Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là gì?

Câu hỏi: Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là gì?

Lời giải:

Hiện tượng tia sáng truyền từ môi trường trong suốt này sang môi trường trong suốt khác bị gãy khúc tại mặt phân cách giữa hai môi trường được gọi là hiện tượng khúc xạ ánh sáng.

Cùng Top lời giải tìm hiểu thêm về hiện tượng này nhé:

Thí nghiệm để hiểu hiện tượng khúc xạ ánh sáng

Phân tích ví dụ được nêu ra bên trên ta thấy rằng: Khi đặt ống hút nằm nghiêng trong cốc nước, phần ánh sáng phản xạ truyền từ ống hút đã không truyền thẳng được nữa mà đã bị gãy khúc tại mặt phân cách giữa 2 môi trường không khí và chất lỏng. Chính vì lẽ đó đã khiến cho mắt nhìn chiếc ống hút dường như bị nghiêng đi một phần. Hiện tượng này có tên là hiện tượng khúc xạ ánh sáng.

- Hiện tượng khúc xạ ánh sáng chính là hiện tượng ánh sáng bị gãy khúc khi truyền xiên góc giữa 2 môi trường trong suốt.

- Chiết suất tuyệt đối của môi trường:

n= c/v Trong đó c: tốc độ ánh sáng trong chân không, c=3. 10¹⁸ m/s

                         v: tốc độ ánh sáng trong môi trường đang xét(m/s)

n luôn lớn hơn 1

- Do đó về bản chất, khi truyền xiên góc giữa 2 môi trường trong suốt ánh sáng bị gãy khúc là bởi lẽ  chiết suất giữa 2 môi trường này là khác nhau kéo theo vận tốc truyền ánh sáng trong 2 môi trường cũng là khác nhau. Khi đến mặt phân cách giữa 2 môi trường nếu ánh sáng truyền theo phương xiên góc sẽ khiến cho vận tốc thay đổi đột ngột => xảy ra hiện tượng khúc xạ ánh sáng.

Định luật khúc xạ ánh sáng

Trong đó: i: góc tới- góc hợp bởi tia tới và pháp tuyến

                r:  góc phản xạ- góc hợp bởi pháp tuyến và tia phản xạ

                n₁: chiết suất tuyệt đối của môi trường 1

                 n₂: chiết suất tuyệt đối của môi trường 2

n₁. sin i = n₂. sinr

 Với công thức trên ta có thể phát biểu thành định luật khúc xạ ánh sáng như sau:

- Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới ở phía bên kia pháp tuyến so với tia tới

- Với 2 môi trường trong suốt nhất định tỉ số giữa sin góc tới và sin góc khúc xạ là một hằng số nhất định:

sini / sinr = n₂  /n₁ = const

*Một số lưu ý:

– Nếu góc tới nhỏ (<10 độ) thì  n₁.i = n₂.r

– Tia sáng truyền vuông góc với mặt phân cách thì truyền thẳng, không bị gãy khúc

Ví dụ hiện tượng khúc xạ ánh sáng

Chiếu 1 tia sáng từ nước ra không khí. Góc hợp bởi giữa tia phản xạ và pháp tuyến là 60o. Tính góc tới?

Ta có : n₁ = 4/3, n₂=1

Áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng:

sini / sinr = n₂  /n₁

=> sini= ( n₂ / n₁) : sinr = ¾

=> I = 53.9 ^o

Ứng dụng của hiện tượng khúc xạ ánh sáng 

Hiện tượng này là nền tảng để các nhà khoa học tạo ra nhiều loại thấu kính, lăng kính nhằm phục vụ cho nhiều ngành khoa học.

Thấu kính: Một thấu kính  đơn giản là một khối cong bằng thủy tinh hoặc nhựa. Có nhiều loại thấu kính bao gồm:

+ Kính lúp: Là loại kính đơn giản nhất, giúp quan sát được các vật có kích thước nhỏ mà mắt thường khó quan sát được

+ Thấu kính hội tụ: Mỗi một tia sáng đi vào một thấu kính hội tụ (lồi) khúc xạ vào bên trong khi nó đi vào trong thấu kính và đi vào lại khi nó rời đi. Những khúc xạ này khiến cho các tia sáng song song lan ra, truyền trực tiếp ra khỏi tiêu điểm tưởng tượng.

+ Thấu kính phân kỳ: Mỗi một  tia sáng đi vào một thấu kính phân kì khúc xạ ra bên ngoài khi nó đi vào trong thấu kính và hướng ra ngoài một lần nữa khi nó chuẩn bị rời đi. Các khúc xạ này làm cho các tia sáng song song lan ra ngoài, truyền trực tiếp ra khỏi tiêu điểm tưởng tượng.

Lăng kính: Isaac Newton đã thực hiện một thí nghiệm nổi tiếng khi ông sử dụng một khối thủy tinh hình tam giác gọi là lăng kính. Ông dùng ánh sáng mặt trời chiếu xuyên qua cửa sổ để tạo ra một dải màu về phía đối diện căn phòng.

Thí nghiệm này cho thấy ánh sáng trắng thực sự được tạo ra từ các màu sắc của cầu vồng. Bảy màu gồm: đỏ, cam, vàng, xanh lá cây, xanh dương, chàm và tím.