Lý thuyết Khúc xạ ánh sáng hay, chi tiết nhất

1. Sự khúc xạ ánh sáng

a) Hiện tượng khúc xạ ánh sáng

Khúc xạ ánh sáng là hiện tượng lệch phương (gãy) của các tia sáng khi truyền xiên góc qua mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt khác nhau.

Ta có: SI là tia tới.

I là điểm tới.

N’IN là pháp tuyến với mặt phân cách tại I.

IR là tia khúc xạ.

IS’ là tia phản xạ.

i là góc tới, r là góc khúc xạ.

b) Định luật khúc xạ ánh sáng

- Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới (tạo bởi tia tới và pháp tuyến) và ở phía bên kia pháp tuyến so với tia tới.

- Với hai môi trường trong suốt nhất định, tỉ số giữa sin góc tới (sini) và sin góc khúc xạ (sinr) luôn không đổi:

2. Chiết suất của môi trường

a) Chiết suất tỉ đối

Tỉ số không đổi  trong hiện tượng khúc xạ được gọi là chiết suất tỉ đối n21 của môi trường (2) chứa tia khúc xạ đối với môi trường (1) chứa tia tới.

    + n₂₁ > 1 thì r < i: Tia khúc xạ bị lệch lại gần pháp tuyến hơn. Ta nói môi trường (2) chiết quang hơn môi trường (1).

    + n₂₁ < 1 thì r > i: Tia khúc xạ bị lệch xa pháp tuyến hơn. Môi trường (2) chiết quang kém môi trường (1).

b) Chiết suất tuyệt đối

- Chiết suất tuyệt đối (thường gọi tắt là chiết suất) của một môi trường là chiết suất tỉ đối của môi trường đó đối với chân không.

    + Chiết suất của chân không là 1.

    + Chiết suất của không khí gần bằng 1.

    + Các môi trường trong suốt khác đều có chiết suất tuyệt đối lớn hơn 1.

- Hệ thức giữa chiết suất tỉ đối và chiết suất tuyệt đối:

Trong đó:

n₁ là chiết suất tuyệt đối của môi trường (2)

n₂ là chiết suất tuyệt đối của môi trường (1)

Chú ý:

- Hệ thức giữa chiết suất tỉ đối và vận tốc truyền ánh sáng trong các môi trường:

- Chiết suất của một môi trường:

Trong đó:

c = 3.10⁸ m/s là vận tốc ánh sáng trong chân không.

v là vận tốc ánh sáng trong môi trường có chiết suất n.

- Biểu thức khác của định luật khúc xạ ánh sáng:

n₁sini = n₂sinr

    + Trường hợp i và r nhỏ hơn 10^o thì: sini ≈ i; sinr ≈ r

Ta có: n₁i = n₂r

    + Trường hợp i = 0^o, r = 0^o thì tia sáng đi vuông góc với mặt phân cách (không xảy ra hiện tượng khúc xạ).

3. Tính thuận nghịch của sự truyền ánh sáng

Ánh sáng truyền đi theo đường nào thì cũng truyền ngược lại theo đường đó:

Chú ý: Tính thuận nghịch cũng biểu hiện ở sự truyền thẳng và sự phản xạ.

4. Liên hệ thực tế

Vị trí thật của những vật ở trong nước thấp hơn vị trí mà mắt ta nhìn thấy

Nhìn xuống cốc nước, ta thấy ống hút như bị gãy khúc tại mặt nước và đáy cốc dường như cao lên