Hiện tượng phản xạ toàn phần, vật lí lớp 11

Vật lí lớp 11 lý thuyết về hiện tượng phản xạ toàn phần thuộc chủ đề vật lí lớp 11 khúc xạ ánh sáng

1/ Hiện tượng phản xạ toàn phần

Thí nghiệm vật lí về hiện tượng phản xạ toàn phần

Hiện tượng phản xạ toàn phần chỉ xảy ra trong trường hợp ánh sáng đi từ môi trường chiết suất lớn sang môi trường chiết suất nhỏ hơn.

2/ Điều kiện xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần

Áp dụng công thức định luật khúc xạ ánh sáng ta có:

\[\sin i=\dfrac{n_{2}}{n_{1}}\sin r\]

vì n₁ >  n₂ => r  > i => khi góc i tăng thì góc r cũng tăng,

Khi r_max = 90^o=> sin r = 1 → i = $i_{gh}$

\[\sin i_{gh}=\dfrac{n_{2}}{n_{1}}\]

Nếu i > i_gh thì hiện tượng phản xạ toàn phần bắt đầu xảy ra.

Khác biệt giữa phản xạ toàn phần và hiện tượng phản xạ ánh sáng là hiện tượng phản xạ toàn phần xảy ra giữa hai môi trường trong suốt, hiện tượng phản xạ ánh sáng xảy ra tại mặt bề mặt cả vật liệu có khả năng phản xạ ánh sáng.

Ứng dụng của hiện tượng phản xạ toàn phần:

Phản xạ toàn phần bên trong (TIR) là hiện tượng xảy ra khi ánh sáng truyền từ môi trường đặc hơn sang môi trường kém đặc hơn và góc tới lớn hơn góc tới hạn. Khi TIR xảy ra, tất cả ánh sáng bị phản xạ trở lại môi trường đậm đặc hơn và không có ánh sáng nào được truyền vào môi trường ít đậm đặc hơn. TIR có nhiều ứng dụng thực tế, bao gồm:

Sợi quang học: Sợi quang được sử dụng rộng rãi trong viễn thông để truyền dữ liệu kỹ thuật số trên một khoảng cách dài. TIR được sử dụng để dẫn ánh sáng qua sợi cáp quang, được làm bằng vật liệu có chỉ số khúc xạ cao hơn không khí xung quanh.

Lăng kính phản xạ: Phản xạ toàn phần bên trong có thể được sử dụng để tạo ra lăng kính phản xạ, đây là một thiết bị có thể phản xạ ánh sáng ở một góc vuông. Một lăng kính tam giác làm bằng vật liệu có chỉ số khúc xạ cao có thể được sử dụng để phản xạ ánh sáng và góc tới có thể được điều chỉnh để kiểm soát lượng ánh sáng bị phản xạ.

Ống nhòm và kính thiên văn: Phản xạ toàn phần bên trong được sử dụng trong các lăng kính bên trong ống nhòm và kính thiên văn để tạo ra hình ảnh thẳng đứng. Các lăng kính được làm bằng vật liệu có chỉ số khúc xạ cao và các góc tới được kiểm soát cẩn thận để tạo ra phản xạ chính xác.

Nội soi: Nội soi là một thủ thuật y tế sử dụng một ống dài, mỏng có gắn camera ở đầu để kiểm tra bên trong cơ thể. TIR được sử dụng để truyền ánh sáng dọc theo chiều dài của ống nội soi, cho phép bác sĩ nhìn thấy bên trong cơ thể mà không cần rạch lớn.

Kính hiển vi: TIR có thể được sử dụng trong kính hiển vi huỳnh quang để kích thích có chọn lọc các phân tử huỳnh quang tại giao diện giữa hai vật liệu, cho phép chụp ảnh các cấu trúc sinh học có độ phân giải cao.

Cảm biến quang học: TIR có thể được sử dụng trong cảm biến quang học để phát hiện những thay đổi về chỉ số khúc xạ của vật liệu. Bằng cách theo dõi những thay đổi về lượng ánh sáng phản xạ, có thể phát hiện những thay đổi trong vật liệu đang được nghiên cứu.