Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là gì, định luật khúc xạ ánh sáng

Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là gì, định luật khúc xạ ánh sáng

Đã bao giờ bạn tự đặt câu hỏi tại sao khi ta cắm một chiếc ống hút nghiêng trong một cốc nước, thanh không còn thẳng nữa, mà nghiêng đi một góc khác? Tuy nhiên, khi ta rút ống hút ra khỏi cốc, hoặc cắm thẳng đứng ống hút vào cố thì ta lại không quan sát được nữa. Theo sự lý giải của khoa học, hiện tượng trên gọi là hiện tượng khúc xạ ánh sáng. Bài viết bloghochanh sẽ giúp chúng ta tìm hiểu xem: Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là gì? Định luật khúc xạ ánh sáng là như thế nào?

Tìm hiểu hiện tượng khúc xạ ánh sáng

Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là gì

Phân tích ví dụ được nêu ra bên trên ta thấy rằng: Khi đặt ống hút nằm nghiêng trong cốc nước, phần ánh sáng phản xạ truyền từ ống hút đã không truyền thẳng được nữa mà đã bị gẫy khúc tại mặt phân cách giữa 2 môi trường không khí và chất lỏng. Chính vì lẽ đó đã khiến cho mắt nhìn chiếc ống hút dường như bị nghiêng đi một phần. Hiện tượng này có tên là hiện tượng khúc xạ ánh sáng.

• Hiện tượng khúc xạ ánh sáng chính là hiện tượng ánh sáng bị gãy khúc khi truyền xiên góc giữa 2 môi trường trong suốt.
• Chiết suất tuyệt đối của môi trường:

n= c/v Trong đó c: tốc độ ánh sáng trong chân không, c=3. 10¹⁸ m/s

                         v: tốc độ ánh sáng trong môi trường đang xét(m/s)

n luôn lớn hơn 1

• Do đó về bản chất, khi truyền xiên góc giữa 2 môi trường trong suốt ánh sáng bị gãy khúc là bởi lẽ  chiết suất giữa 2 môi trường này là khác nhau kéo theo vận tốc truyền ánh sáng trong 2 môi trường cũng là khác nhau. Khi đến mặt phân cách giữa 2 môi trường nếu ánh sáng truyền theo phương xiên góc sẽ khiến cho vận tốc thay đổi đột ngột => xảy ra hiện tượng khúc xạ ánh sáng.

Định luật khúc xạ ánh sáng

Trong đó: i: góc tới- góc hợp bởi tia tới và pháp tuyến

                r:  góc phản xạ- góc hợp bởi pháp tuyến và tia phản xạ

               n₁: chiết suất tuyệt đối của môi trường 1

              n₂: chiết suất tuyệt đối của môi trường 2

n₁. sin i = n₂. sinr

 Với công thức trên ta có thể phát biểu thành định luật khúc xạ ánh sáng như sau:

• Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới ở phía bên kia pháp tuyến so với tia tới
• Với 2 môi trường trong suốt nhất định tỉ số giữa sin góc tới và sin góc khúc xạ là một hằng số nhất định:

sini / sinr = n₂  /n₁ = const

*Một số lưu ý:

– Nếu góc tới nhỏ (<10 độ) thì  n₁.i=n_2.r

– Tia sáng truyền vuông góc với mặt phân cách thì truyền thẳng, không bị gãy khúc

Ví dụ hiện tượng khúc xạ ánh sáng

Chiếu 1 tia sáng từ nước ra không khí. Góc hợp bởi giữa tia phản xạ và pháp tuyến là 60^o. Tính góc tới?

Ta có : n₁ = 4/3, n₂=1

Áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng:

sini / sinr = n₂  /n₁

=> sini= ( n₂  / n₁) : sinr = ¾

=> I = 53.9 ^o

Ứng dụng

Ứng dụng hiện tượng khúc xạ ánh sáng: Nhờ hiện tượng khúc xạ ánh sáng mà giới khoa học thiên văn biết cách chỉnh sửa các loại ống kính thiên văn để quan sát các ngôi sao, hành tinh ngoài vũ trụ mà không bị hiện tượng khúc xạ ánh sáng cản trở. Trước kia việc quan sát bị sai lệch do  hiện tượng khúc xạ ánh sáng truyền từ không gian qua khí quyển Trái Đất.

Câu hỏi về hiện tượng khúc xạ ánh sáng

Hỏi: Khi cắm 1 thanh que trong một cốc nước, thanh đó không còn thẳng mà nghiêng góc khác? Khi rút ống ra khỏi cốc, không còn thấy hiện tượng trên. Giải thích?

Trả lời: Khi cắm thanh que xuống nước thì ánh sáng bị khúc xạ khi qua nước, tạo ảo giác vật trong nước bị gãy khúc, méo mó. Sóng ánh sáng truyền đến mặt (trước và sau) ống bị lệch nhiều hơn so với sóng đến từ chính giữa ống, khiến hình ảnh trong nước và hình ảnh thực tế khác nhau.

Hỏi: Ta nhìn thấy bầu trời đêm với các vì sao đang tỏa sáng? vì sao có hiện tượng trên?

Buổi tối không mây nhìn lên bầu trời thấy nhiều vì sao đang tỏa sáng đó là do các ngôi sao này tỏa ra ánh sáng, ánh sáng truyền đi bị khúc xạ (gãy khúc) từ không gian truyền đến bầu khí quyển sau đó mới đến mắt người nhìn nên ta nhìn thấy các ngôi sao đang tỏa sáng.

Hỏi: Tại sao người đánh cá dùng lao phóng cá dưới nước lại không phóng trực tiếp vào con cá mà lại nhắm vào chỗ hơi xa hơn?

Trả lời: Hình ảnh mà ta nhìn thấy cá trong nước chính là tia sáng bị gấp khúc đổi hướng. Như vậy mắt thường không thể nhận biết vì vậy mà vị trí của cá thật dễ bị nhầm tưởng. Vị trí của cá trong nước và hình ảnh mắt thường nhìn thấy khác nhau. Người có kinh nghiệm quyết không phòng lao vào con cá vì đó chỉ là ảnh ảo của cá. Nếu phóng vào chỗ hơi xa hơn chắc chắn sẽ trúng.

Hôm nay, chúng ta đã cùng nhau tìm hiểu về hiện tượng khúc xạ ánh sáng. Những kiến thức về hiện tượng khúc xạ ánh sáng cũng như định luật khúc xạ ánh sáng sẽ giúp chúng ta giải quyết những bài toán liên quan đến truyền ánh sáng.

Giáo dục