Giải vật lí 11 bài 27: Phản xạ toàn phần
Nội dung bài gồm:
- I. TÓM TẮT LÝ THUYẾT
- II. GIẢI BÀI TẬP
- Giải câu 1: Thế nào là phản xạ toàn phần...
- Giải câu 2: So sánh phản xạ toàn phần với phản...
- Giải câu 3: Cáp quang là gì? Hãy cho biết cấu...
- Giải câu 4: Giải thích tại sao kim cương (Hình 27.4)...
- Giải câu 5: Một chùm tia sáng hẹp truyền từ...
- Giải câu 6: Một chùm tia sáng hẹp SI truyền trong...
- Giải câu 7: Có ba môi trường trong suốt....
- Giải câu 8: Một khối bán trụ trong suốt có chiết...
- Giải câu 9: Một sợi quang hình trụ, lõi có chiết...
I. TÓM TẮT LÝ THUYẾT
1. Sự truyền ánh sáng vào môi trường chiết quang kém hơn
Khi ánh sáng truyền vào môi trường chiết quang kém hơn, thì có một giá trị của góc tới mà tại đó không còn xuất hiện tia khúc xạ, chỉ quan sát thất tia phản xạ. Giá trị này được gọi là góc tới giới hạn và được xác định bởi công thức:
$\sin i_{gh} = \frac{n_{2}}{n_{1}}$
2. Hiện tượng phản xạ toàn phần
2.1. Định nghĩa
Phản xạ toàn phần là hiện tượng phản xạ toàn bộ tia sáng tới, xảy ra ở mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt.
2.2. Điều kiện
- Ánh sáng truyền từ một môi trường tới môi trường chiết quang kém hơn
n2< n1
- Góc tới lớn hơn hoặc bằng góc giới hạn:
$i \geq i_{gh}$
2.3. Ứng dụng: Cáp quang
Cáp quang là các bó sợi quang
Cấu tạo sợi quang: 2 phần
- Phần lõi: làm bằng thủy tinh, chiết suất lớn (n1)
- Phần vỏ bọc: làm bằng thủy tinh có chiết suất nhỏ hơn (n2)
Hiện tượng phản xạ toàn phàn xảy ra ở mặt phân cách giữa hai lõi.
Ứng dụng: Truyền thông tin
II. GIẢI BÀI TẬP
Bài giải:
Phản xạ toàn phần là hiện tượng phản xạ toàn bộ tia sáng tới, xảy ra ở mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt.
Điều kiện:
- Ánh sáng truyền từ một môi trường tới môi trường chiết quang kém hơn
n2 < n1
- Góc tới lớn hơn hoặc bằng góc giới hạn:
$i \geq i_{gh}$
Bài giải:
Giống nhau: Cùng là hiện tượng phản xạ.
Khác nhau:
- Phản xạ toàn phần:
Toàn bộ tia sáng phản xạ lại môi trường tới, không có tia khúc xạ, cường độ sáng của tia phản xạ gần bằng với cường độ sáng của tia tới.
Chỉ xảy ra khi đủ 2 điều kiện đã nêu trong câu 1.
- Phản xạ thông thường:
Tia tới được phân ra làm hai phần: tia phản xạ và tia khúc xạ.
Bài giải:
Cáp quang là các bó sợi quang
Cấu tạo sợi quang: 2 phần
- Phần lõi: làm bằng thủy tinh, chiết suất lớn (n1)
- Phần vỏ bọc: làm bằng thủy tinh có chiết suất nhỏ hơn (n2)
Hiện tượng phản xạ toàn phàn xảy ra ở mặt phân cách giữa hai lõi.
Ứng dụng: Truyền thông tin, nội soi, ...
Bài giải:
Kim cương hoặc pha lê sáng lóng lánh vì khi ánh sáng chiếu vào chúng sẽ xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần liên tiếp bên trong vật. Lúc này, các tia sáng đi theo nhiều góc đến mắt người quan sát làm cho ta thấy chúng sáng lấp lánh.
Người ta tạo ra nhiều mặt cho viên kim cương hoặc những vật được làm từ pha lê là để hiện tượng phản xạ toàn phần xảy ra nhiều, các viên kim cương trông càng đẹp.
Giải câu 5: Một chùm tia sáng hẹp truyền từ...
Một chùm tia sáng hẹp truyền từ môi trường (1) chiết suất n1 tới mặt phẳng phân cách với môi trường (2) chiết suất n2. Cho biết n1 < n2 và i có giá trị thay đổi. Trường hợp nào sau đây có hiện tượng phản xạ toàn phần?
A. Chùm tia sáng gần như sát mặt phẳng phân cách.
B. Góc tới i thỏa mãn điều kiện sin i > $\frac{n_{1}}{n_{2}}$
C. Góc tới i thỏa mãn điều kiện sin i < $\frac{n_{1}}{n_{2}}$
D. Không trường hợp nào đã nêu.
Bài giải:
Chọn đáp án D.
Giải thích: Vì n1 < n2 không xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần với bất kì giá trị nào của góc tới.
Giải câu 6: Một chùm tia sáng hẹp SI truyền trong...
Một chùm tia sáng hẹp SI truyền trong mặt phẳng tiết diện vuông góc của một khối trong suốt như Hình 27.10. Tia sáng phản xạ toàn phần ở mặt AC.
Trong điều kiện đó, chiết suất n của khối trong suốt có giá trị như thế nào?
A. n $\geq \sqrt{2}$
B. n < $\sqrt{2}$
C. 1 < n < $\sqrt{2}$
D. Không xác định được.
Bài giải:
Chọn đáp án A.
Giải thích:
Nhận xét: Tam giá ABC là tam giác vuông cân tại A
Tia sáng truyền thẳng khi qua mặt phân cách BC, khi tới mặt phân cách AC, góc tới của tia sáng là: i = 450
Tia sáng phản xạ toàn phần ở mặt AC, nên giá trị góc tới để xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần là i $\geq $ 450.
Ta có sin igh = $\frac{1}{n}$
Vậy n $\geq \sqrt{2}$
Giải câu 7: Có ba môi trường trong suốt....
Có ba môi trường trong suốt. Với cùng góc tới:
Nếu tia sáng truyền từ (1) vào (2) thì góc khúc xạ là 300.
Nếu tia sáng truyền từ (1) vào (3) thì góc khúc xạ là 450.
Góc giới hạn phản xạ toàn phần ở mặt phân cách (2) và (3) có giá trị như nào (tính tròn số)?
A. 300
B. 420
C. 450
D. Không xác định được.
Bài giải:
Chọn đáp án C.
Giải thích:
Khi truyền từ (1) vào (2), ta có: n1.sin i = n2.sin r2 = n2.sin 30 (*)
Khi truyền từ (1) vào (3), ta có: n1.sin i = n3.sin r3 = n3.sin 45 (**)
Từ (*) và (**), ta có: n2.sin 30 = n3.sin 45
Ta thấy n3 < n2, vậy hiện tượng phản xạ toàn phần xảy ở ở mặt phân cách giữa hai môi trường (2) và (3) khi ánh sáng truyền từ (2) vào (3).
Góc giới hạn phải thỏa mãn: sin igh = $\frac{n_{3}}{n_{2}} = \frac{sin 30}{sin 45} = \frac{1}{\sqrt{2}}$
Vậy góc giới hạn là igh = 450
Giải câu 8: Một khối bán trụ trong suốt có chiết...
Một khối bán trụ trong suốt có chiết suất n = 1,41 $\approx \sqrt{2}$. Một chùm tia sáng hẹp nằm trong một mặt phẳng của tiết diện vuông góc, chiếu tới khối bán trụ như Hình 27.11. Xác định đường đi của chùm tia sáng với các giá trị sau đây của góc $\alpha $
a) $\alpha $ = 600
b) $\alpha $ = 450
c) $\alpha $ = 300
Bài giải:
Góc giới hạn để xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần khi truyền từ trong bán trụ ra ngoài không khí là: sin igh = $\frac{1}{\sqrt{2}}$
Vậy igh = 450
a) $\alpha $ = 600
Góc tới là i = 900 – 600 = 300 < igh (không xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần)
Hiện tượng xảy ra: Phản xạ một phần, khúc xạ.
