Giải bài tập SBT Vật Lí 11 Bài 26: Khúc xạ ánh sáng

Chiếu một tia sáng từ không khí vào nước (chiết suất 4/3) dưới góc tới 45^o. Góc khúc xạ sẽ vào khoảng

A. 22^o    B. 32^o    

C. 42^o    D. 52^o 

Phương pháp giải

Áp dụng công thức định luật khúc xạ ánh sáng:

\(sini = nsinr\) để tìm góc khúc xạ r

Hướng dẫn giải

- Góc khúc xạ sẽ vào khoảng:

\(\begin{array}{l} sini = nsinr\\ \Rightarrow \sin r = \frac{{sini}}{n} = \frac{{sin45}}{{\frac{4}{3}}} = 0,53\\ \Rightarrow r = {32^0} \end{array}\)

- Chọn  B

Trong một thí nghiệm về sự khúc xạ ánh sáng, một học sinh ghi lại trên tấm bìa ba đường truyền của các tia sáng xuất phát từ một tia đầu tiên. Chọn câu khẳng định đúng

A. IR₁ là tia tới; IR₂, IR₃ là các tia khúc xạ

B. IR₂ là tia tới; IR₁ là tia khúc xạ; IR₃ là tia phản xạ

C. IR₃ là tia tới; IR₁ là tia khúc xạ; IR₂ là tia phản xạ

D. Cả ba khẳng định A, B, C đều sai 

Phương pháp giải

Vận dụng nội dung lí thuyết về khúc xạ ánh sáng để trả lời câu hỏi này

Hướng dẫn giải

- Ta có, tia tới và tia phản xạ phải nằm trên cùng một môi trường => IR₁ là tia khúc xạ.

- Lại có, tia khúc xạ và tia tới phải nằm về 2 phía của đường pháp tuyến => IR₃ là tia tới.

=> IR₂ là tia phản xạ

- Chọn đáp án C

Gọi môi trường tô màu xám là môi trường 1; môi trường để trắng là môi trường 2; n₁ là chiết suất của môi trường 1; n₂ là chiết suất của môi trường 2. Chọn khẳng định đúng

A. n₁ > n₂        B. n₁ = n₂

C. n₁ < n₂        D. Còn tùy thuộc vào chiều truyền ánh sáng

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi này cần nắm được đặc điểm của hiện tượng khúc xạ ánh sáng

Hướng dẫn giải

- Nhận thấy góc tới nhỏ hơn góc khúc xạ mà ta có: n₁sini=n₂sinr

=> n₁>n₂

- Chọn đáp án A

Nếu tia phản xạ và tia khúc xạ vuông góc với nhau, mặt khác góc tới là 30° thì chiết suất tỉ đối n₂₁ có giá trị bao nhiêu (tính tròn với hai chữ số) ?

A, 0,58.                      B. 0,71.

C. 1,7.                        D. Một giá trị khác A, B, C. 

Phương pháp giải

Sử dụng biểu thức tính chiết suất tỉ đối: n₂₁=sini/sinr

Hướng dẫn giải

- Theo định luật phản xạ ánh sáng ta có: góc tới bằng góc phản xạ (i=i′=30⁰)

=> r=90⁰−i′=60⁰

=> n₂₁=sini/sinr=sin30/sin60=0,58

- Chọn đáp án A

Tỉ số nào sau đây có giá trị bằng chiết suất tỉ đối n₁₂ của môi trường (1) đối với môi trường (2) (các kí hiệu có ý nghĩa như được dùng trong bài học) ?

A. sini/sinr              B. 1/n₂₁           

C. n₂/n₁                  D. Bất kì biểu thức nào trong số A, B, C 

Phương pháp giải

Vận dụng kiến thức về tính thuận nghịch của sự truyền sánh sáng để trả lời câu hỏi này

Hướng dẫn giải

- Ta có: n₁₂=1/n₂₁

- Chọn đáp án: B

Hãy chỉ ra câu sai.

A. Chiết suất tuyệt đối của mọi môi trường trong suốt đều lớn hơn 1.

B. Chiết suất tuyệt đối của chân không bằng 1.

C. Chiết suất tuyệt đối cho biết vận tốc truyền ánh sáng trong môi trường chậm hơn trong chân không bao nhiêu lần.

D. Chiết suất tỉ đối giữa hai môi trường cũng luôn luôn lớn hơn 1. 

Phương pháp giải

Chiết suất tỉ đối giữa hai môi trường có thể nhỏ hơn 1, lớn hơn 1.

Hướng dẫn giải

- Đáp án sai là: Chiết suất tỉ đối giữa hai môi trường cũng luôn luôn lớn hơn 1. 

- Chọn đáp án D

Tốc độ ánh sáng trong chân không là c = 3.10⁸ m/s. Kim cương có chiết suất n = 2,42. Tốc độ truyền ánh sáng trong kim cương v (tính tròn) là bao nhiêu ?

Cho biết hệ thức giữa chiết suất và tốc độ truyền ánh sáng là n = c/v

A. 242 000 km/s.                        B. 124 000 km/s.

C. 72 600 km/s.                         D. Khác A, B, C 

Phương pháp giải

Áp dụng công thức: v=c/n để tính tốc độ truyền sáng

Hướng dẫn giải

- Tốc độ truyền ánh sáng trong kim cương là:

\(v = \frac{c}{n} = \frac{{{{3.10}^8}}}{{2,42}} = 124000km/s\)

- Chọn B

Ba môi trường trong suốt (1), (2), (3) có thể đặt tiếp giáp nhau. Với cùng góc tới i = 60° ; nếu ánh sáng truyền từ (1) vào (2) thì góc khúc xạ là 45°; nếu ánh sáng truyền từ (1) vào (3) thì góc khúc xạ là 30°. Hỏi nếu ánh sáng truyền từ (2) vào (3) vẫn với góc tới i thì góc khúc xạ là bao nhiêu ? 

Phương pháp giải

Áp dụng công thức khúc xạ: n₁sini=n₂sinr để tìm góc khúc xạ

Hướng dẫn giải

- Theo đề ra: n₁sin60⁰ = n₂sin45⁰ = n₃sin30⁰

- Ta phải tìm r₃ nghiệm đúng phương trình: n₂sin600 = n₃sinr3

\(\begin{array}{*{20}{c}} {}&{ \Rightarrow {\rm{sin}}{{\rm{r}}_3} = \frac{{{n_2}}}{{{n_3}}}\sin {{60}^0} = \frac{{\sin {{30}^0}}}{{\sin {{45}^0}}}.\sin {{60}^0}}\\ {}&{ \Rightarrow {r_3} \approx {{38}^0}} \end{array}\)

Một cái máng nước sâu 30 cm, rộng 40 cm có hai thành bên thẳng đứng. Đúng lúc máng cạn nước thì có bóng râm của thành A kéo dài tới đúng chân thành B đối diện (Hình 26.2). Người ta đổ nước vào máng đến một độ cao h thì bóng của thành A ngắn bớt đi 7 cm so với trước. Biết chiết suất của nước là n = 4/3. Hãy tính h và vẽ tia sáng giới hạn bóng râm của thành máng khi có nước.

Phương pháp giải

Áp dụng công thức: HC – HC’ = h(tani – tanr) và công thức định luật khúc xạ để tìm h

Hướng dẫn giải

CC’ = 7cm

⇒  HC – HC’ = h(tani – tanr) = 7cm (Hình 26.1G).

Độ cao h là:

\(\begin{array}{l} \begin{array}{*{20}{c}} {}&{\tan i = \frac{4}{3};{\rm{tanr}} = \frac{{{\rm{sinr}}}}{{{\rm{cosr}}}};{\rm{sinr}} = \frac{{\sin i}}{n} = \frac{3}{5}}\\ {}&{{\rm{cosr}} = \sqrt {1 - {{\sin }^2}r} = \frac{4}{5};{\rm{tanr}} = \frac{3}{4}} \end{array}\\ \Rightarrow h\left( {\frac{4}{3} - \frac{3}{4}} \right) = 7cm\\ \Rightarrow h = 12cm \end{array}\)

Một dải sáng đơn sắc song song chiếu tới mặt chất lỏng với góc tới i. Chất lỏng có chiết suất n. Dải sáng nằm trong một mặt phẳng vuông góc với mặt chất lỏng. Bề rộng của dải sáng trong không khí là d.

Lập biểu thức bề rộng đ của dải sáng trong chất lỏng theo n, i, d. 

Phương pháp giải

Dựa vào hình vẽ và công thức định luật khúc xạ, tìm bề rộng d theo công thức:

\(\begin{array}{l} {\rm{d'}} = \frac{{\sqrt {{n^2} - {{\sin }^2}i} }}{{n\cos i}}d \end{array}\)

Hướng dẫn giải

Ta có (Hình 26.2G):

d = IJcosi; d’ = Ijcosr

Suy ra: 

\(\begin{array}{l} d' = \frac{{{\rm{cosr}}}}{{{\rm{cosi}}}}d\\ cosr = \sqrt {1 - {{\sin }^2}r} = \sqrt {1 - \frac{{{{\sin }^2}i}}{{{n^2}}}} = \frac{{\sqrt {{n^2} - {{\sin }^2}i} }}{{n\cos i}}d\\ \Rightarrow {\rm{d'}} = \frac{{\sqrt {{n^2} - {{\sin }^2}i} }}{{n\cos i}}d \end{array}\)