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

220

H×nh 45.5 ¸nh s¸ng ®ðîc dÉn qua sîi quang do hiÖn tðîng ph¶n x¹ toµn phÇn.

221

c©u hái

1.Mét ®Ìn chiÕu ë trong nðíc räi mét chïm s¸ng song song lªn mÆt tho¸ng cña nðíc. PhÝa trªn mÆt tho¸ng lµ mét mµn E n»m ngang. Ta sÏ nhËn ®ðîc mét vÖt s¸ng trªn mµn E. §iÒu kh¼ng ®Þnh nµy ®óng hay sai ?

2.H·y kÓ mét vµi øng dông cña hiÖn tðîng ph¶n x¹ toµn phÇn.

bµi tËp

2.C©u nµo dðíi ®©y kh«ng ®óng ?

A.Ta lu«n lu«n cã tia khóc x¹ khi tia s¸ng ®i tõ m«i trðêng cã chiÕt suÊt nhá h¬n sang m«i trðêng cã chiÕt suÊt lín h¬n.

B.Ta lu«n lu«n cã tia khóc x¹ khi tia s¸ng ®i tõ m«i trðêng cã chiÕt suÊt lín h¬n sang m«i trðêng cã chiÕt suÊt nhá h¬n.

C.Khi chïm s¸ng ph¶n x¹ toµn phÇn th× kh«ng cã chïm s¸ng khóc x¹.

D.Khi cã sù ph¶n x¹ toµn phÇn, cðêng ®é chïm s¸ng ph¶n x¹ gÇn nhð b»ng cðêng ®é chïm s¸ng tíi.

3.Mét khèi thuû tinh P cã chiÕt suÊt n = 1,5, tiÕt diÖn th¼ng lµ mét tam gi¸c c©n ABC vu«ng gãc t¹i B. ChiÕu vu«ng gãc tíi mÆt AB mét chïm s¸ng song song SI.

a)Khèi thuû tinh P ë trong kh«ng khÝ. TÝnh gãc D lµm bëi tia lã vµ tia tíi.

b)TÝnh l¹i gãc D nÕu khèi P ë trong nðíc cã chiÕt suÊt n' = 1,33.

4.Cã mét miÕng gç máng h×nh trßn, b¸n kÝnh 4 cm. ngðêi ta c¾m th¼ng gãc mét chiÕc ®inh qua t©m

Ocña miÕng gç næi trong chËu nðíc. Thµnh chËu th¼ng ®øng vµ r×a miÕng gç c¸ch thµnh chËu 10 cm. Nðíc cã chiÕt suÊt n = 1,33.

a)Gäi chiÒu dµi phÇn ®inh n»m trong nðíc lµ OA. T×m chiÒu dµi lín nhÊt cña OA sao cho dï ®Ó m¾t ë ®©u còng kh«ng nh×n thÊy ®Çu A cña ®inh ?

b)§iÒu chØnh ®Ó chiÒu dµi cña phÇn ®inh n»m trong nðíc b»ng 4 cm vµ thay nðíc b»ng mét chÊt láng trong suèt cã chiÕt suÊt n' = 1,38. Hái m¾t ®Æt t¹i mét ®iÓm trªn ®ðêng th¼ng ®øng s¸t thµnh chËu vµ c¸ch mÆt nðíc 4 cm th× cã nh×n thÊy ®Çu A cña ®inh kh«ng ?

222

46 Bµi tËp vÒ khóc x¹ ¸nh s¸ng vµ ph¶n x¹ toµn phÇn

223

224

Suy ra kho¶ng c¸ch gi÷a vËt vµ ¶nh lµ :

AA' = IM = IK − MK

b) Khi tia tíi SI cµng xa t©m O, kho¶ng c¸ch OI t¨ng, do ®ã gãc i t¨ng dÇn. NÕu gãc i lín h¬n gãc giíi h¹n th× tia s¸ng sÏ bÞ ph¶n x¹ toµn phÇn t¹i J, kh«ng lã ra ngoµi.

Ta cã sin igh = 1n = 1,15 = 23 igh ≈ 42o.

Gäi I1 lµ vÞ trÝ cña I khi gãc i b»ng gãc giíi h¹n igh.

Ta cã OI1 = OJ1 sin igh = 23 R.

Khi I ë ngoµi kho¶ng OI1, tia s¸ng ph¶n x¹ toµn phÇn t¹i mÆt cÇu, tíi J2 víi gãc tíi lµ igh , ph¶n x¹ toµn phÇn lÇn thø hai,...

VËy, nÕu ®iÓm tíi I n»m ngoµi kho¶ng I1I2, víi

OI1 = OI2 = sÏ kh«ng cã tia lã ra khái mÆt cÇu cña b¸n cÇu.

