Vật lí 11 Tổng hợp những điều quan trọng trong chương Khúc xạ ánh sáng

[Tên để làm gì]

[TẶNG BẠN] TRỌN BỘ Bí kíp học tốt 08 môn
Chắc suất Đại học top - Giữ chỗ ngay!!

ĐĂNG BÀI NGAY để cùng trao đổi với các thành viên siêu nhiệt tình & dễ thương trên diễn đàn.

Xin chào cả nhà, sau một khoảng thời gian suy xét, BQT box Vật Lí quyết định tạo tạo Topic [Vật lí] Tổng hợp những điều quan trọng Nghe có vẻ lạ lẫm và mọi người chưa hình dung được là nó để làm gì đúng không nào? Mình sẽ nói cụ thể cho mọi người hình dung nhé

Như các bạn đã biết trong mỗi box nhỏ (VD trong phần Vật Lí 12 thì Dao động cơ gọi là 1 box nhỏ ) thường có các bài/ topic quan trọng như tổng hợp kiến thức, chuyên đề, kỹ năng được ghim lên cao để cho không bị trôi và mọi người dễ dàng xem, tìm kiếm. Sau lần quy hoạch lại BOX vừa rồi thì đã có một vài thay đổi lớn. Chúng ta có thêm 1 BOX siêu to khổng lồ và chất lượng là "TÀI LIỆU VẬT LÍ" cập nhật tài liệu từ cơ bản đến nâng cao, ôn thi hsg, thi chuyên, thi THPTQG và đặc biệt là tổng hợp tất cả các loại đề thi cho các bạn tha hồ luyện tập. Những topic ghim cũ đã được di chuyển đến BOX mới vậy câu hỏi đặt ra là vậy topic ghim này lập ra để làm gì? Mình sẽ trả lời ngay đây:

Mục đích:

• Hệ thống lại những dạng cơ bản hay gặp, những thắc mắc thường xuyên của thành viên
• Hệ thống những câu hỏi hay, bài tập lạ, thú vị của thành viên
• Dễ tìm kiếm (vào box nhỏ là mọi người thấy ngay ở đầu trang rồi )
• Phần mở rộng kiến thức (nếu có) mà BQT cập nhật

Nội dung topic:

• Tổng hợp những câu hỏi thường gặp để giải đáp
• Những bài tập lạ, khó, hiếm
• Các phần lưu ý khi học phần kiến thức ở box nhỏ được ghim
• Kiến thức mở của box nhỏ được ghim
• Những mục đích phát sinh khác

Hoạt động:

• BQT box được phân công phụ trách quản lí
• Thành viên không được trả lời tại topic này
• Topic cập nhật thường xuyên theo từng thời kì

Mọi trao đổi góp ý về nội dung thắc mắc tại đây: [Vật lí] Góp ý về nội dung Topic ghim ở box nhỏ

 

[Tên để làm gì]

1.Một ca rỗng hình trụ đứng, có AB là đường kính trong của nó, chiều cao của ca BC=h=30cm. Một người đặt mắt trên đường chéo AC và hoàn toàn ko nhìn thấy đáy ca (trừ điểm C). Đổ nước vào đáy ca thì mắt vừa nhìn thấy tâm O của đáy, cho chiết suất của nước là 4/3. Đường kính AB là?
(Hình vẽ là một hình chữ nhật ABCD, O là trung điểm của CD ạ )
2. Ý nào sau đây không đúng với điều kiện phản xạ toàn phần khi cho ánh sáng truyền từ môi trường 1 có n1 sang môi trường 2 có n2, với i là góc tới, igh là góc giới hạn, n12 là chiết suất tỉ đối của mt1 với mt2
A. i>=igh
B. n1>=n2
C. n2 có thể bằng 1
D. n12>1

Spoiler: Bài giải

1/
View attachment 178606
Vì mắt chỉ nhìn thấy điểm C, khi đổ nước vào, góc tới tại I là i = igh
[tex]Sini = Sin(igh)=\frac{3}{4}[/tex]
hay: [tex]\frac{CD}{AC}=\frac{AB}{\sqrt{h^2+AB^2}}=\frac{AB}{\sqrt{30^2+AB^2}}=\frac{3}{4}=>AB=34,02cm[/tex]

