KHÚC X ÁNH SÁNG - PH N X TOÀN PH N
Bài 1: Khúc x ánh sáng
1. Hi n t ng khúc x ánh sáng: ượ
Khúc x ánh sáng là hi n t ng l ch ph ng (gãy) c a các tia sáng khi truy n xiên góc qua m t phân ượ ươ
cách gi a hai môi tr ng trong su t khác nhau. ườ
2. Đnh lu t khúc x ánh sáng.
* Tia khúc x n m trong m t ph ng t i (t o b i tia t i và pháp tuy n) và bên kia pháp tuy n so v i tia ế ế
t i.
* V i hai môi tr ng trong su t nh t đnh, t s gi a sin góc t i (sini) và sin góc khúc x (sinr) luôn không ườ
đi:
sin
sin
i
r
= h ng s
3. Công th c đnh lu t khúc x ánh sáng.
nt .sin i = nkt .sin r
nt : chi t su t c a môi tr ng t i .ế ườ
nkx : chi t su t c a môi tr ng khúc x .ế ườ
i : góc t i ( góc h p b i tia t i và pháp tuy n c a m t phân cách) ế
r : góc khúc x (góc h p b i tia khúc x và pháp tuy n c a m t phân cách) ế
i’ : góc ph n x
Chú ý: i = i’
n 1. ( không khí n = 1)
nt < nkx : môi tr ng t i kém chi t quang h n môi tr ng khúc x .ườ ế ơ ườ
nt > nkx : môi tr ng t i chi t quang h n môi tr ng khúc xườ ế ơ ườ
4. Chi t su t t đi c a môi tr ng 2 so v i môi tr ng 1.ế ườ ườ
2
21
1
n
nn
=
v i n1 : chi t su t (tuy t đi) c a môi tr ng 1. nế ườ 2 : chi t su t (tuy t đi) c a môi tr ng 2.ế ườ
5. Tính thu n ngh ch c a s truy n ánh sáng
Ánh sáng truy n đi theo đng nào thì cũng truy n ng c l i theo đng đó ườ ượ ườ
Bài 2. Hi n t ng ph n x toàn ph n ượ
Đt v n đ: Khi truy n t môi tr ng trong su t (1) sang môi tr ng trong su t (2) , không ph i bao gi ườ ườ
cũng x y ra hi n t ng khúc x ánh sáng. S có tr ng h p tia sáng t i b ph n x hoàn toàn tr l i môi ượ ườ
tr ng (1) (không còn tia khúc x môi tr ng (2)) Đây chính là hi n t ng ph n x toàn ph n.ườ ườ ượ
Lúc nào thì x y ra hi n t ng khúc x ánh sáng, lúc nào thì x y ra ph n ượ
x toàn ph n
H c sinh c n nh :
a) Khi truy n t môi tr ng có chi t su t nh sang môi tr ng có ườ ế ườ
chi t su t l n (nế t < nkt ) luôn x y ra hi n t ng khúc x ánh sáng. ượ
b) Khi ánh sáng truy n t môi tr ng chi t su t l n sang môi tr ng ườ ế ườ
chi t su t nh (nế t > nkt ) X y ra hai kh năng:
* N u i > iếgh : x y ra hi n t ng ph n x toàn ph n (ko còn tia khúc x n a) ượ
* N u i < iếgh : v n x y ra hi n t ng khúc x ánh sáng ượ
Tính góc gi i h n ph n x toàn ph n
sin
nho
gh
lon
n
in
=
N’
I
R
x x’
i i’
rnkx
nt
N’
I
x x’
i i’
nkx
nt
Chú ý: Khi ánh sáng truy n gi a hai môi tr ng mà m t môi tr ng là không khí, còn môi tr ng còn l i ườ ườ ườ
có chi t su t n. ế
1
sin
gh
in
=
KHÚC X ÁNH SÁNG
Bài 1. M t tia sáng t môi tr ng có chi t su t 4/3 sang môi tr ng có chi t su t 1,5 v i góc t i 30 ườ ế ườ ế 0
a) Cho bi t chi t su t (tuy t đi) c a môi tr ng t i và môi tr ng khúc x .ế ế ườ ườ
b) Tính chi t su t t đi c a môi tr ng t i đi v i môi tr ng khúc x , tính chi t su t t đi c a môiế ườ ườ ế
tr ng khúc x đi v i môi tr ng t i.ườ ườ
c) Tính góc khúc x , góc ph n x . Tìm góc h p b i tia khúc x và tia ph n x .
Bài 2. M t tia sáng truy n t m t ch t trong su t có chi t su t n t i m t phân cách v i môi tr ng không ế ườ
khí. Góc khúc x trong không khí là 600 . Tia ph n x m t phân cách có ph ng vuông góc v i tia khúc x . ươ
Tìm n. Đs: 1,73
Bài 3. Tia sáng truy n t n c và khúc x ra không khí. Tia khúc x và tia ph n x m t n c vuông góc ướ ướ
v i nhau . N c có chi t su t là 4/3. Tìm góc t i. ướ ế
Bài 4. Có ba môi tr ng trong su t (1) , (2) , (3) có th đt ti p giáp v i nhau. V i cùng góc t i i = 60ườ ế 0 .
N u cho tia sáng truy n t (1) vào (2) thì góc khúc x là 45ế 0
N u cho tia sáng truy n t (1) vào (3) thì goc khúc x là 30ế 0
H i n u ánh sáng truy n t (2) vào (3) v n v i góc t i i thì i góc khúc x là bao nhiêu. ế
Bài 5. M t th l n d i n c nhìn th y m t tr i đ cao 60 ướ ướ 0 so v i đng chân tr i. Tính đ cao th c ườ
c a m t tr i so v i đng chân tr i. Bi t chi t su t c a n c là 4/3 ườ ế ế ướ
Bài 6. Tính v n t c truy n ánh sáng trong m t t m th y tinh, bi t r ng m t tia sáng đc chi u t không ế ượ ế
khí đn t m th y tinh đó v i góc t i 60ế 0 thì cho tia khúc x vuông góc v i tia ph n x . Cho bi t công th c ế
liên h gi a chi t su t và v n t c truy n là ế
c
nv
=
(c =
3.108 m/s)
Bài 7. M t tia sáng truy n t môi tr ng có chi t su t ườ ế
n1 sang môi tr ng có chi t su t nườ ế 2 . Bi t (nế1 > n2 ) Hình
v nào đúng:
Hình a Hình b
Bài 8. M t tia sáng truy n t môi tr ng có chi t su t n ườ ế 1 sang môi tr ng có chi t su t nườ ế 2 . Bi t (nế1 < n2 )
Hình v nào đúng:
Hình a Hình b
Bài 9. M t tia sáng truy n t không khí đn m t t m th y tinh m ng, ph ng hình vuông ế
ABCD có chi t su t n = 1,5. (Bi t I là trung đi m c a AB). Tìm góc t i c c đi đ sau khiế ế
truy n vào t m th y tinh, tia sáng khúc x còn g p m t đáy.
Bài 10. M t tia sáng đc chi u đn đi m gi a c a m t trên m t kh i l p ượ ế ế
ph ng trong su t, chi t su t n = 1,5. Tìm góc t i i l n nh t đ tia khúc x vàoươ ế
trong kh i còn g p m t đáy c a kh i.
Bài 11. M t chi c c c c m th ng đng trong m t b n c r ng đáy n m ngang, ch a đy n c. Ph n c c ế ướ ướ
n m nhô lên trên m t n c dài 0,6m. Bóng c a chi c c c trên m t n c dài 0,8m, d i đáy b dài 1,7m. ướ ế ướ ư
Tính chi u sâu c a b n c, bi t chi t su t c a n c là 4/3. ướ ế ế ướ
Bài 12 . Tia sáng truy n t không khí vào m t thoáng c a m t ch t l ng có chi t su t là 1,5. Hai tia ph n x ế
và khúc x h p v i nhau góc 120 0. Tìm góc t i?
