A. Tóm tắt lý thuyết
1. Hiện tượng khúc 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.
1.1. Khái niệm
- I là điểm tới, SI là tia tới
- IK là tia khúc xạ
- Đường NN' vuông góc với mặt phẳng phân cách là pháp tuyến tại điểm tới
- Góc SIN là góc tới ký hiệu là i
- Góc KIN' là góc khúc xạ ký hiệu là r
- Mặt phẳng chứa tia tới SI và pháp tuyến NN' là mặt phẳng tới
1.2. Kết luận
Khi tia sáng truyền từ không khí sang nước thì:
- Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới
- Góc khúc xạ nhỏ hơn góc tới.
2. Sự khúc xạ của tia sáng khi truyền từ nước sang không khí
Khi tia sáng truyền từ nước sang không khí thì:
- Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới
- Góc khúc xạ lớn hơn góc tới.
3. Bài tập minh họa
Bài 1 Hình 40-41.2 mô tả một bạn học sinh nhìn qua ống thẳng thấy được hình ảnh viên sỏi đáy bình nước.
a. Giữ nguyên vị trí của ống, nếu bạn đó dùng một que thẳng, dài xuyên qua ống thì đầu que có chạm vào viên sỏi không? Vì sao?
b. Vẽ đường truyền của tia sáng từ viên sỏi đến mắt trong trường hợp đó.
Hướng dẫn giải:
a. Dùng một que thẳng và dài xuyên qua ống, đầu que không chạm vào viên sỏi vì viên sỏi không nằm trên đường thẳng của que.
b. Nối vị trí của viên sỏi với vị trí miệng ống tiếp xúc với mặt nước (điểm I). Nối I tới vị trí đặt mắt.
Bài 2. Giải thích hiện tượng nêu ra ở phần mở bài.
Hướng dẫn giải:
Khi chưa đổ nước vào bát, ta không nhìn thấy đầu dưới A của chiếc đũa. Trong không khí, ánh sáng chỉ có thể đi theo đường thẳng từ A đến mắt. Nhưng những điểm trên chiếc đũa thẳng đã chắn mất đường truyền đó nên tia sáng này không đến được mắt
B. Bài tập trong sách giáo khoa
Bài C1 (trang 109 SGK Vật Lý 9): Quan sát thí nghiệm trong hình 40.2 SGK, hãy cho biết tia phản xạ có năm trong mặt phẳng tới không?
Góc tới và góc khúc xạ, góc nào lớn hơn?
Hướng dẫn giải:
Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới.
Góc tới lớn hơn góc khúc xạ.
Bài C2 (trang 109 SGK Vật Lý 9): Hãy đề xuất phương án thí nghiệm đế kiểm tra xem những nhận xét trên có còn đúng khi thay đổi góc tới hay không.
Hướng dẫn giải:
Thay đổi hướng của tia tới, quan sát tia khúc xạ, độ lớn góc tới, góc khúc xạ.
Bài C3 (trang 109 SGK Vật Lý 9): Hãy thể hiện kết luận bằng hình vẽ.o
Hướng dẫn giải:
Bài C4 (trang 109 SGK Vật Lý 9): Kết luận trên có còn đúng trong trường hợp tia sáng truyền từ nước sang không khí hay không? Đề xuất một phương án thí nghiệm để kiểm tra dự đoán đó.
Hướng dẫn giải:
- Chiếu tia sáng từ nước sang không khí bằng cách đặt nguồn sáng ở đáy bình nước.
- Để đáy bình lệch ra khỏi mặt bàn, đặt nguồn sáng ở ngoài bình, chiếu một tia sáng qua đáy bình vào nước rồi sang không khí.
Tiến hành thí nghiệm theo các bước như đối với trường hợp ánh sáng truyền từ không khí sang nước.
Bài C5 (trang 110 SGK Vật Lý 9): Chứng minh rằng: Đường nối các vị trí của ba đinh ghim A, B, C trong hình 40.3 SGK là đường truyền của tia sáng từ đinh ghim A tới mắt.
