Đáp án Vật lí 9 kết nối Bài 6: Phản xạ toàn phần

BÀI 6. PHẢN XẠ TOÀN PHẦN

Khởi động: Xét sự truyền sáng từ bản bán trụ thủy tinh ra không khí, khi góc tới bằng 41^o, ta quan sát được đồng thời tia phản xạ và tia khúc xạ gần bằng 90^o như hình bên. Theo em, khi góc tới tiếp tục tăng lên tới giá trị 60^o thì tia sáng sẽ truyền như thế nào?

Hướng dẫn chi tiết:

Khi góc tới tiếp tục tăng lên tới giá trị 60° thì ta sẽ thấy tia khúc xạ nhạt dần và biến mất, tia phản xạ đậm dần.

I. SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG TỪ MÔI TRƯỜNG CHIẾT SUẤT LỚN VÀO MÔI TRƯỜNG CHIẾT SUẤT NHỎ HƠN

Hoạt động: Thí nghiệm về phản xạ toàn phần

Chuẩn bị:

• Một bảng thí nghiệm có gắn tấm nhựa in vòng tròn chia độ;
• Một bản bán trị bằng thủy tinh;
• Đèn 12V – 21W có khe cài bản chắn sáng;
• Nguồn điện (biến áp nguồn).

Tiến hành:

• Bố trí thí nghiệm như Hình 6.1.
• Chiếu chùm sáng hẹp truyền từ bản bán trụ ra không khí, tăng dần góc tới i và quan sát chùm sáng phản xạ và chùm sáng khúc xạ ra không khí.
• Quan sát và ghi chép đặc điểm nhìn thấy của chùm sáng khúc xạ và phản xạ vào vở theo mẫu Bảng 6.1.

Trả lời các câu hỏi sau:

1. Góc khúc xạ lớn hơn hay nhỏ hơn góc tới?
2. Khi nào sẽ xảy ra hiện tượng chỉ có tia phản xạ?

Hướng dẫn chi tiết:

1. Góc khúc xạ lớn hơn góc tới.
2. Khi chiếu góc tới bằng góc i_th thì xảy ra hiện tượng chỉ có tia phản xạ.

II. HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN

Hoạt động 1: Tính góc tới hạn phản xạ toàn phần trong trường hợp tia sáng chiếu từ bản bán trụ thủy tinh (chiết suất n₁ = 1,5) ra không khí (chiết suất n₂ = 1).

Hướng dẫn chi tiết:

Áp dụng công thức:  

Hoạt động 2: Sử dụng dụng cụ thí nghiệm ở Hình 6.1 xác định giá trị i_th, so sánh kết quả với câu 1 và rút ra nhận xét.

Hướng dẫn chi tiết:

• Sau khi thực hiện thí nghiệm ta có: ith ≈ 42° gần đúng với giá trị ở câu 1
• Nhận xét: Khi góc tới lớn hơn hoặc bằng góc tới hạn thì toàn bộ tia sáng bị phản xạ ở mặt phân cách.

Câu hỏi: Chiếu một tia sáng từ nước tới mặt phân cách giữa nước và không khí. Biết chiết suất của nước và không khí lần lượt là n₁ = , n₂ = 1.

1. a) Tính góc khúc xạ trong trường hợp góc tới bằng 30^o.
2. b) Tính góc tới bằng 60^o thì có tia khúc xạ không? Tại sao?

Hướng dẫn chi tiết:

1. a) Góc khúc xạ trong trường hợp góc tới bằng 30^o là:
2. b) Góc tới hạn phản xạ toàn phần là:

Khi góc tới bằng 60° thì không còn tia khúc xạ vì đã xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần.

III. MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN

Câu hỏi: Giải thích vì sao chỉ quan sát được hiện tượng ảo ảnh ở khoảng cách rất xa, khi lại gần thì không thấy nữa.

Hướng dẫn chi tiết:

Nguyên nhân vật lý là trong điều kiện sa mạc hay đường nhựa nóng, không khí tại gần mặt đất có nhiệt độ cao hơn không khí trên cao, dẫn đến chiết suất không khí tăng theo độ cao. Trong điều kiện này, các tia sáng từ bầu trời xanh có thể được phản xạ toàn phần đến mắt người quan sát

Hoạt động: Thực hiện yêu cầu sau:

1. Giải thích sự truyền ánh sáng trong sợi quang.
2. Nêu một số ứng dựng của sợi quang trong y học, công nghệ thông tin.

Hướng dẫn chi tiết:

1. Ánh sáng trong cáp sợi quang truyền qua lõi và va đập liên tục vào lớp sơn phủ. Bởi vì lớp sơn phủ không hấp thu bất kì ánh sáng trong lõi nên sóng ánh sáng có thể truyền đi với cự li rất xa. Tuy nhiên ánh sáng cũng có thể bị giảm sút bởi sự không tinh khiến của thủy tinh. Sự suy giảm tín hiệu phụ thuộc vào độ tinh khiết của thủy tinh.
2. Ứng dụng:

• Trong y học: cáp quang được sử dụng rộng rãi mang đến những phương thức phẫu thuật không xâm lấn là nội soi.
• Trong công nhệ thông tin: Mạng cáp quang nối nhiều quốc gia trên thế giới liên kết người dùng với nhau. Mạng quang riêng của các công ty đường sắt, điện lực, bộ ngành… Đường cáp quang trung kế, đường cáp quang thả biển xuyên quốc gia. Đường cáp quang truyền số liệu, mạng LAN, mạng nội bộ. Mạng cáp quang truyền hình, internet kết nối nhỏ lẻ đến tận từng các hộ gia đình.