Giải Khoa học tự nhiên 9 trang 31

Hai trang này là phần kết của Bài 5 (Khúc xạ ánh sáng) và mở đầu Bài 6 (Phản xạ toàn phần). Nội dung chủ yếu là lý thuyết, bảng tra cứu và thí nghiệm, kèm một câu hỏi mở đầu. Mình sẽ tóm tắt lý thuyết và trả lời câu hỏi đặt ra nhé.

Phần 1: Bảng 5.2 – Chiết suất một số môi trường

Bảng cho biết chiết suất (n) của một số chất. Vài giá trị quan trọng cần nhớ:

Nhận xét: Chất khí có chiết suất gần bằng 1 (xấp xỉ chân không), chất lỏng và chất rắn có chiết suất lớn hơn. Kim cương có chiết suất rất lớn nên ánh sáng bị bẻ cong mạnh, tạo độ lấp lánh đặc trưng.

Phần 2: Tóm tắt "EM ĐÃ HỌC" (Bài 5)

Hiện tượng khúc xạ ánh sáng: Tia sáng truyền từ môi trường trong suốt này sang môi trường trong suốt khác bị gãy khúc (lệch khỏi phương truyền) tại mặt phân cách.

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 góc tới và sin góc khúc xạ luôn không đổi:

$$\frac{\sin i}{\sin r} = n_{21} = \text{hằng số}$$

Chiết suất tỉ đối:

$$n_{21} = \frac{n_2}{n_1}$$

Chiết suất tuyệt đối (chiết suất):

$$n = \frac{c}{v}$$

Trong đó:

• n: chiết suất của môi trường
• c: tốc độ ánh sáng trong chân không, $c = 3 \cdot 10^8$ m/s
• v: tốc độ ánh sáng trong môi trường

Vì $v < c$ nên chiết suất tuyệt đối của mọi môi trường luôn lớn hơn 1.

Phần 3: "EM CÓ THỂ"

Sau bài học, em có thể:

• Vẽ đường đi của tia sáng khi truyền giữa hai môi trường khi biết góc tới và chiết suất.
• Tính chiết suất tỉ đối khi biết góc tới và góc khúc xạ.
• Giải thích các hiện tượng thực tế: ống hút cắm trong cốc nước trông như bị gãy, vật dưới đáy bể trông nông hơn thực tế...

Bài 6: Phản xạ toàn phần (Mở đầu)

Mục tiêu của bài:

• Làm thí nghiệm để rút ra điều kiện xảy ra phản xạ toàn phần và xác định góc tới hạn.
• Vận dụng để giải thích các hiện tượng thực tế.

Câu hỏi mở đầu

Đề bài: Xét sự truyền sáng từ bán trụ thuỷ tinh ra không khí. Khi góc tới bằng 41°, ta quan sát được đồng thời tia phản xạ và tia khúc xạ với góc khúc xạ gần bằng 90°. Theo em, khi góc tới tiếp tục tăng lên tới 60° thì tia sáng sẽ truyền như thế nào?

Trả lời và giải thích:

Khi ánh sáng đi từ môi trường chiết suất lớn (thuỷ tinh) sang môi trường chiết suất nhỏ hơn (không khí), góc khúc xạ luôn lớn hơn góc tới ($r > i$).

• Tại $i = 41°$, góc khúc xạ đã đạt gần $90°$, tức tia khúc xạ gần như sát mặt phân cách. Đây chính là góc tới hạn $i_{th}$.
• Khi tăng góc tới lên $60° > i_{th}$, sẽ không còn tia khúc xạ ló ra ngoài không khí nữa. Toàn bộ ánh sáng bị phản xạ trở lại môi trường thuỷ tinh.

Hiện tượng này gọi là phản xạ toàn phần. Vậy khi $i = 60°$, tia sáng sẽ bị phản xạ hoàn toàn trở lại trong thuỷ tinh, tuân theo định luật phản xạ ánh sáng (góc phản xạ bằng góc tới).

Điều kiện xảy ra phản xạ toàn phần:

• Ánh sáng truyền từ môi trường chiết suất lớn sang môi trường chiết suất nhỏ ($n_1 > n_2$).
• Góc tới lớn hơn hoặc bằng góc tới hạn ($i \geq i_{th}$).

Thí nghiệm về phản xạ toàn phần (Hình 6.1)

Chuẩn bị: bảng thí nghiệm gắn tấm nhựa in vòng tròn chia độ, một bản bán trụ thuỷ tinh, đèn 12 V – 21 W có khe cài bản chắn sáng, nguồn điện.

Tiến hành: Chiếu chùm sáng hẹp từ bản bán trụ ra không khí, tăng dần góc tới i, quan sát và ghi chép đặc điểm của chùm sáng khúc xạ và chùm sáng phản xạ theo mẫu Bảng 6.1.

Hai trang này chỉ có câu hỏi mở đầu mà mình đã giải ở trên, phần bài tập định lượng sẽ nằm ở các trang tiếp theo. Nếu em gửi tiếp ảnh trang sau, mình sẽ giải chi tiết Bảng 6.1 và các câu hỏi vận dụng nhé.