Xem toàn bộ tài liệu Lớp 11: tại đây
- Giải Vật Lí Lớp 11
- Sách Giáo Khoa Vật Lý 11
- Giải Sách Bài Tập Vật Lí Lớp 11
- Sách Giáo Viên Vật Lí Lớp 11
- Sách Giáo Khoa Vật Lý 11 nâng cao
- Sách Giáo Viên Vật Lí Lớp 11 Nâng Cao
- Sách Bài Tập Vật Lí Lớp 11
- Sách Bài Tập Vật Lí Lớp 11 Nâng Cao
Giải Bài Tập Vật Lí 11 – Bài 45: Phản xạ toàn phần (Nâng Cao) giúp HS giải bài tập, nâng cao khả năng tư duy trừu tượng, khái quát, cũng như định lượng trong việc hình thành các khái niệm và định luật vật lí:
Câu c1 (trang 220 sgk Vật Lý 11 nâng cao): Trong trường hợp nào phản xạ toàn phần, ta không thể quan sát thấy hiện tượng khúc xạ của một tia sáng tại mặt phân cách hai môi trường trong suốt?
Lời giải:
Ta không thể quan sát thấy hiện tượng khúc xạ một tia sáng tại mặt phân cách hai môi trường trong suốt khi nhìn từ môi trường có chiết suất lớn vào một môi trường có chiết suất nhỏ. Thí dụ như quan sát một vật trên mặt nước khi đang lặn ở trong nước, nếu nhìn lên mặt nước ở một góc khá lớn thì sẽ không quan sát được các vật trên mặt nước.
Câu c2 (trang 220 sgk Vật Lý 11 nâng cao): Hãy cho biết các điều kiên để xảy ra hiên tương phản xạ toàn phần.
Lời giải:
• Điều kiện phản xạ toàn phần ;
+ ánh sáng truyền từ môi trường chiết quan hơn sang môi trường chiết quang kém.
+ góc tới i phải lớn hơn hoặc bằng góc giới hạn.
• Góc giới hạn :
Nêu ánh sáng đi từ môi trường có chiết suất n ra không khí thì :
Câu 1 (trang 222 sgk Vật Lý 11 nâng cao): Một đèn chiếu ở trong nước rọi một chùm sáng song song lên mặt thoáng của nước. phía trên mặt thoáng là một màn E nằm ngang. Ta sẽ nhận được một vệt sáng trên màn E. điều khẳng định này đúng hay sai?
Lời giải:
Điều khẳng định này sai, vì nếu chùm tia song song này tới mặt thoáng dưới góc tới i>igh (trong đó sin igh =1/n;n= chiết suất của nước) thì khi đó xảy ra phản xạ toàn phần và tia sáng không qua được mặt thoáng ra ngoài không khí. vì vậy, trên màn E không thu được vệt sáng.
Câu 2 (trang 222 sgk Vật Lý 11 nâng cao): Hãy kể một vài ứng của hiện tượng phản xạ toàn phần
Lời giải:
Ứng dụng của hiện tượng phản xạ toàn phần: làm tăng kính phản xạ toàn phần, làm sợi quang học,…
Bài 1 (trang 222 sgk Vật Lý 11 nâng cao):Cho một tia sáng đi từ nước (n=4/3) ra không khí. sự phản xạ toàn phần xảy ra khi góc tới:
i<49o B. i>42o C. i>49o D. i>43o
Lời giải:
Sự phản xạ toàn phần xảy ra khi góc tới i>igh. Trong đó:
sinigh=1/n=0,75 =>i>igh≈49o
Đáp án: C
Bài 2 (trang 222 sgk Vật Lý 11 nâng cao): Câu nào dưới đây không đúng?
A. Ta luôn luôn có tia khúc xạ khi tia sáng đi từ môi trường có chiết suất nhỏ hơn sang môi trường có chiết suất lớn hơn.
B. Ta luôn luôn có tia khúc xạ khi tia sáng đi từ môi trường có chiết suất lớn hơn sang môi trường có chiết suất nhỏ hơn.
C. Khi chùm sáng phản xạ toàn phần thì không có chùm sáng khúc xạ.
D. Khi có sự phản xạ toàn phần, cường độ chùm sáng phản xạ bằng cường độ chùm sáng tới.
Lời giải:
Đáp án: B
Vì khi ánh sáng đi vào môi trường có chiết suất nhỏ hơn thì chỉ có tia khúc xạ nếu góc tới i < igh.
