Điều kiện để có phản xạ toàn phần?

Câu trả lời đúng nhất:  Điều kiện để có phản xạ toàn phần là:

– Ánh sáng truyền từ môi trường chiết quang sang môi trường kém chiết quang hơn.

– Góc tới i phải lớn hơn hoặc bằng góc giới hạn: sini_gh = n₂/n₁ (với n₂<n₁)

Nếu ánh sáng đi từ môi trường có chiết suất n ra không khí thì: sini_gh = 1/n

1. Sự truyền ánh sáng vào môi trường kém chiết quan hơn (n₁>n₂).

- Góc giới hạn của phản xạ toàn phần:

– Khi ánh sáng truyền vào môi trường chiết quang kém hơn, thì có một giá trị của góc tới mà tại đó không còn xuất hiện tia khúc xạ, chỉ quan sát thấy tia phản xạ. Giá trị này được gọi là góc tới giới hạn và được xác định bởi công thức: 

sini_gh = n₂/n₁

>>> Xem thêm: Hiện tượng phản xạ toàn phần là hiện tượng gì?

2. Định nghĩa hiện tượng phản xạ toàn phần

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

Trong chuyển động sóng, phản xạ là hiện tượng sóng khi lan truyền tới bề mặt tiếp xúc của hai môi trường bị đổi hướng lan truyền và quay trở lại môi trường mà nó đã tới. Các ví dụ về phản xạ đã được quan sát với các sóng như ánh sáng, âm thanh hay sóng nước.

Sự phản xạ của ánh sáng có thể là phản xạ định hướng (như phản xạ trên gương) hay phản xạ khuếch tán (như phản xạ trên tờ giấy trắng) tuỳ thuộc vào bề mặt tiếp xúc. Tính chất của bề mặt cũng ảnh hưởng đến sự thay đổi biên độ, pha hay trạng thái phân cực của sóng.

>>> Xem thêm: Bài tập phản xạ toàn phần có lời giải

3. Điều kiện để có phản xạ toàn phần là gì?

– Ánh sáng truyền từ môi trường chiết quang sang môi trường kém chiết quang hơn.

– Góc tới i phải lớn hơn hoặc bằng góc giới hạn: sinigh = n₂/n₁ (với n₂<n₁)

- Nếu ánh sáng đi từ môi trường có chiết suất n ra không khí thì: sini_gh = 1/n

4. Ứng dụng phản xạ toàn phần:

– Hiện tượng phản xạ toàn phần được ứng dụng làm cáp quang dùng truyền thông tin và nội soi trong y học.

Trong công nghệ thông tin, cáp quang được dùng để truyền thông tin, dữ liệu dưới dạng tín hiệu ánh sáng. Cáp quang là bó sợi quang. Mỗi sợi quang là một dây trong suốt có tính dẫn sáng nhờ phản xạ toàn phần. Sợi quang gồm hai phần chính:

+ Phần lõi trong suốt bằng thủy tinh siêu sạch có chiết suất lớn.

+ Phần vỏ bọc cũng trong suốt, bằng thủy tinh có chiết suất nhỏ hơn phần lõi.

Ngoài cùng là một số lớp vỏ bọc bằng nhựa dẻo để tạo cho cáp độ bền và độ dai cơ học.

Phản xạ toàn phần xảy ra ở mặt phân cách giữa lõi và vỏ làm cho ánh sáng truyền đi được theo sợi quang.

Công dụng: Cáp quang có nhiều ưu điểm so với cáp bằng đồng:

+ Dung lượng tín hiệu lớn

+ Nhỏ và nhẹ, dễ vận chuyển, dễ uốn.

+ Không bị nhiễu bởi các bức xạ điện từ bên ngoài, bảo mật tốt.

+ Không có rủi ro cháy ( vì không có dòng điện).

5. Bài tập về phản xạ toàn phần

Bài tập 1: So sánh phản xạ toàn phần với phản xạ thông thường.

Hướng dẫn:

Về mặt phản xạ:

Hiện tượng phản xạ thông thường có thề xảy ra trên các bề mặt nhẵn, không cần có điều kiện gì kèm theo.

Đôi với hiện tượng phản xạ toàn phần, mặt phản xạ là mặt phân cách giữa 2 môi trường trong suốt và kèm theo điều kiện ánh sáng truyền theo hướng từ môi trường chiết quang hơn vào môi trường chiết quang kém, đồng thời góc tới lớn hơn góc giới hạn phản xạ toàn phần.

Về cường độ chùm sáng phản xạ:

Trong hiện tượng phản xạ thông thường, cường độ chùm sáng phản xạ có thế yếu hơn cường độ chùm sáng tới (vì có thể còn có sự khúc xạ), còn trong phản xạ toàn phần, cường độ chùm sáng phản xạ bằng cường độ chùm sáng tới.

Tuy nhiên, cả hiện tượng phản xạ thông thường hay phản xạ toàn phần đều tuân theo định luật phản xạ ánh sáng.

Bài tập 2: Tại sao ở cong của bán trụ, chùm tia hẹp truyền theo phương bán kính lại truyền thẳng?

Hướng dẫn:

Ở mặt cong của bán trụ, chùm tia hẹp truyền theo phương bán kính là trùng với pháp tuyến của mặt cong tại điểm đó => có góc tới i= 0 => góc r = 0 => tia không bị khúc xạ => truyền thẳng.

Bài tập 3: Một chùm tia sáng hẹp SI truyền trong mặt phẳng tiết diện vuông góc của khối trong suốt như hình 27.1. Tia sáng phản xạ toàn phần ở mặt AC. Trong điều kiện đó, chiết n của khối trong suốt có giá trị như thế nào?

A. n ≥ √2

B. n < √2

C. 1 < n < √2

D. Không xác định được.

Trả lời:

Đáp án: A

ΔABC vuông cân ⇒ ∠B = ∠C = 45^o

SI ⊥BC ⇒ Tia SI truyền thẳng vào môi trường trong suốt ABC mà không bị khúc xạ ⇒ góc tới i ở mặt AC bằng:

i = ∠B = ∠C = 45^o ⇒ sini = sin45^o = 1/√2

Tia sáng phản xạ toàn phần ở mặt AC ⇒ i ≥ i_gh → sini ≥ sini_gh = 1/n ⇒ n ≥ √2

Bài tập 4: Vận dụng tính thuận nghịch của sự truyền ánh sáng, hãy nêu ra các kết quả khi ánh sáng truyền vào môi trường chiết quang hơn.

Hướng dẫn:

Theo tính thuận nghịch của sự truyền ánh sáng, khi ánh sáng truyền từ moi trường chiết quang kém ( có chiết suất n1 ) vào môi trường chiết quang hơn ( có chiết suất n2 ) ta có:

n₁sini = n₂sinr

Vì n₁ < n₂ nên I > r, Mà i_max = 90^o => r_max < 90^o

Kết quả:

∗ Luôn có tia khúc xạ => không có phản xạ toàn phần.

∗ Góc khúc xạ r luôn nhỏ hơn góc tới i

∗ Tia khúc xạ luôn sát pháp tuyến của mặt phân cách hơn so với tia tới.

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

Trên đây Top lời giải đã cùng các bạn trả lời câu hỏi “Điều kiện để có phản xạ toàn phần là gì? “Chúng tôi hi vọng các bạn đã có kiến thức hữu ích khi đọc bài viết này, chúc các bạn học tốt.