Ngày nay, mọi người đều nghe nói đến cáp quang dùng trong công nghệ thông tin, trong y học...
Hay vào những ngày nắng nóng trên đường nhựa hay trên xa mạc thì ta thường thấy ảo giác có những vệt sáng loang loáng như có nước nhưng lại gần thì hoàn toàn khô ráo.
Hiện tượng cơ bản được áp dụng trong cáp quang và các hiện tượng trên là Phản xạ toàn phần. Vậy thì phản xạ toàn phần là gì ? Mời các em học sinh cùng tìm hiểu nội dung bài 27: Phản xạ toàn phần
Hiện tượng phản xạ toàn phần là hiện tượng phản xạ lại toàn bộ tia sáng tới mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt. Xảy ra khi ánh sáng truyền từ môi trường chiết quang sang môi trường kém chiết quang hơn.
Áp dụng công thức định luật khúc xạ ánh sáng ta có:
\(n_1sini=n_2sinr\) ⇔ \(sini=\frac{n_2}{n_1}sinr\)
Vì \(n_1> n_2\) => r > \(i\)=> khi góc \(i\) tăng thì góc r cũng tăng, Do đó khi góc r đặt giá trị cực đại (\(r=90^o\Rightarrow sinr=1\) ) thì \(i\) đạt giá trị giới hạn \(i_{gh}\) : \(sini_{gh}=\frac{n_2}{n_1}\)
\(i_{gh}\) gọi là góc khúc xạ giới hạn
Nếu \(i> i_{gh}\) thì hiện tượng phản xạ toàn phần xảy ra.
Kết luận: Điều kiện để có phản xạ toàn phần
Ánh sáng truyền từ môi trường chiết quang sang môi trường kém chiết quang (n1 > n2)
Góc tới \(i\geq i_{gh}\) với \(sini_{gh}=\frac{n_2}{n_1}\)
Cũng là hiện tượng phản xạ, (tia sáng bị hắt lại môi trường cũ).
Cũng tuân theo định luật phản xạ ánh sáng .
Hiện tượng phản xạ thông thường xảy ra khi tia sáng gặp một mặt phân cách hai môi trường và không cần thêm điều kiện gì.
Trong khi đó, hiện tượng phản xạ toàn phần chỉ xảy ra khi thỏa mãn hai điều kiện trên.
Trong phản xạ toàn phần, cường độ chùm tia phản xạ bằng cường độ chùm tia tới.
Còn trong phản xạ thông thường, cường độ chùm tia phản xạ yếu hơn chùm tia tới.
Lăng kính phản xạ toàn phần là một khối thủy tinh hình lăng trụ có tiết diện thẳng là một tam giác vuông cân
Dùng để truyền dẫn, điều khiển đường đi của tia sáng phục vụ các mục đích khác nhau của con người (cáp quang, lăng kính phản xạ toàn phần ....)
Cấu tạo: Gồm 2 phần chính
Phần lõi: bằng thủy tinh hoặc chất dẻo trong suốt có chiết suất n1
Phần vỏ bao quanh có chiết suất n2 (n2 < n1)
Ứng dụng:
Trong y học cáp quang được dùng để quan sát các bộ phận bên trong cơ thể. Đó là phương pháp nội soi.
Trong công nghệ thông tin cáp quang được dùng để truyền dẫn các dữ liệu.
Ưu điểm:
Truyền được dung lượng tín hiệu lớn
Ít bị nhiễu bởi trường điện từ ngoài
Một khối thủy tinh P có chiết suất n = 1,5 tiết diện thẳng là 1 tam giác ABC vuông tại B. Chiếu vuông góc tới mặt AB 1 chùm sáng song song SI.
a. Khối thủy tinh đặt trong không khí. Hiện tượng phản xạ toàn phần có xảy ra không?
b. Khối thủy tinh đặt trong nước có n’=1,33. Tính góc lệch D?
a. Quan sát đường đi của tia sáng
Dựa vào ΔABC ta có:
r’ = 450
\(sini_{gh}=\frac{n_2}{n_1}=\frac{1}{1,5}=0,67\) ⇒ \(i_{gh}\) = \(41^o48'\)
Ta thấy: r’ > \(i_{gh}\)
\(n_1> n_2\)
⇒ Có xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần tia sáng truyền thẳng ra không khí tại mặt BC
b. Quan sát đường đi của tia sáng
Ta có: \(sini_{gh}=\frac{n_2}{n_1}=\frac{1,33}{1,5}=0,887\)
⇒ \(i_{gh}\) = \(62^o27'\)
Ta thấy r’ < \(i_{gh}\) nên tại AC có tia khúc xạ.
Áp dụng công thức định luật khúc xạ ánh sáng ta có nsinr’ = n’sini’
⇒ \(i'= 52^o53'\)
Vậy, góc lệch D = i’ – r’ = 7053’ \(D=i'-r'=7^o53'\)
Qua bài giảng Phản xạ toàn phần này, các em cần hoàn thành 1 số mục tiêu mà bài đưa ra như :
Phát biểu được hiện tượng phản xạ toàn phần.
Nêu được điều kiện để có hiện tượng phản xạ toàn phần.
Nêu được một số ứng dụng của hiện tượng phản xạ toàn phần. Biết được vai trò của cáp quang trong đời sống, khoa học và kỹ thuật, có ý thức bảo vệ an toàn cho hệ thống cáp quang quốc gia, cũng như hệ thống cáp quang quốc tế đi qua Việt Nam.
Giải các bài tập về hiện tượng phản xạ toàn phần
Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Vật lý 11 Bài 27 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết.
Một khối thủy tinh P có chiết suất n = 1,5 đặt trong nước có tiết diện thẳng là 1 tam giác ABC vuông tại B. Chiếu vuông góc tới mặt AB 1 chùm sáng song song SI. Tính góc lệch D?. Biết chiết suất của nước là n’=1,33.
Có ba môi trường trong suốt. Với cùng một góc tới:
Nếu tia sáng truyền từ (1) vào (2) thì góc khúc xạ là \(30^o\) Nếu tia sáng truyền từ (1) vào (3) thì góc khúc xạ là \(40^o\)Góc giới hạn phản xạ toàn phần ở mặt phân cách (2) và (3) có giá trị như thế nào (tính tròn số)?
Một tia sáng trong thủy tinh đến mặt phân cách giữa thủy tinh và không khí dưới góc tới i = 300 , tia phản xạ và tia khúc xạ vuông góc với nhau . Tính góc tới để không có tia sáng ló ra không khí .
Câu 4-10: Mời các em đăng nhập xem tiếp nội dung và thi thử Online để củng cố kiến thức về bài học này nhé!
Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Vật lý 11 Bài 27để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.
Bài tập 1 trang 172 SGK Vật lý 11
Bài tập 2 trang 172 SGK Vật lý 11
Bài tập 3 trang 172 SGK Vật lý 11
Bài tập 4 trang 172 SGK Vật lý 11
Bài tập 5 trang 172 SGK Vật lý 11
Bài tập 6 trang 172 SGK Vật lý 11
Bài tập 7 trang 172 SGK Vật lý 11
Bài tập 8 trang 173 SGK Vật lý 11
Bài tập 9 trang 173 SGK Vật lý 11
Bài tập 1 trang 222 SGK Vật lý 11 nâng cao
Bài tập 2 trang 222 SGK Vật lý 11 nâng cao
Bài tập 3 trang 222 SGK Vật lý 11 nâng cao
Bài tập 4 trang 222 SGK Vật lý 11 nâng cao
Bài tập 27.1 trang 71 SBT Vật lý 11
Bài tập 27.2 trang 71 SBT Vật lý 11
Bài tập 27.3 trang 72 SBT Vật lý 11
Bài tập 27.4 trang 72 SBT Vật lý 11
Bài tập 27.5 trang 72 SBT Vật lý 11
Bài tập 27.6 trang 72 SBT Vật lý 11
Bài tập 27.7 trang 73 SBT Vật lý 11
Bài tập 27.8 trang 73 SBT Vật lý 11
Bài tập 27.9 trang 73 SBT Vật lý 11
Bài tập 27.10 trang 74 SBT Vật lý 11
Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ giúp gì thì các em hãy comment ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng Vật lý DapAnHay sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!
Chúc các em học tập tốt và luôn đạt thành tích cao trong học tập!
-- Mod Vật Lý 11 DapAnHay
Một khối thủy tinh P có chiết suất n = 1,5 đặt trong nước có tiết diện thẳng là 1 tam giác ABC vuông tại B. Chiếu vuông góc tới mặt AB 1 chùm sáng song song SI. Tính góc lệch D?. Biết chiết suất của nước là n’=1,33.
Có ba môi trường trong suốt. Với cùng một góc tới:
Nếu tia sáng truyền từ (1) vào (2) thì góc khúc xạ là \(30^o\) Nếu tia sáng truyền từ (1) vào (3) thì góc khúc xạ là \(40^o\)Góc giới hạn phản xạ toàn phần ở mặt phân cách (2) và (3) có giá trị như thế nào (tính tròn số)?
