Mục lục bài viết

1. Định nghĩa

- Tỉ số  \frac{sin i}{sinr} gọi là chiết suất tỉ đối n21 của môi trường 2 (chứa tia khúc xạ) đối với môi trường 1 (chứa tia tới).

- Trong lý thuyết về ánh sáng, chiết suất tỉ đối này bằng tỉ số giữa các tốc độ v1 và v2 của ánh sáng khi đi từ trong môi trường 1 và trong môi trường 2.

 

2. Công thức – đơn vị

Công thức chiết suất tỉ đối : n21 = \frac{sin i}{sinr}

Trong đó:

+ n21 là chiết suất tỉ đối của môi trường 2 đối với môi trường 1;

+ i là góc tới, là góc giữa tia tới (tia sáng đi trong môi trường 1) với pháp tuyến;

+ r là góc khúc xạ, là góc giữa tia khúc xạ (tia sáng đi trong môi trường 2) với pháp tuyến.

- Ngoài ra, chiết suất tỉ đối của hai môi trường còn được tính bằng tỉ số của tốc độ v1 và v2 của ánh sáng khi đi từ trong môi trường 1 và trong môi trường 2.

n21 = \frac{v1}{v2}

Trong đó:

+ n21 là chiết suất tỉ đối của môi trường 2 đối với môi trường 1;

+ v1 là tốc độ của ánh sáng khi đi trong môi trường 1, có đơn vị m/s;

+ v2 là tốc độ của ánh sáng khi đi trong môi trường 2, có đơn vị m/s.

 

3. Mở rộng

- Nếu n21 > 1 thì r < i : Tia khúc xạ bị lệch lại gần pháp tuyến hơn. Ta nói, môi trường 2 chiết quang hơn môi trường 1.

- Nếu n21 < 1 thì r > i : Tia khúc xạ bị lệch xa pháp tuyến hơn. Ta nói, môi trường 2 chiết quang kém môi trường 1.

- Chiết suất tỉ đối của môi trường 1 so với môi trường 2 bằng nghịch đảo chiết suất tỉ đối của môi trường 2 so với môi trường 1: n12 = \frac{1}{n21}

Trong đó:

+ n21 là chiết suất tỉ đối của môi trường 2 đối với môi trường 1;

+ n12 là chiết suất tỉ đối của môi trường 1 với môi trường 2;

Ngoài ra, chiết suất tỉ đối còn được xác định bằng tỉ số chiết suất tuyệt đối giữa môi trường 1 và môi trường 2: n21 = \frac{n2}{n1}

 

4. Bài tập vận dụng liên quan

Bài 1. Một người nhìn hòn sỏi nằm dưới đáy bể chứa nước theo phương gần vuông góc với mặt chất lỏng. Đặt viên sỏi ở đáy bể, khi độ cao của nước trong bể là d1 và d2 = 2d1 thì ảnh của chúng quan sát được cách mặt thoáng của chất lỏng tương ứng là h1 và h2 và cách xa nhau 15cm. Biết chiết suất của nước là 4/3. Khoảng cách từ ảnh của viên sỏi đến đáy bể trong trường hợp độ sâu của nước là d1 và d2 lần lượt là

A. 5cm và 10cm

B. 10cm và 5cm

C. 15cm và 30cm

D. 7,5cm và 15cm

Đáp án: A

Bài 2. Nước và thuỷ tinh có chiết suất lần lượt là n1 và n2. Chiết suất tỉ đối giữa môi trường nước và thuỷ tinh là

C. n21 = n2 - n1

D. n21 = n1 - n2

Đáp án: A

Chiết suất tỉ đối giữa môi trường nước và thuỷ tinh là:  

Bài 3. Một chiếc thước dài 1m được đánh dấu 100 vạch, hai vạch liên tiếp cách nhau 1cm. Quan sát thước theo phương gần như vuông góc với mặt nước thì thấy ảnh của vạch 84 ngoài không khí trùng với vạch số 0 trong nước. Biết chiết suất của nước là 4/3. Độ sâu của nước trong bể là:

