Bài 8 trang 173 SGK Vật lí 11

Đề bài

Một khối bán trụ trong suốt có chiết suất n = 1,41 ≈ √2. Một chùm tia sáng hẹp nằm trong một mặt phẳng của tiết diện vuông góc, chiếu tới khối bán trụ như Hình 27.11. Xác định đường đi của chùm tia sáng với các giá trị sau đây của góc α.

a) α = 60^o;           b) α = 45^o;          c) α = 30^0.

Hướng dẫn giải

+ Công thức của định luật khúc xạ ánh sáng: n₁sini = n₂sinr

+ Điều kiện để có phản xạ toàn phần: 

\(\left\{ \matrix{
{n_2} < {n_1} \hfill \cr 
i \ge {i_{gh}} \hfill \cr} \right.;\left( {\sin {i_{gh}} = {{{n_2}} \over {{n_1}}}} \right)\)

Lời giải chi tiết

a) α = 60⁰ => i = 90 – α = 30⁰.

Áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng ta có: \(n\sin i = {\mathop{\rm s}\nolimits} {\rm{inr}}\)

\(\Rightarrow {\mathop{\rm s}\nolimits} {\rm{inr}} = n\sin i = \sqrt 2 .\sin 30 = {{\sqrt 2 } \over 2} \Rightarrow r = {45^0}\)

b) α = 45⁰ => i = 90 – α = 45⁰.

Áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng ta có: \(n\sin i = {\mathop{\rm s}\nolimits} {\rm{inr}}\)

\(\Rightarrow {\mathop{\rm s}\nolimits} {\rm{inr}} = n\sin i = \sqrt 2 .\sin 45 = \sqrt 2 .{1 \over {\sqrt 2 }} = 1\)

\(\Rightarrow r = {90^0}\)

c) α = 30⁰ => i = 90 – 30 = 60⁰.

Góc giới hạn phản xạ toàn phần: \(\sin {i_{gh}} = {1 \over {\sqrt 2 }}\)

\(\Rightarrow {i_{gh}} = {45^0}\)

Ta có: \(i = {60^0} > {i_{gh}} \Rightarrow \)  xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần.