Bài 3. Khúc xạ ánh sáng và phản xạ toàn phần trang 10, 11, 12 SBT Khoa học tự nhiên 9 Cánh diều

3.1

Khi một phần chiếc đũa bị nhúng trong nước, ta thấy chiếc đũa như bị gãy khúc tại mặt phân cách là do

A. hiện tượng truyền thẳng ánh sáng.

B. hiện tượng phản xạ ánh sáng.

C. hiện tượng tạo bóng đen sau vật chắn.

D. hiện tượng khúc xạ ánh sáng.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức khúc xạ ánh sáng

Lời giải chi tiết:

Khi một phần chiếc đũa bị nhúng trong nước, ta thấy chiếc đũa như bị gãy khúc tại mặt phân cách là do hiện tượng khúc xạ ánh sáng.

Đáp án: D

3.2

Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là

A. hiện tượng tia sáng bị uốn cong khi đi từ môi trường trong suốt này sang môi trường trong suốt khác.

B. hiện tượng tia sáng bị gãy khúc tại mặt phân cách khi chiếu xiên góc từ môi trường trong suốt này sang môi trường trong suốt khác.

C. hiện tượng tia sáng khi bị gãy khúc tại mặt phân cách khi chiếu vuông góc từ môi trường trong suốt này sang môi trường trong suốt khác.

D. hiện tượng tia sáng bị biến mất tại mặt phân cách khi đi từ môi trường trong suốt này sang môi trường trong suốt khác.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức khúc xạ ánh sáng

Lời giải chi tiết:

Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là hiện tượng tia sáng bị gãy khúc tại mặt phân cách khi chiếu xiên góc từ môi trường trong suốt này sang môi trường trong suốt khác.

Đáp án: B

3.3

Trong hiện tượng khúc xạ ánh sáng giữa hai môi trường xác định, chọn phát biểu sai khi nói về mối liên hệ giữa góc tới i và góc khúc xạ r.

A. Khi góc tới tăng thì góc khúc xạ tăng.

B. Tỉ số giữa góc tới và góc khúc xạ là một hằng số.

C. Tỉ số giữa sin góc tới và sin góc khúc xạ là một hằng số.

D. Khi góc tới i = 0° thì góc khúc xạ r = 0°.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức khúc xạ ánh sáng

Lời giải chi tiết:

Tỉ số giữa góc tới và góc khúc xạ là một hằng số là sai. Vì chỉ có tỉ số giữa sin góc tới và sin góc khúc xạ là một hằng số.

Đáp án: B

3.4

Khi truyền trong chân không, ánh sáng có tốc độ là 300 000 km/s. Biết chiết suất của thuỷ tinh với ánh sáng đỏ là 1,5. Ánh sáng đỏ truyền trong thuỷ tinh với có tốc độ là

A. 150 000 km/s.

B. 200 000 km/s.

C. 300 000 km/s.

D. 450 000 km/s.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức khúc xạ ánh sáng

Lời giải chi tiết:

\(v = \frac{c}{n} = \frac{{300000}}{{1,5}} = 200000(km/s)\)

Đáp án: B

3.5

Chiếu ánh sáng từ môi trường 1 sang môi trường 2 (hình 3.1).

Chọn phát biểu không đúng.

A. SI là tia tới, IS’ là tia phản xạ, IR là tia khúc xạ.

B. SI là tia phản xạ, IS’ là tia tới, IR là tia khúc xạ.

C. Môi trường 1 có chiết suất nhỏ hơn môi trường 2.

D. Cường độ sáng của tia SI lớn hơn cường độ sáng của tia IS’ và tia IR.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức khúc xạ ánh sáng

Lời giải chi tiết:

SI là tia tới, IS’ là tia phản xạ, IR là tia khúc xạ.

Đáp án: B

3.6

Trong các phát biểu ở bảng dưới đây, phát biểu nào đúng, phát biểu nào sai? Nếu phát biểu là sai, viết lại để được phát biểu đúng.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức khúc xạ

Lời giải chi tiết:

1-S, 2-Đ, 3-S, 4-Đ, 5-S. Viết lại:

1. Khi truyền trong một môi trường trong suốt, đồng tỉnh, ánh sáng sẽ truyền thẳng. 3. Khi ánh sáng đi từ môi trường trong suốt này sang môi trường trong suốt khác thì có thể xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần, khi đó không có tia khúc xạ.

5. Khi ánh sáng đi từ nước tới mặt phân cách giữa nước và không khí, chỉ xuất hiện tia khúc xạ đi vào không khi khi góc tới nhỏ hơn góc tới hạn phản xạ toàn phần.

