Khúc xạ ánh sáng
i. lý thuyết.
1. Hiện tợng khúc xạ ánh sáng.
* Vật phát sáng: Những vật tự phát ra ánh sáng.
* Vật chiếu sáng: Những vật không tự phát ra ánh sáng mà đợc chiếu sáng nhờ một vật khác.
* Nguồn sáng: Bao gồm vật phát sáng + vật sáng.
+ Nguồn điểm: Nguồn sáng có kích thớc rất nhỏ so với khoảng cách khảo sát gọi là nguồn điểm ( nguồn sáng
điểm).
* Vật chắn sáng: Những vật hầu nh không cho ánh sáng đi qua (Bức tờng; bảng đen; tấm gỗ;.).
* Vật trong suốt:
+ Trong suốt với ánh sánh trắng: Những vật cho ánh sáng đi qua hầu nh hoàn toàn(Tấm kính;; không khí; chân
không; ).
+ Trong suốt đối với ánh sáng đơn sắc: Tấm kính màu;
* Tia sáng: Đờng đi của ánh sáng trong môi trờng.
* Định luật truyền thẳng ánh sáng: Trong môi trờng trong suốt đồng tính, ánh sáng truyền theo đờng thẳng.
* Chùm sáng: Tập hợp của vô số các tia sáng (chùm hội tụ; chùm phân kì; chùm song song).
* Hiện tợng khúc xạ ánh sáng.
Là hiện tợng lệch phơng (gãy) của các tia sáng khi truyền xiên góc qua mặt phân cách giữa hai môi trờng
trong suốt khác nhau.
Chú ý: * Khi tia sáng truyền vuông góc với mặt phân cách của hai môi trờng trong suốt thì truyền thẳng, đây là tr-
ờng hợp tới hạn (ta không xét hiện tợng khúc xạ trong trờng hợp này).
* ở đây chúng ta chỉ khảo sát hiện tợng khúc xạ ánh sáng khi chùm sáng chiếu qua mặt phân cách là mặt
phẳng.
+ Hệ hai môi trờng truyền sáng phân cách bởi mặt phẳng gọi là lỡng chất phẳng. Nặt phân cách hai môi trờng
gọi là mặt lỡng chất.
2. Định luật khúc xạ ánh sáng.
* Tia tới: Tia sáng chiếu tới mặt phân cách.
* Điểm tới: Giao điểm của tia tới với mặt phân cách gọi là điểm tới. Môi trờng chứa tia tới thờng kí hiệu là môi
trờng (1).
* Pháp tuyến: Đờng thẳng vuông góc với mặt phân cách tại điểm tới (chiều pháp tuyến đợc chọn là chiều đi từ mặt
phân cách vào môi trờng).

+ n
21
< 1 thì r > i : Tia khúc xạ bị lệch ra xa pháp tuyến hơn. Ta nói môi trờng (2) chiết quang kém hơn môi trờng
(1).
- Góc lệch giữa tia khúc xạ và tia tới: D = i r.
3. Chiết suất của môi trờng.
a. Chiết suất tỉ đối.
Tỉ số:
21
sin
sin
n
r
i
=
gọi là chiết suất tỉ đối của môi trờng (2) so với môi trờng (1).
Ngoài ra trong lí thuyết về ánh sáng chiết suất tỉ đối đợc định nghĩa là tỉ số: n
21
=
2
1
v
v
. Trong đó v
1
và v
2
lần lợt là
tốc độ truyền ánh sáng trong môi trờng (1) và môi trờng (2). Từ đó ta có:
21

=
1
2
n
n
hay ta có thể viết lại biểu thức của định luật khúc xạ ánh sáng dới dạng đối
xứng nh sau: n
1
sini
1
= n
2
sini
2
. Trong đó: i = i
1
; r = i
2
.
* Trong trờng hợp i
1
và i
2
(hay i và r) là góc nhỏ (i
1
; i
2


10

+ h = h
1
2
2
2
2
1
11
2
sin1
cos
i
n
n
in
n

và h = h h. Nếu môi trờng (2) là không khí hoặc chân không (n
2
= 1) thì:
h = h
1
2
1
sin1
cos
1
in
in


thành máng khi có nớc. ĐS: 12cm.
2. Một dải sáng song song đơn sắc chiếu tới mặt chất lỏng dới góc tới i. Chất lỏng có chiết suất n. Dải sáng nằm
trong một mặt phẳng vuông góc với mặt chất lỏng. Bề rông của dải sáng trong không khí là d. Tìm bề rộng d của
dải sáng trong chất lỏng. ĐS: d =
d
in
in
cos
sin
22

