Bài tập về khúc xạ ánh sáng

Kiến thức cần nhớ

1. Sự khúc xạ ánh sáng

a. Hiện tượng khúc xạ ánh sáng

- Khúc xạ ánh sáng là hiện tượng lệch phương (gãy) của các tia sáng khi truyền xiên góc qua mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt khác nhau.

Trong đó:

+ SI là tia tới.

+ I là điểm tới.

+ N’IN là pháp tuyến với mặt phân cách tại I.

+ IR là tia khúc xạ.

+ IS’ là tia phản xạ.

+ i là góc tới, r là góc khúc xạ.

b. Định luật khúc xạ ánh sáng

- Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới (tạo bởi tia tới và pháp tuyến) và ở phía bên kia pháp tuyến so với tia tới.

- Với hai môi trường trong suốt nhất định, tỉ số giữa sin góc tới (sini) và sin góc khúc xạ (sinr) luôn không đổi:

$\frac{\sin i}{\sin r}$= hằng số

2. Chiết suất của môi trường

a. Chiết suất tỉ đối

- Tỉ số không đổi $\frac{\sin i}{\sin r}=n_{21}$ trong hiện tượng khúc xạ được gọi là chiết suất tỉ đối n₂₁ của môi trường (2) chứa tia khúc xạ đối với môi trường (1) chứa tia tới.

+ n₂₁ > 1 thì r < i: Tia khúc xạ bị lệch lại gần pháp tuyến hơn. Ta nói môi trường (2) chiết quang hơn môi trường (1).

 + n₂₁ < 1 thì r > i: Tia khúc xạ bị lệch xa pháp tuyến hơn. Môi trường (2) chiết quang kém môi trường (1).

b. Chiết suất tuyệt đối

- Chiết suất tuyệt đối (thường gọi tắt là chiết suất) của một môi trường là chiết suất tỉ đối của môi trường đó đối với chân không.

$n=\frac{c}{v}$

Trong đó:

+ c: tốc độ ánh sáng trong chân không.

+ v: tốc độ ánh sáng trong môi trường.

- Các môi trường trong suốt khác đều có chiết suất tuyệt đối lớn hơn 1.

- Chiết suất tỉ đối giữa môi trường (2) với môi trường (1) là:

$n_{21}=\frac{n_2}{n_1}$

Trong đó:

+ n₁ là chiết suất tuyệt đối của môi trường (2).

+ n₂ là chiết suất tuyệt đối của môi trường (1).

⇒ Công thức của định luật khúc xạ ánh sáng viết theo dạng đối xứng:

n₁sini = n₂sinr

3. Tính thuận nghịch của sự truyền ánh sáng

- Ánh sáng truyền đi theo đường nào thì cũng truyền ngược lại theo đường đó.

Bài tập tự luyện có hướng dẫn

B. 124000km/s

C. 72600km/s

D. 62700 km/s

Bài 3. Ba môi trường trong suốt (1), (2), (3) có thể đặt tiếp giáp nhau. Với cùng góc tới 60^o; nếu ánh sáng truyền từ (1) vào (2) thì góc khúc xạ là 45^o; nếu ánh sáng truyền từ (1) vào (3) thì góc khúc xạ là 30^o. Nếu ánh sáng truyền từ (2) vào (3) vẫn với góc tới 60^o thì góc khúc xạ là?

A. 38^o.

B. 34^o

C. 43^o.

D. 28^o

Bài 4. Một quả cầu trong suốt có bán kính 14 cm, chiết suất n. Tia tới SA song song song và cách đường kính MN của quả cầu đoạn 7 cm cho tia khúc xạ AN như hình. Chiết suất của quả cầu là?

A. 1,3.

B. 1,93

C. 1,54.

D. 1,43.

Bài 5. Một tia sáng được chiếu điến giữa của mặt trên của khối lập phương trong suốt, chiết suất n = 1,50 (hình vẽ). Tìm góc tới i lớn nhất để tia khúc xạ vào trong khối còn gặp mặt đáy của khối.

A. 45^o.

B. 60^o

C. 54^o.

D. 43^o.

Bài 6. Một bản mặt song song có bề dày 10cm, chiết suất n = 1,5 được đặt trong không khí. Chiếu tới bản một tia sáng với góc tời bằng 45^o. Khoảng cách giữa phương của tia tới và tia ló là

A. 6,16cm

B. 4,15cm

C. 3,25cm

D. 3,29cm

Bài 7. Một bản mặt song song có bề dày 6cm, chiết suất n = 1,5 được đặt trong không khí. Ảnh S’ của S qua bản mặt song song cách S một đoạn

A. 1cm

B. 2cm

C. 3cm

D. 4cm

Bài 8. Một bản mặt song song có bề dày 6cm, chiết suất n = 1,5 được đặt trong không khí. Điểm sáng S cách bản 20cm. Ảnh S’ của S qua bản mặt song song cách S một đoạn

A.10cm

B.14cm

C. 18cm

D. 22cm

Bài 9. Chiếu ánh sáng từ không khí vào nước có chiết suất n = 4/3 . Nếu góc khúc xạ r là 30^o thì góc tới i (lấy tròn) là

A. 20^o.

B. 36^o.

C. 42^o.

D. 45^o.

Bài 10. Một tia sáng truyền từ môi trường A vào môi trường B dưới góc tới 9^o thì góc khúc xạ là 8^o. Khi góc tới là 60^o thì góc khúc xạ là?

A. 47,3^o.

B. 56,4^o.

C. 50,4^o.

D. 58,7^o.

A. Chiết suất tỉ đối của môi trường chiết quang lớn hơn so với môi trường chiết quang nhỏ thì nhỏ hơn đơn vị.

B. Môi trường chiết quang kém có chiết suất tuyệt đối nhỏ hơn 1.

C. Chiết suất tỉ đối của môi trường 2 so với môi trường 1 bằng tỉ số chiết suất tuyệt đối n₂ của môi trường 2 với chiết suất tuyệt đối n₁ của môi trường 1

D. Chiết suất tỉ đối của 2 môi trường luôn lớn hơn đơn vị vì tốc độ ánh sáng trong chân không là tốc độ lớn nhất

Bài 12. Nước và thuỷ tinh có chiết suất lần lượt là n₁ và n₂. Chiết suất tỉ đối giữa thuỷ tinh và nước là

A. n₂₁ = n₁/n₂

B. n₂₁ = n₂/n₁

C. n₂₁ = n₂ - n₁

D. n₁₂ = n₁ - n₂

Bài 13. Khi chiếu ánh sáng từ không khí vào nước thì

A. góc khúc xạ luôn nhỏ hơn góc tới

B. góc khúc xạ luôn lớn hơn góc tới

C. góc khúc xạ luôn bằng góc tới

D. khi góc tới tăng thì góc khúc xạ giảm.

Bài 14. Chiếu một tia sáng đơn sắc đi từ không khí vào môi trường có chiết suất n với góc tới i. Tia phản xạ vuông góc với tia khúc xạ. Hệ thức nào sau đây là đúng?

A. sini = n

B. sini = 1/n

C. tani = n

D. tani = 1/n

Bài 15. Chiếu một tia sáng đơn sắc đi từ không khí vào môi trường có chiết suất n với góc tới i có tani = n. Mối quan hệ giữa tia phản xạ và tia khúc xạ nào sau đây là đúng?

A. song song

B. hợp với nhau góc 60^o

C. vuông góc

D. hợp với nhau góc 30^o