Đế củng cố lại kiến thức về hiện tượng phản xạ toàn phần, ứng dụng của hiện tượng phản xạ toàn phần và nắm bắt cách giải các bài tập trang 172, mời các em cùng tham khảo tài liệu hướng dẫn giải bài tập SGK Vật lý 11 mà chúng tôi sưu tầm và tổng hợp được.
A. Tóm tắt lý thuyết: Phản xạ toàn phần
I. SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG VÀO MÔI TRƯỜNG CHIẾT QUANG KÉM HƠN (n1 > n2).
1. Thí nghiệm
Ta cho một chùm tia sáng hẹp truyền từ khối nhựa trong suốt hình bán trụ vào trong không
khí.
Thay đổi độ nghiêng của chùm tia tới (thay đổi góc tới i) và quan sát chùm tia khúc xạ ra
không khí. Khi góc tới i ≥ igh tia khúc xạ không còn, toàn bộ tia sáng bị phản xạ.
2. Góc giới hạn phản xạ toàn phần
- Khi chùm tia sáng khúc xạ ở mặt phân cách hai môi trường, ta có:
n1sini = n2sinr
Suy ra : sinr = sini
Vì n1 > n2 nên: sin r > sin i. Do đó r > i.
Chùm tia khúc xạ lệch xa pháp tuyến hơn so với chùm tia tới.
- Khi góc I tăng thì góc r cũng tăng (với r > i ). Do đó, khi r đạt giá trị cực đại 90o thì i đạt giá
trị igh gọi là góc giới hạn phản xạ toàn phần, còn gọi là góc tới hạn. Khi đó ta có: n1sinigh =
n2sin 90o.
Suy ra: sin igh = (27.1)
- Với i > igh, nếu áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng, ta có:
sinr = sin i > 1 (vô lý )
Điều này phản ánh thực tế là không có tia khúc xạ, toàn bộ tia sáng bị phản xạ ở mặt phân
cách. Đó là hiện tượng phản xạ toàn phần.
II. HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN.
1. Định nghĩa
Trang | 1
W: www.hoc247.vn F: www.facebook.com/hoc247.vn T: 098 1821 807
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.
Khi có phản xạ toàn phần thì không có tia khúc xạ.
Ta gọi là toàn phần để phân biệt với phản xạ một phần luôn xảy ra đi kèm với sự khúc xạ.
2. Điều kiện để có phản xạ toàn phần.
a) Ánh sáng truyền từ một môi trường tới môi trường chiết quang kém hơn: n2 < n1
b) Góc tới lớn hơn hoặc bằng góc giới hạn: i ≥ igh
III. ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN: CÁP QUANG.
1. Cấu tạo
Cáp quang là bó sợi quang. Mỗi sợi quang là một dây trong suốt có tính dẫn sáng nhờ phản
xạ toàn phần. Sợi quang gồm hai phần chính:
- Phần lõi trong suốt bằng thủy tinh siêu sạch có chiết suất lớn(n1).
- Phần vỏ bọc cũng trong suốt, bẳng thủy tinh có chiết suất n2 nhỏ hơn phần lõi.
Phản xạ toàn phần xảy ở mặt phân cách giữa lõi và vỏ làm cho ánh sáng truyền đi được theo
sợi quang.
Ngoài cùng là một số lớp vỏ bọc bằng nhựa dẻo để tạo cho cáp độ bền và độ dai cơ học.
2. Công dụng
Từ những năm 80 của thế kỉ XX, cáp quang đã được ứng dụng vào việc truyền thông tin. Cáp
quang có nhiều ưu điểm so với cáp bằng đồng:
- Dung lượng tín hiệu lớn.
- Nhỏ và nhẹ, dễ vận chuyển, dễ uốn.
- Không bị nhiễu bởi các bức xạ điện từ bên ngoài, bảo mật tốt.
- Không có rủi ro cháy (vì không có dòng điện).
Ứng dụng của cáp quang:
Trong công nghệ thông tin, cáp quang được dùng để truyền thông tin, dữ liệu dưới dạng tín
hiệu ánh sáng.
B. Hướng dẫn giải bài 1,2,3,4,5,6,7,8,9 trang 172,173 sgk Lý 11: Phản xạ toàn phần -
Chương 6 - Khúc xạ ánh sáng
Trang | 2
W: www.hoc247.vn F: www.facebook.com/hoc247.vn T: 098 1821 807
Bài 1 trang 172 sgk Vật lý lớp 11
Thế nào là phản xạ toàn phần? Nêu điều kiện để có phản xạ toàn phần?
Hướng dẫn giải:
1. Định nghĩa
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.
Khi có phản xạ toàn phần thì không có tia khúc xạ.
Ta gọi là toàn phần để phân biệt với phản xạ một phần luôn xảy ra đi kèm với sự khúc xạ.