Bài 3 (trang 222 sgk Vật Lý 11 nâng cao): Một khối thủy tinh P có chiết suất n = 1,5, tiết diện thẳng là một tam giác cân ABC vuông góc tại B. Chiếu vuông góc tới mặt AB một chùm sáng song song SI.
a) Khối thủy tinh P ở trong không khí. Tính góc D làm bởi tia ló và tia tới
b) Tính lại góc D nếu khối P ở trong nước có chiết suất n’=1,33
Lời giải:
a) Khối thủy tinh P ở trong không khí
Tia tới SI ⊥ AB, góc tới i = 0 nên góc khúc xạ bằng 0, do đó tia SI truyền thẳng đến gặp mặt AC giữa thủy tinh và không khí, lúc này ta có trường hợp tia sáng đi từ thủy tinh ra không khí.
Góc giới hạn igh được tính theo công thức: sinigh = nkk/n = 1/1,5
→ igh = 41,81o.
Tia SJ tới mặt AC với góc tới i = 45o > igh nên có hiện tượng phản xạ toàn phần tại mặt AC. Tia phản xạ IK vuông góc với mặt BC nên cho tia khúc xạ đi thẳng.
Vậy góc D làm bởi tia ló và tia tới là 90o.
b) Nếu khối P ở trong nước có chiết suất n’ = 1,33
Tia tới SI ⊥ AB, góc tới i1 = 0 nên góc khúc xạ bằng r1 = 0, do đó tia SI truyền thẳng đến gặp mặt AC giữa thủy tinh và không khí, lúc này ta có trường hợp tia sáng đi từ thủy tinh ra nước.
Góc giới hạn igh tại mặt AC được tính theo công thức: sinigh = n’/n = 1,33/1,5
→ igh = 62,46o.
Tia SJ tới mặt AC với góc tới i2 = 45o < igh nên cho tia khúc xạ ra mặt AC.
Áp dụng định luật khúc xạ tại mặt AC ta có:
n.sini2 = n’.sinr2
Góc D làm bởi tia ló và tia tới là: D = r2 – i2 = 7,89o
Bài 4 (trang 222 sgk Vật Lý 11 nâng cao): Một miếng gỗ mỏng hình tròn, bán kính 4cm. Người ta cắm thẳng góc một chiếc đinh qua tâm O của miếng gỗ nổi trong chậu nước. Thành chậu thẳng đứng và rìa miếng gỗ cách thành chậu 10cm. Nước có chiết suất n = 1,33.
a) Gọi chiều dài phần đinh nằm trong nước là OA = 6cm. Tìm chiều dài lớn nhất của OA sao cho dù để mắt ở đâu cũng không thấy đầu A của đinh.
b) Điều chỉnh để chiều dài của phần đinh trong nước bằng 4cm và thay nước bằng một chất lỏng có chiết suất n’ = 1,38. Hỏi mắt đặt tại một điểm trên đường thẳng đứng sát thành chậu và cách mặt nước 4cm thì có thấy đầu A của đinh không?
Lời giải:
a) Điều kiện để mắt ở đâu cũng không thấy đầu A của đinh là: Tia sáng từ A phát ra truyền tới mặt nước thì không cho tia khúc xạ ra ngoài không khí.
Ta thấy góc tới i của tia sáng phát ra từ A đến mặt nước tăng dần khi vị trí tới di chuyển từ điểm I của mép miếng gỗ ra xa tâm O. Để không có bất kỳ tia khúc xạ nào lọt ra ngoài không khí thì tia tới AI phải có góc tới thỏa mãn điều kiện:
i ≥ igh ↔ sini ≥ sinigh = 1/n
Ta có:
Vậy OAmax = 3,51cm
b)
Thay nước bằng một chất lỏng có chiết suất n’= 1,38. Mắt đặt tại M sao cho MH = 4cm.
Ta có:
→ i = 45o.
và sinigh = 1/n’ → igh = 46,44o
Do vậy i < igh nên tia tới AI cho tia khúc xạ ra ngoài không khí.
Áp dụng định luật khúc xạ tại I ta có: n’.sini = sinr
→ r = 77,37o → MH = 2,24cm
Ta thấy điểm tới I càng ra xa mép của miếng gỗ thì góc tới i càng tăng nên tia khúc xạ IM càng gần mặt nước, đến một vị trí nào đó sẽ xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần. Do vậy muốn nhìn thấy được đầu A của đinh thì mắt phải đặt tại thành và cách mặt nước một đoạn lớn nhất là 2,24cm.
Mà ban đầu mắt đặt cách mặt nước 4 cm > 2,24 cm, nên mắt sẽ không nhìn thấy đầu A của đinh.