Theo Định Luật Khúc Xạ Thì...?

Góc Khúc Xạ Và Góc Tới

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

Tỉ Số Các Sin Của Góc Tới Và Góc Khúc Xạ

Theo định luật khúc xạ của Snell, tỉ số sin góc tới (sin i) và sin góc khúc xạ (sin r) bằng với 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 góc khúc xạ với các môi trường thông thường

Đường Truyền Ngược Lại

Nếu hoán đổi 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 đi từ môi trường 1 sang môi trường 2:

i2 = r1

Chiết Suất Tuyệt Đối

Chiết suất tuyệt đối (n) của một môi trường là đại lượng tỷ lệ nghịch với vận tốc ánh sáng trong môi trường đó. Nó thể hiện 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 để xác định chiết suất tuyệt đối của một môi trường, bao gồm:

• Phương pháp góc tới tới hạn: Dựa trên 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 các vân giao thoa để xác định bước sóng ánh sáng và tính chiết suất.

Bảng Chiết Suất Tuyệt Đối Của Một Số Môi Trường

Ứng Dụng Của Định Luật Khúc Xạ

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

Ống Kính Và Thấu Kính

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

Lăng Kính

Lăng kính là một khối thủy tinh hình lăng trụ ba cạnh được sử dụng để khúc xạ và phân tích ánh sáng.

Sợi Quang

Sợi quang hoạt động dựa trên nguyên lý phản xạ toàn phần, trong đó ánh sáng truyền qua một sợi thủy tinh nhờ liên tục khúc xạ tại mặt phân cách giữa lõi thủy tinh và lớp vỏ bọc.

Hiệu Ứng Cầu Vồng

Hiệu ứng cầu vồng là hiện tượng khúc xạ và tán sắc ánh sáng khi ánh sáng mặt trời chiếu qua các giọt nước mưa.

Công Thức Khúc Xạ

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

Dạng Tổng Quát

Dạng tổng quát của công thức 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 chiết suất nhỏ hơn sang môi trường chiết suất lớn hơn (hoặc ngược lại), có thể sử dụng công thức đối xứng:

n2 * sin i = n1 * sin r

Dạng Kỹ Thuật

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

D = i - r = (n2 - n1) / n1 * sin i

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

Sự Phản Xạ Toàn Phần

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

Góc Tới Hạn

Góc tới hạn (ic) là góc tới tối thiểu để xảy ra 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 Sự Phản Xạ Toàn Phần

Sự phản xạ toàn phần có nhiều ứng dụng trong thực tế, bao gồm:

• Ống nhòm và kính hiển vi: Dùng lăng kính để phản xạ toàn phần ảnh trong kính.
• Sợi quang: Dùng phản xạ toàn phần để truyền ánh sáng qua các sợi cáp dài.
• Văn phòng phẩm: Dùng giấy bóng và màng nhựa để tạo ra bề mặt phản xạ trơn nhẵn.

Kết luận

Khi ánh sáng truyền xiên 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 ánh sáng. Định luật khúc xạ được biểu diễn 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 lại vào môi trường có chiết suất lớn hơn. Sự hiểu biết về định luật khúc xạ và sự phản xạ toàn phần có nhiều ứng dụng thiết thực trong các lĩnh vực quang học, viễn thông và văn phòng phẩm.

Mọi thắc mắc quý khách hàng xin vui lòng gửi về số Hotline 1900.868644 hoặc địa chỉ email [email protected] để được giải đáp. Trân trọng!