A. 54cm

B. 48cm

C. 42cm

D. 36cm

Đáp án: B

Bài 4. Một tia sáng đi từ thuỷ tinh đến mặt phân cách với nước. Biết chiết suất của thuỷ tinh là \sqrt{3}, chiết suất của nước là \frac{4}{3}. Góc giới hạn phản xạ toàn phần bằng

A. 50o20’

B. 62o44’

C. 65o48’

D. 48o35’

Đáp án: A

Bài 5. Một tia sáng đi từ nước đến mặt phân cách với không khí có góc tới i. Biết chiết suất của nước là \frac{4}{3}. Tia sáng tới mặt phân cách này thì xảy ra phản xạ toàn phần. Góc tới i có giá trị gần nhất với giá trị nào sau đây?

A. 40o

B. 30o

C. 45o

D. 50o

Đáp án: D

Bài 6. Một điểm sáng S nằm ở đáy chậu đựng chất lỏng có chiết suất n, độ sâu là 12cm. Quan sát S theo phương vuông góc với mặt chất lỏng, thấy ảnh của nó cách mặt thoáng của chất lỏng một khoảng 10cm. Chiết suất n của chắt lỏng bằng

A. 1,12

B. 1,2

C. 1,33

D. 1,4

Đáp án: B

Tương tự câu 6:

Bài 7. Một bể chứa nước có thành cao 80cm, đáy phẳng dài 120mm. Độ cao mực nước trong bể là 60cm và có chiết suất là \frac{4}{3}. Ánh nắng chiếu theo phương nghiêng 30o so với mặt nước trong bể. Độ dài bóng đen tạo thành ở trên mặt nước và trên đáy bể là

A. 11,5cm và 63,7cm

B. 34,6cm và 85,9cm

C. 34,6cm và 51,6cm

D. 34,6cm và 44,4cm

Đáp án: B

Bài 8. Một ngọn đèn nhỏ S đặt ở đáy một bể nước, độ cao mực nước là 60cm. Đặt trên mặt nước tấm gỗ tròn tâm O, bán kính R sao cho OC vuông góc với mặt nước. Biết chiết suất của nước là 4/3. Để không có tia sáng từ S đi trực tiếp ra khỏi mặt nước thì R có giá trị nhỏ nhất là

A. 49cm

B. 68cm

C. 55cm

D. 51cm

Đáp án: B

Bài 9. Chiếu một chùm tia sáng song song trong không khí tới mặt nước với góc tời là 45o. Biết chiết suất của nước là \frac{4}{3}. Góc hợp bởi tia khúc xạ và tia tới là

A. 70o32’

B. 45o

C. 25o32’

D. 12o58’

Đáp án: D

Bài 10. Một cái chậu đặt trên một mặt phẳng nằm ngang, chứa một lớp nước dày 20cm, chiết suất là \frac{4}{3}. Đáy chậu là một gương phẳng. Mắt người quan sát đặt cách mặt nước 30cm, nhìn theo phương vuông góc với đáy chậu và mặt nước. Khoảng cách từ ảnh của mắt tới mặt nước là

A. 30cm

B. 45cm

C. 60cm

D. 70cm

Đáp án: C

Bài 11. Một miếng gỗ hình tròn, bán kính 4cm. Ở tâm O, cắm một chiếc đinh OA dài 6cm, vuông góc với miếng gỗ, thả miếng gỗ nổi trong một chậu nước có chiết suất 1,33 (đỉnh OA ở trong nước). Mắt đặt trong không khí sẽ thấy đầu A cách mặt nước một khoảng lớn nhất là

A. 3,64cm

B. 4,39cm

C. 6cm

D. 8,74cm

Đáp án: A

Bài 12. Một miếng gỗ hình tròn, bán kính 4cm. Ở tâm O, cắm một chiếc chiếc đinh OA dài h cm, vuông góc với miếng gỗ, thả miếng gỗ nổi trong một chậu nước có chiết suất 1,33 (đỉnh OA ở trong nước). Mắt đặt trong không khí sẽ không thấy đầu A của đinh. Giá trị lớn nhất của h là

