Khúc xạ ánh sáng là một hiện tượng vật lý phổ biến trong tự nhiên và đời sống. Hiểu rõ về khúc xạ ánh sáng giúp chúng ta giải thích nhiều hiện tượng thú vị cũng như ứng dụng nó vào thực tế. Bài viết này sẽ cung cấp cho bạn những kiến thức cơ bản về khúc xạ ánh sáng, kèm theo các bài tập có lời giải chi tiết để bạn nắm vững kiến thức hơn.
Khúc Xạ Ánh Sáng Là Gì?
Khúc xạ ánh sáng là hiện tượng tia sáng bị gãy khúc tại mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt khác nhau khi truyền xiên góc từ môi trường này sang môi trường kia.
Hiện tượng khúc xạ ánh sáng
Định Luật Khúc Xạ Ánh Sáng
Để hiểu rõ hơn về hiện tượng khúc xạ ánh sáng, chúng ta cần tìm hiểu về định luật khúc xạ ánh sáng:
- Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới (mặt phẳng chứa tia tới và pháp tuyến tại điểm tới).
- Tỉ số giữa sin góc tới (i) và sin góc khúc xạ (r) là một hằng số với hai môi trường xác định, hằng số này được gọi là chiết suất tỉ đối của môi trường 2 so với môi trường 1 (n21):
sin i / sin r = n21
Trong đó: n21 = n2 / n1
Với n1 là chiết suất tuyệt đối của môi trường 1, n2 là chiết suất tuyệt đối của môi trường 2.
Minh họa định luật khúc xạ ánh sáng
Bài Tập Về Khúc Xạ Ánh Sáng
Dưới đây là một số Bài Tập Về Khúc Xạ ánh Sáng Có Lời Giải chi tiết, giúp bạn củng cố kiến thức:
Bài tập 1: Một tia sáng đi từ không khí vào nước với góc tới 45 độ. Biết chiết suất của không khí là 1, của nước là 4/3. Tính góc khúc xạ.
Lời giải:
Áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng:
sin i / sin r = n2 / n1
=> sin r = (n1 sin i) / n2 = (1 sin 45) / (4/3) = 0.53
=> r = arcsin(0.53) = 32 độ
Vậy góc khúc xạ là 32 độ.
Bài tập 2: Một bể cá có đáy nằm ngang, chứa đầy nước có chiết suất 4/3. Một người nhìn theo phương thẳng đứng xuống đáy bể, thấy đáy bể có độ sâu là 50cm. Tính độ sâu thực của đáy bể.
Lời giải:
Gọi h là độ sâu thực của đáy bể, h’ là độ sâu người nhìn thấy. Ta có:
tan i = h / AB (AB là khoảng cách từ mắt người đến điểm tới)
tan r = h’ / AB
Theo định luật khúc xạ ánh sáng:
sin i / sin r = n2 / n1
Vì góc i và r nhỏ nên có thể coi sin i ≈ tan i, sin r ≈ tan r.
=> h / h’ = n2 / n1 = (4/3) / 1 = 4/3
=> h = (4/3) h’ = (4/3) 50 = 66.67 cm
Vậy độ sâu thực của đáy bể là 66.67 cm.
Minh họa bài toán bể cá và khúc xạ ánh sáng
Ứng Dụng Của Khúc Xạ Ánh Sáng
Hiện tượng khúc xạ ánh sáng được ứng dụng rộng rãi trong đời sống và khoa học kỹ thuật:
- Chế tạo các dụng cụ quang học như kính lúp, kính hiển vi, kính thiên văn…
- Giải thích hiện tượng cầu vồng, hiện tượng ảo ảnh…
- Ứng dụng trong y học để chẩn đoán và điều trị bệnh.
- …
Kết Luận
Bài viết đã cung cấp cho bạn những kiến thức cơ bản về khúc xạ ánh sáng, kèm theo các bài tập có lời giải chi tiết. Hy vọng bài viết hữu ích với bạn. Nếu bạn muốn tìm hiểu thêm về hiện tượng tán sắc ánh sáng, bạn có thể tham khảo bài viết giải thích hiện tượng tán sắc ánh sáng.