Giải bài tập Vật lý 9 Bài 40: Hiện tượng khúc xạ ánh sáng
Chương III QUANG HỌC HIỆN TƯỢNG KHÚC XẠ ÁNH SÁNG A - KIẾN THÚC TRỌNG TÂM Hiện tượng khủc xạ ánh sáng 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. Hình 40.1 a. Tia sáng đi từ không khí đến mặt nước I là điểm tới ; - SI là tia tới ; Góc SIN là góc tới, kí hiệu là i; Hình 40.1 b Tiá sáng đi từ trong nước đến mặt nước IR là tia khúc xạ ; - IN là pháp tuyến ; Góc NIR là góc khúc xạ, kí hiệu là r. Khi chiếu một tia sáng từ không khí đến mặt nước (Hình 40.la) thì góc tới lớn hơn góc khúc xạ : i > r ; Khi chiếu một tia sáng từ trong nước đến mặt nước (Hình 40.lb) thì góc tới nhỏ hơn góc khúc xạ : i < r ; c/iiỉ ý : Qua con mắt của chúng ta thì đáy hồ, ao, sông ngòi, suối,'bể bơi, bể chứa nước... nông hơn gần 1/3 độ sâu thực của nó. Nếu tin vào độ sâu nhìn thấy đó có thể sẽ gập nguy hiểm. B - HƯỚNG DẪN TRẢ LỜI CÂU HỎI TRONG SGK VÀ GIẢI BÀI TẬP TRONG SBT Cl. Khi tia sáng đi từ không khí sàng nước thì : Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới. Góc khúc xạ nhỏ hơn góc tới (r < i). C2. Cố thể thay miếng gỗ trong thí nghiệm bằng một tấm nhựa có bản lề để có thể thay đổi được 1/2 mặt phẳng tới. Chiếu tia sáng là là trên mặt tấm nhựa đến mật nước, tia khúc xạ nằm trên tấm nhựa ; góc khúc xạ nhỏ hơn góc tới. Thay đổi hướng của tia tới, góc tới tăng (hoặc giảm), góc khúc xạ cũng tăng hoặc giảm nhưng góc khúc xạ vẫn nhỏ hơn góc tới. Thay đổi hướng của 1/2 mặt phẳng tới (tấm nhựa) có chứa tia khúc xạ, khi đó tia khúc xạ không nằm trong 1/2 tấm nhựa đó nữa. C3. ■ Biểu diễn kết luân trong C1 (giống hình 40.1 a) : Tia khúc xạ KI nằm trong mặt phảng tới. Góc KIN’ < góc SIN (r < i). C4, Kết luận trên vẫn đúng khi tia sáng truyền từ nước sang không khí. Phương án thí nghiệm kiểm tra : Phương án 1 : Đặt nguồn sáng dưới đáy bình nước, chiếu tia sáng từ trong nước sang không khí. Phương án 2 : Đật đáy bình nước lệch ra khói bàn, đặt nguồn sáng sát vào đáy bình, chiếu một tia sáng qua đáy bình, vào nước rồi sang không khí. Tiến hành các bước thí nghiệm như khi chiếu tia sáng từ không khí sang nước. C5. Đường-nối các vị trí của ba đinh ghim A, B, c chính là đường truyền của tia sáng từ đinh ghim A tới mắt vì : Mắt chỉ nhìn thấy A khi ánh sáng từ A phát ra truyền được đến mắt. Khi mắt chỉ nhìn thấy B mà không thấy A có nghĩa là ánh sáng từ B phát ra đã bị B che khuất, không đến được mắt. Khi mắt chỉ nhìn thấy c mà không thấy A, Bcó nghĩa là ánh sáng từ A, B phát ra đã bị c che khuất không đến được mắt. Khi bỏ B, c đi thì ta lại nhìn thấý A.có nghĩa là ánh sáng từ A phát ra đã truyền qua nước và không khí đến được mắt. Vậy đường nối vị trí của ba đinh ghim A, B, c biểu diễn đường truyền của tia sáng từ A ở trong nước tới mặt phân cách giữa nước và không khí