Bài 6: Phản xạ toàn phần
I. Sự truyền ánh sáng từ môi trường có chiết suất lớn vào môi trường chiết suất nhỏ hơn
II. Hiện tượng phản xạ toàn phần
III. Một số ứng dụng của hiện tượng phản xạ toàn phần
Mở đầu trang 30 Bài 6 KHTN 9: Xét sự truyền sáng từ bán trụ thủy tinh ra không
khí, khi góc tới bằng 41, ta quan sát được đồng thời tia phản xạ và tia khúc xạ với
góc khúc xạ với góc khúc xạ gần bằng 90° như hình bên. Theo em khi góc tới tiếp
tục tăng lên tới giá trị 60° thì tia sáng sẽ truyền như thế nào? Lời giải:
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 có chiết suất lớn vào môi
trường chiết suất nhỏ hơn
Hoạt động trang 30 KHTN 9: 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 trụ bằng thủy tinh;
- Đèn 12 V – 21 W 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 vào vở theo mẫu bảng 6.1 đặc điểm nhìn thấy của chùm
sáng khúc xạ và phản xạ Bảng 6.1. Góc tới Tia khúc xạ Tia phản xạ i nhỏ
Độ sáng giảm dần khi tăng i Độ sáng tăng dần khi tăng i i = ith
Bắt đầu không nhìn thấy Rất sáng
i có giá trị lớn hơn ith Không còn nhìn thấy Rất sáng
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? Lời giải:
1. Góc khúc xạ lớn hơn góc tới
2. Khi chiếu góc tới bằng góc ith thì xảy ra hiện tượng chỉ có tia phản xạ
II. Hiện tượng phản xạ toàn phần
Hoạt động 1 trang 31 KHTN 9: 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). Lời giải:
Góc tới hạn phản xạ toàn phần trong trường hợp chiếu từ bản bán trụ thủy tinh
(chiết suất n1 = 1,5) ra không khí (chiết suất n2 = 1) là:
Hoạt động 2 trang 31 KHTN 9: Sử dụng dụng cụ thí nghiệm ở Hình 6.1 xác định
giá trị ith, so sánh kết quả với câu 1 và rút ra nhận xét Lời giải:
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 trang 31 KHTN 9: 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= 4/3, n2= 1
a) Tính góc khúc xạ trong trường hợp góc tới bằng 30°
b) Khi góc tới bằng 60° thì có tia khúc xạ không? Tại sao? Lời giải: a) Góc khúc xạ là:
b) 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 trang 32 KHTN 9: Giải thích vì sao chỉ quan sát được hiện tượng ảo ảnh ở
khoảng cách rất xa, khi lại gần thì không thấy nữa. Lời giải:
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 1 trang 33 KHTN 9: Giải thích sự truyền ánh sáng trong sợi quang Lời giải:
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 khiết của thủy tinh. Sự suy giảm tín hiệu phụ thuộc vào độ tinh khiến của thủy tinh.
Hoạt động 2 trang 33 KHTN 9: Nêu một số ứng dụng của sợi quang trong y học, công nghệ thông tin Lời giải: Ứng dụng:
- Trong y học: Đây là một lĩnh vực mà có ý nghĩa rất lớn đối với con người chúng ta
ảnh hưởng trực tiếp đến cuộc sống của chúng ta hàng ngày và cáp quang được sử
dụng rộng rãi trong lĩnh vực này mang đến những phương thức phẫu thuật hiệu quả
không xâm nhập vào cơ thể người đó là phương pháp nội soi ánh sáng chói lóa của
sợi quang được sử dụng để soi sáng vùng phẫu thuật bên trong cơ thể, giúp giảm
kích thước của vết rạch, đây là bước ngoặt rất lớn trong công nghệ cáp quang đối
với y tế. Tất cả các phiên bản của nội soi trông giống như một ông dài và mỏng, với
một ống kính hoặc máy ảnh ở một đầu mà qua đó ánh sáng được phát ra từ các sợi
bó quang quấn lại với nhau bên trong vỏ bọc.
- Trong công nghệ 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.