Файловый архив студентов. Файловый архив студентов.
1304 вуза, 5163 предмета.
/ Регистрация
FAQ Обратная связь Вопросы и предложения
Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Национальный исследовательский ядерный университет (МИФИ)
Предмет:
[НЕСОРТИРОВАННОЕ]
Файл:

SGK_drive / Class 11 / 530_20200918030451_vat-li---nc---da-ghep

.pdf
Скачиваний:
1
Добавлен:
01.01.2023
Размер:
5.06 Mб
Скачать
☆

Tãm t¾t chð¬ng V

1.Tõ th«ng qua diÖn tÝch S : Φ = BS cosα.

2.SuÊt ®iÖn ®éng c¶m øng trong m¹ch ®iÖn kÝn :

ec = − ΔΦt

• §é lín suÊt ®iÖn ®éng c¶m øng trong mét ®o¹n d©y chuyÓn ®éng : ec = Blvsinθ

• SuÊt ®iÖn ®éng tù c¶m :

etc = −L

i

t

 

3. N¨ng lðîng tõ trðêng trong èng d©y :

W= 21 Li2

4.MËt ®é n¨ng lðîng tõ trðêng :

w = 81π 107 B2

210

PHÇN HAI

quang h×nh häc

¶nh Th¸p Rïa trªn mÆt nðíc Hå Gð¬m ®ðîc t¹o thµnh do hiÖn tðîng ph¶n x¹ ¸nh s¸ng.

Quang häc lµ ngµnh häc vÒ c¸c hiÖn tðîng liªn quan tíi ¸nh s¸ng, c¸c ®Þnh luËt quang häc vµ c¸c dông cô quang ®ðîc sö dông nhiÒu trong khoa häc vµ ®êi sèng. Chð¬ng tr×nh quang häc líp 11 chØ ®Ò cËp tíi phÇn quang h×nh häc, trong ®ã dïng phð¬ng ph¸p h×nh häc ®Ó lÝ gi¶i c¸c hiÖn tðîng quang häc.

LÝ thuyÕt Quang h×nh häc ®· gi¶i thÝch thµnh c«ng c¸c hiÖn tðîng nhð ph¶n x¹ vµ khóc x¹ ¸nh s¸ng. Tuy nhiªn, ®Ó nghiªn cøu mét sè hiÖn tðîng kh¸c nhð giao thoa, nhiÔu x¹ ¸nh s¸ng... kh«ng thÓ dïng lÝ thuyÕt nµy, mµ ta ph¶i dïng lÝ thuyÕt quang häc sãng, trong ®ã xÐt ¸nh s¸ng nhð mét sãng.

Vµo cuèi thÕ kØ XIX vµ ®Çu thÕ kØ XX, viÖc ph¸t hiÖn ra c¸c hiÖu øng quang ®iÖn vµ Com-t¬n dÉn ®Õn sù ra ®êi lÝ thuyÕt ph«t«n vÒ ¸nh s¸ng, coi ¸nh s¸ng gåm nh÷ng h¹t gäi lµ ph«t«n. LÝ thuyÕt ph«t«n vµ quang sãng sÏ ®ðîc tr×nh bµy trong chð¬ng tr×nh vËt lÝ líp 12.

211

quang h×nh häc

khóc x¹ ¸nh s¸ng

M¾t. C¸c dông cô quang

212

CH¦¥NG VI

khóc x¹ ¸nh s¸ng

Chð¬ng nµy tr×nh bµy vÒ hiÖn tðîng khóc x¹ ¸nh s¸ng khi mét chïm tia s¸ng ®i qua mét mÆt ph©n c¸ch hai m«i trðêng truyÒn ¸nh s¸ng, trong ®ã, träng t©m lµ ®Þnh luËt Snen – §Ò-c¸c, ®ång thêi ®Ò cËp tíi c¸c kh¸i niÖm vÒ chiÕt suÊt tØ ®èi vµ chiÕt suÊt tuyÖt ®èi cña m«i trðêng, vµ tr×nh bµy vÒ nguyªn lÝ thuËn nghÞch trong sù truyÒn ¸nh s¸ng.

213

44 KHóC X¹ ¸NH S¸NG

§Ò-c¸c

(RenÐ Descartes 1596 – 1650, nhµ triÕt häc, to¸n häc, vËt lÝ häc ngðêi Ph¸p)

1. §Þnh nghÜa hiÖn tðîng khóc x¹ ¸nh s¸ng

Khóc x¹ lµ hiÖn tðîng chïm tia s¸ng bÞ ®æi phð¬ng ®ét ngét khi ®i qua mÆt ph©n c¸ch hai m«i trðêng truyÒn ¸nh s¸ng.

Trong H×nh 44.1 chïm tia s¸ng (1) ®ðîc gäi lµ chïm tia tíi. Chïm tia s¸ng (2) gäi lµ chïm tia khóc x¹.

HÖ hai m«i trðêng truyÒn s¸ng ph©n c¸ch b»ng mÆt ph¼ng ®ðîc gäi lµ lðìng chÊt ph¼ng. MÆt ph©n c¸ch hai m«i trðêng lµ mÆt lðìng chÊt.

2.§Þnh luËt khóc x¹ ¸nh s¸ng

a)ThÝ nghiÖm

Trªn mét tÊm kÝnh mê, ®Æt mét b¶n b¸n trô D b»ng chÊt r¾n trong suèt, vÝ dô b»ng thuû tinh. Trªn tÊm kÝnh cã mét vßng trßn chia ®é C (H×nh 44.2).

ChiÕu mét tia s¸ng SI (®iÓm tíi I lµ t©m cña b¸n trô) lµ lµ trªn mÆt ph¼ng tÊm kÝnh, ®ðêng ®i cña ¸nh s¸ng cã thÓ quan s¸t trªn mÆt ph¼ng nµy. ThÝ nghiÖm cho thÊy cã tia khóc x¹ ®i trong khèi b¸n trô thuû tinh. Gäi tia khóc x¹ ®ã lµ IR.

H×nh 44.1

Chïm s¸ng bÞ g·y khóc

Gäi NN' lµ ph¸p tuyÕn t¹i I cña mÆt lðìng chÊt.

 

n

khi ®i vµo trong nðíc.

Gãc

 

 

SIN ®ðîc gäi lµ gãc tíi i.

 

 

Gãc

n

 

 

RIN' ®ðîc gäi lµ gãc khóc x¹ r.

 

 

MÆt ph¼ng lµm bëi tia tíi víi ph¸p tuyÕn ®ðîc

 

 

gäi lµ mÆt ph¼ng tíi.

 

 

Thùc hiÖn thÝ nghiÖm nhiÒu lÇn víi c¸c gãc tíi i

 

 

kh¸c nhau vµ ®o c¸c gãc khóc x¹ r tð¬ng øng. LËp tØ

H×nh 44.2 S¬ ®å thÝ nghiÖm kh¶o s¸t

sè gi÷a sini vµ sinr cña c¸c lÇn ®o kh¸c nhau, ta ®ðîc

cïng mét kÕt qu¶ (xem B¶ng 44.1) (sù sai kh¸c gi÷a

hiÖn tðîng khóc x¹ ¸nh s¸ng.

c¸c kÕt qu¶ nµy rÊt nhá, do sai sè trong c¸c phÐp ®o).

 

 

214

b) §Þnh luËt

Tõ thÝ nghiÖm trªn, ta rót ra ®Þnh luËt khóc x¹ ¸nh s¸ng (cßn gäi lµ ®Þnh luËt Snen – §Ò-c¸c).

Tia khóc x¹ n»m trong mÆt ph¼ng tíi.

Tia tíi vµ tia khóc x¹ n»m ë hai bªn ph¸p tuyÕn t¹i ®iÓm tíi.

§èi víi hai m«i trðêng trong suèt nhÊt ®Þnh, tØ sè gi÷a sin cña gãc tíi vµ sin cña gãc khóc x¹ lµ mét

h»ng sè :

 

 

 

sin i

= n

(44.1)

 

 

sin r

 

 

 

H»ng sè n tuú thuéc m«i trðêng khóc x¹ (m«i trðêng chøa tia khóc x¹) vµ m«i trðêng tíi (m«i trðêng chøa tia tíi).

Ta cã thÓ viÕt c«ng thøc trªn dðíi d¹ng

sini = nsinr

(44.2)

•NÕu n > 1 (ta nãi m«i trðêng khóc x¹ chiÕt quang h¬n m«i trðêng tíi) th× sini > sinr hay i > r. Trong trðêng hîp nµy, khi ®i qua mÆt ph©n c¸ch, tia s¸ng khóc x¹ ®i gÇn ph¸p tuyÕn h¬n tia tíi (H×nh 44.3a).

•NÕu n < 1 (ta nãi m«i trðêng khóc x¹ chiÕt

quang kÐm m«i trðêng tíi) th× sini < sinr hay i < r. Trong trðêng hîp nµy, khi ®i qua mÆt ph©n c¸ch, tia khóc x¹ ®i xa ph¸p tuyÕn h¬n tia tíi (H×nh 44.3b).

3.ChiÕt suÊt cña m«i trðêng

a)ChiÕt suÊt tØ ®èi

Trong biÓu thøc cña ®Þnh luËt khóc x¹ (44.1), n lµ chiÕt suÊt tØ ®èi cña m«i trðêng 2 (m«i trðêng khóc x¹) ®èi víi m«i trðêng 1 (m«i trðêng tíi).

Trong lÝ thuyÕt vÒ ¸nh s¸ng, chiÕt suÊt tØ ®èi nµy b»ng tØ sè gi÷a c¸c tèc ®é v1 vµ v2 cña ¸nh s¸ng khi ®i trong m«i trðêng 1 vµ trong m«i trðêng 2.

n ≡ n

=

v1

(44.3)

 

21

 

v2

 

 

 

b) ChiÕt suÊt tuyÖt ®èi

ChiÕt suÊt tuyÖt ®èi cña mét m«i trðêng lµ chiÕt suÊt tØ ®èi cña m«i trðêng ®ã ®èi víi ch©n kh«ng.

B¶ng 44.1

 

i

20o

30o

50o

70o

 

r

13o

19,5o

31o

39o

 

sini

1,52

1,50

1,49

1,49

 

sinr

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

NÕu gãc i cã gi¸ trÞ bÐ (< 10o), th× r còng cã gi¸ trÞ bÐ. Khi ®ã : sini ≈ i, sinr ≈ r.

Ta cã : i ≈ nr.

a)b)

H×nh 44.3

Tèc ®é truyÒn cña ¸nh s¸ng trong nðíc lµ :

v1 = 225 000 km/s

Tèc ®é cña ¸nh s¸ng trong thuû tinh lµ :

v2 = 200 000 km/s

Do ®ã chiÕt suÊt tØ ®èi cña thuû tinh ®èi víi nðíc lµ :

n =

225 000

≈ 1,125

200 000

 

 

Trong ch©n kh«ng, tèc ®é truyÒn ¸nh s¸ng lµ c ≈ 300 000 km/s.

VËy, chiÕt suÊt tuyÖt ®èi cña nðíc lµ :

n =

c

=

300 000

=

4

= 1,33

 

 

 

1

v1

225 000

3

 

 

 

ChiÕt suÊt tuyÖt ®èi cña thuû tinh lµ :

n =

c

=

300 000

=

3

= 1,5

 

 

 

2

v2

200 000

2

 

 

 

215

C1 Khi mét tia s¸ng ®i tõ m«i trðêng nµy sang m«i trðêng kh¸c, chiÕt suÊt tØ ®èi cña hai m«i trðêng cho ta biÕt g× vÒ ®ðêng ®i cña tia s¸ng ®ã ?

B¶ng 44.2

ChiÕt suÊt tuyÖt ®èi cña mét sè chÊt

M«i trðêng vËt chÊt

n

Thuû tinh thðêng

1,52

 

 

Pha lª

1,6 1,8

 

 

Kim cð¬ng

2,42

 

 

Nðíc

1,33

 

 

Rðîu ªtylic

1,3

 

 

Benzen

1,5

 

 

Cacbon sunfua

1,63

 

 

Kh«ng khÝ

1,000293

 

 

KhÝ cacbonic

1,00045

 

 

KhÝ hi®r«

1,00014

 

 

ChiÕt suÊt cña m«i trðêng tuú thuéc mµu s¾c cña ¸nh s¸ng. C¸c gi¸ trÞ trong b¶ng trªn thu ®ðîc khi ®o víi ¸nh s¸ng vµng cña ®Ìn natri.

H×nh 44.4

H×nh 44.5 ¶nh cña mét ®iÓm s¸ng O

ë ®¸y cña mét cèc nðíc.

Theo ®Þnh nghÜa nµy, chiÕt suÊt cña m«i trðêng 1 vµ m«i trðêng 2 lÇn lðît lµ :

n =

c

,

n =

c

 

 

1

v1

 

2

v2

 

 

 

NhËn xÐt

V× tèc ®é cña ¸nh s¸ng truyÒn ®i trong c¸c m«i trðêng bao giê còng nhá h¬n tèc ®é ¸nh s¸ng trong ch©n kh«ng (v < c), nªn chiÕt suÊt tuyÖt ®èi cña mäi chÊt ®Òu lín h¬n 1.

Suy ra :

 

n21

=

n2

 

 

 

 

(44.4)

 

n1

 

 

 

 

sini = n sinr =

n .sin r

=

n2

sin r

 

 

 

 

 

 

21

 

n1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Do ®ã, nÕu ®Æt i = i1 vµ r = i2 (H×nh 44.4), th× ®Þnh luËt khóc x¹ cã thÓ ®ðîc viÕt dðíi d¹ng ®èi xøng sau :

n1sini1 = n2sini2

(44.5)

Chó thÝch : Th«ng thðêng khi nãi “chiÕt suÊt m«i trðêng lµ n...” ta hiÓu ®©y lµ chiÕt suÊt tuyÖt ®èi. NÕu ®Ò cËp tíi chiÕt suÊt tØ ®èi th× ph¶i nãi râ.

4. ¶nh cña mét vËt ®ðîc t¹o bëi sù khóc x¹ ¸nh s¸ng qua mÆt ph©n c¸ch hai m«i trðêng

XÐt ®iÓm O n»m ë ®¸y mét cèc nðíc. Ta chó ý hai tia tíi OA, OB ; OA vu«ng gãc víi mÆt nðíc, ®ång thêi B rÊt gÇn A. NÕu kÐo dµi c¸c tia cña chïm khóc x¹ th×, c¸c ®ðêng kÐo dµi gÆp nhau t¹i O' (H×nh 44.5). O' lµ ®iÓm ¶nh ¶o cña O. §Æt m¾t ngoµi kh«ng khÝ sao cho chïm khóc x¹ nãi trªn ®i vµo m¾t, ta sÏ cã c¶m gi¸c lµ ®¸y cèc nhð ®ðîc n©ng lªn cao h¬n so víi b×nh thðêng.

5. TÝnh thuËn nghÞch trong sù truyÒn ¸nh s¸ng

NÕu ¸nh s¸ng truyÒn tõ S tíi R, gi¶ sö theo ®ðêng truyÒn lµ SIJKR, th× khi truyÒn ngðîc l¹i theo tia RK,

216

®ðêng truyÒn lµ RKJIS (H×nh 44.6). §ã lµ tÝnh thuËn nghÞch trong sù truyÒn ¸nh s¸ng.

C2 Mét ngðêi nh×n thÊy con c¸ ë trong nðíc. Hái ®Ó cã thÓ ®©m tróng con c¸ th× ngðêi ®ã ph¶i phãng mòi lao vµo chç nµo, ®óng vµo chç ngðêi ®ã nh×n thÊy con c¸, hay ë phÝa trªn, phÝa dðíi chç ®ã ? Gi¶i thÝch.

H×nh 44.6 §ðêng truyÒn ¸nh s¸ng theo tÝnh thuËn nghÞch.

c©u hái

1.H·y kÓ mét trðêng hîp, trong ®ã tia s¸ng kh«ng bÞ khóc x¹ khi ®i qua mÆt ph©n c¸ch hai m«i trðêng.