rồi đến mắt. C6. Nhận xét : Khi tia sáng truyền từ nước sang không khí, nó bị gãy khtìc ngay tại mặt phân cách giữa hai môi trường (Hình 40.2). B : là điểm tới ; AB biểu diễn tia tới ; BC biểu diễn tia khúc xạ ; BN là pháp tuyến ; Góc ABN' là góc tới ; góc NBC là góc khúc xạ ; Góc khúc xạ lớn hơn góc tới. C7. Phân biệt hiện tượng khúc xạ và phản xạ ánh sáng : Hiện tượng phản xạ ánh sáng Hiện tượng khúc xạ ánh sáng - Tia tới gặp mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt bị hắt trờ lại môi trường trong suốt cũ. - Tia tới gặp mặt phán cách giữa hai môi trường trong suốt bị gãy khúc tại mặt phàn cách và tiếp tục đi vào môi trường trong suốt thứ hai. - Góc phán xạ bằng góc tới. - Góc khúc xạ không bằng góc tới. C8. Khi đặt mắt nhìn dọc theo một chiếc đua thẳng từ đầu trên (Hình 40.la SGK), ta không nhìn thấy đầu dưới của chiếc đũa vì tất cả các điểm trên chiếc dũa nằm trên cùng một đường thẳng. Ánh sáng lừ đầu dưới của chiếc đũa bị các điểm phía trên che khuất không đến được mắt nên ta không nhìn thấy. Giữ nguyên vị trí đặt mắt, đổ nước vào bát (Hình 40.lb SGK) ta sẽ nhìn thấy đầu dưới chiếc dũa vì : Khi đổ nước vào bát đến một vị trí nào đó, ánh sáng từ đầu dưới chiếc đũa truyền từ nước sang không khí bị gãy khúc (hiện tưọng khúc xạ) vì vậy nó đến được mắt ta. Hình 40.3 cho thấy không có tia sáng nào đi thẳng từ A đến mắt mà nó di từ A —> I —» M. 40-41.1. Cách vẽ ở hình 40 - 41.1D biểu diễn đúng hiện tượng khúc xạ của tia sáng khi đi từ không khí vào nước vì khi tia sang đi từ không khí vào nước sẽ bị gãy khúc tại mặt phân cách giữa hai môi trường, khi đó góc khúc xạ nhỏ hơn góc tới. 40-41.2. a-5;b-3;c-l;d-2;e-4. 40-41.3. Hình 40.4. Nếu dùng một que thẳng, dài xuyên qua ống thì đầu que không thể chạm vào viên sỏi được vì viên sỏi không nằm trên đường thẳng của que. Nối vị trí viên sỏi s với điểm I (I là điểm tới), ta có SI là tia tới. Nối I với M, ta có IM là tia khúc xạ đến mắt. Vậy đường truyền tia sáng từ viên sỏi đến mắt là s —> I -» M. 40-41.4. D. 40-41.7. c. 40-41.5. c. 40-41.8. c. 40-41.6. B. c - BÀI TẬP BỔ SUNG 40a. Hình 40.5 cho biết đường đi của ba tia sáng truyền từ nước ra không khí. Hãy cho biết các tia tới 1, 2, 3 ứng với các tia khúc xạ nào ? Vì sao ? Góc tới Góc khúc xạ A ó ri B h r2 c il r2 D h rl Hình 40.5 N' 40b. Hình 40.6 mô tả đường đi của một tia sáng truyền từ nước ra không khí. Trường hợp nào dưới đây mô tả đúng quan hệ giữa góc tới và góc khúc xạ trong trường hợp này ? 40c. Đặt một ống rỗng, thẳng, nhỏ, xiên góc vào một chiếc cốc thuỷ tinh như hình 40.7. Khi chưa đổ nước vào cốc, nếu nhìn dọc theo lòng ống, ta nhìn thấy điểm A ở đáy cốc. Giữ nguyên vị trí đặt mắt và ống, đổ nước vào đầy cốc, ta còn nhìn thấy điểm A nữa không ? Hãy dự đoán và giải thích hiện tượng xảy ra.