- 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:
n1sinigh=n2sin900⇒igh=n1n2
2. Hiện tượng phản xạ toàn phần
- Định nghĩa
- 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.
- Điều kiện để có phản xạ toàn phần
- 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
- Cấu tạo
- 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.
- Công dụng
- Trong công nghệ thông tin, cáp quang được dùng để truyền thông tin, dữ liệu dưới dạng tín hiệu ánh sáng.
Ưu điểm:
+ 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].
- Cáp quang còn được dùng để nội soi trong y học.
Ví dụ minh hoạ
Ví dụ 1. Trong các câu sau đây, câu nào sai? Khi một tia sáng đi từ môi trường có chiết suất n1, tới mặt phân cách với một môi trường có chiết suất n2 < n1 thì
- có tia khúc xạ đối với mọi phương của tia tới.
- góc khúc xạ r lớn hơn góc tới i.
- tỉ số giữa sin i và sin r là không đổi khi cho góc tới thay đổi.
- góc khúc xạ thay đổi từ 0 tới 90° khi góc tới i biến thiên.
Lời giải:
Đáp án: A
Giải thích:
Khi một tia sáng đi từ môi trường có chiết suất n1, tới mặt phân cách với một môi trường có chiết suất n2 < n1 thì có:
+ góc khúc xạ r lớn hơn góc tới i.
+ tỉ số giữa sin i và sinr là không đổi khi cho góc tới thay đổi.
+ góc khúc xạ thay đổi từ 0 tới 90° khi góc tới i biến thiên.
+ khi góc tới đạt đến giá trị giới hạn sẽ xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần, khi đó không có tia khúc xạ.
Câu 2. Phản xạ toàn phần và phản xạ thông thường giống nhau ở tính chất là:
- cả hai hiện tượng đều tuân theo định luật phản xạ ánh sáng
- cả hai hiện tượng đều tuân theo định luật khúc xạ ánh sáng
- cường độ chùm tia phản xạ gần bằng cường độ chùm tới
- cường độ chùm phản xạ rất nhỏ so với cường độ chùm tới
Lời giải:
Đáp án: A
Giải thích:
Cả hai hiện tượng đều tuân theo định luật phản xạ ánh sáng.
Câu 3. Một chùm tia sáng hẹp truyền từ môi trường [1] chiết suất n1 tới mặt phẳng phân cách với môi trường [2] chiết suất n2 [n1 > n2]. Nếu tia khúc xạ truyền gần sát mặt phân cách hai môi trường trong suốt thì có thể kết luận
- góc tới bằng góc tới giới hạn phản xạ toàn phần
- góc tới lớn hơn góc phản xạ toàn phần
- không còn tia phản xạ
- chùm tia phản xạ rất mờ
Lời giải:
Đáp án: A
Giải thích:
Tia sáng truyền từ môi trường chiết quang sang môi trường kém chiết quang hơn thì có thể xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần nếu góc tới thỏa mãn điều kiện i≥igh. Nếu tia khúc xạ truyền gần sát mặt phân cách hai môi trường trong suốt thì góc tới bằng góc tới giới hạn phản xạ toàn phần.
Câu 4. Khi ánh sáng truyền từ môi trường chiết suất lớn sang môi trường có chiết suất nhỏ hơn thì có thể xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần nếu góc tới thỏa mãn điều kiện lớn hơn hoặc bằng góc tới giới hạn.