Khúc xạ ánh sáng SVIP

I. Hiện tượng khúc xạ ánh sáng

Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là hiện tượng tia sáng bị gãy khúc (bị lệch khỏi phương truyền ban đầu) tại mặt phân cách khi truyền từ môi trường trong suốt này sang môi trường trong suốt khác.

Ví dụ: Quan sát đường truyền của chùm tia sáng khi truyền từ không khí vào thủy tinh.

 Trên hình, quy ước gọi:

• I là điểm tới;
• SI là tia tới;
• IK là tia khúc xạ;
• NN' (vuông góc với mặt phân cách tại điểm tới) là pháp tuyến;
• \(\widehat{SIN}\) là góc tới, kí hiệu là \(i\);
• \(\widehat{KIN'}\) là góc khúc xạ, kí hiệu là \(r\);
• Mặt phẳng chứa tia tới SI và pháp tuyến NN' là mặt phẳng tới.

II. Định luật khúc xạ ánh sáng

Nội dung định luật khúc xạ ánh sáng:

• Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới và ở phía bên kia pháp tuyến so với tia tới.
• Với hai môi trường trong suốt nhất định, tỉ số giữa sin của góc tới (\(sin\) \(i\)) và sin của góc khúc xạ (\(sin\) \(r\)) luôn không đổi:

$\dfrac{sin\,i}{sin\,r} =$ hằng số 

III. Chiết suất của môi trường

1. Chiết suất tỉ đối $\dfrac{\sin i}{\sin r}$ 

Tỉ số không đổi $\dfrac{sin\,i}{sin\,r}$ trong hiện tượng khúc xạ được gọi là chiết suất tỉ đối \(n_{21}\) của môi trường 2 (môi trường chứa tia khúc xạ) đối với môi trường 1 (môi trường chứa tia tới).

$\dfrac{sin\,i}{sin\,r}=n_{21}=\dfrac{n_2}{n_1}$

• Nếu \(n_{21}>1\) thì \(r< i\): Tia khúc xạ bị lệch lại gần pháp tuyến hơn.
• Nếu \(n_{21}< 1\) thì \(r>i\): Tia khúc xạ bị lệch xa pháp tuyến hơn.

2. Chiết suất tuyệt đối

Chiết suất tuyệt đối (thường gọi tắt là chiết suất) của một môi trường là chiết suất tỉ đối của môi trường đó đối với chân không.

Nguyên nhân của hiện tượng khúc xạ là sự thay đổi tốc độ truyền ánh sáng. Vì vậy, hệ thức liên hệ giữa chiết suất tuyệt đối \(n\) của môi trường và tốc độ ánh sáng là

\(n=\dfrac{c}{v}\)

Trong đó:

• \(c\) là tốc độ ánh sáng trong chân không $(c=3.10^8\,m/s)$;
• \(v\) là tốc độ ánh sáng trong môi trường.

Lưu ý: Chiết suất của chân không là 1, chiết suất của không khí là 1,0029 nên thường được tính tròn là 1 nếu không cần độ chính xác cao.

1. Hiện tượng tia sáng truyền từ môi trường trong suốt này sang môi trường trong suốt khác bị gãy khúc (lệch khỏi phương truyền ban đầu) tại mặt phân cách giữa hai môi trường, gọi là hiện tượng khúc xạ ánh sáng.

2. Định luật khúc xạ ánh sáng:

• Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới và ở phía bên kia pháp tuyến so với tia tới.
• Với hai môi trường trong suốt nhất định, tỉ số giữa sin của góc tới ($sin\,i$) và sin của góc khúc xạ ($sin\,r$) luôn không đổi: $\dfrac{sin\,i}{sin\,r}$= hằng số = \(n_{21}.\)

3. Chiết suất tỉ đối: \(n_{21}=\dfrac{n_2}{n_1}.\)

4. Chiết suất tuyệt đối (còn gọi tắt là chiết suất) có giá trị bằng tỉ số tốc độ ánh sáng trong không khí (hoặc chân không) với tốc độ ánh sáng trong môi trường: \(n=\dfrac{c}{v}.\)

Trong đó:

• \(n\) là chiết suất;
• \(c\) là tốc độ ánh sáng trong chân không ($c=3.10^8\,m/s$);
• \(v\) là tốc độ ánh sáng trong môi trường.