Lớp 11Vật Lý

Bài tập phản xạ toàn phần có lời giải

I/ Tóm tắt lý thuyết

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 ≥ igh với 

Bạn đang xem: Bài tập phản xạ toàn phần có lời giải

[CHUẨN NHẤT] Bài tập phản xạ toàn phần có lời giải

II/ Bài tập phản xạ toàn phần

Bài tập 1. Một tia sáng trong khối thủy tinh tới mặt phân cách giữa khối thủy tinh với không khí dưới góc tới i = 30o, tia phản xạ và tia khúc xạ vuông góc với nhau.

a/ Tính chiết suất n của thủy tinh

b/ Tìm điều kiện của góc tới i để không có tia ló ra không khí.

Hướng dẫn

[CHUẨN NHẤT] Bài tập phản xạ toàn phần có lời giải (ảnh 2)

Bài tập 2: Hiện tượng phản xạ toàn phần là gì? Nêu điều kiện để có phản xạ toàn phần.

Hướng dẫn

Hiện tượng phản xạ toàn phần là hiện tượng phản xạ toàn bộ tia sáng tới, xảy ra ở mặt phân cách hai môi trường trong suốt.

Điều kiện để có phản xạ toàn phần:

– Ánh sáng truyền theo hướng từ môi trường chiết quang hơn vào môi trường chiết quang kém.

– Góc tới lớn hơn góc giới hạn: i > igh.

Bài tập 3: So sánh phản xạ toàn phần với phản xạ thông thường.

Hướng dẫn

Về mặt phản xạ:

Hiện tượng phản xạ thông thường có thề xảy ra trên các bề mặt nhẵn, không cần có điều kiện gì kèm theo.

Đôi với hiện tượng phản xạ toàn phần, mặt phản xạ là mặt phân cách giữa 2 môi trường trong suốt và kèm theo điều kiện ánh sáng truyền theo hướng từ môi trường chiết quang hơn vào môi trường chiết quang kém, đồng thời góc tới lớn hơn góc giới hạn phản xạ toàn phần.

Về cường độ chùm sáng phản xạ:

Trong hiện tượng phản xạ thông thường, cường độ chùm sáng phản xạ có thế yếu hơn cường độ chùm sáng tới (vì có thể còn có sự khúc xạ), còn trong phản xạ toàn phần, cường độ chùm sáng phản xạ bằng cường độ chùm sáng tới.

Tuy nhiên, cả hiện tượng phản xạ thông thường hay phản xạ toàn phần đều tuân theo định luật phản xạ ánh sáng.

Bài tập 4: Tại sao ở cong của bán trụ, chùm tia hẹp truyền theo phương bán kính lại truyền thẳng?

Hướng dẫn:

Ở mặt cong của bán trụ, chùm tia hẹp truyền theo phương bán kính là trùng với pháp tuyến của mặt cong tại điểm đó => có góc tới i= 0 => góc r = 0 => tia không bị khúc xạ => truyền thẳng.

Bài tập 5: Vận dụng tính thuận nghịch của sự truyền ánh sáng, hãy nêu ra các kết quả khi ánh sáng truyền vào môi trường chiết quang hơn.

Hướng dẫn:

Theo tính thuận nghịch của sự truyền ánh sáng, khi ánh sáng truyền từ moi 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.

Bài tập 6: Cáp quang là gì? Trình bày cấu tạo của cáp quang. Nêu một vài ứng dụng.

Hướng dẫn

Cáp quang là những bó sợi quang. Mồi sợi quang là một dây trong suốt có tính dẫn sáng nhờ phản xạ toàn phần.

– Phần lõi trong suốt bằng thủy tinh siêu sạch chiết suất lớn (ni).

– Phần vỏ cũng trong suốt, bằng thủy tinh có chiết suất (n2) nhỏ hơn phần lõi.

Sự phản xạ toàn phần xảy ra ở mặt phân cách giữa lõi và vỏ làm cho ánh sáng truyền đi được trong lòng sợi quang.

Ngoài cùng là một số lớp vỏ bọc bằng nhựa dẻo để tạo cho cáp độ bền và độ dai cơ học.

Từ những năm 80 của thế kỉ XX, cáp quang đã được ứng dụng vào việc truyền thông tin. Một số ưu điếm của cáp quang: Dung lượng tín hiệu lớn; nhỏ và nhẹ hơn, dễ uốn và vận chuyển; không bị nhiều và cáp quang không bị thâm nhập bởi các bức xạ điện từ bên ngoài; không có rủi ro cháy vì không có dòng điện; bảo mật tốt hơn…

Cáp quang còn được dùng trong phép nội soi của y học. Loại cáp này gồm các sợi quang thật nhỏ. Cáp chỉ cỡ kim tiêm gồm hàng trăm sợi quang. Có sợi truyền ánh sáng từ ngoài vào, những sợi khác truyền hình ảnh trở ra.

Bài tập 7: Giải thích tại sao kim cương và pha lê sáng lóng lánh? Người ta tạo ra nhiều mặt cho viên kim cương hay các vật bằng pha lê để làm gì?

Hướng dẫn

Sở dĩ kim cương và pha lê sáng lánh là vì khi ánh sáng truyền vào kim cương, chúng bị phản xạ toàn phần liên tiếp ở bên trong. Người ta tạo ra nhiều mặt cho viên kim cương hay các vật bằng pha lê nhằm mục đích tạo ra sự phản xạ toàn phần rất nhiều lần. 

Bài tập 8: Thế nào là phản xạ toàn phần? Nêu điểu điện để phản xạ toàn phần.

Hướng dẫn:

* Định nghĩa: Hiện tượng ánh sáng truyền từ môi trường có chiết suất lớn đến mặt giới hạn với môi trường có chiết suất nhỏ hơn, chỉ bị phản xạ mà không bị khúc xạ gọi là hiện tượng tương phản toàn phần.

* Điều kiện phản xạ toàn phần:

+ Ánh sáng truyền từ môi trường chiết quang hơn sang môi trường chiết quang kém.

+ Góc tới i phải lớn hơn hoặc bằng góc giới hạn.

• Góc giới hạn:

[CHUẨN NHẤT] Bài tập phản xạ toàn phần có lời giải (ảnh 3)

Nếu ánh sáng đi từ môi trường có chiết suất n ra không khí thì :

[CHUẨN NHẤT] Bài tập phản xạ toàn phần có lời giải (ảnh 4)

Đăng bởi: THPT Văn Hiến

Chuyên mục: Lớp 11, Vật Lý 11

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.

Back to top button