3. Một thợ lặn ở dới nớc nhìn thấy Mặt Trời ở độ cao 60
0
so với đờng chân trời. Tính độ cao thực của Mặt Trời so
với đờng chân trời, góc lệch giữa chùm tia tới và chùm tia khúc xạ. Biết chiết suất của nớc n = 4/3.
ĐS: 48
0
; 12
0
.
4. Một cái gậy dài 2m cắm thẳng đứng ở đáy hồ. Gậy nhô lên khỏi mặt nớc 0.5m. ánh sáng Mặt Trời chiếu
xuống hồ theo phơng hợp với pháp tuyến của mặt nớc góc 60
0
. Tìm chiều dài bóng của cây gậy in trên đáy hồ. ĐS:
2.15m.
5. Một vật AB thẳng, dài 5cm, đợc đặt song song với một bản thuỷ tinh hai mặt song song, chiết suất n = 1.5, bề
dày l = 12cm Vật AB cách bản 24cm.
a. Vẽ đờng đi của một tia sáng xuất phát từ đỉnh B của vật, tới bản dới góc tới 60
0
và đi qua bản.

b. Vật AB = 2cm đặt song song với bản. Xác định vị trí và độ lớn của ánh.
phản xạ toàn phần
i. Lý thuyết.
1. Sự truyền ánh sáng vào môi trờng chiết quang kém hơn.
- Gọi chiết suất của môi trờng (1) là n
1
; chiết suất của môi trờng (2) là n
2
(n
1
>n
2
). Khi một tia sáng tuyền xiên góc từ môi trờng (1) vào môi trờng (2) thì
tại điểm tới một phần tia sáng khúc xạ vào môi trờng (2) còn một phần phản
xạ trở lại môi trờng (1). Thực nghiệm cho thấy:
* Khi góc tới i
1
nhỏ thì: + Tia khúc xạ (
IR
) lệch xa pháp tuyến hơn so với tia tới (
SI
) và rất sáng.
+ Tia phản xạ (
IK
) rất mờ.
* Tăng dần i
1
thì: +
IR
lệch dần về phía mặt phân cách (i

) thì không
còn hiện tợng khúc xạ, toàn bộ tia sáng chiếu tới bị phản xạ trở lại môi trờng cũ.
2. Góc giới hạn khúc xạ.
* Xét một tia sáng đi từ môi trờng chiết suất n
1
sang môi trờng chiết suất n
2
(HV). Theo định luật khúc xạ ánh
sáng: n
1
sini
1
= n
2
sini
2
.
- Nếu n
1
< n
2
thì i
1
> i
2
, do đó khi i
1
đạt giá trị lớn nhất là 90
0
thì i

1
cũng đạt giá trị lớn nhất i
gh
< 90
0
. Ta có:
sini
gh
=
1
2
n
n
NX: Nếu i
1
> i
gh
thì i
2
>90
0
, điều này là không thể, nghĩa là toàn bộ tia sáng truyền tới mặt phân cách bị phản xạ
hoàn toàn trở lại môi trờng cũ. Khi đó i
gh
đợc gọi là góc giới hạn phản xạ toàn phần.
3. Hiện tợng phản xạ toàn phần.
a. ĐN:(SGK). b. ĐK: + n
2
< n
1.

2
. Chiếu một tia sáng tới mặt bán trụ nh hình vẽ. Xác định đờng
đi của tia sáng với các giá trị sau đây của góc :
a. = 60
0
; b. = 45
0
; c. = 30
0
.
i
1
i
2
i
S
I
K
R
n
1
n
2

n
Lăng kính
i. lý thuyết.
1. Cấu tạo.
Lăng kính là một khối chất trong suốt, đồng chất (thuỷ tinh, nhựa), thòng có dạng lăng trụ tam giác.
Lăng kính đợc biểu diễn bằng một tam giác tiết dịên thẳng.

+ i
2
A. Trong đó n
1
là chiết suất của môi trờng đặt lăng
kính; n
2
là chiết suất của chất làm lăng kính, i
1
là góc tới, i
2
là góc ló.
4. Góc lệch cực tiểu.
Thực nghiệm cho thấy, khi thay đổi góc tới thì góc lệch cũng thay đổi và đạt giá trị nhỏ nhất D
min
khi i
1
= i
2
= i; r
1
= r
2
=
2
A
. Khi D = D
min
, nếu ta tiếp tục thay đổi góc tới thì góc lệch tăng.
Các công thức tính D

