Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là gì? Lý thuyết và bài tập
Trong cuộc sống thường ngày có thể chúng ta đã từng rất nhiều lần bắt gặp hiện tượng khúc xạ ánh sáng nhưng đã quên mất điều này, ví dụ như dùng thìa hoặc đũa khuấy vào một cốc nước sẽ thấy phần cán thìa bị lệch đi trông thấy mặt phân cách giữa không khí và nước. Bạn có bao giờ đặt ra câu hỏi tại sao lại xảy ra hiện tượng này không? Nếu có thì hãy cùng theo dõi bài viết này của maynenkhikhongdau.net để giải đáp mọi thắc mắc về hiện tượng khúc xạ ánh sáng là gì nhé!
Tóm tắt
Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là gì?
Định nghĩa khúc xạ
Hay còn có tên gọi khác là chiết xạ, là một cụm từ được sử dụng để chỉ ra hiện tượng ánh sáng đổi hướng khi đi qua những mặt phân cách giữa 2 môi trường, và môi trường này cần được đảm bảo có chiết xuất khác nhau cũng như đảm bảo được độ trong suốt.
Khái niệm khúc xạ ánh sáng thực chất là một định nghĩa khá đơn giản trong vật lý. Theo đó đây chỉ đơn giản là hiện tượng tia sáng truyền từ môi trường trong suốt này đến một môi trường trong suốt khác. Trong quá trình truyền tia sáng này chúng bị gãy khúc tại mặt phân cách giữa nước và không khí sau đó tạo ra hiện tượng khúc xạ.
Hiểu một cách đơn giản thì đây là hiện tượng đổi hướng đi của bức xạ điện từ (hay còn được nhiều người gọi là các sóng nói chung) lan truyền bên trong môi trường không hoàn toàn đồng nhất.
Thế nên hiện tượng này có thể giải thích cho hiện tượng bảo toàn năng lượng và hiện tượng bảo toàn động lượng. Tuy nhiên, không giống như vận tốc, tần số của nó không hề thay đổi và đã được quan sát một cách cực kỳ rõ ràng và kỹ lưỡng khi sóng truyền từ môi trường này sang môi trường khác; kèm theo điều kiện là góc tới khác với góc 0 độ.
Phát biểu định luật khúc xạ ánh sáng
Hiện tượng khúc xạ ánh sáng được xem là hiện tượng quan sát thường gặp nhất, khi một loại sóng bất kỳ được tương tác trong môi trường thì chúng đều có khả năng khúc xạ.
Định luật Snell đã đưa ra phát biểu rõ ràng về các hiện tượng khúc xạ như sau: riêng với trường hợp cặp môi trường + một sóng và 1 tần số duy nhất, được Snell cho rằng tỷ lệ sin của góc khúc xạ và góc tới có sự tương đương với tỷ số của vận tốc pha bên trong 2 môi trường. Không chỉ vậy, chúng còn tương đương với chiết xuất tương đối của 2 môi trường này.
Một số vấn đề khác trong hiện tượng khúc xạ ánh sáng
Góc tới và góc phản xạ
Trong hiện tượng khúc xạ ánh sáng thì góc tới là góc được tập hợp bởi tia tới và pháp tuyến của mặt phẳng. Khác với góc tới là góc phản xạ, góc được tập hợp bởi tia phản xạ cùng với pháp tuyến của mặt phẳng.
Xem thêm: Số bội giác của kính lúp là gì, Kính lúp là thấu kính gì? Cấu tạo kính lúp
Sự khúc xạ của tia sáng
Sẽ xuất hiện 2 trường hợp khi chúng ta nhìn vào hiện tượng khúc xạ ánh sáng. Xét ở 2 môi trường là không khí và nước, tia sáng sẽ có những điểm xuất phát khác nhau. Vậy nên, ta sẽ xét đến 2 trường hợp: 1 là tia sáng truyền từ không khí sang nước và trường hợp khác là tia sáng truyền từ nước sang không khí.
