Bài 5 trang 218 sgk Vật Lý 11 nâng cao

Bài 44: Khúc xạ ánh sáng

Bài 5 trang 218 sgk Vật Lý 11 nâng cao

Một cái chậu đặt trên một mặt phẳng nằm ngang, chứa một lớp nước dày 20 cm, chiết suất n=4/3. Đáy chậu là một gương phẳng. Mắt M cách mặt nước 30 cm, nhìn thẳng góc xuống đáy chậu. Xác định khoảng cách từ ảnh của mắt tới mặt nước.

Vẽ đường đi của ánh sáng qua quang hệ trên.

Lời giải

Ta có sơ đồ tạo ảnh:

Từ hình vẽ, ta có:

* Đối với cặp lưỡng chất không khí - chất lỏng n:

Xét 2 tam giác vuông MII₁ và M’II₁,ta có:

II₁ = MI.tani₁ = M’I.tanr₁ (do góc IM’I₁ = r₁)

Vì ta đang xét góc tới i₁ rất nhỏ nên r₁ cũng rất nhỏ → tani₁ ≈ sini₁ và tanr₁ ≈ sinr₁

Đặt MI = d

(theo định luật khúc xạ từ không khí vào nước tại I₁, ta có: sini₁ = n.sinr₁)

* Đối với gương phẳng:

M’J = JM’₂ = M’I + IJ = 40 + e = 40 + 20 = 60cm → M’₂I = 60 + 20 = 80cm

* Đối với cặp lưỡng chất lỏng n – không khí:

Tương tự ta tìm được II₂ = M’₂I.tani₃ = M’₃I.tanr₃ (do góc IM’₃I₂ = r₃)

(theo định luật khúc xạ từ nước ra ngoài không khí tại I₂, ta có: n.sini₃ = sinr₃)

Vậy ảnh cuối cùng cách mặt nước 60 cm.

Xem toàn bộ Giải bài tập Vật lý 11 nâng cao: Bài 44. Khúc xạ ánh sáng