Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là gì? Kiến thức vật lý 9

Ghi chú: Tài liệu trích dẫn

Trong cuộc sống, chắc chắn sẽ có nhiều lúc các em gặp hiện tượng khúc xạ. Ví dụ, khi các em đang khuấy một cốc nước đường, sử dụng thìa hoặc muỗng khuấy, các em sẽ thấy được hiện tượng này. Qua mặt phân cách giữa không khí và nước, phần cán thìa hoặc muỗng bị lệch đi trông thấy. Các em có bao giờ thắc mắc lý do tại sao không? Nếu muốn tìm hiểu câu trả lời từ hiện tượng khúc xạ ánh sáng, cùng đọc tiếp bài viết này nhé. Chúng tôi mang đến cho các em những chia sẻ thú vị nhất, đảm bảo các em sẽ không thấy kiến thức này nhàm chán. Cùng bắt đầu thôi.

Thực tế khúc xạ như thế nào?

Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là gì?

Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là hiện tượng được định nghĩa khá đơn giản. Đây là hiện tượng tia sáng truyền từ môi trường trong suốt này đến môi trường trong suốt khác. Trong quá trình truyền, chúng bị gãy khúc ngày mặt phân cách ở giữa hai môi trường, tạo ra hiện tượng khúc xạ.

Góc tới, góc phản xạ trong hiện tượng khúc xạ ánh sáng là gì?

Trong sự khúc xạ ánh sáng, góc tới là góc được hợp bởi tia tới và pháp tuyến của mặt phẳng. Khác với góc tới là góc phản xạ. Góc phản xạ là góc được hợp bởi tia phản xạ cùng với pháp tuyến của mặt phẳng.

Sự khúc xạ của tia sáng

Nhìn vào hiện tượng khúc xạ ánh sáng, ta có thể thấy có hai trường hợp xuất hiện. Nếu xét ở trên hai môi trường là không khí và nước, tia sáng sẽ có những điểm xuất phát khác nhau. Do đó, ta xét khi tia sáng truyền từ không khí sang nước. Và một trường hợp khác là khi tia sáng truyền từ nước sang không khí.

Nếu tia sáng truyền từ không khí sang nước, ta sẽ thấy hiện tượng sau. Tia khúc xạ sẽ được nằm ở trong mặt phẳng tới. Ngoài ra, góc khúc xạ sẽ nhỏ hơn góc tới.

Nếu như tia sáng truyền từ môi trường nước sang môi trường không khí. Tia khúc xạ sẽ nằm trong mặt phẳng tới (tương tự như trường hợp trên). Góc khúc xạ sẽ lớn hơn góc tới (ngược với trường hợp trên).

Giải đáp chi tiết hiện tượng khúc xạ ánh sáng

Những kiến thức khúc xạ ánh sáng mà chúng tôi nêu trên phù hợp với sự hiểu biết của học sinh khối Trung học cơ sở. Trong hiện tượng khúc xạ ánh sáng, còn rất nhiều thông tin liên quan khác. Thế nên nếu bạn muốn đào sâu hơn về hiện tượng này, hãy đọc ngay phần thông tin dưới đây nhé.

Thí nghiệm về hiện tượng khúc xạ ánh sáng

Định nghĩa khúc xạ

Khúc xạ hay còn được gọi là chiết xạ. Chúng là cụm từ được sử dụng để chỉ ra hiện tượng ánh sáng đổi hướng khi đi qua những mặt phân cách giữa hai môi trường. Môi trường ở đây phải đảm bảo là trong suốt, và có chiết suất khác nhau.

Có thể hiểu rằng, đây là hiện tượng đổi hướng đường đi của bức xạ điện từ. Nhiều người sẽ gọi đây là các sóng nói chung, lan truyền bên trong các môi trường không hoàn toàn đồng nhất. Thế nên, hiện tượng này có thể giải thích cho hiện tượng bảo toàn động lượng hoặc hiện tượng bảo toàn năng lượng. Vận tốc pha của sóng thay đổi bởi sự thay đổi của môi trường. Thế nhưng khác với vận tốc, tần số của nó lại không thay đổi. Điều này đã được quan sát kỹ lưỡng và cực kỳ rõ ràng khi mà sóng truyền từ môi trường này sang môi trường khác. Điều kiện kèm theo là góc tới phải khác góc 0 độ.

Sự khúc xạ ánh sáng

Với hiện tượng khúc xạ ánh sáng, đây là hiện tượng quan sát thường gặp nhất. Bất cứ loại sóng nào cũng có thể khúc xạ được khi nó tương tác ở trong môi trường. Có thể thấy rằng, khi sóng âm truyền từ môi trường nọ sang môi trường kia, các sóng nước sẽ di chuyển được theo một độ sâu khác nhau.