Bài 13 . M t cây g y dài 2m c m th ng đng đáy h . G y nhô lên kh i m t n c 0,5m. Ánh sáng m t tr i ướ
chi u xu ng h v i góc t i 60ế 0. Tìm chi u dài c a bóng g y in trên m t h ? Chi t su t c a n c là 4/3. ế ướ
Bài 14 . M t cái máng n c sâu 30cm, r ng 40cm có hai thành bên th ng đng. Đúng lúc máng c n n c thì ướ ướ
bóng râm c a thành A kéo dài t i đúng chân c a thành B đi di n. Ng i ta đ n c vào máng đn m t đ ườ ướ ế
cao h thì bóng c a thành A ng n b t l i 7cm so v i tr c. Tìm h? Chi t su t c a n c là 4/3. ướ ế ướ
Bài 15. M t ch u hình h p ch nh t đng ch t l ng. Bi t AB = a, AD = 2a. M t nhìn theo đng chéo BD ế ườ
thì nhìn th y đc trung đi m M c a đáy BC. Tìm chi t su t c a ch t l ng? ượ ế
Bài 16. M t ng n đèn nh n m d i đáy c a m t b n c sâu 20cm. Ng i ta th n i m t t m g có hình ướ ướ ừờ
d ng, kích th c nh nh t là bao nhiêu đ không có tia sáng nào l t ra ngoài không khí? Chi t su t c a n c ướ ế ướ
là 4/3.
Bài 17. M t chi c đĩa m ng, tròn b ng g có bán kính 5cm. tâm c a đĩa ng i ta có g n m t cây kim ế ườ
chìm trong n c. Bi t r ng t m g luôn n i trên m t n c và đt m t trên m t n c thì không th y đcướ ế ướ ướ ượ
cây kim. Chi t su t c a n c là 4/3. Tìm chi u dài t i đa c a cây kim?ế ướ
Bài 18 . Ng i ta đ vào ch u m t l p Benzen cao 15cm, chi t su t 1,5 lên phía trên m t l p n c cao 25cm ườ ế ướ
chi t su t c a n c là 4/3. Chi u m t tia sáng có góc t i 45ế ướ ế 0 t không khí đi vào Benzen
a. Tìm các góc khúc x ?
b. Tìm kho ng cách gi a đi m t i đu tiên trên m t Ben-zen và đi m t i cu i cùng trên đáy c a ch u?
Bài 19 . M t ng i nhìn m t v t đáy ch u g n nh theo ph ng th ng đng. Đ n c vào ch u, ng i ừờ ư ươ ướ ườ
y nhìn th y v t g n mình h n 5cm. Chi t su t c a n c là 4/3. Tìm chi u cao l p n c đ vào ch u? ơ ế ướ ướ
Bài 20. V t S trong không khí và nh S’ c a nó do m t th l n d i n c nhìn lên g n nh theo ph ng ướ ướ ư ươ
th ng đng cách nhau 2m. Chi t su t c a n c là 4/3. Xác đnh v trí c a S và S’ so v i m t phân cách? ế ướ
(Hd bài 8,9: khi nhìn g n nh theo ph ng th ng đng xem nh góc t i và góc khúc x r t nh , xem nh ư ươ ư ư
tani sini i, tanr sinr r)
Bài 21. a)Khi ta nhìn th y con cá trong n c, ta ph i dùng mũi xiên đâm v v trí nào c a con cá thì m i ướ
trúng. V hình gi i thích
b) Khi nhìn vào trong n c d ng nh th y n c r t nông, nh ng khi b c chân xu ng thì th y r ng n c ướ ườ ư ướ ư ướ ướ
sâu. Gi i thích. Rút ra hi n t ng t m sông, t m su i b h t chân du i n c. ượ ướ
Bài 22. Xét hi n t ng khúc x , so sánh góc t i và góc khúc x , khi: ượ
a) Ánh sáng truy n t môi tr ng có chi t su t nh sang môi tr ng có chi t su t l n. ườ ế ườ ế
b) Ánh sáng truy n t môi tr ng có chi t su t l n sang môi tr ng có chi t nh . ườ ế ườ ế
c) Ánh sáng truy n t môi tr ng chi t quang sang môi tr ng kém chi t quang h n. ườ ế ườ ế ơ
d) Ánh sáng truy n t môi tr ng kém chi t quang sang môi tr ng chi t quang h n. ườ ế ườ ế ơ
e) Ánh sáng truy n t n c ra không khí. ướ
Bài 23. Ch ra câu đúng, câu sai. Câu nào sai, s a l i cho đúng.
