Vật lí lớp 11 mang đến cho chúng ta những bài tập thú vị về khúc xạ ánh sáng. Chủ đề này sẽ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về hiện tượng này và áp dụng vào các bài toán thực tế.
Công thức khúc xạ ánh sáng
Trước khi bắt đầu, hãy cùng xem qua hình vẽ về hiện tượng khúc xạ ánh sáng dưới đây:
Trong hình vẽ, chúng ta có:
- Tia tới: tia sáng đi đến mặt phân cách.
- Tia khúc xạ: tia sáng bị khúc xạ qua mặt phân cách.
- Góc tới i: hợp bởi tia tới và pháp tuyến.
- Góc khúc xạ r: hợp bởi tia khúc xạ và pháp tuyến.
Bài tập khúc xạ ánh sáng cơ bản
Dưới đây là một số bài tập về khúc xạ ánh sáng mà chúng ta có thể thử sức:
Bài tập 1: Tia sáng đi từ nước có chiết suất 4/3 sang thủy tinh có chiết suất 1,5. Hãy tính góc khúc xạ và góc lệch D tạo bởi tia khúc xạ và tia tới, biết góc tới i = 30°.
Bài tập 2: Tia sáng truyền trong không khí tới gặp mặt thoáng của chất lỏng có chiết suất √3. Ta được hai tia phản xạ và khúc xạ vuông góc với nhau. Hãy tính góc tới.
Bài tập 3: Tính vận tốc của ánh sáng trong thủy tinh. Biết thủy tinh có chiết suất n = 1,6 và vận tốc ánh sáng trong chân không là c = 3.10^8 m/s.
Bài tập 4: Tính vận tốc của ánh sáng truyền trong môi trường nước. Biết tia sáng truyền từ không khí với góc tới là i = 60°, góc khúc xạ trong nước là r = 40°. Lấy vận tốc ánh sáng ngoài không khí c = 3.10^8 m/s.
Bài tập 5: Một tia sáng đi từ không khí vào một khối chất có chiết suất n = √2 với góc tới i = 45°. Coi tốc độ ánh sáng khi truyền trong không khí là c = 2.10^8 m/s.
a/ Hãy tính tốc độ của ánh sáng khi truyền trong khối chất này.
b/ Hãy tính góc khúc xạ.
c/ Hãy tính góc lệch D tạo bởi tia khúc xạ và tia tới.
Bài tập 6: Hãy xác định giá trị của góc tới trong các trường hợp sau:
a/ Dùng tia sáng truyền từ thủy tinh và khúc xạ ra không khí. Biết tia khúc xạ và tia phản xạ ở mặt thủy tinh tạo với nhau góc 90°. Chiết suất của thủy tinh là 1,5.
b/ Tia sáng truyền từ nước và khúc xạ ra không khí. Tia khúc xạ và tia phản xạ ở mặt nước vuông góc với nhau. Nước có chiết suất 4/3. Xác định góc tới.
Bài tập 7: Tia sáng đi từ không khí tới gặp mặt phân cách giữa không khí và môi trường trong suốt có chiết suất n với góc tới i.
a/ Khi góc tới i = 45°, thì thấy góc hợp bởi tia khúc xạ và tia phản xạ là 105°. Hãy tính chiết suất n của môi trường trong suốt nói trên.
b/ Thay môi trường trên bằng một môi trường có chiết suất n = 1,5. Phải điều chỉnh góc tới đến giá trị nào thì góc tới gấp 2 lần góc khúc xạ.
Bài tập 8: Hãy tính chiết suất của môi trường trong suốt trong các trường hợp sau:
a/ Tia sáng đi từ không khí tới gặp mặt phân cách giữa không khí và môi trường trong suốt có chiết suất n với góc tới i = 45°. Khi đó góc hợp bởi tia tới và tia khúc xạ là 15° (theo chiều truyền ánh sáng).
b/ Chiếu 1 tia sáng SI đi từ không khí vào 1 chất lỏng có chiết suất n, thì góc hợp bởi tia tới và tia khúc xạ của tia sáng khi đi vào chất lỏng là 30° và tia khúc xạ hợp với mặt thoáng một góc 60°.
Bài tập 9: Một tia sáng truyền từ môi trường A vào môi trường B dưới góc tới là 9°, thì góc khúc xạ là 8°.
a/ Tìm góc khúc xạ khi góc tới là 60°.
b/ Tính vận tốc truyền ánh sáng trong môi trường A biết vận tốc ánh sáng trong môi trường B là 200,000 km/s.
Đây là những bài tập về khúc xạ ánh sáng cơ bản mà chúng ta có thể thực hiện để nắm vững kiến thức về chủ đề này.