Bài tập khúc xạ ánh sáng lớp 11

Chuyên đề sự khúc xạ ánh sáng bồi dưỡng HSG Vật lí 11 gồm 87 trang, được trích dẫn từ cuốn sách Công Phá Đề Thi Học Sinh Giỏi Vật Lí Lớp 11 của tác giả Nguyễn Phú Đồng.

A. TÓM TẮT KIẾN THỨC
B. NHỮNG CHÚ Ý KHI GIẢI BÀI TẬP Về kiến thức và kĩ năng: Nguyên nhân của sự khúc xạ ánh sáng là sự thay đổi đột ngột của vận tốc truyền ánh sáng khi nó đi từ môi trường trong suốt này sang môi trường trong suốt khác. 2. Một điểm sáng chỉ cho ảnh điểm qua lưỡng chất phẳng hoặc lưỡng chất cầu khi thỏa mãn các điều kiện tương điểm: + Với lưỡng chất phẳng là chùm tia tới hẹp. + Với lưỡng chất cầu là góc mở của mặt cầu phải nhỏ; chùm tia tới là chùm tia hẹp và đi gần song song với trục chính. 3. Với lưỡng chất phẳng. khi ánh sáng đi từ môi trường chiết quang hơn sang môi trường chiết quang kém thì ảnh được nâng lên gần mặt phân cách hơn; khi ánh sáng đi từ môi trường chiết quang kém sang mội trường chiết quang hơn thì ảnh được nâng xa mặt phân cách hơn 4. Nếu vật có dạng một mặt phẳng rộng, song song với mặt bản thì ảnh của vật sẽ là một mặt cong vì độ nâng anh của các điểm khác nhau trên vật sẽ khác nhau và phụ thuộc vào phương của chùm tia sáng đi từ điểm đó vào mắt. Về phương pháp giải: 1. Với dạng bài tập về sự khúc xạ ánh sáng. Phương pháp giải là: – Áp dụng công thức định luật khúc xạ ánh sáng cho các trường hợp cụ thể: + Trường hợp tổng quát. + Trường hợp góc nhỏ – Một số chú ý: + Trường hợp chiết suất của môi trường biến thiên khi vận dụng định luật khúc xạ ánh sáng cần: Chia môi trường thành nhiều lớp vô cùng mỏng theo chiều biến thiên của chiết suất. Áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng như một định luật bảo toàn tích chiết suất và sin góc tương ứng + Cần kết hợp các công thức hình học, công thức lượng giác, các tính chất về góc để biến đổi, tính toán. 2. Với dạng bài tập về sự phản xạ toàn phần. Phương pháp giải là: – Vận dụng các kiến thức: + Điều kiện để có phản xạ toàn phần + Công thức tính góc giới hạn phản xạ toàn phần [1 là môi trường tới; 2 là môi trường khúc xạ]. + Công thức định luật phản xạ – Một số chú ý: + Khi ánh sáng đi từ môi trường chiết quang hơn sang môi trường chiết quang kém Nếu tia sáng bị khúc xạ tại mặt phân cách hai môi trường, áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng Nếu tia sáng bị phản xạ toàn phần tại mặt phân cách hai môi trường, áp dụng định luật phản xạ ánh sáng + Cần kết hợp các công thức hình học, công thức lượng giác, các tính chất về góc để biến đổi, tính toán. + Đặc điểm ảnh của vật qua lưỡng chất phẳng: ảnh – vật luôn khác tính chất; ảnh dời đi theo phương thẳng đứng so với vật đoạn + Cần kết hợp với các công thức hình học, công thức lượng giác, các tính chất về góc để biến đối, tính toán. 4. Với dạng bài tập về bản mặt song song. Phương pháp giải là: – Sử dụng các công thức: + Khoảng cách vật – ảnh: + Độ dời ngang của tia sáng [n là chiết suất tỉ đối của chất làm bản với môi trường đặt bản] – Một số chú ý: + Đặc điểm ảnh của vật qua bản mặt song song: Ảnh – vật luôn khác bản chất. Ảnh có độ lớn bằng vật. Ảnh dời theo chiều truyền ánh sáng so với vật đoạn SS. + Trường hợp bản đặt tiếp giáp với hai môi trường trong suốt khác nhau ta có thể coi hệ tương đương với một trong hai trường hợp sau: Hệ gồm hai lưỡng chất phẳng ghép liên tiếp nhau. Hệ gồm bản song song ghép với lưỡng chất phẳng: Giữa một lớp tiếp xúc có một lớp môi trường rất mỏng có chiết suất như môi trường còn lại. 5. Với dạng bài tập về lăng kính. Phương pháp giải là: – Sử dụng các công thức về lăng kính cho các trường hợp cụ thể: + Góc lớn [tổng quát] + Các khả năng xảy ra ở mặt bên thứ hai: Để có hiện tượng phản xạ toàn phần: dùng định luật phản xạ ánh sáng. Để có tia ló ra khỏi lăng kính Để có góc lệch cực tiểu + n là chiết suất tỉ đối của chất làm lăng kính và môi trường đặt lăng kính. 6. Với dạng bài tập về lưỡng chất cầu. Phương pháp giải là: – Sử dụng các công thức về lưỡng chất cầu + Để ảnh của một điểm sáng qua lưỡng chất cầu là một điểm sáng thì lưỡng chất cầu phải thỏa mãn điều kiện tương điểm [về góc mở, về tia sáng qua lưỡng chất cầu]. + Lưỡng chất phẳng là trường hợp riêng của lường chất cầu khi R.

C. CÁC BÀI TẬP VẬN DỤNG

Tài liệu gồm 24 trang, bao gồm kiến thức cần nhớ và phương pháp giải các dạng bài tập chuyên đề khúc xạ ánh sáng trong chương trình Vật lí 11.

A. KIẾN THỨC CẦN NHỚ 1. Khúc xạ ánh sáng Khúc xạ ánh sáng là hiện tượng lệch phương của các tia sáng khi truyền xiên góc qua mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt khác nhau. Định luật khúc xạ ánh sáng: Với hai môi trường trong suốt nhất định, tỉ số giữa sin góc tới và sin góc khúc xạ là một hằng số: Chiết suất tỉ đối: tỉ số không đổi sin sin trong hiện tượng khúc xạ được gọi là chiết suất tỉ đối 21 n của môi trường 2 [chứa tia khúc xạ] đối với môi trường 1 [chứa tia tới]: 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. Liên hệ giữa chiết suất tỉ đối và chiết suất tuyệt đối: Biểu thức của định luật khúc xạ viết dạng khác: Tính chất thuận nghịch của sự truyền ánh sáng: Ánh sáng truyền đi theo đường nào thì cũng truyền ngược lại theo đường đó. 2. Hiện tượng phản xạ toàn phần Phản xạ toàn phần là hiện tượng phản xạ toàn bộ ánh sáng tới, xảy ra ở mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt. Điều kiện để có phản xạ toàn phần: Ánh sáng phải truyền từ một môi trường sang môi trường chiết quang kém hơn Góc tới lớn hơn hoặc bằng góc giới hạn. 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 có lõi làm bằng thủy tinh siêu sạch có chiết suất lớn được bao quanh bởi một lớp vỏ có chiết suất 2 n nhỏ hơn 1 n.

B. CÁC DẠNG BÀI TẬP VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI