Giải Khoa học tự nhiên 9 trang 29

⚠️ Lưu ý: Hình ảnh được cung cấp là trang 27 – 28 (Bài 5: Khúc xạ ánh sáng). Mình sẽ giải toàn bộ câu hỏi có trong hai trang này.

---

📌 Phần Thí nghiệm 3 (trang 27)

Câu hỏi sau thí nghiệm

Đề bài: Kết quả thí nghiệm cho thấy tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng nào?

Cách giải

Khi làm thí nghiệm, ta thấy:

• Đầu các đinh ghim ở B, O, A nằm trong mặt phẳng tới (mặt phẳng song song với tấm xốp).
• Khi đặt mắt nhìn sao cho đinh ghim ở C che khuất ảnh đinh ghim ở O và B, thì C cũng nằm trong cùng mặt phẳng đó.
• Dùng tấm nhựa phẳng kiểm tra, các tia BO, OA, OC cùng nằm trên một mặt phẳng.

Kết luận: Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới (mặt phẳng chứa tia tới và pháp tuyến tại điểm tới).

---

📌 Câu hỏi vận dụng (trang 27)

Câu 1

Đề bài: Hình 5.5 mô tả hiện tượng khúc xạ khi tia sáng truyền từ môi trường nước ra không khí. Chỉ ra điểm tới, tia tới, tia khúc xạ, vẽ pháp tuyến tại điểm tới. So sánh độ lớn của góc khúc xạ và góc tới.

Cách giải

Bước 1: Xác định các yếu tố trên hình 5.5

Quan sát hình vẽ, tia sáng đi từ điểm A (trong nước) tới mặt phân cách giữa nước và không khí tại điểm B, rồi truyền đi tới điểm C (trong không khí).

• Điểm tới: điểm B (nằm trên mặt phân cách giữa nước và không khí).
• Tia tới: tia AB (đi từ trong nước tới mặt phân cách).
• Tia khúc xạ: tia BC (đi vào không khí).
• Pháp tuyến: đường thẳng vẽ qua B và vuông góc với mặt nước (đường nét đứt thẳng đứng tại B).

Bước 2: So sánh góc tới và góc khúc xạ

• Góc tới i là góc giữa tia AB và pháp tuyến tại B.
• Góc khúc xạ r là góc giữa tia BC và pháp tuyến tại B.

Trên hình, ta thấy tia khúc xạ BC bị lệch xa pháp tuyến hơn so với tia tới AB.

Kết luận: Khi tia sáng truyền từ nước ra không khí, góc khúc xạ r lớn hơn góc tới i (r > i). Nguyên nhân: chiết suất của nước lớn hơn chiết suất của không khí, nên khi đi từ môi trường có chiết suất lớn sang môi trường có chiết suất nhỏ, tia khúc xạ lệch xa pháp tuyến.

💡 Mẹo nhớ: "Vào đặc thì gần, ra loãng thì xa" — tia sáng vào môi trường đặc hơn (chiết suất lớn) thì lệch gần pháp tuyến; ra môi trường loãng hơn thì lệch xa pháp tuyến.

---

📌 Câu hỏi vận dụng (trang 28)

Câu 2

Đề bài: Quan sát đường truyền của tia sáng trong Hình 5.6, vận dụng kiến thức đã học để trả lời câu hỏi ở phần mở bài (Vì sao khi đổ nước vào cốc, ta lại nhìn thấy đồng xu ở vị trí cao hơn vị trí thật của nó?).

Cách giải

Bước 1: Phân tích hình 5.6

• Cốc chưa đổ nước: Tia sáng từ đồng xu đi thẳng tới mắt, mắt nhìn thấy đúng vị trí thật của đồng xu.
• Cốc đã đổ nước: Tia sáng từ đồng xu đi từ nước ra không khí, bị khúc xạ tại mặt nước. Tia sáng bị bẻ cong, lệch xa pháp tuyến khi ra ngoài không khí.

Bước 2: Giải thích hiện tượng

• Mắt ta nhìn vật theo đường thẳng của tia sáng đi vào mắt.
• Khi tia khúc xạ đi vào mắt, mắt sẽ "kéo dài" tia này theo đường thẳng ngược lại để xác định vị trí của vật.
• Đường kéo dài này (nét đứt trong hình) cắt tại một điểm cao hơn vị trí thật của đồng xu.

Kết luận: Do hiện tượng khúc xạ ánh sáng tại mặt nước, tia sáng từ đồng xu bị bẻ cong khi ra khỏi nước. Mắt ta nhìn theo phương của tia khúc xạ nên thấy ảnh đồng xu ở vị trí cao hơn vị trí thật. Vì thế khi đổ nước vào cốc, ta thấy đồng xu như được "nâng lên".

---

📌 Phần Chiết suất của môi trường (trang 28)

Câu 1

Đề bài: Khi một tia sáng đi từ môi trường này sang môi trường khác, chiết suất tỉ đối của hai môi trường cho ta biết điều gì về đường đi của tia sáng đó?

Cách giải

Chiết suất tỉ đối n₂₁ của môi trường 2 đối với môi trường 1 được tính bằng:

sin i / sin r = n₂₁ = n₂ / n₁

Dựa vào giá trị của n₂₁, ta biết được tia khúc xạ lệch về phía nào so với pháp tuyến:

• Nếu n₂₁ > 1 (môi trường 2 chiết quang hơn môi trường 1): thì r < i, tia khúc xạ bị lệch lại gần pháp tuyến hơn so với tia tới.
• Nếu n₂₁ < 1 (môi trường 2 chiết quang kém môi trường 1): thì r > i, tia khúc xạ bị lệch xa pháp tuyến hơn so với tia tới.
• Nếu n₂₁ = 1: tia sáng truyền thẳng, không bị khúc xạ (r = i).

Kết luận: Chiết suất tỉ đối cho biết tia khúc xạ bị lệch lại gần hay lệch xa pháp tuyến, đồng thời cho biết tỉ số giữa sin góc tới và sin góc khúc xạ.

💡 Mẹo nhớ: "n lớn — gần, n nhỏ — xa" so với pháp tuyến.

---

Câu 2

Đề bài: Tính chiết suất của nước. Biết tia sáng truyền từ không khí với góc tới là i = 60° thì góc khúc xạ trong nước là r = 40°.

Cách 1 — Áp dụng trực tiếp định luật khúc xạ

Bước 1: Tóm tắt

• Môi trường 1: không khí, chiết suất n₁ ≈ 1.
• Môi trường 2: nước, chiết suất n₂ = ? (chính là chiết suất của nước cần tìm).
• Góc tới i = 60°, góc khúc xạ r = 40°.

Bước 2: Áp dụng công thức

sin i / sin r = n₂ / n₁

Suy ra:

n₂ = n₁ × (sin i / sin r) = 1 × (sin 60° / sin 40°)

Bước 3: Tính toán

• sin 60° ≈ 0,866
• sin 40° ≈ 0,643

Do đó:

n₂ = 0,866 / 0,643 ≈ 1,35

Đáp án: Chiết suất của nước n ≈ 1,35.

Cách 2 — Dùng chiết suất tỉ đối

Chiết suất tỉ đối của nước đối với không khí:

n₂₁ = sin i / sin r = sin 60° / sin 40° ≈ 1,35

Vì chiết suất của không khí ≈ 1, nên chiết suất tuyệt đối của nước:

n_nước = n₂₁ × n_không khí ≈ 1,35 × 1 = 1,35

Đáp án: Chiết suất của nước n ≈ 1,35 (giá trị này phù hợp với giá trị thực tế của nước là khoảng 1,33).

---

🎯 Ghi nhớ: - Định luật khúc xạ ánh sáng: Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới, ở phía bên kia pháp tuyến so với tia tới; tỉ số sin i / sin r = hằng số (= n₂₁). - Chiết suất tỉ đối: n₂₁ = sin i / sin r = n₂ / n₁. - Chiết suất tuyệt đối: n = c / v, với c là tốc độ ánh sáng trong chân không, v là tốc độ ánh sáng trong môi trường. - Quy luật lệch tia: Đi vào môi trường chiết quang hơn → lệch gần pháp tuyến; đi vào môi trường chiết quang kém → lệch xa pháp tuyến.