2. Điều kiện để có phản xạ toàn phần.
a) Ánh sáng truyền từ một môi trường tới môi trường chiết quang kém hơn: n2 < n1
b) Góc tới lớn hơn hoặc bằng góc giới hạn: i ≥ igh
Bài 2 trang 172 sgk Vật lý lớp 11
So sánh phản xạ toàn phần với phản xạ thông thường ?
Hướng dẫn giải:
Phản xạ toàn phần thì không có tia khúc xạ, phản xạ không toàn phần thì không có tia khúc
xạ.
Bài 3 trang 172 sgk Vật lý lớp 11
Cáp quang là gì? Hãy cho biết cấu tạo của cáp quang. Nêu một vài ứng dụng.
Hướng dẫn giải:
1. Cấu tạo
Cáp quang là bó sợi quang. Mỗi sợi quang là một dây trong suốt có tính dẫn sáng nhờ phản
xạ toàn phần. Sợi quang gồm hai phần chính:
- Phần lõi trong suốt bằng thủy tinh siêu sạch có chiết suất lớn(n1).
- Phần vỏ bọc cũng trong suốt, bẳng thủy tinh có chiết suất n2 nhỏ hơn phần lõi.
Phản xạ toàn phần xảy ở mặt phân cách giữa lõi và vỏ làm cho ánh sáng truyền đi được theo
sợi quang.
Ngoài cùng là một số lớp vỏ bọc bằng nhựa dẻo để tạo cho cáp độ bền và độ dai cơ học.
Trang | 3
W: www.hoc247.vn F: www.facebook.com/hoc247.vn T: 098 1821 807
2. Công dụng
Từ những năm 80 của thế kỉ XX, cáp quang đã được ứng dụng vào việc truyền thông tin. Cáp
quang có nhiều ưu điểm so với cáp bằng đồng:
- Dung lượng tín hiệu lớn.
- Nhỏ và nhẹ, dễ vận chuyển, dễ uốn.
- Không bị nhiễu bởi các bức xạ điện từ bên ngoài, bảo mật tốt.
- Không có rủi ro cháy (vì không có dòng điện).
Ứng dụng của cáp quang:
Trong công nghệ thông tin, cáp quang được dùng để truyền thông tin, dữ liệu dưới dạng tín
hiệu ánh sáng.
Bài 4 trang 172 sgk Vật lý lớp 11
Giải thích tại sao kim cương và pha lê sáng lóng lánh. Người ta tạo ra nhiều mặt cho viên
kim cương hay các vật bằng pha lê để làm gì?
Hướng dẫn giải:
Do phản xạ toàn phần liên tiếp bên trong. Với nhiều mặt thì phản xạ toàn phần xảy ra nhiều
lần.
Bài 5 trang 172 sgk Vật lý lớp 11
Một chùm tia sáng hẹp truyền từ môi trường (1) chiết suất n1 tới mặt phẳng phân cách
với môi trường (2) chiết sất n2. Cho bết n1 < n2 và i có giá trị thay đổi. Trường hợp nào sau
đây có hiện tượng phản xạ toàn phần ?
A. Chùm tia sáng gần như sát mặt phẳng phân cách.
B. Góc tới i thỏa mãn điều kiện sin i >
C. Góc tới i thỏa mãn điều kiện sin i <
D. Không trường hợp nào đã nêu.
Hướng dẫn giải:
Trang | 4
W: www.hoc247.vn F: www.facebook.com/hoc247.vn T: 098 1821 807
Chọn D
Bài 6 trang 172 sgk Vật lý lớp 11
Một chùm tia sáng hẹp SI truyền trong mặt phẳng tiết diện vuông góc của một khối trong
suốt như Hình 27.10. Tia sáng phản xạ toàn phần ở mặt AC.
Trong điều kiện đó, chiết suất n của khối trong suốt có giá trị như thế nào?
A. n ≥ √2.
B. n < √2.
C. 1 < n < √2.
D. Không xác định được.
Hướng dẫn giải:
Chọn A
Bài 7 trang 173 sgk Vật lý lớp 11
Có ba môi trường trong suốt. Với cùng một góc tới:
- Nếu tia sáng truyền từ (1) vào (2) thì góc khúc xạ là 30o.
- Nếu tia sáng truyền từ (1) vào (3) thì góc khúc xạ là 45o.
Góc giới hạn phản xạ toàn phần ở mặt phân cách (2) và (3) có giá trị như thế nào (tính tròn
số)?
A. 30o.
B. 42o.
Trang | 5
W: www.hoc247.vn F: www.facebook.com/hoc247.vn T: 098 1821 807
C. 45o.
D. Không tính được.
Hướng dẫn giải:
Nếu tia sáng truyền từ (1) vào (2) thì góc khúc xạ là 30o
Ta có: n1sin i = n2 sin 30o (1)
Nếu tia sáng truyền từ (1) vào (3) thì góc khúc xạ là 45o
n1sin i = n3sin 45o (2)
Từ (1) và (2) suy ra: = n2 sin 30o = n3sin 45o (3)
Từ (3) kết hợp với góc giới hạn ta có: sinigh = = =
Suy ra igh = 45o. Chọn C.
Bài 8 trang 173 sgk Vật lý lớp 11
Một khối bán trụ trong suốt có chiết suất n = 1,41 ≈ √2. Một chùm tia sáng hẹp nằm trong
một mặt phẳng của tiết diện vuông góc, chiếu tới khối bán trụ như Hình 27.11. Xác định
đường đi của chùm tia sáng với các giá trị sau đây của góc α.
a) α = 60o;
b) α = 45o;
c) α = 300;
Hướng dẫn giải:
a) Phần lớn góc khúc xạ ra không khí góc r = 45o
b) Còn tia khúc xạ với góc r = 60o
c) Phản xạ toàn phần với i' = 90o
Bài 9 trang 173 sgk Vật lý lớp 11
Trang | 6
W: www.hoc247.vn F: www.facebook.com/hoc247.vn T: 098 1821 807
Một sợi quang hình trụ, lõi có chiết suất n1 = 1,50. Phần vỏ bọc có chiết suất n2= 1,41≈ √2 .
Chùm tia tới hội tụ ở mặt trước của sợi với góc 2α như Hình 27.12. Xác định α để các tia
sáng của chùm truyền đi được trong ống.
Hướng dẫn giải:
Theo kết quả ở mục 3, ta có:
sin imax = = =
Trang | 7
W: www.hoc247.vn F: www.facebook.com/hoc247.vn T: 098 1821 807
imax = 30o => α ≤ 30o
- Luyên thi ĐH, THPT QG với đội ngũ GV Giỏi, Kinh nghiệm từ các Trường ĐH và THPT danh tiếng.
- H2 khóa nền tảng kiến thức luyên thi 6 môn: Toán, Ngữ Văn, Tiếng Anh, Vật Lý, Hóa Học và Sinh Học.
- H99 khóa kỹ năng làm bài và luyện đề thi thử: Toán,Tiếng Anh, Tư Nhiên, Ngữ Văn+ Xã Hội.
- Mang lớp học đến tận nhà, phụ huynh không phải đưa đón con và có thể học cùng con.
- Lớp học qua mạng, tương tác trực tiếp với giáo viên, huấn luyện viên.
- Học phí tiết kiệm, lịch học linh hoạt, thoải mái lựa chọn.
- Mỗi lớp chỉ từ 5 đến 10 HS giúp tương tác dễ dàng, được hỗ trợ kịp thời và đảm bảo chất lượng học tập.
- Bồi dưỡng HSG Toán: Bồi dưỡng 6 phân môn Đại Số, Số Học, Giải Tích, Hình Học và Tổ Hợp dành cho học sinh các khối lớp 10, 11, 12. Đội ngũ Giảng Viên giàu kinh nghiệm: TS. Lê Bá Khánh Trình, TS. Trần Nam Dũng, TS. Pham Sỹ Nam, TS. Lưu Bá Thắng, Thầy Lê Phúc Lữ, Thầy Võ Quốc Bá Cẩn cùng đôi HLV đạt thành tích cao HSG Quốc Gia.
- Luyện thi vào lớp 10 chuyên Toán: Ôn thi HSG lớp 9 và luyện thi vào lớp 10 chuyên Toán các trường PTNK, Chuyên HCM (LHP-TĐN-NTH-GĐ), Chuyên Phan Bội Châu Nghệ An và các trường Chuyên khác cùng TS.Trần Nam Dũng, TS. Pham Sỹ Nam, TS. Trịnh Thanh Đèo và Thầy Nguyễn Đức Tấn.
- Hoc Toán Nâng Cao/Toán Chuyên/Toán Tiếng Anh: Cung cấp chương trình VClass Toán Nâng Cao,
Toán Chuyên và Toán Tiếng Anh danh cho các em HS THCS lớp 6, 7, 8, 9.
- Gia sư Toán giỏi đến từ ĐHSP, KHTN, BK, Ngoại Thương, Du hoc Sinh, Giáo viên Toán và Giảng viên ĐH. Day kèm Toán mọi câp độ từ Tiểu học đến ĐH hay các chương trình Toán Tiếng Anh, Tú tài quốc tế IB,…
- Học sinh có thể lựa chọn bất kỳ GV nào mình yêu thích, có thành tích, chuyên môn giỏi và phù hợp nhất.
- Nguồn học liệu có kiểm duyệt giúp HS và PH có thể đánh giá năng lực khách quan qua các bài kiểm tra
độc lập.
- Tiết kiệm chi phí và thời gian hoc linh động hơn giải pháp mời gia sư đến nhà.
Trang | 8
W: www.hoc247.vn F: www.facebook.com/hoc247.vn T: 098 1821 807
