Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là gì? Lý thuyết và ứng dụng về định luật khúc xạ ánh sáng lớp 11 như nào? Bài tập ứng dụng của khúc xạ ánh sáng gồm những dạng nào? Đây đều là những câu hỏi được rất nhiều các em học sinh quan tâm. Cùng DINHNGHIA.COM.VN tìm hiểu khúc xạ ánh sáng là gì cũng như những thông tin xung quanh hiện tượng này qua bài viết dưới đây nhé!
Nội dung chính bài viết
Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là gì?
Định nghĩa hiện tượng khúc xạ ánh sáng là gì? Sự khúc xạ ánh sáng có những lý thuyết quan trọng nào? Cùng tìm hiểu thông tin dưới đây.
Khái niệm khúc xạ ánh sáng là gì?
Khúc xạ ánh sáng được định nghĩa là hiện tượng lệch phương, hay còn gọi là phương gãy của các tia sáng khi truyền xiên góc qua mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt khác nhau.
Nội dung định luật khúc xạ ánh sáng là gì?
Từ hình vẽ trên đây, ta gọi như sau:
- SI: tia tới
- I: điểm tới
- N’IN: pháp tuyến với mặt phân cách tại I
- IR: tia khúc xạ
- i: góc tới
- r: góc khúc xạ
Khi thay đổi góc tới i, thực nghiệm cho kết quả sau đây được gọi là định luật khúc xạ ánh sáng. Nội dung định luật khúc xạ ánh sáng là gì sẽ được định nghĩa như sau:
- Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới (là mặt phẳng được 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 (sin i) và sin góc khúc xạ (sin r) sẽ luôn không đổi, theo công thức sau:
Sini/sinr = const
- Đối với một cặp môi trường trong suốt nhất định thì tỉ số giữa sin của góc tới (sini) với sin của góc khúc xạ (sinr) luôn luôn là một số không đổi. Số không đổi này phụ thuộc vào bản chất của hai môi trường và được gọi là chiết suất tỉ đối của môi trường chứa tia khúc xạ (môi trường 2) đối với môi trường chứa tia tới (môi trường 1); được kí hiệu là n21.
Biểu thức: sini/ sinr = n21
+ Nếu n21 > 1 thì góc khúc xạ nhỏ hơn góc tới. Ta nói môi trường (2)
chiết quang kém môi trường (1).
+ Nến21 < 1 thì góc khúc xạ lớn hơn góc tới. Ta nói môi trường (2) chiết quang hơn môi trường (1).
+ Nếu i = 0 thì r = 0: tia sáng chiếu vuông góc với mặt phân cách sẽ truyền thẳng.
+ Nếu chiếu tia tới theo hướng KI thì tia khúc xạ sẽ đi theo hướng IS (theo nguyên lí về tính thuận nghịch của chiều truyền ánh sáng).
Do đó, ta có n21 = 1/ n12.
Chiết suất của môi trường trong khúc xạ ánh sáng
Có thể thấy, chiết suất của 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? Sẽ được thể hiện qua những thông tin dưới đây.
Chiết suất tuyệt đối
- Chiết suất tuyệt đối của một môi trường được định nghĩa là chiết suất của nó đối với chân không.
- Bởi vì chiết suất của không khí xấp xỉ bằng 1, nên khi không cần độ chính xác cao, ta có thể coi chiết suất của một chất đối với không khí bằng chiết suất tuyệt đối của nó.
- Giữa chiết suất tỉ đối n21 của môi trường 2 đối với môi trường 1 và các chiết suất tuyệt đối n2 và n1 của chúng sẽ có hệ thức: n21 = n2n1
- Ngoài ra, người ta đã chứng minh được rằng: Chiết suất tuyệt đối của các môi trường trong suốt tỉ lệ nghịch với vận tốc truyền ánh sáng trong các môi trường đó: n2n1=v1v2
Do đó, nếu môi trường 1 là chân không thì ta có: n1 = 1 và v1 = c = 3.108m/s => Kết quả: n2=cv2 - Vì vận tốc truyền ánh sáng trong các môi trường đều nhỏ hơn vận tốc truyền ánh sáng trong chân không, do vậy chiết suất tuyệt đối của các môi trường luôn luôn lớn hơn 1.
- Ý nghĩa của chiết suất tuyệt đối: Chiết suất tuyệt đối của môi trường trong suốt cho biết vận tốc truyền ánh sáng trong môi trường đó nhỏ hơn vận tốc truyền ánh sáng trong chân không bao nhiêu lần.
Chiết suất tỉ đối
- Tỉ số không đổi sini/ sinr có trong hiện tượng khúc xạ được gọi là chiết suất tỉ đối n21của môi trường (2) (môi trường có chứa tia khúc xạ) đối với môi trường (1) (môi trường có chứa tia tới). Công thức như sau: sini/ sinr = n21
- Nếu n21> 1 thì r < i: Trường hợp này thì tia khúc xạ bị lệch lại gần pháp tuyến hơn. Ta nói môi trường (2) chiết quang hơn môi trường (1)
- Nếu n21< 1 thì r > i: Trường hợp này tia khúc xạ bị lệch xa pháp tuyến hơn. Môi trường (2) chiết quang kém hơn môi trường (1).
Tính thuận nghịch của sự truyền ánh sáng
Hình ảnh trên cho ta thấy, nếu đảo chiều và cho ánh sáng truyền từ nước ra không khí theo tia RI thì nó khúc xạ vào không khí theo tia IS. Như vậy ánh sáng truyến đi theo đường nào thì cũng truyền ngược lại theo đường đó. Đây được gọi là tính thuận nghịch của sự truyền ánh sáng.
Từ tính thuận nghịch => n12 = 1/ n21
Tính thuận nghịch này cũng biểu hiện ở sự truyền thẳng và sự phản xạ.
Trên đây là những kiến thức hữu ích về hiện tượng khúc xạ ánh sáng là gì, khái niệm, định nghĩa và nội dung của hiện tượng khúc xạ ánh sáng. Ngoài ra, bài viết còn cung cấp các khái niệm chiết suất tỉ đối, chiết suất tuyệt đới là gì cũng như tính thuận nghịch của sự truyền ánh sáng. Hy vọng bài viết đã cung cấp những thông tin cần thiết cho bạn trong quá trình học tập và nghiên cứu của bản thân. Nếu còn bất cứ câu hỏi nào liên quan đến nội dung bài viết khúc xạ ánh sáng là gì, mời bạn để lại nhận xét để cùng DINHNGHIA.COM.VN bàn luận thêm nhé!
Xem chi tiết khúc xạ ánh sáng lớp 9:
Xem chi tiết khúc xạ ánh sáng lớp 11:
