Thay đổi độ nghiêng của chùm tia tới (thay đổi góc tới i) và quan sát chùm tia khúc xạ ra không khí. Khi góc tới i ≥ igh tia khúc xạ không còn, toàn bộ tia sáng bị phản xạ.
- Khi ánh sáng truyền vào môi trường chiết quang kém hơn (n1 > n2) ⇒ r > I ⇒ Chùm tia khúc xạ lệch xa pháp tuyến hơn so với chùm tia tới. - Khi góc i tăng thì góc r cũng tăng (với r > i ). Khi rmax = 90o thì i = igh gọi là góc giới hạn phản xạ toàn phần, còn gọi là góc tới hạn. Ta có:  - Với i > igh: Không có tia khúc xạ, toàn bộ tia sáng bị phản xạ ở mặt phân cách. Đó là hiện tượng phản xạ toàn phần. 2. Hiện tượng phản xạ toàn phần
Phản xạ toàn phần là hiện tượng phản xạ toàn bộ tia sáng tới, xảy ra ở mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt. Khi có phản xạ toàn phần thì không có tia khúc xạ.
- Ánh sáng truyền từ một môi trường tới môi trường chiết quang kém hơn: n2 < n1 - Góc tới lớn hơn hoặc bằng góc giới hạn: i ≥ igh 3. Ứng dụng của hiện tượng phản xạ toàn phần
- Cáp quang là bó sợi quang. Mỗi sợi quang là một dây trong suốt có tính dẫn sáng nhờ phản xạ toàn phần. - Sợi quang gồm hai phần chính: + Phần lõi trong suốt bằng thủy tinh siêu sạch có chiết suất lớn (n1). + Phần vỏ bọc trong suốt, bẳng thủy tinh có chiết suất n2 nhỏ hơn phần lõi. Phản xạ toàn phần xảy ở mặt phân cách giữa lõi và vỏ làm cho ánh sáng truyền đi được theo sợi quang. + Ngoài cùng là một số lớp vỏ bọc bằng nhựa dẻo để tạo cho cáp độ bền và độ dai cơ học.
- Dung lượng tín hiệu lớn. - Nhỏ và nhẹ, dễ vận chuyển, dễ uốn. - Không bị nhiễu bởi các bức xạ điện từ bên ngoài, bảo mật tốt. - Không có rủi ro cháy (vì không có dòng điện).
Trong công nghệ thông tin, cáp quang được dùng để truyền thông tin, dữ liệu dưới dạng tín hiệu ánh sáng. ∗ Ứng dụng hiện tượng phản xạ toàn phần II. Bài tập Phản xạ toàn phần Bài 1. Một sợi quang hình trụ, lõi có chiết suất nl = 1,5, phần võ bọc có chiết suất nv = √2 . Chùm tia tới hội tụ ở mặt trước của sợi với góc 2α như hình vẽ. Tìm điều kiện α để các tia sáng của chùm sáng truyền được trong ống
Đáp án: A Điều kiện mọi tia sáng trong chùm đều truyền đi được trong ống là phải thỏa mãn điều kiện phản xạ toàn phần tại mặt phân cách của lõi trụ với vỏ bóc của nó. Mặt khác: Bài 2. Khi nói về hiện tượng phản xạ toàn phần. Phát biểu nào sau đây sai?
Đáp án: D Điều kiện xảy ra phản xạ toàn phần+ Ánh sáng truyền từ môi trường chiết quang hơn sang môi trường chiết quang kém.+ Góc tới i phải lớn hơn hoặc bằng góc giới hạn.Góc giới hạn phản xạ toàn phần thỏa mãn: Bài 3. Chiếu một chùm tia sáng tới mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt. Khi xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần thì
Đáp án: BKhi xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần thì cường độ ánh sáng của chùm tia phản xạ gần bằng cường độ sáng của chùm tới. Bài 4. Điều kiện cần để xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần nào sau đây là đúng?
Đáp án: B Điều kiện xảy ra phản xạ toàn phần+ Ánh sáng truyền từ môi trường chiết quang hơn sang môi trường chiết quang kém.+ Góc tới i phải lớn hơn hoặc bằng góc giới hạn. Bài 5. Một tia sáng đi từ nước đến mặt phân cách với không khí. Biết chiết suất của nước là 4/3 , chiết suất của không khí là 1. Góc giới hạn của tia sáng phản xạ toàn phần khi đó là
Đáp án: B Bài 6. Một bể chứa nước có độ sau là 60cm. Ở mặt nước, đặt một tấm gỗ có bán kính r. Một nguồn sáng S đặt dưới đáy bể và trên đường thẳng đi qua tâm của tấm gỗ. Biết chiết suất của nước là 4/3. Để tia sáng từ S không truyền ra ngoài không khí thì r có giá trị nhỏ nhất là
Đáp án: B Để tia sáng đi từ đáy bể không truyền ra ngoài không khí thì lúc này tia sáng đi đến rìa của tấm gỗ thì xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần. (hình vẽ) Ta thấy góc tới i của tia sáng phát ra từ A đến mặt nước tăng dần khi vị trí tới di chuyển từ điểm I của mép miếng gỗ ra xa tâm O. Để không có bất kỳ tia khúc xạ nào lọt ra ngoài không khí thì tia tới AI phải có góc tới thỏa mãn điều kiện: Bài 7. Một tia sáng hẹp truyền từ môi trường có chiết suất √3 đến mặt phân cách với môi trường khác có chiết suất n. Để tia sáng tới gặp mặt phân cách hai môi trường dưới góc i ≥ 60o sẽ xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần thì chiết suất n phải thoả mãn điều kiện:
Đáp án: C Ta có: Để góc tới i ≥ 60o luôn có phản xạ toàn phần thì n ≤ 1,5. Bài 8. Một khối thuỷ tinh hình bán cầu tâm O bán kính 20cm, chiết suất n = 1,414. Chiếu chùm tia sáng song song vào toàn bộ mặt phẳng của hình bán cầu theo phương vuông góc với mặt phẳng đóa) Góc giới hạn phản xạ toàn phần đối với tia sáng từ thuỷ tinh ra không khí là A. 45oB. 50oC. 60oD. 55ob) Bán kính đường đi của chùm tia sáng tới bán cầu mà cho chùm tia ló ra khỏi mặt cong của nó là
Bài 9. Một khối thủy tinh có chiết suất n đặt trong không khí. Tiết diện thẳng là một tam giác vuông cân tại B. Chiếu vuông góc tới mặt AB một chùm tia sáng song song SI thì chùm tia sáng sau đó đi là là mặt AC. Giá trị n là? |
