BÀI 40. HIỆN TƯỢNG KHÚC XẠ ÁNH SÁNG
I. LÍ THUYẾT TRỌNG TÂM
1. Hiện tượng khúc xạ ánh sáng
+ Hiện tượng tia sáng truyền từ môi trường trong suốt này sang môi trường trong suốt khác bị gãy khúc tại mặt phân cách giữa hai môi trường được gọi là hiện tượng khúc xạ ánh sáng.
+ Một số khái niệm:
- SI là tia tới.
- IK là tia khúc xạ.
- I là điểm tới.
- NN’ vuông góc với mặt phân cách là pháp tuyến tại điểm tới.
- Góc SIN là góc tới, kí hiệu là i.
- Góc KIN' là góc khúc xạ, kí hiệu là r.
- Mặt phẳng chứa tia tới SI và pháp tuyến NN’ là mặt phẳng tới.
2. Sự khúc xạ của tia sáng khi truyền từ không khí sang nước
+ Khi tia sáng truyền từ không khí sang nước thì:
- Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới
- Góc khúc xạ nhỏ hơn góc tới.
3. Sự khúc xạ của tia sáng khi truyền từ nước sang không khí
+ Khi tia sáng truyền từ nước sang không khí thì:
- Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới
- Góc khúc xạ nhỏ lớn góc tới.
II. PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP
Vẽ đường đi của tia sáng và ảnh của điểm sáng qua thấu kính
Để vẽ được tia khúc xạ ta sử dụng tính chất sau:
- Nếu tia sáng truyền từ không khí vào nước thì góc khúc xạ nhỏ hơn góc tới nên tia khúc xạ được vẽ lệch gần pháp tuyến hơn so với tia tới
- Nếu tia sáng truyền từ nước vào không khí thì góc khúc xạ lớn hơn góc tới nên tia khúc xạ được vẽ lệch xa pháp tuyến hơn so với tia tới.
- Nếu tia tới vuông góc với mặt phân cách giữa hai môi trường thì tia ló tiếp tục truyền thẳng (không bị gãy khúc).
III. GIẢI BÀI TẬP SÁCH GIÁO KHOA
Câu C1 (trang 109 SGK Vật Lí 9):
Quan sát thí nghiệm trong hình 40.2, hãy cho biết tia phản xạ có năm trong mặt phẳng tới không? Góc tới và góc khúc xạ, góc nào lớn hơn?
Trả lời:
- Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới.
- Góc tới lớn hơn góc khúc xa do quan sát thấy tia khúc xạ lệch xuống dưới phương tia tới.
Câu C2 (trang 109 SGK Vật Lí 9):
Hãy đề xuất phương án thí nghiệm đế kiểm tra xem những nhận xét trên có còn đúng khi thay đổi góc tới hay không.
Trả lời:
Thay đổi hướng của tia tới, quan sát tia khúc xạ, độ lớn góc tới, góc khúc xạ.
Câu C3 (trang 109 SGK Vật Lí 9):
Hãy thể hiện kết luận bằng hình vẽ.
Trả lời:
Kết luận được thể hiện như trong hình vẽ dưới:
- SI là tia tới ứng với góc tới i
- IK là tia khúc xạ ứng với góc khúc xạ r.
Câu C4 (trang 109 SGK Vật Lí 9):
Kết luận trên có còn đúng trong trường hợp tia sáng truyền từ nước sang không khí hay không? Đề xuất một phương án thí nghiệm để kiểm tra dự đoán đó.
Trả lời:
+ Kết luận trên không còn đúng trong trường hợp tia sáng truyền từ từ nước sang không khí. Khi đó góc khúc xạ sẽ lớn hơn góc tới.
+ Thí nghiệm kiểm tra:
- Chiếu tia sáng từ nước sang không khí bằng cách đặt nguồn sáng ở đáy bình nước.
- Để đáy bình lệch ra khỏi mặt bàn, đặt nguồn sáng ở ngoài bình, chiếu một tia sáng qua đáy bình vào nước rồi sang không khí.
Tiến hành thí nghiệm theo các bước như đối với trường hợp ánh sáng truyền từ không khí sang nước.
Câu C5 (trang 110 SGK Vật Lí 9):
Chứng minh rằng: Đường nối các vị trí của ba đinh ghim A, B, C trong hình 40.3 SGK là đường truyền của tia sáng từ đinh ghim A tới mắt.
Trả lời:
- Mắt chỉ nhìn thấy A khi ánh sáng từ A phát ra truyền được đến mắt. Khi mắt chỉ nhìn thấy B mà không thấy A có nghĩa là ánh sáng từ A phát ra đã bị B che khuất, không đến được mắt. Khi mắt chỉ nhìn thấy C mà không thấy A, B có nghĩa là ánh sáng từ A, B phát ra đã bị C che khuất không đến được mắt. Khi bỏ B, C đi thì ta lại nhìn thấy A có nghĩa là ánh sáng từ A phát ra đã truyền qua nước và không khí đến được mắt.
- Vậy đường nối vị trí của ba đinh ghim A, B, C là đường biểu diễn đường truyền của tia sáng từ A ở trong nước tới mặt phân cách giữa nước và không khí, rồi đến mắt.
Câu C6 (trang 110 SGK Vật Lí 9):
Nhận xét đường truyền của tia sáng, chỉ ra điểm tới, tia tới, tia khúc xạ, vẽ pháp tuyến tại điểm tới. So sánh độ lớn của góc khúc xạ và góc tới.
Trả lời:
Đường truyền của tia sáng từ nước sang không khí bị khúc xạ tại mặt phân cách giữa nước và không khí. B là điểm tới, AB là tia tới, BC là tia khúc xạ. Góc khúc xạ lớn hơn góc tới (Hình vẽ).
Có thể dùng thước đo độ hoặc dùng cách chứng minh hình học để thấy được góc khúc xạ lớn hơn góc tới.
Câu C7 (trang 110 SGK Vật Lí 9):
Phân biệt các hiện tượng khúc xạ và phản xạ ánh sáng
Trả lời:
Hiện tượng khúc xạ | Hiện tượng phản xạ ánh sáng |
– Tia tới gặp mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt bị gãy khúc tại mặt phân cách và tiếp tục đi vào môi trường trong suốt thứ hai. – Góc khúc xạ không bằng góc tới. | – Tia tới gặp mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt bị hắt trở lại môi trường trong suốt cũ – Góc phản xạ bằng góc tới |
Câu C8 (trang 110 SGK Vật Lí 9):
Giải thích hiện tượng nêu ra ở phần mở bài.
“Đặt mắt nhìn dọc theo một chiếc đũa thẳng từ đầu trên (hình 40.1a), ta không nhìn thấy đầu dưới của đũa. Giữ nguyên vị trí đặt mắt, đổ nước vào bát (hình 40.1b), liệu có nhìn thấy đầu dưới của đũa hay không?”
Trả lời:
+ Khi chưa đổ nước vào bát, ta không nhìn thấy đầu dưới (A) của chiếc đũa do trong không khí, ánh sáng chỉ có thể đi theo đường thẳng từ A đến mắt. Nhưng những điểm trên chiếc đũa thẳng đã chắn mất đường truyền đó nên tia sáng này không đến được mắt.
+ Giữ nguyên vị trí đặt mắt và đũa. Đổ nước vào bát tới một vị trí nào đó, ta lại nhìn thấy A.
- Hình vẽ trên cho thấy không có tia sáng đi theo đường thẳng nối A với mắt. Một tia sáng AI đến mặt nước, bị khúc xạ đi được tới mắt nên ta nhìn thấy A.
- Thực ra người quan sát không nhìn thấy được đầu đũa A mà nhìn thấy ảnh của đầu đũa qua hiện tượng khúc xạ ánh sáng.
Trên đây là gợi ý giải bài tập Vật Lý 9 bài hiện tượng khúc xạ ánh sáng do giáo viên Ican trực tiếp biên soạn theo chương trình mới nhất. Chúc các bạn học tập vui vẻ.