Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là gì?

Trong chương trình môn Vật lý lớp 9, bài 40, chúng ta được học về hiện tượng khúc xạ ánh sáng. Vậy hiện tượng khúc xạ ánh sáng là gì? Chúng tôi sẽ có những chia sẻ giúp Quý độc giả giải đáp thắc mắc này trong bài viết.

Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là gì?

Hiện tượng tia sáng truyền từ môi trường trong suốt này sang môi trường trong suốt khác bị gãy khúc tại mặt phân cách giữa hai môi trường được gọi là hiện tượng khúc xạ ánh sáng.

+ I – điểm tới, SI – tia tới

+ IK – tia khúc xạ

+ Đường  NN′ vuông góc với mặt phân cách là pháp tuyến tại điểm tới

+ ˆSIK- góc tới, kí hiệu là ii

+ ˆKIN′ – góc khúc xạ, kí hiệu là rr

+ Mặt phẳng chứa tia tới SI và pháp tuyến NN′ là mặt phẳng tới

Ví dụ hiện tượng khúc xạ ánh sáng

Ví dụ về hiện tượng khúc xạ ánh sáng: Ta đổ đầy nước vào một chiếc ly thủy tinh sau đó đặt một chiếc ống hút nằm nghiêng ở trong cốc nước. Khi quan sát, ta sẽ thấy phần ánh sáng phản xạ từ thân bút không còn truyền thẳng mà đã bị gãy khúc tại mặt phân cách giữa 2 môi trường là nước và không khí.

Sự khúc xạ của tia sáng khi truyền từ nước sang không khí và ngược lại

Khi tia sáng truyền từ không khí sang nước:

– Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới

– Góc khúc xạ nhỏ hơn góc tới

Khi tia sáng truyền được từ nước sang không khí:

– Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới

– Góc khúc xạ lớn hơn góc tới.

Định luật khúc xạ ánh sáng

Định luật khúc xạ ánh sáng được diễn giải như sau:

Tia khúc xạ luôn nằm trong mặt phẳng tới và ở phía bên kia pháp tuyến so với tia tới. Mặt phẳng tới là mặt phẳng tạo thành bởi tia tới và pháp tuyến.

Với 2 môi trường trong suốt nhất định, tỉ số giữa sin i và sin r là một hằng số. Tỉ lệ giữa sin góc tới (sin i) và sin góc khúc xạ (sin r) luôn không đổi.

sini / sinr = n₂  /n₁ = const

Lưu ý:

– Nếu góc tới nhỏ (<10 độ) thì  n1.i = n2.r

– Tia sáng truyền vuông góc với mặt phân cách thì truyền thẳng, không bị gãy khúc

Ứng dụng của hiện tượng khúc xạ ánh sáng

Nhờ hiện tượng khúc xạ ánh sáng mà giới khoa học thiên văn biết cách chỉnh sửa các loại ống kính thiên văn để quan sát các ngôi sao, hành tinh ngoài vũ trụ mà không bị hiện tượng khúc xạ ánh sáng cản trở. Trước kia việc quan sát bị sai lệch do  hiện tượng khúc xạ ánh sáng truyền từ không gian qua khí quyển Trái Đất.

Hướng dẫn trả lời một số câu hỏi liên quan đến khúc xạ ánh sáng

Câu hỏi 1: Ta nhìn thấy bầu trời đêm với các vì sao đang tỏa sáng? vì sao có hiện tượng trên?

Buổi tối không mây nhìn lên bầu trời thấy nhiều vì sao đang tỏa sáng đó là do các ngôi sao này tỏa ra ánh sáng, ánh sáng truyền đi bị khúc xạ (gãy khúc) từ không gian truyền đến bầu khí quyển sau đó mới đến mắt người nhìn nên ta nhìn thấy các ngôi sao đang tỏa sáng.

Câu hỏi 2: Khi cắm 1 thanh que trong một cốc nước, thanh đó không còn thẳng mà nghiêng góc khác? Khi rút ống ra khỏi cốc, không còn thấy hiện tượng trên. Giải thích?

Trả lời: Khi cắm thanh que xuống nước thì ánh sáng bị khúc xạ khi qua nước, tạo ảo giác vật trong nước bị gãy khúc, méo mó. Sóng ánh sáng truyền đến mặt (trước và sau) ống bị lệch nhiều hơn so với sóng đến từ chính giữa ống, khiến hình ảnh trong nước và hình ảnh thực tế khác nhau.

Câu hỏi 3: Tại sao người đánh cá dùng lao phóng cá dưới nước lại không phóng trực tiếp vào con cá mà lại nhắm vào chỗ hơi xa hơn?

Trả lời: Hình ảnh mà ta nhìn thấy cá trong nước chính là tia sáng bị gấp khúc đối hướng. Mắt thường không thể nhận biết, vì vậy vị trí của cá thật dễ bị nhầm tưởng. Vị trí của cá trong nước và hình ảnh mắt thường nhìn thấy khác nhau. Người có kinh nghiệm không phóng lao vào con cá vì đó chỉ là ảnh ảo của cá, nếu phóng vào chỗ xa hơi thì khả năng trúng sẽ cao hơn.

Câu hỏi 4: Trong hiện tượng khúc xạ:

A. Mọi tia sáng truyền qua mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt đều bị đổi hướng.

B. Góc khúc xạ luôn nhỏ hơn góc tới.

C. Khi ánh sáng truyền từ môi trường chiết quang kém sang môi trường chiết quang hơn thì góc khúc xạ lớn hơn góc tới.

D. Khi ánh sáng truyền từ môi trường chiết quang kém sang môi trường chiết quang hơn thì góc khúc xạ nhỏ hơn góc tới.

Đáp án đúng D.

Mong rằng những chia sẻ trên đây giúp Quý vị có thêm những thông tin hữu ích làm rõ hiện tượng khúc xạ ánh sáng là gì? nói riêng và hiện tượng khúc xạ ánh sáng nói chung.