Bài tập cuối chương VI

Lý thuyết

Bài VI.1 trang 72 Sách bài tập (SBT) Vật Lí 11

Ghép mỗi nội dung ở cột bên trái với để có một phát biểu đầy đủ và đúng.

1. Khi có khúc xạ liên tiếp qua nhiều môi trường có các mặt phân cách song song với nhau thì 2. Khi tia sáng truyền xiên góc tới mặt phân cách hai môi trường trong suốt khác nhau mà không có tia khúc xạ thì 3. Nội dung chung của định luật phản xạ ánh sáng và định luật khúc xạ ánh sáng là 4. Trong sợi quang chiết suất của phần lõi luôn

a) các tia sáng gồm tia tới, tia phản xạ và tia khúc xạ đều nằm trong mặt phẳng tới. b) ắt là có phản xạ toàn phần. c) biểu thức sini thuộc về các môi trường đều có giá trị bằng nhau. d) lớn hơn chiết suất của phần trong suốt xung quanh. e) tia khúc xạ lệch gần pháp tuyến hơn so với tia tới

Hướng dẫn giải

1 - c; 2 - b, 3 - a, 4 - d

Bài VI.2, VI.3, VI.4, VI.5 trang 73 Sách bài tập (SBT) Vật Lí 11

VI.2. Một tia sáng truyền trong không khí tới mặt thoáng của một chất lỏng. Tia phản xạ và tia khúc xạ vuông góc với nhau (Hình VI.l). Trong các điều kiện đó, giữa các góc i và r có hệ thức nào ?

A. i = r + 90^o                                                                                                                                    

B. i + r = 90⁰

C. r = i + 90⁰

D. Một hệ thức khác A, B, C.

VI.3. Tiếp câu VI.2. Cho biết chiết suất của chất lỏng là n = 1,73. Vậy góc tới i có giá trị nào ?

A. 30⁰              B. 45⁰             

C. 60⁰              D. Một giá trị khác A, B, C

VI.4. Hai bản trong suốt có các mặt song song được bố trí tiếp giáp nhau như Hình VI.2. Các chiết suất là n₁   n₂. Một tia sáng truyền qua hai bản với góc tới i₁ và góc ló i₂. So sánh i₁ và i₂ ta có kết quả nào ?

A. i₂ = i₁           B. i₂ > i₁          

C. i₂ < i₁           D> A, B, C đều có thể đúng tùy theo giá trị n₁, n₂

VI.5. Nếu muốn luôn luôn có khúc xạ ánh sáng thì (các) điều kiện là:

A. (1)               B. (2)               C. (1) và (4)                 D. (2) và (3)

Hướng dẫn giải

VI.2: Đáp án B

VI.3: Đáp án C

VI.4: Đáp án A

* Ánh sáng truyền trong môi trường có chiết suất n₁, tới mặt phân cách với môi trường có chiết suất n₂ với góc tới i0.

Xét các điều kiện sau:

⁽¹⁾ n₂ > n₁        B. n₂ < n₁         C. sini ≥ n₂/n₁              D. n₂/n₁ > sin i

Hãy chọn các điều kiện thích hợp để trả lời hai câu hỏi VI.5 và VI.6 sau đây:

VI.5: Đáp án A

Bài VI.6 trang 74 Sách bài tập (SBT) Vật Lí 11

Nếu muốn có phản xạ toàn phần thì (các) điều kiện là:

A. (1)            B. (2)               C. (1) và (4)                D. (2) và (3)    

Hướng dẫn giải

Đáp án D

Bài VI.7 trang 74 Sách bài tập (SBT) Vật Lí 11

Một thợ lặn ở dưới nước nhìn thấy Mặt Trời ở độ cao 60° so với đường chân trời. Tính độ cao thực của Mặt Trời so với đường chân trời. Biết chiết suất của nước là n = 4/3. 

Hướng dẫn giải

Hướng của Mặt Trời mà người thợ lặn nhìn thấy là hướng của các tia sáng khúc xạ vào nước.

Ta có đường đi của các tia sáng như hình VI.1G:

Do đó: r = 90⁰ – 60⁰ = 30⁰

--> sini = nsinr = (4/3)sin30⁰ = 2/3

--> i ≈ 42⁰

Độ cao thực của Mặt Trời so với đường chân trời:

x = 90⁰ – i = 48⁰

Bài VI.8 trang 74 Sách bài tập (SBT) Vật Lí 11

Một cái gậy dài 2m cắm thẳng đứng ở đáy hồ. Gậy nhô lên khỏi mật nước 0,5 m. Ánh sáng Mặt Trời chiếu xuống hồ theo phương hợp với pháp tuyến của mặt nước góc 60°. Tìm chiều dài bóng của cây gậy in trên đáy hồ.

Hướng dẫn giải

Bóng của cây gậy trên đáy hồ được biểu thị bởi đoạn BB” (Hình VI.2G)

BB’ = BH + HB’ = HI + HB’ = AH.tani + HB.tanr

Định luật khúc xạ:

\({\mathop{\rm sinr}\nolimits} = {{\sin i} \over n};co{\rm{sr = }}{{\sqrt {{n^2} - {{\sin }^2}i} } \over n} \\ {\mathop{\rm t}\nolimits} {\rm{anr}} = {{\sin i} \over {\sqrt {{n^2} - {{\sin }^2}i} }} = 0,854 \)

Do đó: BB’ = 0,5.1,73 + 1,5.0,854 – 2,15m

Bài VI.9 trang 74 Sách bài tập (SBT) Vật Lí 11

Một khối nhựa trong suốt hình lập phương, chiết suất n (Hình VI.3). Xác định điều kiện về n để mọi tia sáng từ không khí khúc xạ vào một mặt và truyền thẳng tới mặt kề đều phản xạ toàn phần ở mặt này.

Hướng dẫn giải

Điều kiện i₂ ≥ i_gh à sini₂ ≥ 1/n

Nhưng: sini₂ = cosr₁;   sinr₁ = (1/n)sini₁

Vậy: 

\({{\sqrt {{n^2} - {{\sin }^2}{i_1}} } \over n} \ge {1 \over n} \\ {n^2} \ge 1 + {\sin ^2}{i_1} \)

Điều kiện này vẫn phải nghiệm với i₁ max = 90⁰

Suy ra   \(n \ge \sqrt 2 \)

Bài VI.10 trang 74 Sách bài tập (SBT) Vật Lí 11

Một khối trong suốt có tiết diện thẳng như Hình VI.4, đặt trong không khí (ABCD là hình vuông ; CDE là tam giác vuông cân). Trong mặt phẳng của tiết diện thẳng, chiếu một chùm tia sáng đơn sắc hẹp SI vuông góc với DE (IE < ID).

Giả sử phần CDE có chiết suất n₁ = 1,5 và phần ABCD có chiết suất n₂  n₁ tiếp giáp nhau.

Hãy tính n₂ để tia khúc xạ trong thuỷ tinh tới mặt AD sẽ ló ra không khí theo phương hợp với SI một góc 45⁰.

Hướng dẫn giải

Xem hình VI.4G.

Tại J’ phải có khúc xạ:

n₂ > n₁  hoặc   \({{{n_1}} \over {\sqrt 2 }} < {n_2} < {n_1}\)

Vì i + r = 90⁰ nên có thể thiết lập hệ thức liên hệ giữa n₂ và n₁ theo điều kiện tại K.

Do đó r = 45⁰ --> n₂ = 1,275