Định luật Snell đã nêu rất rõ về các hiện tượng khúc xạ này. Ông phát biểu riêng với trường hợp cặp môi trường, một sóng với một tần số duy nhất. Lúc này, ông cho rằng, tỷ lệ sin của góc tới và góc khúc xạ, sẽ có sự tương đương với tỷ số của vận tốc pha bên trong hai môi trường. Ngoài ra, chúng còn tương đương với chiết suất tương đối của hai môi trường này.

Tỷ số chiết suất của môi trường

Ta có i là góc giữa tia sáng, tia đi từ môi trường một đến mặt phẳng phân cách và pháp tuyến mặt phân cách của hai môi trường. Còn r là góc giữa tia sáng đi từ mặt phân cách ra đến môi trường hai với pháp tuyến. Gọi n1 là chiết suất của môi trường 1, tương tự gọi n2 là chiết suất của môi trường 2.

Ta sẽ có công thức như sau: Sin(i)/Sin(r)=n2/n1. Công thức này được sử dụng rất nhiều trong bài tập hiện tượng khúc xạ ánh sáng. Thế nên bạn hãy ghi nhớ kỹ để sử dụng và làm bài tập nhé.

Tỷ số này sẽ không thay đổi. Chúng phụ thuộc vào bản chất của hai môi trường. Đây được gọi là chiết suất tỉ đối của môi trường chứa tia khúc xạ đối với môi trường chứa tia tới. Nói cách khác chính là môi trường 2 so với môi trường 1. Nếu như tỉ số này lớn hơn 1, ta có thể hiểu là góc khúc xạ nhỏ hơn so với góc tới. Điều này đồng nghĩa với việc môi trường 2 chiết quang hơn so với môi trường 1. Còn nếu như tỉ số này nhỏ hơn so với 1, ta sẽ nhận được điều ngược lại. Góc khúc xạ sẽ lớn hơn so với góc tới. Khi đó, môi trường 2 sẽ chiết quang kém hơn so với môi trường 1.

Hình ảnh hiện tượng khúc xạ ánh sáng

Một số bài tập về khúc xạ ánh sáng

Dưới đây là bài tập và một số lời giải cho dạng bài đó để các bạn có thể ôn kỹ được kiến thức hơn.

Bài 1: Phân biệt các hiện tượng khúc xạ ánh sáng và hiện tượng phản xạ ánh sáng.

Bài 2: Giải thích kỹ hiện tượng được nêu ra dưới đây. Khi ta đặt mắt nhìn dọc theo chiếc đũa thẳng đầu tiên, ta có thể không nhìn được ở đầu dưới của đũa. Ta giữ nguyên vị trí đặt mắt đó. Sau đó đổ thêm nước vào bát. Liệu có nhìn thấy đầu dưới của đũa hay không?

Lời giải của bài tập

Bài 1: Hiện tượng phản xạ ánh sáng sẽ có tính chất sau: Khi tia tới gặp mặt phân cách ở hai môi trường trong suốt, chúng sẽ bị hắt lại môi trường trong suốt cũ. Ngoài ra, góc phản xạ bằng với góc tới.

Còn đối với hiện tượng khúc xạ ánh sáng, tia tới không bị hắt trở lại. Tia tới gặp mặt phân cách ở giữa hai môi trường trong suốt. Chúng bị gãy khúc tại mặt phân cách, sau đó tiếp tục đi tiếp vào môi trường trong suốt thứ hai. Góc khúc xạ có giá trị bằng với góc tới.

Bài 2: Có thể giải thích như sau:

Khi ta chưa đổ nước vào bát, ta sẽ không nhìn thấy được đầu dưới của chiếc đũa. Thế nhưng trong không khí, vì ánh sáng chỉ truyền theo đường thẳng từ A đến mắt. Những điểm ở trên chiếc đũa thẳng đã chắn được đường truyền đó. Thế nên tia sáng này không thể đến được với mắt.

Khi ta giữ nguyên vị trí ta đặt mắt và đặt đũa. Khi đổ nước vào bát tới một vị trí nào đó, ta có thể lại nhìn thấy điểm cũ.

Ví dụ hiện tượng khúc xạ ánh sáng

Trên đây là những thông tin mà chúng tôi cung cấp về hiện tượng khúc xạ ánh sáng. Chúng tôi tin rằng đây là những chia sẻ cần thiết cho con đường học vấn của các bạn. Nếu như bạn quan tâm đến những bài viết khác, hãy tham khảo ngay nhé. Trên website của chúng tôi còn có rất nhiều thông tin thú vị về hóa học, vật lý… Bạn có thể tìm hiểu thử