Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là gì? Định luật khúc xạ ánh sáng?

Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là gì ? Định luật khúc xạ ánh sáng ? Tính thuận nghịch của khúc xạ ánh sáng. Sự khúc xạ của ánh sáng khi truyền từ nước sang không khí và ngược lại .

Bài học về hiện tượng khúc xạ ánh sáng là một trong những kỹ năng và kiến thức cơ bản nhưng quan trọng trong chương trình môn Vật lý. Nhiều phần kỹ năng và kiến thức về khúc xạ ánh sáng còn trừu tượng, khó hiểu. Bài viết dưới đây sẽ giúp những bạn mạng lưới hệ thống cơ bản những kiến thức và kỹ năng cần nắm vững về khúc xạ ánh sáng.

Bạn đang đọc: Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là gì? Định luật khúc xạ ánh sáng?

1. Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là gì?

Khúc xạ ánh sáng là hiện tượng khi đi qua hai mặt phân làn hai môi trường tự nhiên truyền ánh sáng thì chùm tia sáng bị đổi phương bất ngờ đột ngột. Dễ hiểu hơn là : Hiện tượng khúc xạ ánh sáng chính là hiện tượng ánh sáng bị gãy khúc khi truyền xiên góc giữa 2 thiên nhiên và môi trường trong suốt. Đây cũng hoàn toàn có thể coi là sự đổi khác do tốc độ, vận tốc dẫn đến bẻ cong ánh sáng khi truyền từ những môi trường tự nhiên khác nhau.

Nguyên nhân của hiện tượng khúc xạ ánh sáng là từ đâu?

Khi ánh sáng chiếu vào môi trường tự nhiên khác nhau thì sẽ có tốc độ khác nhau, điều đó chứng tỏ môi trường tự nhiên là một tác nhân tác động ảnh hưởng nghiêm trọng đến việc truyền ánh sáng. Theo điều tra và nghiên cứu khoa học, hiện tượng khúc xạ ánh sáng do 02 nguyên do : – Một là : Tốc độ bị đổi khác. Khi ánh sáng bị khúc xạ ( hay còn gọi là uốn cong ) nhiều hơn nghĩa là nó đã bị chất khiến làm cho tăng cường hoặc chậm hơn. – Hai là : Góc của tia tới. Lượng khúc xạ ánh sáng cũng sẽ nhiều hơn khi đi vào góc lớn hơn. Nhưng khi ánh sáng đi vào góc 90 độ so với mặt phẳng pháp tuyến thì ánh sáng sẽ chậm lại và không đổi khác hướng. Ví dụ : Lấy một chiếc cốc thủy tinh chứa đầy nước sau đó đặt một chiếc ống hút nằm nghiêng vào bên trong cốc nước. Quan sát ta sẽ thấy phần ánh sáng phản xạ truyền từ ống hút không còn được truyền thẳng mà đã bị gãy khúc tại mặt phân làn giữa hai thiên nhiên và môi trường là không khí và chất lỏng. Chính bởi điều này mà khi đặt ống hút vào cốc nước và quan sát ta lại nhìn thấy chiếc ống hút có vẻ như đã bị nghiêng đi một phần. Giải thích hiện tượng : Mắt ta hoàn toàn có thể quan sát được mọi vật là nhờ có ánh sáng và ánh sáng thì luôn truyền theo một đường thẳng. Khi ta nhìn một vật ( không phải là nguồn sáng ) mà ánh sáng từ nguồn sáng phát ra chiếu đến vật đó thì tùy thuộc vào góc nhìn, sắc tố của nguồn sáng mà mắt ta sẽ quan sát được những hình dạng khác nhau của vật cần quan sát.

Xem thêm: Các bước và cách làm văn nghị luận xã hội, văn học điểm cao

2. Định luật khúc xạ ánh sáng là gì?

Trong đó : – i là góc giữa tia sáng đi từ thiên nhiên và môi trường 1 đến mặt phẳng ngăn cách và pháp tuyến của mặt phẳng ngăn cách 2 môi trường tự nhiên. – r là góc giữa tia sáng đi từ mặt phân làn đến môi trường tự nhiên 2 và pháp tuyến của mặt phẳng ngăn cách hai môi trường tự nhiên. – n1 chính là chiết suất của môi trường tự nhiên 1. – n2 sẽ là chiết suất của môi trường tự nhiên 2. Với công thức trên ta hoàn toàn có thể phát biểu thành định luật khúc xạ ánh sáng được diễn giải như sau : Tia khúc xạ luôn nằm trong mặt phẳng tới và ở phía bên kia pháp tuyến so với tia tới. Mặt phẳng tới là mặt phẳng tạo thành bởi tia tới và pháp tuyến. Với 2 thiên nhiên và môi trường trong suốt nhất định, tỉ số giữa sin i và sin r là một hằng số. Tỉ lệ giữa sin góc tới ( sin i ) và sin góc khúc xạ ( sin r ) luôn không đổi. sin i / sin r = n / n = const

Xem thêm: Giải thích về quy định tật khúc xạ về mắt khi nhập ngũ

3. Sự khúc xạ của ánh sáng khi truyền từ nước sang không khí và ngược lại :

Khi tia sáng truyền từ không khí sang nước:

– Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới – Góc khúc xạ nhỏ hơn góc tới

Khi tia sáng truyền được từ nước sang không khí:

– Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới – Góc khúc xạ lớn hơn góc tới

Xem thêm: Chuyển hoá năng lượng là gì? Ví dụ về chuyển hóa điện năng?

4. Chiết suất:

Do chiết suất của những môi trường tự nhiên khác nhau là khác nhau nên vận tốc truyền ánh sáng trong những thiên nhiên và môi trường là khác nhau. Chiết suất theo định nghĩa Vật Lý là tỉ số giữa vận tốc ánh sáng trong chân không và vận tốc pha của bức xạ điện từ trong vật tư. Chiết suất này thường được ký hiệu là n. Vận tốc của ánh sáng khi nó Viral qua vật tư trong suốt như thủy tinh hoặc không khí thường nhỏ hơn c. Tỷ số giữa c và tốc độ v của ánh sáng truyền qua vật tư sẽ được gọi là chỉ số chiết suất n của vật tư. Có thể thấy, chiết suất của thiên nhiên và môi trường trong khúc xạ ánh sáng có hai loại, đó là chiết suất tỉ đối và chiết suất tuyệt đối. Vậy chiết suất tỉ đối là gì ? Chiết suất tuyệt đối là gì ?

4.1. Chiết suất tỉ đối:

Trong định luật khúc xạ ánh sáng, tỉ số không đổi sini / sinr kí hiệu là n21 được gọi là chiết suất tỉ đối của thiên nhiên và môi trường 2 ( thiên nhiên và môi trường chứa tia khúc xạ ) so với thiên nhiên và môi trường 1 ( thiên nhiên và môi trường chứa tia tới ).

Theo đó : – Nếu n21 < 1 thì r > i : Tia khúc xạ bị lệch xa trục pháp tuyến hơn, ta nói môi trường tự nhiên 2 chiết quang kém hơn môi trường tự nhiên 1. – Nếu n21 > 1 thì r < i : Tia khúc xạ bị lệch gần pháp tuyến hơn, ta nói môi trường tự nhiên 2 chiết quang tốt hơn môi trường tự nhiên 1. Bảng chiết suất tỉ đối của 1 số ít môi trường tự nhiên :

Chất rắn (20oC)	Chiết suất	Chất rắn (20oC)	Chiết suất
Kim cương Thủy tinh crao Thủy tinh flin Nước đá	2,419 1,464 ÷ 1,532 1,603 ÷ 1,865 1,309	Muối ăn (NaCl) Hổ phách Politiren Xaphia	1,544 1,546 1,590 1,768
Chất lỏng (20oC)	Chiết suất	Chất lỏng (20oC)	Chiết suất
Nước Benzen	1,333 1,501	Rượu etylic Glixerol	1,361 1,473
Chất khí (0oC, 1atm)	Chiết suất	Chất khí (0oC, 1atm)	Chiết suất
Không khí	1,000293	Khí cacbonic	1,00045

4.1. Chiết suất tuyệt đối:

Chiết suất tuyệt đối của một thiên nhiên và môi trường là chiết suất tỉ đối của thiên nhiên và môi trường đó so với môi trường tự nhiên chân không. Chiết suất của thiên nhiên và môi trường chân không bằng 1. Mọi môi trường tự nhiên trong suốt khác đều có chiết suất lớn hơn 1. Giữa chiết suất tỉ đối n21 của môi trường tự nhiên 2 so với môi trường tự nhiên 1 và những chiết suất tuyệt đối n2 và n1 của chúng sẽ có hệ thức : n21 = n2n1 Ngoài ra, người ta đã chứng tỏ được rằng : Chiết suất tuyệt đối của những thiên nhiên và môi trường trong suốt tỉ lệ nghịch với tốc độ truyền ánh sáng trong những thiên nhiên và môi trường đó : n2n1 = v1v2 Do đó, nếu thiên nhiên và môi trường 1 là chân không thì ta có : n1 = 1 và v1 = c = 3.108 m / s => Kết quả : n2 = cv2 Vì tốc độ truyền ánh sáng trong những thiên nhiên và môi trường đều nhỏ hơn tốc độ truyền ánh sáng trong chân không, do vậy chiết suất tuyệt đối của những môi trường tự nhiên luôn luôn lớn hơn 1. Ý nghĩa của chiết suất tuyệt đối : Chiết suất tuyệt đối của môi trường tự nhiên trong suốt cho biết tốc độ truyền ánh sáng trong thiên nhiên và môi trường đó nhỏ hơn tốc độ truyền ánh sáng trong chân không bao nhiêu lần. Ta hoàn toàn có thể thiết lập được hệ thức :

Trong đó :

n2 là chiết suất tuyệt đối của môi trường 2.

Xem thêm: Hướng dẫn sử dụng tai nghe Amoi F9 chính hãng chi tiết – TIN CÔNG NGHỆ

n1 là chiết suất tuyệt đối của môi trường tự nhiên 1. Mối liên hệ giữa chiết suất tuyệt đối của một môi trường tự nhiên và tốc độ :

Trong đó : c là tốc độ ánh sáng trong chân không ( c = 3.108 m / s ). v là tốc độ ánh sáng trong môi trường tự nhiên đang xét. Lưu ý : Chiết suất của chân không là 1. Chiết suất của không khí = 1,000293 và thường được làm tròn = 1. Các thiên nhiên và môi trường trong suốt khác đều có chiết suất tuyệt đối lớn hơn 1. Một vài hệ thức khác của định luật khúc xạ ánh sáng mà những em cần ghi nhớ : Công thức khúc xạ ánh sáng : n1sini = n2sinr – Nếu i và r nhỏ hơn 10 độ thì sini ≈ i ; sinr ≈ r → n1i = n2r. – Nếu i = 0, r = 0 thì không xảy ra hiện tượng khúc xạ.

Xem thêm: Sóng điện từ là gì? Đặc tính và ứng dụng của Sóng điện từ?

5. Tính thuận nghịch của khúc xạ ánh sáng:

Sự truyền ánh sáng có tính thuận nghịch nghĩa là ánh sáng truyền đi theo đường nào thì cũng truyền ngược lại theo đường đó. Từ đặc thù này những em sẽ có hệ thức :

Xem thêm: Từ trường là gì? Tính chất? Quy tắc nắm bàn tay phải là gì?

6. Ứng dụng của hiện tượng khúc xạ ánh sáng:

Ứng dụng hiện tượng khúc xạ ánh sáng: Trong thiên văn học, thời kỳ đầu khi kính thiên văn mới được chế tác, việc quan sát các vật thể ở xa bị ảnh hưởng bởi hiện tượng khúc xạ ánh sáng khi ánh sáng truyền từ không gian xuyên qua bầu khí quyển vào trong trái đất. Nhờ hiện tượng khúc xạ ánh sáng mà giới khoa học thiên văn biết cách chỉnh sửa các loại ống kính thiên văn để quan sát các ngôi sao, hành tinh ngoài vũ trụ mà không bị hiện tượng khúc xạ ánh sáng cản trở, các nhà vật lí thiên văn đã có thể vi chỉnh các ống kính thiên văn để hình ảnh quan sát được rõ hơn. Trước kia việc quan sát bị sai lệch do hiện tượng khúc xạ ánh sáng truyền từ không gian qua khí quyển Trái Đất.
Ngày nay để loại bỏ hoàn toàn hiện tượng khúc xạ ánh sáng, các khoa học đã đặt hẳn một chiếc kính thiên văn ngoài không gian.

Bên cạnh đó, nhờ vào triết lý của hiện tượng khúc xạ ánh sáng mà quả đât hoàn toàn có thể hiểu rõ được vì sao khi quan sát trên khung trời đêm, tất cả chúng ta hoàn toàn có thể nhìn thấy được những ngôi sao 5 cánh lấp lánh lung linh. Bởi vào đêm hôm, khi nhìn lên khung trời tối, bạn sẽ nhìn được ánh sáng từ những ngôi sao 5 cánh bị khúc xạ nhiều lần khi truyền từ khoảng trống và xuyên qua bầu khí quyển vào Trái Đất.

Xem thêm: Dòng điện định mức là gì? Ký hiệu, công thức và cách tính?

7. Một số bài tập vận dụng về định luật khúc xạ ánh sáng:

Câu 1 : Vì sao khi một thanh hoặc một que thẳng cắm nghiêng trong một cốc nước, thanh không còn thẳng nữa, mà nghiêng đi một góc khác ? Khi rút ống hút ra khỏi cốc, hoặc cắm thẳng đứng ống hút vào cốc, ta không quan sát thấy hiện tượng trên nữa ? Giải thích : Ánh sáng bị khúc xạ khi nó đi ra khỏi nước, mang lại ảo giác là những vật trong nước hình như vừa méo mó vừa trông gần hơn so với trong thực tiễn. Trước tiên sóng phải truyền qua nước, rồi truyền qua mặt phân giới thủy tinh-nước và ở đầu cuối truyền vào không khí. Sóng ánh sáng đến từ những mặt ( trước và sau ) của ống bị lệch ở mức độ nhiều hơn so với sóng đến từ chính giữa ống, khiến nó trông có vẻ như lớn hơn thực tiễn. Câu 2 : Vì sao ta nhìn thấy hiện tượng khung trời đêm đầy sao lấp lánh lung linh ? Giải thích : Vào những buổi đêm khi nhìn lên trời bạn thấy được những “ vì sao ” lấp lánh lung linh, nguyên do của nó là do ánh sáng từ những ngôi sao 5 cánh bị khúc xạ ( gãy khúc ) nhiều lần khi truyền từ khoảng trống xuyên qua bầu khí quyển của toàn cầu. Câu 3 : Vì sao chậu thau đựng đầy nước, khi nhìn nghiêng thấy nước trở thành nông hơn ? Giải thích : Trong cùng một loại môi trường tự nhiên, ánh sáng khi nào cũng truyền theo đường thẳng-đường ngắn nhất. Song nó từ một loại thiên nhiên và môi trường đi vào một thiên nhiên và môi trường khác, ví dụ như từ không khí vào nước, hoặc từ nước vào không khí, do vận tốc truyền của ánh sáng trong hai loại môi trường tự nhiên đó khác nhau, trên mặt phân làn của hai môi trường tự nhiên, ánh sáng sẽ bị cong lại, đi theo một đường gấp khúc. Loại hiện tượng này của ánh sáng gọi là khúc xạ ánh sáng. Chậu nước của bạn trông thấy biến thành nông đi chính là do khúc xạ của ánh sáng gây nên. Câu 4 : Tại sao người đánh cá dùng lao phóng cá dưới nước lại không phóng trực tiếp vào con cá mà lại nhắm vào chỗ hơi xa hơn ? Trả lời : Hình ảnh mà ta nhìn thấy cá trong nước chính là tia sáng bị gấp khúc đổi hướng. Như vậy mắt thường không hề nhận ra thế cho nên mà vị trí của cá thật dễ bị nhầm tưởng. Vị trí của cá trong nước và hình ảnh mắt thường nhìn thấy khác nhau. Người có kinh nghiệm tay nghề quyết không phòng lao vào con cá vì đó chỉ là ảnh ảo của cá. Nếu phóng vào chỗ hơi xa hơn chắc như đinh sẽ trúng. Câu 5 : Tia sáng đi từ nước có chiết suất 4/3 sang thủy tinh có chiết suất 1,5. Tính góc khúc xạ và góc lệch D tạo bởi tia khúc xạ và tia tới, biết góc tới i = 30 o. Lời giải : Theo đề bài ta có : n1 = 4/3, n2 = 1,5, i = 30 o Áp dụng công thức : n1.sini = n2.sinr

<=> 4/3.sin30 = 1,5.sinr

<=>r ≈ 26,4o

=> D = i – r = 30 o – 26,4 o = 3,6 o Câu 6 : Tia sáng truyền từ nước và khúc xạ ra không khí. Tia khúc xạ và tia phản xạ ở mặt nước vuông góc với nhau. Nước có chiết suất là 4/3. Góc tới của tia sáng là bao nhiêu ( tính tròn số ) ?

Lời giải:

Xem thêm: Vận tốc ánh sáng là bao nhiêu? Tham khảo thông tin thú vị về chúng

Theo đề bài ta có : n1 = 4/3, n2 = 1, i ’ + r = i + r = 90 o Áp dụng công thức : n1.sini = n2.sinr

<=> 4/3.sini = sinr.

Source: https://thomaygiat.com
Category : Nghe Nhìn