Đáp án: 1-S, 2-Đ, 3-S, 4-Đ, 5-S

3.7

Vẽ tiếp đường truyền của tia sáng khi nó đến gặp mặt phân cách giữa hai môi trường trong các trường hợp sau.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức khúc xạ

Lời giải chi tiết:

3.8

Tia sáng đỏ chiếu từ không khí đến mặt nước với góc tới i = 60. Biết chiết suất của nước với tia sáng đỏ là 1,325. Tìm góc khúc xạ.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức khúc xạ ánh sáng

Lời giải chi tiết:

Áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng:

\(\frac{{\sin i}}{{\sin r}}\)= \(\frac{{{n_2}}}{{{n_1}}}\)\( \Rightarrow \)sin r = \(\frac{{{n_1}\sin i}}{{{n_2}}}\)

Với n₁ = l; n₂ = 1,325; i = 60°, thay số ta tính được: sin r = 0,654, sử dụng máy tính (ấn Shift sin 0,654 =) ta có r = 40,844°.

Đáp án: r = 40,844°.

3.9

Một bóng đèn được đặt dưới bể nước rộng, ở độ sâu 50 cm. Biết chiết suất của nước với ánh sáng đèn là 1,332. Tìm diện tích tối thiểu của một tấm chắn sáng được đặt trên mặt nước sao cho người ở phía trên không nhìn thấy bóng đèn ở bất kì vị trí đặt mắt nào.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức khúc xạ ánh sáng

Lời giải chi tiết:

Để người ở phía trên không nhìn thấy bóng đèn ở bất kì hướng nhìn nào, tấm chắn phải chắn hoàn toàn các tia sáng khúc xạ ra khỏi mặt nước ứng với các tia tới từ đèn. Khi đó, tấm chắn tối thiểu có hình tròn và mép của nó là điểm ứng với góc tới hạn (hình 3).

Ta có: sin i_th = \(\frac{{{n_2}}}{{{n_1}}}\)với n₁ = 1,332; n₂ = 1 ta tính được i_th = 48,66°.

Theo hình, bán kính tối thiểu của tấm chắn là OI, ta có OI = OS.tan 48,66° = 56,82 (cm).

Từ đó, ta tính được diện tích tối thiểu của tấm chắn là: S = πR² = 10 144,33 (cm²).

3.10

Tia laser được chiếu từ đèn tới bản bán trụ thuỷ tinh như hình 3.3.

a) Mô tả và giải thích đường truyền của các tia sáng ở hình 3.3.

b) Dựa vào kết quả ở hình 3.3, hãy tính:

– Chiết suất của thuỷ tinh làm bản bán trụ.

– Góc tới hạn phản xạ toàn phần của thuỷ tinh.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức khúc xạ ánh sáng

Lời giải chi tiết:

a) – Từ đèn, tia sáng đi thẳng từ không khí vào thuỷ tinh để đến tâm O của bản bản trụ (do chiếu tới tâm bản bán trụ nên tại mặt phân cách giữa không khí và thuỷ tinh có góc tới bằng 0°).

– Tại mặt phân cách giữa thuỷ tinh và không khí, với góc tới i = 33°, một phần tia sáng bị phản xạ và một phần tia sáng bị khúc xạ với góc khúc xạ r = 56°.

b) Áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng: \(\frac{{\sin i}}{{\sin r}} = \frac{{{n_2}}}{{{n_1}}}\)với n₂ = 1, i = 33°, r = 56°.

Ta tính được n₁ = 1,52.

Áp dụng công thức tính góc tới hạn: sin i_th = \(\frac{{{n_2}}}{{{n_1}}}\) với n₁ = 1,52; n₂ = 1. Ta tính được

i_th = 41,1°.

3.11

Một chiếc đũa được nhúng trong hộp thuỷ tinh đựng nước. Đặt mắt phía góc hộp, ta thấy có hai đoạn đũa ở dưới nước như hình 3.4.

Vận dụng định luật khúc xạ ánh sáng, sử dụng hình vẽ để giải thích hiện tượng này.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức khúc xạ ánh sáng

Lời giải chi tiết:

Từ góc hộp nước, khi đặt mắt quan sát thì mắt sẽ nhận được hai chùm sáng khúc xạ tại hai mặt của hộp, mỗi chùm khúc xạ sẽ có đường kéo dài tạo ra một ảnh của chiếc đũa, nên ta thấy hai ảnh của chiếc đũa (hình 4).

Cụ thể, qua mặt 1 ta thấy ảnh S₁, qua mặt 2 ta thấy ảnh S₂.

3.12

Chiếu ánh sáng từ môi trường 1 sang môi trường 2 (hình 3.5).

a) Dùng mũi tên kí hiệu hướng truyền của các tia sáng a, b, c.

b) Biết môi trường 1 là không khí, góc tới là 40° và góc khúc xạ là 30°. Biểu diễn các góc trong hình vẽ. Tìm chiết suất của môi trường 2.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức khúc xạ ánh sáng

Lời giải chi tiết:

a) a là tia tới, b là tia phản xạ, c là tia khúc xạ (hình 5).

b) Áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng:

\(\frac{{\sin i}}{{\sin r}} = \frac{{{n_2}}}{{{n_1}}}\) với n₁ = 1, i = 40°, r = 30°. Ta tính được n₂ = 1,3.