Hiện tượng khúc xạ ánh sáng - Vật lí 9
Kiến thức cần nhớ
1. Hiện tượng khúc xạ ánh sáng
Hiện tượng tia sáng truyền từ môi trường trong suốt này sang môi trường trong suốt khác bị gãy khúc tại mặt phân cách giữa hai môi trường được gọi là hiện tượng khúc xạ ánh sáng.
Tia sáng truyền từ môi trường không khí sang môi trường nước bị gãy khúc.
- Trên hình vẽ, người ta gọi:
+ I là điểm tới; SI là tia tới.
+ IK là tia khúc xạ.
+ Đường NN’ vuông góc với mặt phân cách là pháp tuyến tại điểm tới.
+ là góc tới, kí hiệu là i.
+ là góc khúc xạ, kí hiệu là r.
+ Mặt phẳng chứa tia tới SI và pháp tuyến NN’ là mặt phẳng tới.
- Khi tia sáng truyền từ không khí sang nước thì:
+ Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới.
+ Góc khúc xạ nhỏ hơn góc tới.
2. Sự khúc xạ của tia sáng khi truyền từ nước sang không khí
Khi tia sáng truyền từ nước sang không khí thì:
+ Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới.
+ Góc khúc xạ lớn hơn góc tới.
Các dạng bài tập về Hiện tượng khúc xạ ánh sáng
Dạng 1: Vẽ đường đi của tia sáng và ảnh của điểm sáng qua thấu kính
Phương pháp giải
Để vẽ được tia khúc xạ ta sử dụng tính chất sau:
- Nếu tia sáng truyền từ không khí vào nước thì góc khúc xạ nhỏ hơn góc tới nên tia khúc xạ được vẽ lệch gần pháp tuyến hơn so với tia tới.
Nếu tia sáng truyền từ nước vào không khí thì góc khúc xạ lớn hơn góc tới nên tia khúc xạ được vẽ lệch xa pháp tuyến hơn so với tia tới.
Nếu tia tới vuông góc với mặt phân cách giữa hai môi trường thì tia ló tiếp tục truyền thẳng (không bị gãy khúc)..
Dạng 2: Hiện tượng nâng và hạ ảnh do khúc xạ ánh sáng
Phương pháp giải
Ảnh tạo bởi sự khúc xạ sẽ bị lệch khỏi vị trí thực tế.
- Khi nhìn từ không khí vào nước: ảnh dịch lại gần mắt
- Khi nhìn từ không khí vào nước: ảnh dịch lại gần mắt
Ví dụ minh họa
Ví dụ 1: Trong trường hợp nào dưới đây tia sáng truyền tới mắt là tia khúc xạ?
A. Khi ta soi gương.
B. Khi ta đang đọc chữ viết trên bảng.
C. Khi ta ngắm một con cá đang bơi trên một dòng suối.
D. Khi ta nhìn bó hoa đang cầm trên tay.
Lời giải:
Khúc xạ ánh sáng là hiện tượng ánh sáng bị gãy khúc tại mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt khác nhau. => Trong 4 đáp án, chỉ có C là thỏa mãn điều kiện có khúc xạ ánh sáng với môi trường trong suốt thứ nhất là nước, môi trường trong suốt thứ hai là không khí.
=> Chọn C
Ví dụ 2: Chiếu một tia laze (laser) từ không khí song song với bề mặt một khối thủy tinh dày, trong suốt. Hiện tượng xảy ra là gì?
Lời giải:
Khúc xạ ánh sáng là hiện tượng ánh sáng bị gãy khúc tại mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt khác nhau. Trong đề bài, tia laze chỉ truyền trong không khí (song song với mặt phân cách) => tia laze sẽ luôn truyền thẳng trong không khí và không xảy ra hiện tượng khúc xạ.
Bài tập tự vận dụng (có hướng dẫn)
Câu 1: Dùng kẹp gắp một viên bi dưới đáy chậu lúc không có nước và lúc chậu đầy nước. Phát biểu nào sau đây chính xác?
A. Chậu có nước khó gắp hơn vì ánh sáng từ viên bi truyền đến mắt bị khúc xạ nên khó xác định vị trí của viên bi.
B. Chậu có nước khó gắp hơn vì có hiện tượng phản xạ ánh sáng.
C. Chậu có nước khó gắp hơn vì bi có nước làm giảm ma sát.
D. Chậu có nước khó gắp hơn vì có hiện tượng tán xạ ánh sáng.
Ánh sáng từ viên bi tới mặt phân cách bị khúc xạ, đổi phương truyền sáng, do đó ta chỉ nhìn thấy ảnh của viên bi (khác vị trí so với viên bi), nên khó xác định vị trí của viên bi
→ Đáp án A
Câu 2: Một tia sáng khi truyền từ nước ra không khí thì:
A. Góc khúc xạ lớn hơn góc tới.
B. Tia khúc xạ luôn nằm trùng với pháp tuyến.
C. Tia khúc xạ hợp với pháp tuyến một góc 300.
D. Góc khúc xạ vẫn nằm trong môi trường nước.
Một tia sáng khi truyền từ nước ra không khí thì góc khúc xạ lớn hơn góc tới
→ Đáp án A
Câu 3: Trong trường hợp nào dưới đây tia sáng truyền tới mắt là tia khúc xạ?
