Bài 27: Phản Xạ Toàn Phần

I. Hiện tượng phản xạ toàn phần

1. Hiện tượng phản xạ toàn phần

Là hiện tượng phản xạ toàn bộ tia sáng tới, xảy ra ở mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt.

* Chiếu một tia sáng từ môi trường có chiết suất n1 vào môi trường có chiết suất n2 nhỏ hơn. Do n1 > n2 nên r > i.

+ Khi góc tới i nhỏ, tia khúc xạ IR rất sáng còn tia phản xạ IK mờ.

+ Tăng i thì r tăng và r luôn lớn hơn i, đồng thời tia phản xạ sáng dần lên còn tia khúc xạ mờ dần đi.

+ Khi i = igh thì r = 90o, tia khúc xạ nằm ngay trên mặt phân cách và rất mờ, còn tia phản xạ rất sáng.

+ Khi i > igh: không còn tia khúc xạ. Toàn bộ tia tới bị phản xạ vào nước, lúc này tia phản xạ sáng như tia tới. Đây là hiện tượng phản xạ toàn phần, igh gọi là góc giới hạn phản xạ toàn phần.

2. Điều kiện để có phản xạ toàn phần

+ Tia sáng tới phải truyền từ môi trường chiết quang hơn sang môi trường chiết quang kém (n1 > n2).

+ Góc tới i ≥ igh. 

Góc igh được xác định bởi:

Khi môi trường 2 là không khí (hoặc chân không) thì n2 = 1   

⇒

II. Ứng dụng của hiện tượng phản xạ toàn phần

Sợi quang bằng chất dẻo trong suốt, dễ uốn, có chiết suất n1, được bao quanh bằng một lớp vỏ có chiết suất n2 nhỏ hơn n1. Một tia sáng (tín hiệu) đi vào bên trong sợi ở một đầu sẽ bị phản xạ toàn phần liên tiếp ở thành trong của sợi, rồi ló ra ở đầu kia. Nhiều sợi quang được ghép với nhau tạo thành bó sợi quang hay cáp quang.

+ Trong y học, cáp quang đóng vai trò như một ống dẫn ánh sáng, được dùng trong phương pháp nội soi….

+ Trong công nghệ thông tin, cáp quang được dùng để truyền các tín hiệu. . .

Bài tập luyện tập phản xạ toàn phần của trường Nguyễn Khuyến

Câu 1: Phát biểu nào sau đây là không đúng?

A. Khi có phản xạ toàn phần thì toàn bộ ánh sáng phản xạ trở lại môi ban đầu chứa chùm tia sáng tới.

B. Phản xạ toàn phần chỉ xảy ra khi ánh sáng đi từ môi trường chiết quang hơn sang môi trường kém chiết quang hơn.

C. Phản xạ toàn phần xảy ra khi góc tới lớn hơn góc giới hạn phản xạ toàn phần igh.

D. Góc giới hạn phản xạ toàn phần được xác định bằng tỉ số giữa chiết suất của môi trường chiết quang hơn với môi trường chiết quang kém hơn.

Câu 2: Sợi quang học là ứng dụng của hiện tượng nào sau đây?

A. Khúc xạ ánh sáng.

B. Phản xạ toàn phần.

C. Truyền thẳng ánh sáng.

D. Phản xạ ánh sáng.

Câu 3: Tia sáng đi từ không khí vào chất lỏng trong suốt với góc tới i = 600 thì góc khúc xạ r = 300. Để xảy ra phản xạ toàn phần khi tia sáng từ chất lỏng ra không khí thì góc tới i:

A. i > 420

B. i > 450

C. i > 35,260

D. i > 28,50

Câu 4: Khi ánh sáng đi từ nước ( ) sang không khí góc giới hạn phản xạ toàn phần có giá trị là

A. igh = 41048’

B. igh = 48035’

C. igh = 62044’

D. igh = 38026’

Câu 5: Một tia sáng truyền từ môi trường chiết suất lớn sang môi trường chiết suất nhỏ. Góc giới hạn toàn phần là α0. Độ lệch lớn nhất của tia tới và tia khúc xạ là

A.

B.

C.

D.

Câu 6: Cho ba môi trường A, B và C có chiết suất lần lượt là nA > nB > nC. Điều gì sau đây là sai?