a. Tính góc lệch của tia sáng qua lăng kính khi góc tới là 30
0
.
b. Vẽ đờng đi tia sáng và tính góc mà tia ló hợp với tia tới trong trờng hợp tia tới vuông góc với mặt bên của lăng
kính.
3. Vẽ đờng đi của tia sáng qua lăng kính có góc chiết quang A = 50
0
, chiết suất n =
2
đặt trong nớc có chiết suất
n =
3
4
khi góc tới là i = 45
0
.
4. Lăng kính có góc ở đỉnh là 60
0
. Chùm sáng song song qua lăng kính có độ lệch cực tiểu D
min
= 42
0
. Hãy tìm góc
tới và chiết suất của lăng kính.
5. Lăng kính có chiết suất n = 1.50 và góc chiết quang A = 30
0
. Một chùm tia sáng hẹp, đơn sắc đợc chiếu vuông
góc đến mặt trớc của lăng kính.
a. Tính góc ló và góc lệch của chùm tia sáng.
b. Giữ chùm tia tới cố định, thay lăng kính trên bằng một lăng kính có cùng kích thớc nhng có chiết suất n n.

Đối với thấu kính mỏng, thực nghiệm và lý thuyết khẳng định tồn tại một điểm O của thấu kính mà mọi tia sáng
tới O đều truyền thẳng qua thấu kính. Có thể coi O là điểm chính giữa của thấu kính và đợc gọi là quang tâm của
thấu kính.
- Đờng thẳng đi qua quang tâm O và vuông góc với mặt thấu kính là trục chính của thấu kính.
- Các đờng thẳng đi qua quang tâm mà không vuông góc với mặt thấu kính gọi là các trục phụ của thấu kính.
- Mọi tia tới qua quang tâm của thấu kính đều truyền thẳng.
* Tiêu điểm, tiêu diện.
- Chùm tia tới song song, chùm tia ló cắt nhau (hoặc có đờng kéo dài cắt nhau) tại một điểm nằm trên trục của thấu
kính, điểm đó gọi là tiêu điểm ảnh của thấu kính.
- Trên mỗi trục của thấu kính có một tiêu điểm ảnh.
+ Tiêu điểm ảnh trên trục chính đợc gọi là tiêu điểm ảnh chính. Kí hiệu F.
+ Tiêu điểm ảnh trên trục phụ gọi là tiêu điểm ảnh phụ. Kí hiệu
'
n
F
( n = 1, 2, 3,).
- Các tiêu điểm ảnh của thấu kính hội tụ đều hứng đợc trên màn. Đó là tiêu điểm ảnh thật.
- Các tiêu điểm ảnh của thấu kính phân kì không hứng đợc trên màn. Đó là tiêu điểm ảnh ảo.
- Trên mỗi trục của thấu kính còn có một điểm mà chùm tia tới xuất phát từ đó (hoặc có đờng kéo dài đi qua đó) sẽ
cho chùm tia ló song song. đó là tiêu điểm vật của thấu kính.
+ Tiêu điểm vật trên trục chính đợc gọi là tiêu điểm vật chính. Kí hiệu F.
+ Tiêu điểm vật trên trục phụ gọi là tiêu điểm vật phụ. Kí hiệu
n
F
( n = 1, 2, 3,).
- Tiêu điểm ảnh và tiêu điểm vật của thấu kính trên một trục nằm đối xứng nhau qua quang tâm. Vị trí của chúng
tuỳ thuộc chiều truyền ánh sáng.
- Tập hợp tất cả các tiêu điểm tạo thành tiêu diện. Mỗi thấu kính có hai tiêu diện: tiêu diện ảnh và tiêu diện vật. Có
thể coi tiêu diện là mặt phẳng vuông góc với trục chính của thấu kính và qua tiêu điểm chính.
* Điều kiện để có ảnh rõ nét.

F
.
- Từ I, vẽ tia ló đi qua
'
1
F
.
C2:
- Vẽ tiêu diện vật, cắt tia tới SI tại một tiêu điểm vật phụ F
1
.
- Vẽ trục phụ đi qua F
1
.
- Vẽ tia ló song song với trục phụ.
- Xác định ảnh bằng cách vẽ đờng đi của tia sáng.
* Xác định ảnh của một điểm sáng qua một thấu kính.
TK hội tụ TK phân kì
- Xác định đờng đi của hai tia sáng phát ra từ điểm sáng qua thấu kính, giao điểm của hai tia ló (hặc đờng kéo dài
của chúng) cho ta ảnh điểm của điểm sáng đó qua thấu kính.
* Xác định ảnh của một vật có dạng một đoạn thẳng nhỏ đặt vuông góc với trục chính qua một thấu kính.
- Để xác định ảnh của vật có dạng đoạn thẳng AB đặt vuông góc với trục chính của thấu kính mà điểm A nằm trên
trục chính. Khi đó ta chỉ cần xác định ảnh B của điểm B qua thấu kính sau đó từ B hạ vuông góc xuống trục chính
ta có ảnh AB của AB.
3. Tính chất của ảnh một vật qua một thấu kính.
(Xem bảng so sánh SGK).