Theo Định Luật Khúc Xạ Thì…?

Theo định luật khúc xạ, khi ánh sáng truyền một góc từ môi trường này sang môi trường khác thì tia sáng sẽ bị gãy tại mặt phân cách giữa hai môi trường. Góc khúc xạ phụ thuộc vào góc tới, chiết suất tuyệt đối của hai môi trường và bước sóng của ánh sáng.

Góc khúc xạ và góc tới

Góc khúc xạ (r) là góc giữa tia khúc xạ và pháp tuyến tại điểm tới trên mặt phân cách. Góc tới (i) là góc giữa tia tới và pháp tuyến. Trong quá trình khúc xạ, tia tới và tia khúc xạ nằm trong cùng một mặt phẳng như pháp tuyến.

Tỉ số giữa sin góc tới và góc khúc xạ

Theo định luật khúc xạ Snell, tỉ số giữa sin của góc tới (sin i) và sin của góc khúc xạ (sin r) bằng tỉ số chiết suất tuyệt đối của môi trường có tia tới ( n1) và môi trường có tia khúc xạ. (n2):

sin i / sin r = n1 / n2

Bảng 1: Tỉ số sin góc tới và sin khúc xạ trong các môi trường thông thường

Truyền ngược

Nếu đổi chỗ vai trò của môi trường tới và môi trường khúc xạ thì góc khúc xạ của tia đi từ môi trường 2 sang môi trường 1 sẽ bằng góc tới của tia sáng đi từ môi trường 1 đến môi trường 2:

i2 = r1

Chỉ số khúc xạ tuyệt đối

Chiết suất tuyệt đối (n) của một môi trường là một đại lượng tỉ lệ nghịch với vận tốc ánh sáng trong môi trường đó. Nó đại diện cho mức độ vật chất của môi trường và khả năng khúc xạ ánh sáng của môi trường.

Phương pháp xác định chiết suất tuyệt đối

Có nhiều phương pháp xác định chiết suất tuyệt đối của môi trường, bao gồm:

• Phương pháp góc tới tới hạn: Dựa vào hiện tượng phản xạ toàn phần để xác định chiết suất.
• Phương pháp tán sắc: Dựa trên sự phụ thuộc của chiết suất vào bước sóng ánh sáng.
• Phương pháp giao thoa: Sử dụng vân giao thoa để xác định bước sóng của ánh sáng và tính chiết suất.

Bảng chiết suất tuyệt đối của một số môi trường

Ứng dụng định luật khúc xạ

Định luật khúc xạ có nhiều ứng dụng thực tế, bao gồm:

Ống Kính Và Ống Kính

Định luật khúc xạ là cơ sở hoạt động của thấu kính và thấu kính, giúp hội tụ hoặc phân kỳ các tia sáng để tạo ra ảnh.

lăng kính

Lăng kính là một khối thủy tinh hình lăng trụ ba mặt dùng để khúc xạ và phân tích ánh sáng.

Sợi quang

Sợi quang hoạt động theo nguyên lý phản xạ toàn phần, trong đó ánh sáng truyền qua sợi thủy tinh thông qua sự khúc xạ liên tục tại mặt phân cách giữa lõi thủy tinh và lớp ốp.

Hiệu ứng cầu vồng

Hiệu ứng cầu vồng là hiện tượng khúc xạ và tán sắc ánh sáng khi ánh nắng chiếu qua hạt mưa.

Công thức khúc xạ

Công thức khúc xạ là một mối quan hệ toán học biểu thị mối quan hệ giữa góc tới, góc khúc xạ và chiết suất tuyệt đối của hai môi trường.

Hình thức chung

Dạng tổng quát của phương trình khúc xạ là:

n1 * sin i = n2 * sin r

trong đó:

• n1 là chiết suất tuyệt đối của môi trường có tia tới
• n2 là chiết suất tuyệt đối của môi trường có tia khúc xạ
• i là góc tới
• r là góc khúc xạ

Dạng đối xứng

Đối với trường hợp ánh sáng đi từ môi trường có chiết suất nhỏ hơn sang môi trường có chiết suất lớn hơn (hoặc ngược lại) thì có thể sử dụng công thức đối xứng:

n2 * sin i = n1 * sin r

Biểu mẫu kỹ thuật

Trong các ứng dụng kỹ thuật, công thức góc khúc xạ D thường được sử dụng:

D = i – r = (n2 – n1) / n1 * sin i

trong đó D là góc lệch, tức là góc giữa tia tới và tia khúc xạ.

Phản xạ toàn phần

Phản xạ toàn phần là hiện tượng xảy ra khi ánh sáng truyền từ môi trường có chiết suất cao hơn sang môi trường có chiết suất nhỏ hơn có góc tới lớn hơn góc tới tới hạn. Trong trường hợp này, toàn bộ ánh sáng sẽ bị phản xạ trở lại môi trường có chiết suất cao hơn.

Góc tới hạn

Góc tới hạn (ic) là góc tới tối thiểu để xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần. Nó được xác định bởi công thức:

sin ic = n2 / n1

trong đó:

• n1 là chiết suất tuyệt đối của môi trường có tia tới
• n2 là chiết suất tuyệt đối của môi trường có tia khúc xạ

Ứng dụng của phản xạ toàn phần

Phản xạ toàn phần có nhiều ứng dụng thực tế, bao gồm:

• Ống nhòm và kính hiển vi: Sử dụng lăng kính để phản chiếu toàn bộ hình ảnh trong kính.
• Sợi quang: Sử dụng phản xạ toàn phần để truyền ánh sáng qua cáp dài.
• Văn phòng phẩm: Sử dụng giấy bóng và màng nhựa để tạo bề mặt phản chiếu mịn.

Kết luận

Khi ánh sáng truyền một góc từ môi trường này sang môi trường khác, nó sẽ bị khúc xạ tại mặt phân cách giữa hai môi trường. Góc khúc xạ phụ thuộc vào góc tới, chiết suất tuyệt đối của hai môi trường và bước sóng của ánh sáng. Định luật khúc xạ được thể hiện bằng công thức khúc xạ, cho phép tính góc khúc xạ và góc tới. Ngoài ra, khi góc tới lớn hơn góc tới tới hạn sẽ xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần, trong đó toàn bộ ánh sáng sẽ bị phản xạ trở lại môi trường có chiết suất cao hơn. Việc hiểu được định luật khúc xạ và phản xạ toàn phần có nhiều ứng dụng thực tế trong lĩnh vực quang học, viễn thông và văn phòng phẩm.

Mọi thắc mắc xin vui lòng gửi về sốHotline 09633458xxx hoặc địa chỉ email. [email protected] để được trả lời. Trân trọng!