2.Cho hai m«i trðêng 1 vµ 2, h·y viÕt hÖ thøc gi÷a c¸c chiÕt suÊt tØ ®èi n21 vµ n12.

3.XÐt mét tia s¸ng ®i tõ m«i trðêng nµy sang mét m«i trðêng kh¸c. ChiÕt suÊt tØ ®èi gi÷a hai m«i trðêng cho ta biÕt ®iÒu g× vÒ ®ðêng ®i tia s¸ng qua mÆt lðìng chÊt ?

bµi tËp

1.Chän c©u ®óng.

ChiÕt suÊt tØ ®èi gi÷a m«i trðêng khóc x¹ vµ m«i trðêng tíi

A.lu«n lín h¬n 1.

B.lu«n nhá h¬n 1.

C.b»ng tØ sè gi÷a chiÕt suÊt tuyÖt ®èi cña m«i trðêng khóc x¹ vµ chiÕt suÊt tuyÖt ®èi cña m«i trðêng tíi.

D.b»ng hiÖu sè gi÷a chiÕt suÊt tuyÖt ®èi cña m«i trðêng khóc x¹ vµ chiÕt suÊt tuyÖt ®èi cña m«i trðêng tíi.

2.Chän c©u ®óng.

ChiÕt suÊt tuyÖt ®èi cña mét m«i trðêng truyÒn s¸ng

A. lu«n lín h¬n 1.

B. lu«n nhá h¬n 1.

C. b»ng 1.

D. lu«n lín h¬n 0.

3.Mét b¶n mÆt song song (mét b¶n trong suèt giíi h¹n bëi hai mÆt ph¼ng song song) cã bÒ dµy 10 cm, chiÕt suÊt n = 1,5 ®ðîc ®Æt trong kh«ng khÝ. ChiÕu tíi b¶n mét tia s¸ng SI cã gãc tíi lµ 45o.

217

a)Chøng tá r»ng tia s¸ng lã ra khái b¶n cã phð¬ng song song víi tia tíi. VÏ ®ðêng ®i cña tia s¸ng qua b¶n.

b)TÝnh kho¶ng c¸ch gi÷a gi¸ cña tia lã vµ tia tíi.

4.Mét b¶n mÆt song song cã bÒ dµy 6 cm, chiÕt suÊt n = 1,5, ®ðîc ®Æt trong kh«ng khÝ.

a)VËt lµ mét ®iÓm s¸ng S c¸ch b¶n 20 cm. X¸c ®Þnh vÞ trÝ cña ¶nh.

b)VËt AB = 2 cm ®Æt song song víi b¶n, c¸ch b¶n 20cm. X¸c ®Þnh vÞ trÝ vµ ®é lín cña ¶nh.

5. Mét c¸i chËu ®Æt trªn mét mÆt ph¼ng n»m ngang, chøa mét líp nðíc dµy 20 cm, chiÕt suÊt n = 4 .

3

§¸y chËu lµ mét gð¬ng ph¼ng. M¾t M c¸ch mÆt nðíc 30 cm, nh×n th¼ng gãc xuèng ®¸y chËu. X¸c ®Þnh kho¶ng c¸ch tõ ¶nh cña m¾t tíi mÆt nðíc.

VÏ ®ðêng ®i cña ¸nh s¸ng qua quang hÖ trªn.

Em cã biÕt ?

¸nh s¸ng vµ mµu s¾c

Trðíc Niu-t¬n, ngðêi ta gi¶i thÝch sù xuÊt hiÖn cña c¸c mµu s¾c theo quan ®iÓm cña A-ri-xtèt (Aristote) nhð sau : "¸nh s¸ng cã mµu tr¾ng. C¸c mµu s¾c sinh ra lµ do mµu tr¾ng bÞ yÕu ®i. Khi ¸nh s¸ng tr¾ng bÞ yÕu dÇn, c¸c mµu sau lÇn lðît xuÊt hiÖn : ®á, vµng, lôc, lam, tÝm".

Kh«ng tho¶ m·n víi sù gi¶i thÝch trªn, Niu-t¬n ®· thùc hiÖn nhiÒu thÝ nghiÖm vµ thÊy r»ng, ¸nh s¸ng tr¾ng lµ tæng hîp cña v« sè ¸nh s¸ng cã mµu s¾c kh¸c nhau, ®ðîc gäi lµ c¸c ¸nh s¸ng ®¬n s¾c. ChiÕt suÊt cña mét m«i trðêng tuú thuéc vµo ¸nh s¸ng ®¬n s¾c ®i qua. Do ®ã, c¸c tia s¸ng ®¬n s¾c ®Õn mét mÆt lðìng chÊt víi c¸c gãc tíi nhð nhau sÏ bÞ lÖch theo c¸c phð¬ng kh¸c nhau khi ®i vµo m«i trðêng thø hai. Tõ c¬ së nµy, Niu-t¬n ®· gi¶i thÝch thµnh c«ng sù t¸n s¾c cña mét chïm ¸nh s¸ng tr¾ng khi ®i qua mét l¨ng kÝnh (hiÖn tðîng mét chïm ¸nh s¸ng tr¾ng, khi ®i qua mét l¨ng kÝnh, bÞ t¸ch ra thµnh c¸c chïm tia ®¬n s¾c sÏ häc ë líp 12).

218

45 PH¶N X¹ TOµN PHÇN

1. HiÖn tðîng ph¶n x¹ toµn phÇn

XÐt tia s¸ng ®i tõ m«i trðêng cã chiÕt suÊt n1 sang mét m«i trðêng cã chiÕt suÊt n2 nhá h¬n.

Trong trðêng hîp nµy, ta cã :

r > i (gãc khóc x¹ lín h¬n gãc tíi).

Cho gãc tíi i t¨ng dÇn, th× gãc khóc x¹ r còng t¨ng dÇn vµ lu«n lu«n lín h¬n i.

Khi r ®¹t gi¸ trÞ lín nhÊt lµ 90o, th× gãc tíi i còng cã gi¸ trÞ lín nhÊt lµ igh. Ta cã :

n .sini

= n .sin 90o

= n

1

gh

 

2

 

 

2

suy ra :

sinigh

=

n2

 

 

(45.1)

n1

 

 

 

 

 

ThÝ nghiÖm cho thÊy, trong trðêng hîp nµy, nÕu gãc tíi i nhá h¬n igh, tia s¸ng tíi mÆt lðìng chÊt cã mét phÇn bÞ ph¶n x¹, phÇn kia bÞ khóc x¹ ®i vµo m«i trðêng thø hai (H×nh 45.1).

NÕu gãc tíi i lín h¬n igh, toµn bé ¸nh s¸ng sÏ bÞ ph¶n x¹, kh«ng cã tia khóc x¹ vµo m«i trðêng thø hai (v× kh«ng thÓ x¶y ra trðêng hîp r > 90o) (H×nh 45.2).

HiÖn tðîng nµy ®ðîc gäi lµ hiÖn tðîng ph¶n x¹ toµn phÇn.

KÕt luËn

Khi ¸nh s¸ng ®i tõ m«i trðêng cã chiÕt suÊt lín h¬n sang m«i trðêng cã chiÕt suÊt nhá h¬n vµ cã gãc tíi i lín h¬n gãc giíi h¹n igh, th× sÏ x¶y ra hiÖn tðîng ph¶n x¹ toµn phÇn, trong ®ã mäi tia s¸ng ®Òu bÞ ph¶n x¹, kh«ng cã tia khóc x¹.

H×nh 45.1 Sù khóc x¹ vµ ph¶n x¹ cña tia s¸ng khi tíi mÆt ph©n c¸ch hai m«i trðêng (n1 > n2).

H×nh 45.2 Sù ph¶n x¹ toµn phÇn.

Gãc tíi i lín h¬n gãc giíi h¹n, tia s¸ng bÞ ph¶n x¹ toµn phÇn.

219

Соседние файлы в папке Class 11
Помощь Обратная связь Вопросы и предложения Пользовательское соглашение Политика конфиденциальности