a) Chi t su t t đi gi a hai môi tr ng trong su t khác nhau, có th l n h n 1 nh h n 1,nh ng không ế ườ ơ ơ ư
th b ng 1.
b) Chi t su t c a m i môi tr ng thì luôn nh h n 1 l n h n 0.ế ườ ơ ơ
c) Chi t su t t đi thì ph thu c vào góc t i c a ánh sángế
d) Chi t su t t đi c a môi tr ng ch a tia khúc x v i môi tr ng ch a tia t i thì ph thu c vào th ngế ườ ườ ươ
s c a i/r.
e) Chi t su t t đi c a môi tr ng ch a tia t i đi v i môi tr ng ch a tia khúc x thì ph thu c vào t ế ườ ườ
s sinr/sini.
f) Chi t su t tuy t đi c a m t môi tr ng là chi t su t t đi c a môi tr ng đó đi v i chân không.ế ườ ế ườ
g) D a vào đnh lu t khúc x ánh sáng có th rút ra đc chi t su t t l ngh ch v i góc t ng ng n m ượ ế ươ
trong môi tr ng đó.ườ
h) Trong hi n t ng khúc x ánh sáng , góc t i tăng thì góc khúc x cũng tăng. ượ
i) N u góc t i b ng 0 thì tia sáng không b l ch khi đi qua m t phân cách gi a hai môi tr ng.ế ườ
j) Cho m t tia sáng truy n t môi tr ng có chi t su t n ườ ế 1 sang môi tr ng có chi t su t nườ ế 2 (n2 > n1) thì góc
khúc x l n h n góc t i. ơ
k) Cho m t tia sáng truy n t môi tr ng có chi t su t n ườ ế 1 sang môi tr ng có chi t su t nườ ế 2 (n2 < n1) thì tia
khúc x l ch v phía pháp tuy n nhi u h n tia t i. ế ơ
l) Cho m t tia sáng truy n t môi tr ng có chi t su t n ườ ế 1 sang môi tr ng có chi t su t nườ ế 2 (n2 > n1) thì tia
khúc x l ch v phía m t phân cách nhi u h n tia t i. ơ
m) Trong hi n t ng khúc x ánh sáng, ch xu t hi n hai tia: tia t i và tia khúc x . ượ
n) trên b s th y đáy n c d ng nh đc nâng lên. ướ ườ ư ượ
o) d i n c s th y v t trên b cao h n m t n c ướ ướ ơ ướ
Bài 24. V hình trong hi n t ng khúc x v i các góc t i i bi t tia sáng truy n t không khí sang môi tr ng ượ ế ườ
có chi t su t ế
2
,
a) i = 00 b) i = 600 i = 900
Bài 25. M t tia sáng truy n t môi tr ng không khí sang môi tr ng có chi t su t n = ườ ườ ế
3
v i góc t i i =
600. Xác đnh góc khúc x , góc l ch D, góc h p b i tia ph n x và tia khúc x . V hình.
Bài 26. Tia sáng truy n t không khí vào m t thoáng c a m t ch t l ng có chi t su t là 1,5. Hai tia ph n x ế
và khúc x h p v i nhau góc 120 0. Tìm góc t i?
