|
|
1. Hiện tượng khúc xạ ánh sáng
a) Thí nghiệm: Chiếu một chùm tia sáng song song hẹp SI (coi như một tia sáng) vào mặt phân cách giữa không khí và nước, đựng trong một bể nhỏ có thành bằng thuỷ tinh phẳng, thẳng đứng. Tia tới SI nghiêng trên mặt phân cách. Ta sẽ thấy có một phần chùm tia sáng đi xuyên vào trong nước; nhưng tại điểm tới I, tia sáng bị gẫy khúc. Hiện tượng này gọi là hiện tượng khúc xạ ánh sáng. Tia sáng đi trong nước gọi là tia khúc xạ (IK).
Ta có thể quan sát dễ dàng đường đi của tia tới và tia khúc xạ, nếu cho chúng đi là là mặt của bảng gỗ con sơn trắng.
b) Hiện tượng khi ánh sáng truyền qua một mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt, tia sáng bị gẫy khúc (đổi hướng đột ngột) ở mặt phân cách gọi là hiện tượng khúc xạ ánh sán.
2. Định luật khúc xạ ánh sáng
a) Các thí nghiệm:
Thí nghiệm 1: Trong thí nghiệm trên, ta đặt bảng gỗ vuông góc với mặt nước và thay đổi góc tới sao cho tia tới SI quét là là mặt bảng. Ta sẽ thấy tia khúc xạ IK cũng quét là là mặt bảng đó. Như vậy, tia khúc xạ và tia tới luôn luôn nằm trong cùng một mặt phẳng vuông góc với mặt phân cách. Mặt phẳng này chính là mặt phẳng tới. Nó chứa tia tới SI và pháp tuyến IN của mặt phân cách ở điểm tới.
Thí nghiệm 2: Thí nghiệm này nhằm mục đích xác định vị trí của tia khúc xạ trong mặt phẳng tới. Muốn vậy, người ta đo chính xác góc tới i (góc tạo bởi tia tới và pháp tuyến) và góc khúc xạ r (góc tạo bởi tia khúc xạ và pháp tuyến) và tìm mối liên hệ giữa hai góc đó.
Thí nghiệm này đã được người ta thực hiện từ rất xa xưa. Thoạt đầu, người ta tưởng rằng góc khúc xạ tỉ lệ với góc tới. Tuy nhiên, thực nghiệm cho thấy điều này chỉ đúng đốivới những góc tới nhỏ và hoàn toàn sai khi góc tới lớn. Mãi đến năm 1621, Xnen (người Hà Lan) bằng thực nghiệm mới phát hiện ra là sin của góc khúc xạ tỉ lệ với sin của góc tới. Sau đó ít lâu, Đêcac (người pháp) đã chứng minh kết quả này bằng lí thuyết và phát biểu nó dưới dạng một định luật.
b) định luật khúc xạ ánh sáng
+ Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới và ở bên kia pháp tuyến với tia tới.
+ Đối với một cặp môi trường trong suốt nhất định thì tỉ số giữa sin của góc tới ( ) với sin của góc khúc xạ ( ) luôn luôn là một số không đổi. Số không đổi này phụ thuộc vào bản chất của hai môi trường và được gọi là chiết suất tỉ đối của môi trường chứa tia khúc xạ (môi trường 2) đối với môi trường chứa tia tới (môi trường 1); kí hiệu là 
 (5.4)
+ Nếu  thì góc khúc xạ nhỏ hơn góc tới. Ta nói môi trường 2 [lk 8]chiết quang hơn[/lk môi trường 1.
+ Nếu  thì góc khúc xạ lớn hơn góc tới. Ta nói môi trường 2 chiết quang kém môi trường 1.
+ Nếu  ; tia sáng chiếu vuông góc với mặt phân cách sẽ truyền thẳng.
+ Nếu chiếu tia tới theo hướng KI thì tia khúc xạ sẽ đi theo hướng IS (theo nguyên lí về tính thuận nghịch của chiều truyền ánh sáng). Do đó, ta có:
 (5-5)
3. Chiết suất tuyệt đối
Chiết suất tuyệt đối của một môi trường là chiết suất của nó đối với chân không.
Vì chiết suất của không khí xấp xỉ bằng 1, nên khi không cần độ chính xác cao, ta có thể coi chiết suất của một chất đối với không khí bằng chiết suất tuyệt đối của nó.
Giữa chiết suất tỉ đối  của môi trường 2 đối với môi trường 1 và các chiết suất tuyệt đối  và  của chúng có hệ thức sau:
 (5-6)
Ngoài ra, dựa vào thuyết về bản chất sóng của ánh sáng mà Huyghen đề ra, người ta đã chứng minh được rằng:
Chiết suất tuyệt đối của các môi trường trong suốt tỉ lệ nghịch với vận tốc truyền của ánh sáng trong các môi trường đó.
 (5-7)
Trong hệ thức (5-7), nếu môi trường 1 là chân không thì ta có  .
Kết quả ta được
 (5-8)
Vì vận tốc truyền ánh sáng trong các môi trường đều nhỏ hơn vận tốc truyền ánh sáng trong chân không, nên chiết suất tuyệt đối của các môi trường luôn luôn lớn hơn 1.
Hệ thức (5-8) cho ta thấy: chiết suất tuyệt đối môi trường trong suốt cho biết vận tốc truyền ánh sáng trong môi trường đó nhỏ hơn vận tốc truyền ánh sáng trong chân không bao nhiêu lần.
Một số bài tập
|
 |
Sự phản xạ và khúc xạ ánh sáng |
 |
|
 | Sự khúc xạ ánh sáng |
|
|
 |
|
 |
|
Góp ý với Onthi.com
. 
.
