Giải KHTN 9 trang 27 Chân trời sáng tạo SGK

Thảo luận 2: Điều Kiện Xảy Ra Phản Xạ Toàn Phần

Cho ba môi trường nước, thủy tinh, không khí. Cho biết trong trường hợp nào sau đây, dưới góc tới i thích hợp thì có thể xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần:

- Ánh sáng truyền từ nước sang không khí.

- Ánh sáng truyền từ không khí sang thủy tinh.

- Ánh sáng truyền từ thủy tinh sang nước.

Hướng dẫn:

Để xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần, ánh sáng phải truyền từ môi trường có chiết suất lớn hơn ($n_1$) sang môi trường có chiết suất nhỏ hơn ($n_2$), tức là $n_1 > n_2$. Ta cần so sánh chiết suất của các môi trường đã cho: $n_{\text{thủy tinh}} > n_{\text{nước}} > n_{\text{không khí}}$.

Lời giải:

Phản xạ toàn phần có thể xảy ra trong trường hợp:

1. Ánh sáng truyền từ nước sang không khí: Thỏa mãn $n_{\text{nước}} > n_{\text{không khí}}$.

2. Ánh sáng truyền từ thủy tinh sang nước: Thỏa mãn $n_{\text{thủy tinh}} > n_{\text{nước}}$.

(Trường hợp truyền từ không khí sang thủy tinh: $n_{\text{không khí}} < n_{\text{thủy tinh}}$ nên không xảy ra phản xạ toàn phần).

Luyện tập Trang 27: Tính Góc Tới Hạn

1. Trả lời câu hỏi của phần Mở đầu bài học

Hướng dẫn:

Điều kiện để vẫn còn tia khúc xạ khi ánh sáng truyền từ môi trường chiết quang hơn ($n_1$) sang môi trường chiết quang kém hơn ($n_2$) là góc tới $\text{i}$ phải nhỏ hơn góc tới hạn $\text{i}_h$. Công thức tính góc tới hạn là $\sin \text{i}_h = \frac{n_2}{n_1}$.

2. Dựa vào các số liệu về chiết suất ở Bảng 4.2, hãy tính góc tới hạn nếu ánh sáng truyền từ nước sang không khí và thực hiện thí nghiệm để kiểm tra ứng với góc tới hạn đó xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần hay không.

Hướng dẫn:

Áp dụng công thức $\sin \text{i}_h = \frac{n_2}{n_1}$, với $n_1 = n_{\text{nước}} \approx 1,33$ và $n_2 = n_{\text{không khí}} \approx 1$.

Lời giải:

1. Nếu ánh sáng truyền từ nước hoặc thủy tinh sang không khi thì ta sẽ thấy tia khúc xạ khi góc tới i < i_th với sini_th = n₂/n₁.

2. Góc tới hạn khi ánh sáng truyền từ nước sang không khí là:

Góc tới hạn là xấp xỉ $\mathbf{48,63^\circ}$. Ứng với góc tới $\text{i} > 48,63^\circ$ sẽ xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần.

Vận dụng Trang 27: Vẽ Đường Đi Của Tia Sáng Qua Lăng Kính

Một lăng kính thủy tinh có tiết diện là tam giác vuông cân được đặt trong không khí. Cho biết góc tới hạn khi ánh sáng truyền từ thủy tinh sang không khí là 42^o. Chiếu các tia sáng đến lăng kính như hình bên. Hãy tiếp tục vẽ đường đi của tia sáng.

Hướng dẫn:

• Phân tích lăng kính: Lăng kính vuông cân $\implies$ hai góc ở đáy bằng $45^\circ$.

• Mặt vào ($AB$): Tia sáng vuông góc với mặt phân cách $\implies$ truyền thẳng.

• Mặt ra ($AC$): Ánh sáng truyền từ thủy tinh ($n_1$) sang không khí ($n_2$). Góc tới $\text{i}$ tại mặt này là $45^\circ$.

• So sánh: So sánh góc tới $\text{i} = 45^\circ$ với góc tới hạn $\text{i}_h = 42^\circ$. Nếu $\text{i} > \text{i}_h$, xảy ra phản xạ toàn phần.

Lời giải:

Ta có hình vẽ sau: