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
Tóm tắt lý thuyết
2.1. Hiện tượng 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.
2.2. Điều kiện để có hiện tượng phản xạ toàn phần
- 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 \(sini_{gh}=\frac{n_2}{n_1}\)
2.3. Phân biệt phản xạ toàn phần và phản xạ thông thường
2.3.1. Giống nhau
- Cũng là hiện tượng phản xạ, (tia sáng bị hắt lại môi trường cũ).
- Cũng tuân theo định luật phản xạ ánh sáng .
2.3.2. Khác nhau
- 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.
2.4. Lăng kính phản xạ toàn phần
Lăng kính phản xạ toàn phần là một khối thủy tinh hình lăng trụ có tiết diện thẳng là một tam giác vuông cân
2.5. Ứng dụng
a) Sợi quang:
- 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)
b) Cáp quang: Là bó sợi quang
- 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
Bài tập minh họa
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?
Hướng dẫn giải:
a. Quan sát đường đi của tia sáng
.PNG)
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
.PNG)
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’ \(D=i'-r'=7^o53'\)
4. Luyện tập Bài 27 Vật lý 11
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
4.1. Trắc nghiệm
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.
-
- A. \(4^o53'\)
- B. \(5^o53'\)
- C. \(6^o53'\)
- D. \(7^o53'\)
-
- A. \(30^o\)
- B. \(40^o\)
- C. \(45^o\)
- D. Không tính được.
-
- A. \(i'>35^015'\)
- B. \(i'>36^015'\)
- C. \(i'>37^015'\)
- D. \(i'>38^015'\)
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!
4.2. Bài tập SGK và Nâng cao
Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Vật lý 11 Bài 27 để 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
5. Hỏi đáp Bài 27 Chương 6 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 HOC247 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 HỌC247