225

Bµi §äc thªm

hiÖn tðîng ¶o ¶nh

Mét ®oµn l÷ hµnh r¶o bðíc trªn mÆt sa m¹c nãng báng. Trêi ®· vÒ chiÒu, hä mong tíi ®ðîc mét èc ®¶o trðíc khi mµn ®ªm bu«ng xuèng. Bçng hä thÊy tõ xa mét vòng nðíc lÊp lo¸ng, trªn ®ã in bãng nh÷ng c©y cä xanh m¸t. Hä bðíc véi tíi, nhðng khi ®Õn n¬i, hä ng¹c nhiªn vµ thÊt väng v× chØ thÊy nh÷ng c©y cä trªn mÆt c¸t kh«, kh«ng mét giät nðíc. §ã lµ hiÖn tðîng ¶o ¶nh mµ c¸c ®oµn l÷ hµnh cã thÓ gÆp khi ®i trªn sa m¹c.

HiÖn tðîng nµy ®ðîc gi¶i thÝch nhð sau :

Trong sa m¹c, vµo cuèi mét ngµy im giã, líp kh«ng khÝ cµng ë gÇn mÆt c¸t cã nhiÖt ®é cµng cao, v× nhËn ®ðîc nhiÖt to¶ ra tõ mÆt c¸t nãng. NhiÖt ®é cµng cao th× chiÕt suÊt líp khÝ cµng nhá. Do ®ã, cµng lªn cao, chiÕt suÊt cña kh«ng khÝ cµng t¨ng. Ta tðëng tðîng chia kh«ng khÝ trªn bÒ mÆt sa m¹c thµnh nhiÒu líp máng, chiÕt suÊt cña c¸c líp nµy t¨ng dÇn khi cµng lªn cao. XÐt mét tia s¸ng ®i xiªn xuèng tõ mét ®iÓm A, tõ líp khÝ (1) xuèng líp khÝ (2), gãc khóc x¹ sÏ lín h¬n gãc tíi (v× n2 < n1). Cø nhð vËy, tia s¸ng bÞ g·y khóc liªn tiÕp nhð H×nh 46.6 khi ®i tõ líp khÝ trªn xuèng líp khÝ dðíi. Khi tia s¸ng xuèng thÊp tíi líp khÝ dðíi cã gãc tíi lín h¬n gãc giíi h¹n igh, tia s¸ng sÏ bÞ ph¶n x¹ toµn phÇn, h¾t lªn. Do ®ã, ta ®ðîc mét ®ðêng g·y khóc liªn tiÕp tõ A tíi m¾t, gi¶ sö ë ®iÓm O. Khi bÒ dµy c¸c líp kh«ng khÝ v« cïng nhá th× ®ðêng g·y khóc trªn trë thµnh mét ®ðêng cong ®Òu ®Æn ®i xuèng tõ A råi ®i lªn tíi m¾t O. Tia s¸ng tíi m¾t dðêng nhð ph¸t xuÊt tõ ®iÓm A', ®èi xøng víi A qua mÆt ®Êt .

H×nh 46.6 §ðêng ®i cña tia s¸ng qua c¸c líp kh«ng khÝ trªn sa m¹c.

Víi ®oµn l÷ hµnh trªn, hä nh×n thÊy ®Ønh A cña c©y cä do c¸c tia s¸ng trùc tiÕp tõ ®Ønh c©y tíi m¾t vµ nh×n thÊy ¶nh A' cña ngän c©y do c¸c tia s¸ng bÞ ph¶n x¹ toµn phÇn nhð gi¶i thÝch ë trªn, gièng nhð hä ®· nh×n thÊy c©y cä in bãng trªn mét mÆt nðíc.

226

Khi ®i trªn ®ðêng nhùa trong nh÷ng buæi trða hÌ, ta thðêng thÊy, ë xa xa phÝa trðíc, trªn mÆt ®ðêng cã nh÷ng vòng nðíc ; nhðng khi l¹i gÇn th× chØ thÊy mÆt ®ðêng kh« r¸o. §©y còng lµ mét hiÖn tðîng ¶o ¶nh tð¬ng tù nhð hiÖn tðîng trªn.