Một tia sáng trong thủy tinh đến mặt phân cách giữa thủy tinh và không khí dưới góc tới i = 300 , tia phản xạ và tia khúc xạ vuông góc với nhau . Tính góc tới để không có tia sáng ló ra không khí .
Tính góc giới hạn phản xạ toàn phần khi ánh sáng truyền từ thủy tinh sang không khí, từ nước sang không khí và từ thủy tinh sang nước. Biết chiết suất của thủy tinh là 1,5; của nước là 1,33.
Phát biểu nào sau đây là không đúng?
Một tia sáng đi từ nước đến mặt phân cách với không khí. Biết chiết suất của nước là 4/3 , chiết suất của không khí là 1. Góc giới hạn của tia sáng phản xạ toàn phần khi đó là
Khi nói về hiện tượng phản xạ toàn phần. Phát biểu nào sau đây sai?
Điều kiện cần để xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần nào sau đây là đúng?
Một tia sáng đi từ thuỷ tinh đến mặt phân cách với nước. Biết chiết suất của thuỷ tinh là 1,5; chiết suất của nước là 4/3. Để có tia sáng đi vào nước thì góc tới (i) phải thoả mãn điều kiện nào dưới đây?
Một tia sáng hẹp truyền từ môi trường có chiết suất √3 đến mặt phân cách với môi trường khác có chiết suất n. Để tia sáng tới gặp mặt phân cách hai môi trường dưới góc i≥60o sẽ xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần thì chiết suất n phải thoả mãn điều kiện :
Một khối bán trụ có chiết suất n = 1,41\(\approx \sqrt 2 \). Trong một mặt phẳng của tiết diện vuông góc, có hai tia song song tới gặp mặt phẳng của bán trụ với góc tới i = 45° ở A và O (Hình 27.4)
a) Tính góc lệch ứng với tia tới so sau khi ánh sáng khúc xạ ra không khí.
b) Xác định đường truyền của tia tới SA.
Một khối thuỷ tinh có tiết diện thẳng như Hình 27.5, đặt trong không khí (ABCD là hình vuông ; CDE là tam giác vuông cân). Trong mặt phẳng của tiết diện thẳng, chiếu một chùm tia sáng đơn sắc hẹp SI vuông góc với DE (IE < ID).
Chiết suất của thuỷ tinh là n = 1,5. Vẽ đường đi của tia sáng trong khối thuỷ tinh. Phương của tia ló hợp với pháp tuyến của mặt mà tia sáng ló ra một góc bằng bao nhiêu ?
Một sợi quang hình trụ với lõi có chiết suất n1 = 1,5 và phần bọc ngoài có chiết suất n2 = 1,41. Chùm tia tới hội tụ tại mặt trước của sợi quang với góc 2α (Hình 27.6).
Xác định góc α để tất cả tia sáng trong chùm đều truyền đi được trong sợi quang.
Họ và tên
Tiêu đề câu hỏi
Nội dung câu hỏi
Câu trả lời của bạn
Theo tính thuận nghịch của sự truyền ánh sáng, khi ánh sáng truyền từ môi trường chiết quang kém ( có chiết suất n1 ) vào môi trường chiết quang hơn ( có chiết suất n2 ) ta có: n1 sini=n2 sinr
Vì n1 <n2 nên i > r, Mà imax = 90o => rmax < 90o
Kết quả:
* Luôn có tia khúc xạ => không có phản xạ toàn phần.
* Góc khúc xạ r luôn nhỏ hơn góc tới i.
* Tia khúc xạ luôn sát pháp tuyến của mặt phân cách hơn so với tia tới.
Câu trả lời của bạn
Theo tính thuận nghịch của sự truyền ánh sáng, khi ánh sáng truyền từ môi trường chiết quang kém ( có chiết suất n1 ) vào môi trường chiết quang hơn ( có chiết suất n2 ) ta có: n1 sini=n2 sinr
Vì n1 <n2 nên i > r, Mà imax = 90o => rmax < 90o
Kết quả:
* Luôn có tia khúc xạ => không có phản xạ toàn phần.
* Góc khúc xạ r luôn nhỏ hơn góc tới i.
* Tia khúc xạ luôn sát pháp tuyến của mặt phân cách hơn so với tia tới.
Câu trả lời của bạn
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.
Câu trả lời của bạn
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
Câu trả lời của bạn
• Giống nhau:
- Tia phản xạ đều truyền ngược lại được môi trường đầu
- Đều tuân theo định luật phản xạ.
• Khác nhau:
PHẢN XẠ TOÀN PHẦN | PHẢN XẠ THÔNG THƯỜNG |
+ Cường độ của tia phản xạ toàn phần lớn bằng cường độ tia tới + Điều kiện xảy ra: Phản xạ toàn phần chỉ xảy ra khi tia sáng đi từ môi trường chiết quang hơn sang môi trường chiết quang kém và góc tới i > igh. | + cường độ của tia sáng phản xạ thông thường nhỏ hơn cường độ tia tới. + Tia phản xạ thông thường xảy ra khi gặp mặt phẳng nhẵn dưới mọi góc. |
Câu trả lời của bạn
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
Câu trả lời của bạn
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.
Câu trả lời của bạn
• Giống nhau:
- Tia phản xạ đều truyền ngược lại được môi trường đầu
- Đều tuân theo định luật phản xạ.
• Khác nhau:
PHẢN XẠ TOÀN PHẦN | PHẢN XẠ THÔNG THƯỜNG |
+ Cường độ của tia phản xạ toàn phần lớn bằng cường độ tia tới + Điều kiện xảy ra: Phản xạ toàn phần chỉ xảy ra khi tia sáng đi từ môi trường chiết quang hơn sang môi trường chiết quang kém và góc tới i > igh. | + cường độ của tia sáng phản xạ thông thường nhỏ hơn cường độ tia tới. + Tia phản xạ thông thường xảy ra khi gặp mặt phẳng nhẵn dưới mọi góc. |
Câu trả lời của bạn
Cáp quang là bó sợi quang. Mỗi sợi quang là một dây trong suốt có tính dẫn sáng nhờ phản xạ toàn phần.
Câu trả lời của bạn
Cáp quang là bó sợi quang. Mỗi sợi quang là một dây trong suốt có tính dẫn sáng nhờ phản xạ toàn phần.
Câu trả lời của bạn
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.
Câu trả lời của bạn
Trong công nghệ thông tin, cáp quang được dùng để truyền thông tin, dữ liệu dưới dạng tín hiệu ánh sáng.
Trong nội soi y học.
Câu trả lời của bạn
Kim cương và pha lê sáng lóng lánh vì nó có thể phản xạ toàn phần ánh sáng.
Câu trả lời của bạn
+ 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.
+ 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.
Trong nội soi y học.
Câu trả lời của bạn
* Kim cương và pha lê sáng lóng lánh vì nó có thể phản xạ toàn phần ánh sáng.
* Người ta tạo ra nhiều mặt cho kim cương hay các vật bằng pha lê để làm cho chùm tia tới có nhiều khả năng phản xạ toàn phần dưới các góc tới khác nhau ứng với các mặt khác nhau, làm cho kim cương và pha lê lóng lánh hơn.
Câu trả lời của bạn
Người ta tạo ra nhiều mặt cho kim cương hay các vật bằng pha lê để làm cho chùm tia tới có nhiều khả năng phản xạ toàn phần dưới các góc tới khác nhau ứng với các mặt khác nhau, làm cho kim cương và pha lê lóng lánh hơn.
Câu trả lời của bạn
Người ta tạo ra nhiều mặt cho kim cương hay các vật bằng pha lê để làm cho chùm tia tới có nhiều khả năng phản xạ toàn phần dưới các góc tới khác nhau ứng với các mặt khác nhau, làm cho kim cương và pha lê lóng lánh hơn.
Câu trả lời của bạn
Kim cương và pha lê sáng lóng lánh do nó có thể phản xạ toàn phần ánh sáng.
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.
Câu trả lời của bạn
ΔABC vuông cân ⇒ ∠B = ∠C = 45o
SI ⊥BC ⇒ Tia SI truyền thẳng vào môi trường trong suốt ABC mà không bị khúc xạ ⇒ góc tới i ở mặt AC bằng:
i = ∠B = ∠C = 45o ⇒ sini = sin45o = 1/√2
Tia sáng phản xạ toàn phần ở mặt AC ⇒ i ≥ igh → sini ≥ sinigh = 1/n ⇒ n ≥ √2
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.
Câu trả lời của bạn
ΔABC vuông cân ⇒ ∠B = ∠C = 45o
SI ⊥BC ⇒ Tia SI truyền thẳng vào môi trường trong suốt ABC mà không bị khúc xạ ⇒ góc tới i ở mặt AC bằng:
i = ∠B = ∠C = 45o ⇒ sini = sin45o = 1/√2
Tia sáng phản xạ toàn phần ở mặt AC ⇒ i ≥ igh → sini ≥ sinigh = 1/n ⇒ n ≥ √2
0 Bình luận
Để lại bình luận
Địa chỉ email của hạn sẽ không được công bố. Các trường bắt buộc được đánh dấu *