Bài 27 . M t cái máng n c sâu 30cm, r ng 40cm có hai thành bên th ng đng. Đúng lúc máng c n n c thì ướ ướ
bóng râm c a thành A kéo dài t i đúng chân c a thành B đi di n. Ng i ta đ n c vào máng đn m t đ ườ ướ ế
cao h thì bóng c a thành A ng n b t l i 7cm so v i tr c. Tìm h? Chi t su t c a n c là 4/3. ướ ế ướ
Bài 28. M t ng i nhìn m t v t đáy ch u g n nh theo ph ng th ng đng. Đ n c vào ch u, ng i ừờ ư ươ ướ ườ
y nhìn th y v t g n mình h n 5cm. Chi t su t c a n c là 4/3. Tìm chi u cao l p n c đ vào ch u? ơ ế ướ ướ
Bài 29. V t S trong không khí và nh S’ c a nó do m t th l n d i n c nhìn lên g n nh theo ph ng ướ ướ ư ươ
th ng đng cách nhau 2m. Chi t su t c a n c là 4/3. Xác đnh v trí c a S và S’ so v i m t phân cách? ế ướ
(Hd bài 5,6: khi nhìn g n nh theo ph ng th ng đng xem nh góc t i và góc khúc x r t nh , xem nh ư ươ ư ư
tani sini i, tanr sinr r)
Bài 30. (gi ng bài 4) M t ch u hình l p ph ng có các thành không trong su t , c nh là a = 20cm, đáy n m ươ
ngang. H i quan sát viên ph i đt m t t i đâu trên đng kéo dài c a đng chéo AC mu n quan sát v t ườ ườ
sáng M n m chính gi a BC th ph i đ vào ch u m t l p ch t l ng có chi t su t n = ế
10
2
cao bao nhiêu.
Bài 31. M t gi t n c nh hình c u n m l l ng trong không khí. M t tia sáng m t tr i khúc x vào trong ướ ơ
gi t n c v i góc t i 60 ướ 0 r i khúc x ra ngoài không khí. Tính góc l ch c a tia ló. Đs: 39 0
PH N X TOÀN PH N
Bài 1. M t tia sáng truy n t m t môi tr ng ch t l ng trong su t có chi t su t n = ườ ế
2
ra ngoài không khí
v i góc t i: a) i = 45 0 b) i = 600
V hình trong t ng tr ng h p. ườ
Bài 2. Nêu đi u ki n đ có hi n t ng khúc x ánh sáng. ượ
Nêu đi u ki n đ x y ra hi n t ng ph n x toàn ph n. ượ
Bài 3. Tìm góc gi i h n ph n x toàn ph n.
a) Khi tia sáng truy n t không khí vào n c (chi t su t 4/3) ướ ế
b) Khi tia sáng truy n t n c (chi t su t 4/3) vào th y tinh (chi t su t 1,5) ướ ế ế
Bài 4. Có ba môi tr ng trong su t. V i cùng m t góc t i:ườ
* N u tia sáng truy n t (1) sang (2) thì góc khúc x là 30ế 0
* N u tia sáng truy n t (1) sang (3) thì góc khúc x là 45ế 0
Tìm góc gi i h n ph n x toàn ph n m t phân cách (2) và (3).
Bài 5. Xác đnh góc gi i h n ph n x toàn ph n khi truy n chùm sáng h p t n c ra không khí (chi t su t ướ ế
n c là 4/3)ướ
Xác đnh góc gi i h n ph n x toàn ph n khi truy n chùm sáng h p t môi tr ng chi t su t 1,5 vào ườ ế
n c (chi t su t n c là 4/3)ướ ế ướ
Bài 6 . Góc gi i h n khi truy n chùm sáng h p t môi tr ng chi t su t n vào n c là 60 ườ ế ướ 0. Chi t su t n ế
là bao nhiêu?
Bài 7. Chi u m t chùm sáng h p t th y tinh vào n c v i góc t i là 45ế ướ 0. H i có x y ra hi n t ng ph n ượ
x toàn ph n không? (chi t su t th y tinh là 1,5, chi t su t n c 4/3) ế ế ướ
Bài 8. Chi u m t chùm sáng h p t n c (chi t su t n c 4/3) ra không khí v i góc t i t i thi u bao nhiêu ế ướ ế ướ
đ không có ánh sáng nào ló ra kh i m t n c? ướ
Bài 9. Chi u m t chùm sáng h p t th y tinh vào không khí v i góc t i t i đa là bao nhiêu đ chùm ế
sáng này có th l t ra ngoài đc? (chi t su t th y tinh là 1,5; chi t su t n c 4/3) ượ ế ế ướ
Bài 10. Chi u m t chùm sáng h p t th y tinh đn không khí thì th y không có ánh sáng nào l t ra ngoài. ế ế
H i góc t i trong tr ng h p này là nh th nào? (chi t su t th y tinh là 3) ườ ư ế ế
Bài 11. M t đĩa tròn bán kính 30 cm đc đt n i trên m t n c chi t su t 4/3. Ngay d i tâm đĩa, ượ ướ ế ướ
cách đĩa 40 cm, ng i ta đt m t ng n đèn S. H i có ánh sáng t đèn ló ra ngoài không?ườ
Bài 12. M t đĩa tròn đc đt n i trên m t n c chi t su t 4/3. Ngay d i tâm đĩa, cách đĩa 30 cm, ng i ta ượ ướ ế ướ ườ
đt m t ng n đèn S. Đkhông có ánh sáng nào t đèn ló ra ngoài thì bán kính đĩa t i thi u là bao nhiêu?
Bài M t đĩa tròn bán kính 40 cm đc đt n m trong m t b n c c n. Ngay d i tâm đĩa là m t ng n đèn ượ ướ ướ
S. Đ n c có chi t su t 4/3 cho đĩa n i lên t t . H i đ n c đn đ cao t i thi u bao nhiêu đ có th ướ ế ướ ế
nhìn th y ánh sáng c a đèn l t ra ngoài?
C ng c
Bài 1. Tia sáng truy n t n c ra không khí. N c có chi t su t n = 4/3. ướ ướ ế
a) Góc t i là i = 300. Tính góc khúc x và góc l ch c a tia sáng.
b) Tìm góc t i đ tia ph n x và tia khúc x vuông góc v i nhau.
c) Khi thay đi góc t i thì có ph n x toàn ph n không ? v i đi u ki n
nào?
Bài 2. M t ch u ch a đy ch t l ng có kích th c nh hình v . Đt ướ ư
m t nhìn theo ph ng c a đng chéo AC thì th y tâm I c a ch u. Tìm ươ ườ
chi t su t c a ch t l ng. AD = b = 2a , AB = a.ế
Bài 3. M t cây sáo th ng dài 2m c m th ng đng đáy h n c. Sào ướ
nhô lên kh i m t n c 0,5m. Ánh sáng m t tr i chi u xu ng h theo ph ng h p v i pháp tuy n góc 60 ướ ế ươ ế 0.
N c có chi t su t 4/3. Bóng c a sáo in trên đáy h dài bao nhiêuướ ế
Bài 4. M t tia sáng truy n t n c (chi t su t 4/3) sang ch t l ng có chi t ướ ế ế
su t
3
. Tìm đi u ki n đ x y ra hi n t ng khúc x ánh sáng. Tìm đi u ượ
ki n đ x y ra ph n x toàn ph n.
Bài 5. Có m t kh i bán tr trong su t. M t tia sáng truy n đi trong m t m t
ph ng c a ti t di n th ng c a bán tr theo ph ng c a m t bán kính (nh ế ươ ư
hình v ). Chi t su t c a bán tr là ế
3
( 1,73). Đt αlà góc t o b i tia sáng
v i m t ph ng nh hình v . Mu n cho tia sáng ph n x toàn ph n thì giá tr ư
l n nh t c a là bao nhiêu.α
Bài 6. Ch t l ng có chi t su t n. Đi m sáng A trong ch t l ng cách m t thoáng ch t ế
l ng đo n HA = d. Các tia sáng truy n t i m t phân cách v i góc nh (nh h n 10 ơ 0 )
khúc x ra ngoài không khí có đng kéo dài giao nhau t i A ườ cách m t thoáng ch t
l ng đo n d . M t trong không khí nhìn theo ph ng vuông góc v i th y A t i A ươ
( nh c a A do khúc x ). Áp d ng đnh lu t khúc x cho góc nh hãy thi t l p h ế
th c: