Vật lí lớp 11 hiện tượng khúc xạ ánh sáng nằm trong chủ đề Vật lí lớp 11 Khúc xạ ánh sáng
1/ Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là gì?
2/ Chiết suất của môi trường
a/ Chiết suất tuyệt đối n:
Chiết suất tuyệt đối (chiết suất) của một môi trường là đại lượng vật lí được xác định bằng biểu thức
\[n = \dfrac{c}{v}\]
Trong đó:
- n: chiết suất của môi trường
- c: tốc độ ánh sáng trong chân không
- v: tốc độ truyền ánh sáng trong môi trường xét.
b/ Chiết suất tỉ đối:
Chiết suất tỉ đối giữa hai môi trường bất kỳ được xác định bằng biểu thức
\[n_{21} = \dfrac{n_{2}}{n_{1}}\]
Trong đó:
- n$_{21}$: chiết suất tỉ đối của môi trường 2 đối với môi trường 1
- n1: chiết suất tuyệt đối của môi trường 1
- n2: chiết suất tuyệt đối của môi trường 2
Giải thích nguyên nhân của hiện tượng khúc xạ ánh sáng
Do chiết suất của các môi trường khác nhau là khác nhau => tốc độ truyền ánh sáng trong các môi trường là khác nhau. Theo nguyên lý Huyghen khi đến mặt phân cách giữa các môi trường trong suốt theo phương xiên góc, vận tốc của ánh sáng thay đổi đột ngột khiến cho tia sáng bị đổi hướng mắt ta quan sát được các vật nhờ vào ánh sáng phản xạ từ các vật đó đến mắt → ánh sáng bị gãy khúc → vật cũng bị gãy khúc → gây ra hiện tượng khúc xạ ánh sáng. Trường hợp ánh sáng truyền thẳng góc với môi trường trong suốt thì không có hiện tượng khúc xạ ánh sáng.
3/ Định luật khúc xạ ánh sáng:
- 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
Định luật khúc xạ ánh sáng:
- Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới, ở phía bên kia pháp tuyến so với tia tới.
- Với hai môi trường trong suốt nhất định, tỉ số giữa sin góc tới i và sin góc khúc xạ r luôn luôn không đổi\[\dfrac{\sin i}{\sin r} = n_{21}=\dfrac{n_2}{n_1}\]
Ứng dụng của hiện tượng khúc xạ ánh sáng
Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là một khái niệm quan trọng trong vật lí và có một số ứng dụng thực tế trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta. Một số ứng dụng này bao gồm:
- Thấu kính: Khúc xạ ánh sáng là nguyên tắc hoạt động của thấu kính. Thấu kính được sử dụng trong kính mắt, máy ảnh, kính viễn vọng, kính hiển vi và các thiết bị quang học khác để bẻ cong ánh sáng và hội tụ ánh sáng vào một điểm duy nhất, do đó tạo ra hình ảnh rõ nét.
- Lăng kính: Khúc xạ ánh sáng qua lăng kính được sử dụng để tách ánh sáng trắng thành các màu khác nhau. Đây là nguyên tắc đằng sau sự hình thành của cầu vồng.
- Ảo ảnh: Sự khúc xạ ánh sáng do sự thay đổi mật độ không khí là nguyên nhân hình thành ảo ảnh. Hiện tượng này được sử dụng trong thiết kế ảo ảnh quang học và các hiệu ứng đặc biệt.
- Sợi quang học: Khúc xạ ánh sáng cũng được sử dụng trong lĩnh vực sợi quang. Ánh sáng được truyền qua một sợi thủy tinh hoặc nhựa mỏng sử dụng nguyên lý phản xạ toàn phần bên trong, giúp giảm thiểu suy hao tín hiệu và nhiễu.
- Kim cương: Ánh sáng đi vào viên kim cương và bị khúc xạ nhiều lần, tạo ra ánh sáng lấp lánh đặc trưng của viên đá quý.