Đường đi của tia sáng được biểu diễn trong hình vẽ:
b) $\alpha $ = 450
Góc tới là i = 450 = igh xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần.
c) $\alpha $ = 300
Góc tới là i = 600 > igh, xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần.
Hình vẽ chung cho 2 phần b và c:
Giải câu 9: Một sợi quang hình trụ, lõi có chiết...
Một sợi quang hình trụ, lõi có chiết suất n1 = 1,5. Phần vỏ bọc có chiết suất n = 1,41 $\approx \sqrt{2}$. Chùm tia tới hội tụ ở mặt trước của sợi với góc 2 $\alpha $ như Hình 27.12. Xác định $\alpha $ để các tia sáng của chùm truyền đi được trong ống.
Bài giải:
Các tia sáng truyền đi được trong ống khi trong ống xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần.
Đường truyền của tia sáng được trình bày trong hình vẽ.
Áp dụng định luật khúc xạ ta có: sin i1 = n1.sin r = n1.cos(900 – r) = n1.cos i2
Trong đó i1 = $\alpha $, i2 = 900 – r
$\Rightarrow $ cos i2 = $\frac{sin i_{1}}{n_{1}}$ (1)
Để cáp quang có thể truyền thông tin thì tại mặt phân cách giữa lõi và vỏ phải xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần, hay
$i \geq i_{gh}$
Ta có: sin igh = $\frac{n_{2}}{n_{1}}$
Góc tới i1 lớn nhất để còn xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần khi i2 = igh
Vậy: sin i2 = $\frac{n_{2}}{n_{1}}$ (2).
Từ (1) và (2), ta có 1 = $(\frac{sin i_{1 max}}{n_{1}})^{2} + (\frac{n_{2}}{n_{1}})^{2} = \frac{sin ^{2}i_{1 max} + n_{2}^{2}}{n_{1}^{2}}$
Hay sin i1 max = $\sqrt{n_{1}^{2} - n_{2}^{1}} = \sqrt{1,5^{2} - \sqrt{2}^{2}} = \frac{1}{2}$
$\Rightarrow $ i1 max = 300
Vậy, $\alpha \leq i_{1 max}$
Xem thêm lời giải Giải môn Vật lí lớp 11
- 👉 Giải vật lí 11 bài 1: Điện tích. Định luật Cu lông
- 👉 Giải vật lí 11 bài 2: Thuyết êlectron. Định luật bảo toàn điện tích
- 👉 Giải vật lí 11 bài 3: Điện trường và cường độ điện trường. Đường sức điện
- 👉 Giải vật lí 11 bài 4: Công của lực điện
- 👉 Giải vật lí 11 bài 5: Điện thế. Hiệu điện thế
- 👉 Giải vật lí 11 bài 6: Tụ điện
- 👉 Giải vật lí 11 bài 7: Dòng điện không đổi. Nguồn điện
- 👉 Giải vật lí 11 bài 8: Điện năng – Công suất điện
- 👉 Giải vật lí 11 bài 9: Định luật Ôm đối với toàn mạch
- 👉 Giải vật lí 11 bài 10: Ghép các nguồn điện thành bộ
- 👉 Giải vật lí 11 bài 11: Phương pháp giải một số bài toán về toàn mạch
- 👉 Giải vật lí 11 bài 13: Dòng điện trong kim loại
- 👉 Giải vật lí 11 bài 14: Dòng điện trong chất điện phân
- 👉 Giải vật lí 11 bài 15: Dòng điện trong chất khí
- 👉 Giải vật lí 11 bài 16: Dòng điện trong chân không
- 👉 Giải vật lí 11 bài 17: Dòng điện trong chất bán dẫn
- 👉 Giải vật lí 11 bài 19: Từ trường
- 👉 Giải vật lí 11 bài 20: Lực từ Cảm ứng từ
- 👉 Giải vật lí 11 bài 21: Từ trường của dòng điện chạy trong các dây dẫn có hình dạng đặc biệt
- 👉 Giải vật lí 11 bài 22: Lực Lo-ren-xo
- 👉 Giải vật lí 11 bài 24: Suất điện động cảm ứng
- 👉 Giải vật lí 11 bài 25: Tự cảm
- 👉 Giải bài 26 vật lí 11: Khúc xạ ánh sáng
- 👉 Giải vật lí 11 bài 27: Phản xạ toàn phần
- 👉 Giải vật lí 11 bài 12: Thực hành: Xác định suất điện động và điện trở trong của một pin điện hóa ( Phần 1)
- 👉 Giải vật lí 11 bài 12: Thực hành: Xác định suất điện động và điện trở trong của một pin điện hóa ( Phần 2)
- 👉 Giải vật lí 11 bài 18: Thực hành: Khảo sát đặc tính chỉnh lưu của điôt bán dẫn và đặc tính khuếch đại của tranzito ( Phần 1)
- 👉 Giải vật lí 11 bài 18: Thực hành: Khảo sát đặc tính chỉnh lưu của điôt bán dẫn và đặc tính khuếch đại của tranzito ( Phần 2)
- 👉 Giải vật lí 11 bài 23: Từ thông – Cảm ứng điện từ
- 👉 Giải vật lí 11 bài 28: Lăng kính
- 👉 Giải vật lí 11 bài 30: Giải bài toán về hệ thấu kính
- 👉 Giải vật lí 11 bài 31: Mắt
- 👉 Giải vật lí 11 bài 32: Kính lúp
- 👉 Giải vật lí 11 bài 33: Kính hiển vi
- 👉 Giải vật lí 11 bài 34: Kính thiên văn
- 👉 Giải vật lí 11 bài 35: Thực hành: Xác định tiêu cự của thấu kính phân kì (Phần 1)
- 👉 Giải vật lí 11 bài 35: Thực hành: Xác định tiêu cự của thấu kính phân kì (Phần 2)
Lớp 11 | Các môn học Lớp 11 | Giải bài tập, đề kiểm tra, đề thi Lớp 11 chọn lọc
Danh sách các môn học Lớp 11 được biên soạn theo sách giáo khoa mới của bộ giáo dục đào tạo. Kèm theo lời giải sách bài tập, sách giáo khoa, đề kiểm tra 15 phút, 45 phút (1 tiết), đề thi học kì 1 và học kì 2 năm học 2024 ngắn gọn, chi tiết dễ hiểu.
Toán Học
- Đề thi, đề kiểm tra Toán lớp 11
- SBT Toán lớp 11 Nâng cao
- SBT Toán 11 Nâng cao
- SGK Toán 11 Nâng cao
- SBT Toán lớp 11
- SGK Toán lớp 11
Vật Lý
- SBT Vật lí 11 Nâng cao
- SGK Vật lí lớp 11 Nâng cao
- SBT Vật lí lớp 11
- SGK Vật lí lớp 11
- Giải môn Vật lí lớp 11
Hóa Học
- Đề thi, đề kiểm tra Hóa lớp 11
- SBT Hóa học 11 Nâng cao
- SGK Hóa học lớp 11 Nâng cao
- SBT Hóa lớp 11
- SGK Hóa lớp 11
Ngữ Văn
Lịch Sử
Địa Lý
Sinh Học
- Đề thi, đề kiểm tra Sinh lớp 11
- SGK Sinh lớp 11 Nâng cao
- SBT Sinh lớp 11
- SGK Sinh lớp 11
- Giải môn Sinh học lớp 11
GDCD
Tin Học
Tiếng Anh
- Đề thi, đề kiểm tra Tiếng Anh 11 mới
- SBT Tiếng Anh lớp 11
- SGK Tiếng Anh lớp 11
- SBT Tiếng Anh lớp 11 mới
- SGK Tiếng Anh lớp 11 Mới