Công thức của định luật khúc xạ ánh sáng viết dưới dạng đối xứng

Khúc xạ ánh sáng là hiện tượng lệch phương của các tia sáng khi truyền xiên góc qua mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt khác nhau. Cùng Toploigiai tìm hiểu chi tiết về Công thức của định luật khúc xạ ánh sáng viết dưới dạng đối xứng qua bài viết dưới đây nhé.

1. Lý thuyết về khúc xạ ánh sáng

1.1 Hiện tượng khúc xạ ánh sáng

Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là hiện tượng lệch phương của các tia sáng khi truyền xiên góc qua mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt khác nhau.

Hình ảnh minh họa về hiện tượng khúc xạ ánh sáng:

Chú thích:

- SI: tia tới

- I: điểm tới

- N’IN: pháp tuyến với mặt phân cách tại I

- IR: tia khúc xạ

- i: góc tới

- r: góc khúc xạ

>>> Tham khảo: Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là gì?

1.2 Phát biểu về định luật khúc xạ ánh sáng

Định luật khúc xạ là: Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới (tạo bởi tia tới và pháp tuyến) và ở phía bên trên kia pháp tuyến so với tia tới.

Với hai môi trường trong suốt nhất định, tỉ số giữa sin góc tới (sin i) và sin góc khúc xạ (sin r) luôn không đổi.

Biểu thức:

Trong đó:

- sin i: góc tới

- sin r: góc khúc xạ

1.3 Phát biểu chiết suất tỉ đối

Tỉ số không đổi​ trong hiện tượng khúc xạ được gọi là chiết suất tỉ đối n₂₁ của môi trường 2 (chứa tia khúc xạ) đối với môi trường 1 (chứa tia tới):

 ​

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

1.4 Phát biểu về chiết suất tuyệt đối

Chiết suất tuyệt đối của một môi trường là chiết suất tỉ đối của môi trường đó đối với chân không.

Mối liên hệ giữa chiết suất tỉ đối và chiết suất tuyệt đối:

Liên hệ giữa chiết suất và vận tốc truyền của ánh sáng trong các môi trường:

Công thức của định luật khúc xạ có thể viết dưới dạng đối xứng:

1.5 Công thức của định luật khúc xạ ánh sáng dưới dạng đối xứng

Công thức về định luật khúc xạ ánh sáng dưới dạng đối xứng:

Khúc xạ ánh sáng dưới dạng đối xứng:

Chú thích:

- n₁: chiết suất của môi trường (1) chứa tia tới

- i: góc tới

- n₂: chiết suất của môi trường (2) chứa tia khúc xạ

- r: góc khúc xạ

+ Nếu n₁<n₂ (môi trường tới chiết quang kém môi trường khúc xạ) thì i>r (tia khúc xạ lệch gần pháp tuyến hơn).

+ Nếu n₁>n₂ (môi trường tới chiết quang hơn môi trường khúc xạ) thì  i<r (tia khúc xạ lệch gần pháp tuyến hơn).

2. Lý thuyết về định luật phản xạ toàn phần

Tiếp theo sau đây, sẽ trình bày các kiến thức liên quan đến định luật phản xạ toàn phần. Như tìm hiểu hiện tượng phản xạ toàn phần là gì? Điều kiện để xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần là như thế nào ? Và ứng dụng hiện tượng phản xạ toàn phần vào đời sống thực tế ra sao ? Mọi thắc mắc sẽ được giải đáp ngay bên dưới…

- Hiện tượng phản xạ toàn phần: Phản xạ toàn phần là hiện tượng phản xạ toàn bộ tia tới , xảy ra ở mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt.

- Góc giới hạn phản xạ toàn phần: Khi góc i tăng thì góc r cũng tăng (với r > i) do đó, khi r đạt giá trị cực đại 90^0900 thì i đạt giá trị i_gh gọi là góc giới hạn phản xạ toàn phần.

Biểu thức: Góc giới hạn

Điều kiện để có phản xạ toàn phần:

- Ánh sáng truyền từ một môi trường tới một môi trường có chiết quang kém hơn: n₂​<n₁​

- Góc tới lớn hơn hoặc bằng góc giới hạn: 

 ​

>>> Tham khảo: Bài tập khúc xạ ánh sáng có lời giải

3. Tính thuận nghịch của sự truyền ánh sáng

Ánh sáng truyền đi theo đường nào thì cũng truyền ngược lại theo đường đó:

Chú ý: Tính thuận nghịch cũng biểu hiện ở sự truyền thẳng và sự phản xạ.

4. Ứng dụng của hiện tượng khúc xạ ánh sáng

Giải thích hiện tượng nhìn thấy bầu trời đêm đầy sao lấp lánh: Vào những buổi đêm khi nhìn lên trời bạn thấy được các vì sao lấp lánh nguyên nhân của nó là do ánh sáng từ các ngôi sao bị khúc xạ (gãy khúc) nhiều lần khi truyền từ không khí truyền từ không gian xuyên qua bầu khí quyển của trái đất.

----------------------------

Như vậy, Toploigiai đã giải đáp chi tiết về Công thức của định luật khúc xạ ánh sáng viết dưới dạng đối xứng, và bổ sung thêm kiến thức về định luật khúc xạ ánh sáng và ứng dụng. Hi vọng các bạn có những kiến thức bổ ích sau khi đọc bài viết này. Chúc các bạn học tập tốt.