Trường hợp 1: Ta sẽ thấy tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới Nếu tia sáng truyền từ không khí sang nước, ngoài ra thì tia khúc xạ cũng sẽ nhỏ hơn góc tới.
Trường hợp 2: Tia khúc xạ sẽ nằm trong mặt phẳng tới tương tự như trường hợp 1 nếu như tia sáng truyền từ môi trường nước sang môi trường không khí. Tuy nhiên không giống như TH1, góc khúc xạ sẽ lớn hơn góc tới.
Những thông tin về lý thuyết mà chúng tôi đã trình bày từ đầu bài viết đến giờ là những thông tin phù hợp với sự hiểu biết của học sinh khối trung học cơ sở. Tuy nhiên, khi nhắc đến khúc xạ ánh sáng thì đây cũng là một chủ đề có rất nhiều thông tin liên quan khác. Nếu bạn muốn đào sâu hơn về hiện tượng này có thể đọc và tham khảo ngay phần bài tập vận dụng ở phần dưới đây.
Xem thêm: Hiện tượng phản xạ ánh sáng là gì? Định luật phản xạ ánh sáng
Bài tập về khúc xạ ánh sáng
Nhằm giúp các em học sinh và bạn đọc có thể hiểu được vấn đề và nắm chắc kiến thức hơn, dưới đây maynenkhikhongdau.net sẽ gửi đến bạn đọc một số dạng bài tập về khúc xạ ánh sáng để luyện tập nhé!
Bài tập 1: Phân biệt giữa phản xạ ánh sáng và khúc xạ ánh sáng
Lời giải:
-Về hiện tượng phản xạ ánh sáng, chúng ta có thể nhận biết về hiện tượng này như sau: tia tới khi gặp mặt phân cách ở 2 môi trường trong suốt sẽ bị hắt trở lại môi trường trong suốt cũ. Ngoài ra, góc phản xạ sẽ bằng với góc tới.
– Với hiện tượng khúc xạ ánh sáng thì tia tới khi gặp mặt phân cách giữa 2 môi trường trong suốt sẽ không bị hắt trở lại mà sẽ bị gãy khúc tại mặt phân cách và tiếp tục đi vào môi trường phân cách thứ 2 và có góc khúc xạ có giá trị bằng với góc tới.
Bài tập 2: Khi ta đưa mắt nhìn dọc theo một chiếc đũa thẳng đầu tiên, có thể ta sẽ không nhìn được phần đầu dưới của đũa. Lúc này hãy giữ nguyên vị trí đặt mắt và đổ thêm nước vào bát. Câu hỏi dành cho bạn là liệu chúng ta có thể nhìn thấy đầu dưới của đũa hay không?
=> Đối với dạng câu hỏi như này chúng ta có thể giải thích như sau:
– Thứ nhất, chúng ta không thể nào nhìn thấy được đầu dưới của chiếc đũa khi chưa đổ nước vào bát. Còn trong môi trường không khí thì ánh sáng lại chỉ truyền theo đường thẳng từ A đến mắt, vậy nên những điểm ở trên chiếc đũa thẳng đã chắn được đường truyền đó. Đó cũng chính là lý do vì sao mà tia sáng này không thể đến được với mắt.
Khi ta giữ nguyên vị trí ta đặt đũa và mắt, khi đổ nước vào bát với một vị trí nào đó ta có thể lại nhìn thấy điểm cũ.
Xem thêm: Hiện tượng khuếch tán là gì? Hiện tượng khuếch tán xảy ra khi nào?
Qua những thông tin vừa trình bày trong bài viết này, maynenkhikhongdau.net vừa cùng bạn đọc tìm hiểu về hiện tượng khúc xạ ánh sáng vật lý lớp 11. Hy vọng rằng những thông tin vừa được tổng hợp trong bài viết trên đây sẽ trở thành những chia sẻ cần thiết giúp cho bạn đọc và các em học sinh có thể ôn tập và củng cố kiến thức để hiểu và nhớ lâu hơn.