A. Khi ta ngắm một bông hoa trước mắt.
B. Khi ta soi gương.
C. Khi ta quan sát một con cá vàng đang bơi trong bể cá cảnh.
D. Khi ta xem chiếu bóng.
Hiện tượng tia sáng truyền từ môi trường trong suốt này sang môi trường trong suốt khác bị gãy khúc tại mặt phân cách giữa hai môi trường, được gọi là hiện tượng khúc xạ ánh sáng.
→ Đáp án C
Môi trường trong suốt thứ nhất ở đây là không khí.
Môi trường trong suốt thứ hai ở đây là nước.
Câu 4: Trong hiện tượng khúc xạ ánh sáng, góc khúc xạ r là góc tạo bởi:
A. tia khúc xạ và pháp tuyến tại điểm tới.
B. tia khúc xạ và tia tới.
C. tia khúc xạ và mặt phân cách.
D. tia khúc xạ và điểm tới.
Trong hiện tượng khúc xạ ánh sáng, góc khúc xạ r là góc tạo bởi tia khúc xạ và pháp tuyến tại điểm tới
→ Đáp án A
Câu 5: Một tia sáng đèn pin được rọi từ không khí vào một xô nước trong. Tại đâu sẽ xảy ra hiện tượng khúc xạ ánh sáng?
A. Trên đường truyền trong không khí.
B. Tại mặt phân cách giữa không khí và nước.
C. Trên đường truyền trong nước.
D. Tại đáy xô nước.
Tại mặt phân cách giữa không khí và nước sẽ xảy ra hiện tượng khúc xạ ánh sáng
→ Đáp án B
Câu 6: Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là hiện tượng tia sáng tới khi gặp mặt phân cách giữa hai môi trường:
A. bị hắt trở lại môi trường cũ.
B. bị hấp thụ hoàn toàn và không truyền đi vào môi trường trong suốt thứ hai.
C. tiếp tục đi thẳng vào môi trường trong suốt thứ hai.
D. bị gãy khúc tại mặt phân cách giữa hai môi trường và đi vào môi trường trong suốt thứ hai.
Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là hiện tượng tia sáng tới khi gặp mặt phân cách giữa hai môi trường bị gãy khúc tại mặt phân cách giữa hai môi trường và đi vào môi trường trong suốt thứ hai
→ Đáp án D
Câu 7: Pháp tuyến là đường thẳng
A. tạo với tia tới một góc vuông tại điểm tới.
B. tạo với mặt phân cách giữa hai môi trường góc vuông tại điểm tới.
C. tạo với mặt phân cách giữa hai môi trường một góc nhọn tại điểm tới.
D. song song với mặt phân cách giữa hai môi trường.
Pháp tuyến là đường thẳng vuông góc với mặt phẳng phân cách giữa hai môi trường tại điểm tới
→ Đáp án B
Câu 8: Khi một tia sáng đi từ không khí tới mặt phân cách giữa không khí và nước thì có thể xảy ra hiện tượng nào dưới đây?
A. Chỉ có thể xảy ra hiện tượng khúc xạ.
B. Chỉ có thể xảy ra hiện tượng phản xạ.
C. Không thể đồng thời xảy ra cả hiện tượng khúc xạ lẫn hiện tượng phản xạ.
D. Có thể đồng thời xảy ra cả hiện tượng khúc xạ lẫn hiện tượng phản xạ.
Có thể đồng thời xảy ra cả hiện tượng khúc xạ lẫn hiện tượng phản xạ
→ Đáp án D
Câu 9: Chiếu tia tới SI từ không khí tới mặt phân cách với thuỷ tinh. Trong các tia đã cho ở hình vẽ, tia nào là tia khúc xạ?
A. Tia 1
B. Tia 3
C. Tia 4
D. Tia 2
Tia 3 là tia khúc xạ
→ Đáp án B
Câu 10: Hãy chọn câu phát biểu đúng
A. Khi ánh sáng đi từ nước vào không khí thì tia tới và tia khúc xạ không nằm cùng trong mặt phẳng tới. Góc tới bằng góc khúc xạ.
B. Khi ánh sáng đi từ nước vào không khí thì tia tới và tia khúc xạ nằm cùng trong mặt phẳng tới. Góc tới nhỏ hơn góc khúc xạ.
C. Khi ánh sáng đi từ nước vào không khí thì tia tới và tia khúc xạ nằm cùng trong mặt phẳng tới. Góc tới bằng góc khúc xạ.
D. Khi ánh sáng đi từ nước vào không khí thì tia tới và tia khúc xạ nằm cùng trong mặt phẳng tới. Góc tới bằng góc khúc xạ.
Tia tới và tia khúc xạ luôn nằm cùng trong mặt phẳng tới. Do nước là môi trường chiết quang hơn nên không khí nên góc tới nhỏ hơn góc khúc xạ
→ Đáp án B
Xem thêm các dạng bài tập chi tiết và hay khác:
70 Bài tập về Quan hệ giữa góc tới và góc khúc xạ (có đáp án)
70 Bài tập về Thấu kính hội tụ (có đáp án)
70 Bài tập về Ảnh của một vật tạo bởi thấu kính hội tụ (có đáp án)