A. 3,25cm

B. 3,51cm

C. 4,54cm

D. 5,37cm

Đáp án: B

Bài 13: Một cái cọc cắm thẳng đứng trên sông, nửa bên trong nửa bên ngoài nước. Một cái cọc khác cùng chiều dài được cắm thẳng đứng trên bờ. Bóng của cọc cắm thẳng đứng dưới sông sẽ

A. dài hơn bóng của cọc cắm trên bờ.

B. bằng với bóng của cọc cắm trên bờ.

C. ngắn hơn bóng của cọc cắm trên bờ.

D. ngắn hơn bóng của cọc cắm trên bờ nếu Mặt Trời lên cao và dài hơn bóng của cọc cắm trên bờ nếu Mặt Trời xuống thấp.

Bài 14: Hoàn thành câu phát biểu sau: “ Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là hiện tượng tia sáng khi truyền từ môi trường trong suốt này sang môi trường trong suốt khác, tia sáng bị …… tại mặt phân cách giữa hai môi trường”

A. gãy khúc.

B. uốn cong.

C. dừng lại.

D. quay trở lại.

Bài 15: Một đèn sáng nhỏ S nằm dưới đáy của một bể nước sâu 20 cm. Thả nổi trên mặt nước một tấm gỗ mỏng tròn tâm O bán kính R ở trên mặt chất lỏng mà tâm O ở trên đường thẳng qua S. Thấy rằng không có tia sáng nào của ngọn đèn ra ngoài không khí. Chiết suất của nước là 4/3. Giá trị nhỏ nhất của R là

A. 19,32 cm.

B. 25,34 cm.

C. 17,21 cm.

D. 22,68 cm.

Bài 16: Khi nói về hiện tượng phản xạ toàn phần. Phát biểu nào sau đây sai?

A. Khi có phản xạ toàn phần thì hầu như toàn bộ ánh sáng phản xạ trở lại môi trường chứa chùm ánh sáng tới.

B. Phản xạ toàn phần chỉ xảy ra khi ánh sáng đi từ môi trường chiết quang hơn sang môi trường kém chiết quang hơn.

C. Phản xạ toàn phần xảy ra khi góc tới lớn hơn góc giới hạn phản xạ toàn phần

D. Góc giới hạn của phản xạ toàn phần được xác định bằng tỉ số chiết suất giữa môi trường chiết quang kém với môi trường chiết quang hơn.

Bài 17: Một người nhìn một hòn sỏi nhỏ O nằm cách đáy một bể nước sau theo phương gần vuông góc với mặt nước. Người này thấy ảnh O’ của O nằm cách mặt nước một khoảng bằng 1,2m. Biết chiết suất của nước là 4/3. Độ sâu của nước trong bể là

A. 90cm

B. 10dm

C. 16dm

D. 1,8m

Bài 18: Một bể chứa có thành cao 80cm và đáy phẳng dài 120cm. Biết độ cao mực nước trong bể là 60cm, chiết suất của nước là 4/3. Ánh nắng chiếu theo phương nghiêng góc 30o so với phương ngang thì độ dài bóng của thành bể tạo được ở đáy bể là

A. 85,9cm

B. 34,6cm

C. 63,7cm

D. 44,4cm

Bài 19: Một cái cột cắm thẳng đứng chạm đáy một bể rộng đựng nước. Phần cột nhô lên mặt nước là 0,6 m, bóng phần cột nhô lên này hiện lên trên mặt nước là 0,8 m. Bóng của cột hiên ở lên đáy bể là 1,7 m. Chiết suất của nước là \frac{4}{3}. Chiều sâu của bể nước là

A. 1,2 m.

B. 1,5 m.

C. 2,5 m.

D. 1,4 m.

Bài 20: Đặt một thước dài 70 cm theo phương thẳng đứng vuông góc với đáy bể nước nằm ngang rộng (một đầu của thước chạm đáy bể). Chiều cao của nước trong bể là 40cm và chiết suất là \frac{4}{3}. Nếu các tia sáng mặt trời tới nước dưới góc tới i (sini = 0,8) thì bóng của thước dưới đáy bể là

A. 50 cm.

B. 60 cm.

C. 70 cm.

D. 80 cm.