nước là n3 = 4/3
d/ Tìm vận tốc truyền ánh sáng trong thủy tinh, biết vận tốc truyền ánh sáng trong chân không là c = 3.108m/s
Bài tập 2. Một khối bán trụ trong suốt bằng thủy tinh có chiết suất n = √2, nằm trong mặt phẳng của tiết diện vuông góc, chiếu tới khối bán trụ như hình vẽ. Hãy xác định đường đi của tia sáng với các giá trị góc α trong các trường hợp sau:
a/ khi α = 60o
b/ khi α = 45o
c/ khi α = 30o
Bài tập 3. Một ống dẫn sáng hình trụ với lõi có chiết suất n1 = 1,5 và phần vỏ bọc ngoài có chiết suất n2 = √2. Chùm tia tới hội tụ tại mặt trước của ống tại điểm I với góc 2α. Xác định α nhỏ nhất để tia sáng trong chùm đều truyền được trong ống.
Bài tập 4. Một khối thủy tinh P có chiết suất n1 = 1,5. Biết tiết diện thẳng là một tam giác ABC vuông cân tại B. Chiếu vuông góc tới mặt AB một chùm sáng song song SI
a/ Khối thủy tinh P ở trong không khí. Tính góc D hợp bởi tia ló và tia tới
b/ Tính lại góc D nếu khối P ở trong nước có chiết suất n2 = 4/3
Bài tập 5. Một tấm thủy tinh mỏng, trong suốt, chiết suất n1 = 1,5, có tiết diện là hình chữ nhật ABCD (AB rất lớn so với AD) mặt đáy AB tiếp xúc với một chất lỏng có chiết suất n2 = √2. Chiếu tia sáng SI nằm trong mặt phẳng ABCD tới mặt AD sao cho tia tới nằm phía trên pháp tuyến ở điểm tới và tia khúc xạ trong thủy tinh gặp đáy AB ở điểm K. Tính giá trị lớn nhất của góc tới i để có phản xạ toàn phần tại K.
Bài tập phản xạ toàn phần nâng cao
Bài tập 6. Một lăng kính thủy tinh có tiết diện thẳng là tam giác ABC có góc A = 90o, góc C = 15o, chiết suất là n. Chiếu tia sáng đơn sắc tới mặt AB như hình bên, tia khúc xạ tới mặt BC bị phản xạ lại toàn phần, sau đó tới mặt AC rồi ló ra theo phương vuông góc với tia tới. Tìm các giá trị của n và α.
Bài tập 7. Người ta gắn hai lăng kính có tiết diện thẳng là các tam giác vuông cân như hình vẽ. Lăng kính ABC có chiết suất n1 = 2,3. Lăng kính BCD có chiết suất n2. Chiếu một chùm tia sáng hẹp, song song, đơn sắc vuông góc với mặt AB và khúc xạ ở mặt BD tại I.
a/ Muốn chùm tia sáng ló ra khỏi mặt BD tại I’ sau khi phản xạ toàn phần trên mặt CD thì chiết suất n2 phải thỏa mãn điều kiện nào?
b/ Trong điều kiện cho n2= 3,1. Xác định góc lệch giưa tia tới và tia ló.
Bài tập 8. Một khối thủy tinh hình bán cầu tâm O bán kính R, chiết suất n = √2 đặt trong không khí, Chiếu một chùm tia sáng song song, rộng vào toàn bộ mặt phẳng của bán cầu và vuông góc với mặt phẳng đó.
a/ Tìm i$_{gh}$ phản xạ toàn phần của tia sáng từ thủy tinh ra không khí.
b/ vẽ tiếp được đi của tia sáng (1) cách O đoạn R/2. Và tìm góc lệch của tia ló ra khỏi tấm thủy tinh so với tia tới.
c/ Vẽ tiếp đường đi của tia sáng (2) cách O một đoạn R√3/2
d/ Xác định vùng trên mặt cầu tại đó tia sáng ló ra.
e/ Tìm sự phụ thuộc của khoảng cách từ O tới giao điểm G (G là giao điểm của tia sáng không đi qua O ló ra khỏi mặt cầu với tia sáng qua O) với góc tới i của tia sáng trên mặt cầu.
Bài tập 9. Một khối vật liệu đặt trong môi trường có chiết suất no = 1,5. Khối vật liệu đó gồm N (với N < 10) lớp mỏng phẳng trong suốt có độ dày như nhau e = 20mm (hình 4). Chiết suất của các lớp có biểu thức n$_{k}$ = no – (k/20) với k= 1, 2, 3, …. N. Chiếu một tia sáng tới mặt trên của khối vật liệu dưới góc tới i = 60o
a/ Với N =2. Chứng minh rằng tia sáng ló ra ở mặt dưới của khối vật liệu song song với tia tới. Tính khoảng cách giữa đường thẳng chứa tia ló và đường thẳng chứa tia tới.
b/ Với N bằng bao nhiêu thì tia sáng không ló ra ở mặt dưới của khối vật liệu. Giả thiết khối vật liệu đủ dài.