Trðêng hîp ngðîc l¹i, cµng lªn cao chiÕt suÊt kh«ng khÝ cµng gi¶m, nhð ®«i khi x¶y ra ë trªn c¸c vïng nðíc réng, ®ðêng ®i cña tia s¸ng tõ vËt tíi m¾t ngðêi quan s¸t bÞ uèn cong ngðîc l¹i víi trðêng hîp ë trªn, nªn ngðêi quan s¸t thÊy ¶nh con tµu hiÖn trªn bÇu trêi (H×nh 46.7).

vÎ ®Ñp rùc rì cña kim cð¬ng

Khi vµo th¨m mét sè viÖn b¶o tµng lín, nhiÒu du kh¸ch bÞ thu hót khi ®øng ng¾m c¸c vð¬ng miÖn vµ c¸c ®å trang søc cña c¸c vua, chóa thêi xða, ®ðîc trang trÝ b»ng c¸c viªn kim cð¬ng lÊp l¸nh. T¹i sao lo¹i ®¸ quý nµy cã vÎ ®Ñp rùc rì ®Õn nhð vËy ?

B¶n chÊt kim cð¬ng lµ cacbon kÕt tinh. ChiÕt suÊt cña kim cð¬ng rÊt lín (n ≈ 2,42). Khi kim cð¬ng ë trong kh«ng khÝ, gãc giíi h¹n igh cña tia s¸ng tíi mét mÆt cña viªn kim cð¬ng cã gi¸ trÞ kh¸ nhá (igh ≈ 24o). Kim cð¬ng thðêng ®ðîc khai th¸c tõ c¸c má. §Ó cã c¸c viªn kim cð¬ng ®Ñp nhð ta thÊy, ngðêi ta c¾t gät viªn kim cð¬ng thµnh c¸c khèi cã nhiÒu mÆt. Khi mét tia s¸ng räi tíi mét mÆt, nã sÏ bÞ khóc x¹, ®i vµo trong viªn kim cð¬ng vµ bÞ ph¶n x¹ toµn phÇn nhiÒu lÇn gi÷a c¸c mÆt cña viªn kim cð¬ng trðíc khi lã ra tíi m¾t ta, nªn ta thÊy ¸nh s¸ng tõ viªn kim cð¬ng loÐ ra rÊt s¸ng. ¸nh s¸ng tíi kim cð¬ng lµ ¸nh s¸ng tr¾ng cña MÆt Trêi gåm v« sè ¸nh s¸ng mµu tõ ®á ®Õn tÝm. Khi ®i qua kim cð¬ng, ¸nh s¸ng tr¾ng bÞ t¸n s¾c, do ®ã ta thÊy kim cð¬ng lÊp l¸nh nhiÒu mµu rùc rì.

227

Tãm t¾t chð¬ng VI

1. §Þnh luËt khóc x¹ ¸nh s¸ng

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.

Víi hai m«i trðêng nhÊt ®Þnh, tØ sè gi÷a sin gãc tíi vµ sin gãc khóc x¹ lµ h»ng sè :

sini =

sinr

n

H»ng sè n ®ðîc gäi lµ chiÕt suÊt tØ ®èi cña m«i trðêng khóc x¹ ®èi víi m«i trðêng tíi.

2. ChiÕt suÊt cña mét m«i trðêng

ChiÕt suÊt tØ ®èi cña m«i trðêng 2 ®èi víi m«i trðêng 1 b»ng tØ sè gi÷a c¸c tèc ®é truyÒn ¸nh s¸ng v1 vµ v2 trong m«i trðêng 1 vµ m«i trðêng 2.

n1 vµ n2 lµ c¸c chiÕt suÊt tuyÖt ®èi cña m«i trðêng 1 vµ m«i trðêng 2.

3.C«ng thøc khóc x¹ : sini = nsinr n1sini = n2sinr.

4.HiÖn tðîng ph¶n x¹ toµn phÇn : HiÖn tðîng ph¶n x¹ toµn phÇn chØ x¶y ra trong trðêng hîp m«i trðêng tíi chiÕt quang h¬n m«i trðêng khóc x¹ (n1 > n2) . Khi ®ã,

228

CH¦¥NG VII

M¾t C¸c dông cô quang

KÝnh thiªn v¨n ph¶n x¹ t¹i trðêng §¹i häc Sð ph¹m Hµ Néi.

Chð¬ng nµy tr×nh bµy vÒ c¸c dông cô quang tõ ®¬n gi¶n (l¨ng kÝnh, thÊu kÝnh) tíi c¸c thiÕt bÞ cã cÊu t¹o phøc t¹p h¬n (kÝnh hiÓn vi, kÝnh thiªn v¨n), trong ®ã häc sinh ®ðîc t×m hiÓu vÒ ®ðêng ®i cña ¸nh s¸ng qua c¸c dông cô quang, sù t¹o ¶nh cña mét vËt bëi c¸c chïm tia s¸ng ®i qua dông cô quang. Chð¬ng nµy còng tr×nh bµy vÒ cÊu t¹o vµ ho¹t ®éng cña m¾t khi quan s¸t mét vËt ; c¸c tËt cña m¾t (cËn thÞ, viÔn thÞ, l·o thÞ) vµ c¸ch ch÷a.

229