Câu C1 trang 220 SGK Vật Lí 11 Nâng cao

Trong trường hợp nào, ta không thể quan sát thấy hiện tượng khúc xạ của một tia sáng tại mặt phân cách hai môi trường trong suốt?

Giải

Khi nhìn từ môi trường có chiết suất lớn vào một môi trường có chiết suất nhỏ. Thí dụ như quan sát một vật trên mặt nước khi đang lặn ở trong nước, nếu nhìn lên mặt nước ở một góc khá lớn thì sẽ không quan sát được các vật trên mặt nước.

Câu C2 trang 220 SGK Vật Lí 11 Nâng cao

Hãy cho biết các điều kiện dể xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần.

Giải

Điều kiện để xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần là:

a) Ánh sáng phải đi từ môi trường trong suốt có chiết suất lớn sang môi trường trong suốt có chiết suất nhỏ hơn.

b) Góc tới i phải lớn hơn hoặc bằng góc giới hạn phản xạ toàn phần i > i_gh

Bài 1 trang 222 SGK Vật Lí 11 Nâng cao

Chọn câu trả lời đúng.

Cho một tia sáng đi từ nước \(\left( {n = {4 \over 3}} \right)\) ra không khí. Sự phản xạ toàn phần xảy ra khi góc tới:

A. i < 49°                      C. i> 49°.

B. i>42°                        D. i > 43°

Giải

Chọn C.

Ta có \(\sin {i_{gh}} = {{{n_2}} \over {{n_1}}} = {1 \over {{4 \over 3}}} = {3 \over 4} \Rightarrow i_{gh} = {49^0}\) và \(i > {i_{gh}}\)

Bài 2 trang 222 SGK Vật Lí 11 Nâng cao

 Câu nào dưới đây không đúng ?

A. Ta luôn luôn có tia khúc xạ khi tia sáng đi từ môi trường có chiết suất nhỏ hơn sang môi trường có chiết suất lớn hơn.

B. Ta luôn luôn có tia khúc xạ khi tia sáng đi từ môi trường có chiết suất lớn hơn sang môi trường có chiết suất nhỏ hơn.

C. Khi chùm sáng phản xạ toàn phần thì không có chùm sáng khúc xạ.

D. Khi có sự phản xạ toàn phần, cường độ chùm sáng phản xạbàng cường độ chùm sáng tới.

Giải

B là câu trả lời sai. Vì khi ánh sáng đi vào môi trường có chiết suất nhỏ hơn thì chỉ có tia khúc xạ nếu góc tới i < i_gh

Bài 3 trang 222 SGK Vật Lí 11 Nâng cao

 Một khối thuỷ tinh P có chiết suất n = 1,5, tiết diện thẳng là một tam giác cân ABC vuông góc tại B. Chiếu vuông góc tới mặt AB một chùm sáng song song SI

        a) Khối thuỷ tinh P ở trong không khí. Tính góc D làm bởi tia ló và tia tới.

        b) Tính lại góc D nếu khối P ở trong nước có chiết suất n’ =  1,33.

Giải

a)

Tia tới \(SI \bot AB\), góc tới i = 0 nên góc khúc xạ bằng 0, do đó tia SI truyền thẳng đến gặp mặt AC giữa thuỷ tinh và không khí, lúc này ta có trường hợp tia sáng đi từ thuỷ tinh ra không khí.

Góc giới hạn i_gh được tính theo công thức:

\(\sin {i_{gh}} = {{{n_2}} \over {{n_1}}} = {{{n_{kkhi}}} \over {{n_{ttinh}}}} = {1 \over {1,5}} \Rightarrow {i_{gh}} = 41,{8^0}\)

Ta có góc tới i = 45° > igh nên có hiện tượng phản xạ toàn phần tại mặt AC.

Vậy góc lệch D giữa tia ló KR và tia tới SI là 90°.

b)

Nếu khối thuỷ tinh ở trong nước thì:

\(\sin {i_{gh}} = {{{n_2}} \over {{n_1}}} = {{{n_{nuoc}}} \over {{n_{ttinh}}}} = {{1,33} \over {1,5}} \Rightarrow {i_{gh}} = 62,{5^0}\)

Lúc này góc tới i = 45° < igh, ta có hiện tượng khúc xạ ánh sáng:

\({{\sin i} \over {{\mathop{\rm s}\nolimits} {\rm{in}}\,{\rm{r}}}} = {{{n_2}} \over {{n_1}}}\)

\( \Rightarrow \sin \,r = {{{n_1}} \over {{n_2}}}\sin i = {{1,5} \over {1,33}}\sin {45^0}\)

\( \Rightarrow r = {53^0}\)

Góc lệch D giữa tia ló và tia tới là.

D = 53° - 45° = 8°.

Bài 4 trang 222 SGK Vật Lí 11 Nâng cao

Một miếng gỗ mỏng hình tròn, bán kính 4cm. Người ta cắm thẳng góc một chiếc đinh qua tâm O của miếng gỗ nổi trong chậu nước. Thành chậu thẳng đứng và rìa miếng gỗ cách thành chậu 10cm. Nước có chiết suất n = 1,33

a) Cho OA = 6cm. Mất ở trong không khí sẽ thấy đầu A cách mặt nước trong không khí bao nhiêu?

b) Tìm chiều dài lớn nhất của OA để mắt không thấy đầu A của đinh.

c) Thay nước bằng một chất lỏng có chiết suất n\ Khi giảm chiều dài OA của đinh tới 3,2cm thì mắt không thấy được đầu A của đinh nữa. Tính n’.

Giải

a)

Mắt ở trong không khí sẽ thấy tia khúc xạ từ nước ra không khí, do đó mắt quan sát thấy ảnh A' của A.

Theo công thức (Xem bài giải câu 5 bài tập bài 44)

\({{OA'} \over {{n_2}}} = {{OA} \over {{n_1}}} \Rightarrow OA' = {{{n_2}} \over {{n_1}}}OA\)

\( \Rightarrow OA' = {1 \over {1,33}}.6 = 4,5\left( {cm} \right)\)

Vậy mắt ở trong không khí sẽ thây đầu A cách mặt nước 4,5 cm.

 b) Để mắt không thây đầu A của dinh thì i > i_ghvì lúc dó không có tia khúc xạ từ nước ra không khí. Chiều dài lớn nhất của OA thoả i = i_gh và đồng thời phải bị cạnh của miếng gỗ che lấp đi.

Ta có:  \(\tan i = {{ON} \over {OA}} \Rightarrow OA = {{ON} \over {\tan i}}\)

Với  \({{\mathop{\rm sini}\nolimits} _{gh}} = {{{n_2}} \over {{n_1}}} = {1 \over {1,33}} \Rightarrow {i_{gh}} = {49^0}\)

Vậy  \(OA = {4 \over {\tan {{49}^0}}} = 3,53\left( {cm} \right)\)

c) Khi thay nước bằng một chất lỏng có chiết suất n' thì khi chiều dài của đinh là 3,2 cm thì mắt cũng không nhìn thấy đầu A của đinh.

Tương tự như câu trên: \(i = {i_{gh}}\) với \({{\mathop{\rm sini}\nolimits} _{gh}} = {{{n_2}} \over {{n_1}}} = {1 \over {n'}}\)

\(OA = {R \over {{\mathop{\rm tani}\nolimits} }} \Rightarrow \tan i = {R \over {OA}} = {4 \over {3,2}} = 1,25 \Rightarrow \cot gi = {1 \over {\tan i}} = 0,8\)

Áp dụng công thức lượng giác:

\(1 + {{\mathop{\rm cotg}\nolimits} ^2}i = {1 \over {{{\sin }^2}i}} \Rightarrow 1 + 0,{8^2} = n{'^2} \Rightarrow n' = 1,28\)

Giaibaitap.me