Khúc xạ ánh sáng SVIP

1. Hiện tượng khúc xạ ánh sáng

Thí nghiệm tìm hiểu hiện tượng khúc xạ ánh sáng

Chuẩn bị: hộp nhựa trong chứa nước, nguồn sáng laser, tấm nhựa.

Tiến hành thí nghiệm

• Bước 1: Bố trí thí nghiệm như hình.  
• Bước 2: Chiếu tia sáng sát bề mặt tấm nhựa để tạo ra một vết sáng trên tấm nhựa từ không khí theo phương xiên góc đến mặt nước. Quan sát đường đi của tia sáng.

Kết quả thí nghiệm

Khi truyền từ không khí sang nước, tia sáng bị lệch khỏi phương truyền ban đầu tại mặt nước.

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.

Hình vẽ trên mô tả đường đi của tia sáng từ không khí vào nước. Trong đó:

• \(PQ\): mặt phân cách giữa hai môi trường;
• \(SI\): tia tới;
• \(I\): điểm tới;
• \(IR\): tia khúc xạ;
• \(NN'\): pháp tuyến tại điểm tới I;
• \(i=\widehat{SIN}\): góc tới;
• \(r=\widehat{RIN'}\): góc khúc xạ.

Mặt phẳng chứa tia tới và pháp tuyến tại điểm tới được gọi là mặt phẳng tới.

2. 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 

3. Chiết suất của môi trường

Chiết suất 

Chiết suất $n$ của một môi trường trong suốt được xác định bằng tỉ số giữa tốc độ của ánh sáng trong chân không (hoặc không khí) với tốc độ ánh sáng trong môi trường đó.

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

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.

Chiết suất tỉ đối

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.

1. Khi truyền từ môi trường trong suốt này sang môi trường trong suốt khác, tia sáng có thể bị khúc xạ (bị lệch khỏi phương truyền ban đầu) tại mặt phân cách giữa hai môi trường.

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.
• Đối với hai môi trường trong suốt nhất định, tỉ số giữa sin của góc tới ($sin\,i$) và sin của góc khúc xạ ($sin\,r$) là một hằng số: 

$\dfrac{sin\,i}{sin\,r}$= hằng số

3. Chiết suất của một môi trường có giá trị bằng tỉ số tốc độ ánh sáng trong chân không (hoặc không khí) với tốc độ ánh sáng trong môi trường đó.