Bài 3 trang 222 sgk Vật Lý 11 nâng cao

Bài 45: Phản xạ toàn phần

Bài 3 trang 222 sgk Vật Lý 11 nâng cao

Một khối thủy tinh P có chiết suất n = 1,5, tiết diện thẳng là một tam giác cân ABC vuông góc tại B. Chiếu vuông góc tới mặt AB một chùm sáng song song SI.

a) Khối thủy tinh P ở trong không khí. Tính góc D làm bởi tia ló và tia tới

b) Tính lại góc D nếu khối P ở trong nước có chiết suất n'=1,33

Lời giải

a) Khối thủy tinh P ở trong không khí

Tia tới SI ⊥ AB nên góc tới i = 0 nên góc khúc xạ cũng bằng 0, do đó tia SI truyền thẳng đến gặp mặt AC giữa thủy tinh và không khí, lúc này ta có trường hợp tia sáng đi từ thủy tinh ra không khí.

Góc giới hạn khi tia sáng tới mặt AC i_gh được tính theo công thức:

sinigh = n_kk/n = 1/1,5

→ i_gh = 41,81^o.

Tia SJ tới mặt AC với góc tới i = 45^o > i_gh nên xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần tại mặt AC. Tia phản xạ IK khi đó vuông góc với mặt BC nên cho tia khúc xạ đi thẳng.

Vậy góc D làm bởi tia ló và tia tới là 90^o.

b) Nếu khối P ở trong nước có chiết suất n’ = 1,33

Tia tới SI ⊥ AB, góc tới i₁ = 0 nên góc khúc xạ bằng r₁ = 0, do đó tia SI truyền thẳng đến gặp mặt AC giữa thủy tinh và không khí, lúc này ta có trường hợp tia sáng đi từ môi trường thủy tinh ra môi trường nước.

Góc giới hạn i_gh tại mặt AC được tính theo công thức: sini_gh = n’/n = 1,33/1,5

→ i_gh = 62,46^o.

Tia SJ tới mặt AC với góc tới i₂ = 45^o < i_gh nên sẽ có tia khúc xạ ra khỏi mặt AC.

Áp dụng định luật khúc xạ tại mặt AC ta có:

n.sini₂ = n’.sinr₂

Góc D hợp bởi tia ló và tia tới là: D = r₂ – i₂ = 7,89^o

Xem toàn bộ Giải bài tập Vật lý 11 nâng cao: Bài 45. Phản xạ toàn phần