A. Hiện tượng phản xạ toàn phần có thể xảy ra khi ánh sáng đi từ môi trường A sang môi trường B.

B. Hiện tượng phản xạ toàn phần có thể xảy ra khi ánh sáng đi từ môi trường C sang môi trường B.

C. Hiện tượng phản xạ toàn phần có thể xảy ra khi ánh sáng đi từ môi trường B sang môi trường C.

D. Hiện tượng phản xạ toàn phần có thể xảy ra khi ánh sáng đi từ môi trường A sang môi trường C.

Câu 7: Một khối thủy tinh P có chiết suất n đặt trong không khí tiết diện thẳng là tam giác cân ABC vuông tại B. Chiếu vuông góc tới mặt AB một chùm sáng song song SI thì tia sáng đi là là mặt AC. Chiết suất n của khối chất P là

A. n =

B. n =

C. n = 2,0

D. n = 3.

Câu 8: Một miếng gỗ hình tròn bán kính 4 cm. Ở tâm O, cắm thẳng góc một đinh OA. Thả miếng gỗ nổi trong một chậu nước có chiết suất n = 1,33. Đinh OA ở trong nước, cho OA = 6 cm. Mắt đặt trong không khí sẽ thấy đầu A cách mặt nước một khoảng lớn nhất là

A. OA’ = 3,66 cm.

B. OA’ = 4,39 cm.

C. OA’ = 6,00 cm.

D. OA’ = 8,74 cm.

Câu 9: Một cái đinh được cắm vuông góc vào tâm O một tấm gỗ hình tròn có bán kính R = 5 cm. Tấm gỗ được thả nổi trên mặt thoáng của một chậu nước. Đầu A của đinh ở trong nước. Cho chiết suất của nước là n = . Cho chiều dài OA của đinh ở trong nước là 8,7 cm. Mắt ở trong không khí nhìn đầu đinh theo phương đi sát mép gỗ sẽ thấy đầu đinh ở cách mặt nước bao nhiêu xen-ti-mét?

A. OA’ 5,62 cm.

B. OA’ 6,50 cm.

C. OA’ 7,00 cm.

D. OA’ 4,78 cm.

Câu 10: Một khối nhựa trong suốt hình lập phương, chiết suất n. (HB.10). Xác định điều kiện về n để mọi tia sáng từ không khí khúc xạ vào một mặt và truyền thẳng tới mặt kề đều phản xạ toàn phần ở mặt này.

A. n ≥ 2,0                             

B. n ≥ 2,5                    

C. n ≥ 3,0                        

D. n ≥

Hướng dẫn giải bài tập luyện tập phản xạ toàn phần

ĐÁP ÁN

Câu 1: D

Câu 2: B

Câu 3: C

+ i = 600, r = 300, n chiết suất chất lỏng.

+ n =  

+ Để xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần khi tia sáng đi từ chất lỏng ra không khí với góc tới i:

 

Câu 4: B

+ n1 chiết suất của môi trường chứa tia tới.

+ n2 chiết suất của môi trường chứa tia khúc xạ.

+ Góc giới hạn trong hiện tượng phản xạ toàn phần.

 

Câu 5: B

+ Độ lệch lớn nhất của tia tới và tia khúc xạ ứng với i = igh

Câu 6: B

Câu 7: A

+ Tia SI vuông góc với mặt AB nên đi thẳng tới mặt bên AC với góc tới i.

+ Vì ABC vuông cân tại B ⇒ Â = = î = 450

+ Tia ló ra ngoài mặt bên là 900.

+ Áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng tại J:

           

 

Câu 8: A

+ Để thấy ảnh A’ của A ở xa mặt nước nhất, ta phải đặt mắt ở vị trí như hình vẽ ( H8.b).

+ Góc tới î =

+ Ta có tani =

+ Tại I: sinr = nsini

+ OA’ =  

Câu 9: Chọn A

+ Ta có: tan  

+ Góc tới của tia AB là:

 

+ Từ hình HB.9:

OB = OA.tani = OA’.tanr

Nên OA’ = OA.

+ sinr = n.sini = .sin300 =  

+ tanr =

+ OA’ = OA.

Câu 10: D

+ Điều kiện: i2 ≥ igh  

+  

+ Vậy:    

 

+ Điều kiện này vẫn phải nghiệm với (i1)max = 900  

Giáo viên biên soạn: Ngô Thành

Đơn vị: Trường THCS – THPT Nguyễn Khuyến