Khúc xạ ánh sáng là một hiện tượng thường xuất hiện trong đời sống hàng ngày của chúng ta. Vậy khúc xạ ánh sáng là gì? Cùng tìm hiểu về hiện tượng này và các công thức liên quan qua bài viết sau.

Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là gì?

Hiện tượng khúc xạ ánh sáng xảy ra khi các tia sáng tới bị lệch phương trong quá trình truyền xiên góc qua mặt phân cách của 2 môi trường trong suốt khác nhau.

Ví dụ:

Ta đặt một chiếc ống hút nằm nghiêng vào trong một ly nước đã được đổ đầy hai phần ba. Lúc đó, ta có thể ống hút không được thẳng mà bị lệch sang một phía. Nguyên nhân của hiện tượng này là ánh sáng được phản xạ từ ống hút không còn truyền thẳng mà đã bị lệch tại mặt phân cách giữa môi trường nước và môi trường không khí.

Định luật khúc xạ ánh sáng

Định luật khúc xạ ánh sáng có thể được tóm tắt như sau:

• Mặt phẳng tới được tạo thành bởi pháp tuyến và tia tới.

• Tia khúc xạ luôn luôn nằm ở mặt phẳng tới và phía bên kia pháp tuyến so với tia tới. 

• Xét 2 môi trường trong suốt nhất định, tỉ số sin i/sin r là một hằng số.

Chiết suất môi trường - các công thức khúc xạ ánh sáng

Chiết suất tỉ đối

Tỉ số sini/sinr kí hiệu là n21 chính là chiết suất tỉ đối của môi trường chứa tia khúc xạ đối với môi trường chứa tia tới.

• n21 < 1 thì r > i: Tia khúc xạ bị lệch xa trục pháp tuyến ⟹ môi trường 2 chiết quang kém hơn môi trường 1.

• n21 > 1 thì r < i: Tia khúc xạ bị lệch gần pháp tuyến ⟹ môi trường 2 chiết quang tốt hơn môi trường 1.

Bảng chiết suất tỉ đối của một số môi trường

Chiết suất tuyệt đối

Chiết suất tuyệt đối của một môi trường = chiết suất tỉ đối của môi trường được xét/môi trường chân không.

Chiết suất môi trường chân không có giá trị bằng 1, còn những môi trường trong suốt khác đều có chiết suất lớn hơn 1. Chiết suất không khí = 1,000293 và thường được làm tròn = 1.

Công thức biểu diễn mối quan hệ giữa vận tốc và chiết suất tuyệt đối của một môi trường:

n=c/v

• c: vận tốc ánh sáng truyền đi trong chân không và có giá trị bằng 3,108 m/s .

• v: vận tốc ánh sáng truyền đi trong môi trường n

Tính thuận nghịch của sự truyền ánh sáng

Ánh sáng truyền đi theo đường nào thì sau đó ánh sáng cũng sẽ truyền ngược lại theo đường đó, cho thấy sự truyền ánh sáng có tính thuận nghịch.

Từ đó, ta có công thức sau: n21 = 1/n12.

Bài tập trắc nghiệm 

Câu 1: Khúc xạ ánh sáng là…

A. hiện tượng ánh sáng bị giảm cường độ khi truyền qua mặt phân cách của 2 môi trường trong suốt.

B. hiện tượng ánh sáng bị lệch phương khi truyền xiên góc qua mặt phân cách của 2 môi trường trong suốt.

C. hiện tượng ánh sáng bị thay đổi màu sắc khi truyền qua mặt phân cách của 2 môi trường trong suốt.

D. hiện tượng ánh sáng bị hắt lại môi trường ban đầu khi truyền tới mặt phân cách của 2 môi trường trong suốt.

Chọn b

Câu 2: Trong hiện tượng khúc xạ ánh sáng, góc khúc xạ …so với góc tới.

A. nhỏ hơn

B. lớn hơn

C. nhỏ hơn hoặc lớn hơn

D. lớn hơn hoặc bằng

Chọn C.

Câu 3: Chiết suất tuyệt đối của nước là n1, của thuỷ tinh là n2 đối với tia sáng đơn sắc. Vậy công thức tính chiết suất tỉ đối của nước đối với thuỷ tinh là …

A. n12 = n2/n1

B. n21 = n2 – n1

C. n12 = n1/n2

D. n12 = n1 – n2

Chọn C

Nguồn: Khúc Xạ Ánh Sáng - Marathon Education