Vật lí 11

Lý thuyết về hiện tượng khúc xạ ánh sáng và định luật phản xạ toàn phần mới nhất

Nếu các bạn đang tìm hiểu về Khúc xạ ánh sáng cũng như định luật phản xạ toàn phần thì bài viết dưới đây sẽ giúp bạn tìm được tất cả các vấn đề đó. Bài dưới dây, HocThatGioi sẽ trình bày chi tiết cho các bạn về Khúc xạ ánh sáng cũng như định luật phản xạ toàn phần để các bạn cùng tham khảo.

1. Lý thuyết về khúc xạ ánh sáng

Phần sau đây sẽ trình bày cho các bạn biết về hiện tượng khúc xạ của ánh sang là như thế nào ? Chiết suất tỉ đối và chiết suất tuyệt đối là gì ?

1.1 Hiện tượng khúc xạ ánh sáng:

Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là gì ?

  • 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.
  • Hình ảnh minh họa về hiện tượng khúc xạ ánh sáng:
Hình ảnh mô tả hiện tượng khúc xạ ánh sáng trong hai môi trường
Hiện tượng khúc xạ ánh sáng
Chú thích:
SI: tia tới
I: điểm tới
N’IN: pháp tuyến với mặt phân cách tại I
IR: tia khúc xạ
i: góc tới
r: góc khúc xạ

1.2 Phát biểu về định luật khúc xạ ánh sáng

  • Định luật khúc xạ là:
    • Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới (tạo bởi tia tới và pháp tuyến) và ở phía bên trên kia pháp tuyến so với tia tới.
    • Với hai môi trường trong suốt nhất định, tỉ số giữa sin góc tới (sin i) và sin góc khúc xạ (sin r) luôn không đổi.
  • Biểu thức:
Biểu thức tỉ số giữa góc tới và góc khúc xạ
\frac{sini}{sinr}=const
Trong đó:
sini: góc tới
sinr: góc khúc xạ

1.3 Phát biểu chiết suất tỉ đối

  • Chiết suất tỉ đối:
    Tỉ số không đổi \frac{sini}{sinr} trong hiện tượng khúc xạ được gọi là chiết suất tỉ đối n_{21} của môi trường (2) chứa tia khúc xạ đối với môi trường (1) chứa tia tới.
  • Biểu thức:
Biểu thức chiết suất tỉ đối
\frac{sini}{sinr}=n_{21}
Lưu ý:
– Nếu n_{21} > 1 thì r < i : tia khúc xạ bị lệch lại gần pháp tuyến hơn. Ta nói môi trường (2) chiết quang hơn môi trường (1).
– Nếu n_{21} i : tia khúc xạ bị lệch lại xa pháp tuyến hơn. Ta nói môi trường (2) chiết quang kém hơn môi trường (1).

1.4 Phát biểu về chiết suất tuyệt đối

  • Chiết suất tuyệt đối là:
    Chiết suất tỉ đối của môi trường đó với chân không. Chiết suất của môi trường chân không thường bằng 1.
  • Biểu thức:
Biểu thức chiết suất tuyệt đối
n_{21}=\frac{n_2}{n_1}
Trong đó:
n_{21}: chiết suất của môi trường (2) đối với môi trường (1)
n_{1}: chiết suất của môi trường (1)
n_2: chiết suất của môi trường (2)

1.5 Công thức của định luật khúc xạ ánh sáng dưới dạng đối xứng

Công thức về định luật khúc xạ ánh sáng dưới dạng đối xứng:

Khúc xạ ánh sáng dưới dạng đối xứng:
n_1.sini= n_2.sinr

2. Lý thuyết về định luật phản xạ toàn phần

Tiếp theo sau đây, sẽ trình bày các kiến thức liên quan đến định luật phản xạ toàn phần. Như tìm hiểu hiện tượng phản xạ toàn phần là gì? Điều kiện để xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần là như thế nào ? Và ứng dụng hiện tượng phản xạ toàn phần vào đời sống thực tế ra sao ? Mọi thắc mắc sẽ được giải đáp ngay bên dưới…

  • Hiện tượng phản xạ toàn phần:
    Phản xạ toàn phần là hiện tượng phản xạ toàn bộ tia tới , xảy ra ở mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt.
  • Góc giới hạn phản xạ toàn phần:
    Khi góc i tăng thì góc r cũng tăng (với r > i) do đó, khi r đạt giá trị cực đại 90^0 thì i đạt giá trị i_{gh} gọi là góc giới hạn phản xạ toàn phần.
  • Biểu thức:
Góc giới hạn
sini_{gh}=\frac{n_2}{n_1}
  • Điều kiện để có phản xạ toàn phần:
    – Ánh sáng truyền từ một môi trường tới một môi trường có chiết quang kém hơn: n_2 < n_1
    – Góc tới lớn hơn hoặc bằng góc giới hạn: i \geqslant i_{gh}

3. Ứng dụng của hiện tượng phản xạ toàn phần trong cáp quang

Hiện tượng phản xạ toàn phần có thể ứng dụng rất nhiều trong đời sống nhưng sau đây chúng ta sẽ cùng tìm hiểu cấu tạo của cáp quang là như thế nào và áp dụng hiện tượng phản xạ toàn phần trong cấp quang ra sao ?

3.1 Cấu tạo cáp quang:

Cáp quang là bó sợi quang. Sợi quang gồm hai phần chính:

  • Phần lõi trong suốt bằng thủy tinh siêu sạch có chiến suất lớn
  • Phần vỏ bọc cũng trong suốt, bằng thủy tinh có chiết suất nhỏ hơn chiết suất của phần lõi.

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

Chú ý:
Hiện tượng phản xạ toàn phần xảy ra ở mặt phân cách giữa lõi và vỏ làm cho ánh sáng truyền đi được theo sợi quang.

3.2 Công dụng của cáp quang

Khi sử dụng cáp quang thì có nhiều ưu điểm so với cáp bằng đồng:

  • Dung lượng tín hiệu lớn
  • Nhỏ và nhẹ, dễ vận chuyển, dễ uốn
  • Không bị nhiễu bởi các bức xạ từ bên ngoài, bảo mật tốt
  • Không có rủi ro cháy ( vì không có dòng điện)

Hình ảnh minh họa về ứng dụng của hiện tượng phản xạ toàn phần:

Hình ảnh minh họa về ứng dụng hiện tượng phản xạ toàn phần trong cáp quang
Cáp quang dùng trong phép nội soi

Như vậy, bài viết về Lý thuyết định luật khúc xạ và định luật phản xạ toàn phần của HocThatGioi đến đây đã hết. Qua bài viết sẽ giúp các bạn tiếp thu được các kiến thức bổ ích. Đừng quên Like và Share để HocThatGioi ngày càng phát triển. Cảm ơn các bạn đã theo dõi hết bài viết và chúc các bạn học tốt !

Bài viết khác liên quan đến Khúc xạ ánh sáng
Back to top button
Close