Hướng dẫn giải:
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 A phát ra đã bị B che khuất, không đến được mắt. Khi mắt chỉ nhìn thấy C mà không thấy A, B có 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 thấy 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.
Bài C6 (trang 110 SGK Vật Lý 9): Nhận xét đường truyền của tia sáng, chỉ ra điểm tới, tia tới, tia khúc xạ, vẽ pháp tuyến tại điểm tới. So sánh độ lớn của góc khúc xạ và góc tới.
Hướng dẫn giải:
Đường truyền của tia sáng từ nước sang không khí bị khúc xạ tại mặt phân cách giữa nước và không khí. B là điểm tới, AB là tia tới, BC là tia khúc xạ. Góc khúc xạ lớn hơn góc tới (Hình 40.2). Có thể dùng thước đo độ hoặc dùng cách chứng minh hình học để thấy được góc khúc xạ lớn hơn góc tới.
Bài C7 (trang 110 SGK Vật Lý 9): Phân biệt các hiện tượng khúc xạ và phản xạ ánh sáng
Hướng dẫn giải:
Bài C8 (trang 110 SGK Vật Lý 9): Giải thích hiện tượng nêu ra ở phần mở bài.
Hướng dẫn giải:
Khi chưa đổ nước vào bát, ta không nhìn thấy đầu dưới (A) của chiếc đũa.
Trong không khí, ánh sáng chỉ có thể đi theo đường thẳng từ A đến mắt. Nhưng những điểm trên chiếc đũa thẳng đã chắn mất đường truyền đó nên tia sáng này không đến được mắt.
Giữ nguyên vị trí đặt mắt và đũa. Đổ nước vào bát tới một vị trí nào đó, ta lại nhìn thấy A.
Hình 40.3 cho thấy không có tia sáng đi theo đường thẳng nối A với mắt. Một tia sáng AI đến mặt nước, bị khúc xạ đi được tới mắt nên ta nhìn thấy A.
C. Bài tập trắc nghiệm
Câu 1: Chọn câu trả lời đúng. Trong hiện tượng khúc xạ ánh sáng:
A. Khi góc tới tăng dần thì góc khúc xạ cũng tăng dần.
B. Góc khúc xạ luôn lớn hơn góc tới.
C. Góc khúc xạ tỉ lệ thuận với góc tới.
D. Góc khúc xạ nhỏ hơn góc tới.
Câu 2: Khi ánh sáng đi từ không khí vào nước, có kết luận gì về góc giữa tia sáng và đường pháp tuyến tại điểm tới?
A. Tăng
B. Không kết luận được
C. Không thay đổi
D. Giảm
Câu 3 Câu nào dưới đây liệt kê đầy đủ những đặc điểm của hiện tượng khúc xạ ánh sáng?
A. Tia sáng là đường thẳng.
B. Tia sáng truyền từ môi trường trong suốt này sang môi trường trong suốt khác.
C. Tia sáng bị gãy khúc tại mặt phân cách giữa hai môi trường.
D. Tia sáng bị gãy khúc tại mặt phân cách giữa hai môi trường khi truyền từ môi trường trong suốt này sang môi trường trong suốt khác.
Câu 4: Trong trường hợp nào dưới đây tia sáng truyền tới mắt là tia khúc xạ?
A. Khi ta ngắm một bông hoa trước mắt.
B. Khi ta soi gương.
C. Khi ta quang sát một con cá vàng đang bơi trong bể cá cảnh.
D. Khi ta xem chiếu bóng.
Câu 5: Một tia sáng đèn pin được rọi từ không khí vào một xô nước trong. Tại đâu sẽ xảy ra hiện tượng khúc xạ ánh sáng?
A. Trên đường truyền trong không khí.
B. Tại mặt phân cách giữa không khí và nước.
C. Trên đường truyền trong nước.
D. Tại đáy xô nước.