2/
B. => sửa: n1 > n2

3/
Đặt một vật phẳng nhỏ AB vuông góc với trục chính của thấu kính hội tụ và cách thấu kinh 15cm.Ta thu được một ảnh A'B' trên một màn đặt sau thấu kính.Dịch chuyển vật AB một đoạn 3cm lại gần thấu kính ta phải dịch chuyển màn ra xa thấu kính để thu được ảnh.Ảnh sau cao gấp đôi ảnh trước.Tinh tiêu cự f

Spoiler: Bài giải

ban đầu:
[tex]\frac{1}{f}=\frac{1}{15}+\frac{1}{d'}[/tex] (1)
lúc sau:
dịch vật lại gần 3cm thì d1=12
để thu đc ảnh ta phải dịch màn ra xa thấu kính thì: d1'=d'+x
[tex]\frac{1}{f}=\frac{1}{12}+\frac{1}{d'+x}[/tex] (2)
ta có A2B2=2A1B1 [tex]\Leftrightarrow \frac{A2B2}{AB}=\frac{2A1B1}{AB}[/tex]
[tex]\Leftrightarrow \frac{d'+x}{12}=\frac{2d'}{15}[/tex]
[tex]\Leftrightarrow d'+x=\frac{24d'}{15}[/tex] thế vào (2)
từ (1) và (2) [tex]\Rightarrow \frac{1}{12}+\frac{15}{24d'}=\frac{1}{15}+\frac{1}{d'}[/tex]
[tex]\Leftrightarrow[/tex] d'=22.5 thế vào (1) [tex]\Rightarrow f=9[/tex]

4/

Một vật sáng đặt trước và vuông góc với trục chính của một thấu kính hội tụ cho ảnh lớn hơn vật và cách vật một khoảng bằng 4/3 lần tiêu cự thấu kính. Tính độ phóng đại của ảnh

Spoiler: Bài giải

ta có [tex]d=\frac{4}{3}f[/tex]
độ phóng đại ảnh
[tex]k=\frac{f}{f-d}, k=\frac{f}{f-\frac{4}{3}f}, k=-3[/tex]

5/
Dưới đáy một bể cá có một ngọn đèn nhỏ, chiều cao của lớp nước trong bể là 30cm, người ta thả nổi trên mặt nước một tấm gỗ mỏng hình tròn có tâm nằm trên đường thẳng đứng qua đèn có đường kính 67,8cm thì vừa đủ không thấy tia sáng nào của ngọn đèn lọt ra ngoài mặt thoáng của nước ,tìm chiết suất của nước?

Spoiler: Bài giải

Để không nhìn thấy tia sáng của ngọn đèn <=> tia sáng chiếu vào mép ngoài của tấm gỗ phải phản xạ vào nước
=> i = igh ->
sini . n2=sin90 -> n2=1,335

6/ nếu với 2 thấu kính bất kỳ ghép sát nhau thì ảnh luôn nằm sau thấu kính hay sao ạ, có thể ảnh nằm trước hai thấu kính không ạ.

Spoiler: Bài giải

ảnh có thể nằm sau hai thấu kính, nằm giữa ( một HT và một HT, một HT và một PK), và nằm trước hai thấu kính ( một HT cho ảnh thật và một hội tụ cho ảnh áo)

7/
Một thấu kính bằng thuỷ tinh (n=1,5) đặt trong không khí có độ tụ 8 điôp. Khi nhúng thấu kính vào chất lỏng nó trở thành thấu kính phân kì có tiêu cự 1m.Tính chiết suất của chất lỏng.

Spoiler: Bài giải

Bài này dùng lý thuyết ghép thấu kính để giải.

Ta xem chất lỏng 2 bên như 2 thấu kính phân kì.

- Khi thấu kính hội tụ còn ở ngoài không khí, ct tiêu cự của nó là 1/f = (n-1)(1/R1 + 1/R2)

- Khi nhúng vào chất lỏng, ta xem như đây là hệ 3 thấu kính ghép nối tiếp sát nhau. Thấu kính tương đương là thấu kính phân kì, tiêu cự 1m.

Khi đó tiêu cự từng tk lần lượt là: 1/f1 = (n' - 1)(1/R1 + 0) bề mặt phẳn bán kính vô cùng lớn

1/f2 = (n-1)(1/R1 + 1/R2)

1/f3 = (n' - 1)(0 + 1/R2)

Tiêu cự thấu kính tương đương: 1/f' = 1/f1 + 1/f2 + 1/f3

Tính n'.
View attachment 132546

 

[Tên để làm gì]

Các bài tổng hợp hay về thấu kính và lăng kính.

• [Bài toán tính độ cao và khoảng cách từ ảnh đến thấu kính]
• [Hướng dẫn giải bài tập hệ hai thấu kính]

Các bài tập đặc trưng:
1/ Một miếng gỗ hình tròn, bán kính 4 (cm). Ở tâm O, cắm thẳng góc một đinh OA. Thả miếng gỗ nổi trong một chậu nước có chiết suất n = 1,33. Đinh OA ở trong nước, cho OA = 6 (cm). Mắt đặt trong không khí sẽ thấy đầu A cách mặt nước một khoảng lớn nhất là?

Spoiler: Bài giải

View attachment 151050
Tia sáng từ A truyền trong nước rồi khúc xạ ra không khí và lọt vào mắt ta. Ta thấy A' là ảnh của A và A' gần O hơn A
Ta có: [tex]sini=\frac{1}{n}sinr\Rightarrow sinr=nsini \Rightarrow[/tex] góc tới i càng nhỏ thì góc khúc xạ r càng nhỏ và lúc đó ảnh A' sẽ càng xa O [tex]\Rightarrow[/tex] Ảnh của A cách mặt nước một khoảng lớn nhất [tex](A'O_{max})[/tex] được cho bởi tia sáng từ A và sát mép miếng gỗ.
Theo hình vẽ ta có: [tex]sini=sin\hat{OIA}=\frac{OI}{AI}=\frac{4}{\sqrt{4^2+6^2}}=\frac{2}{\sqrt{13}}[/tex]
[tex]\Rightarrow sinr=nsini=1,33.\frac{2}{\sqrt{13}}\Rightarrow r=47,54^{0}[/tex]
Lại có: [tex]tanr=\frac{OI}{OA_{max}}\Rightarrow OA_{max}=\frac{OI}{tanr}=\frac{4}{tan47,54^{0}}=3,66(cm)[/tex]

Xem chi tiết tại

Spoiler: Đây

https://diendan.hocmai.vn/threads/khuc-xa-anh-sang.799085/

2/ Chùm tia sáng mặt trời chiếu vào một giọt nước hình cầu, nước có chiết suất n=4/3.
a/ Chứng tỏ rằng chỉ có một tia sáng đi qua tâm của giọt nước.
b/ Xét tia sáng có góc tới i=60 độ. Tính góc lệch giữa tia ló và tia tới.

Spoiler: Bài giải

View attachment 154837
Nguồn ảnh: Sách bồi dưỡng hsg lý 11 phần quang hình, do Nguyễn Phú Đồng chủ biên
a) Tia sáng đi qua tâm của giọt nước [tex]\Rightarrow r=0^0\Rightarrow i=0^0[/tex]. Do đó chỉ có một tia sáng đi qua tâm của giọt nước trong chùm sáng mặt trời.
b) Ta có: [tex]sini_{1}=nsinr_1 \Rightarrow sinr_{1}=\frac{sini_1}{n}=\frac{3\sqrt{3}}{8}[/tex] [tex]\Rightarrow r=40^030'[/tex]
Xét tam giác cân OIJ, ta được: [tex]r_2=r_1=40^030'[/tex]
Lại có: [tex]sini_2=nsinr_2 \Rightarrow i_2=i_1=60^0[/tex]
Góc lệch [tex]D=\hat{NIJ}+\hat{NJI}=i_1-r_1+i_2-r_2=39^0[/tex]
Vậy...

3/ Một thấu kính hội tụ có f=10cm. Tại f có điểm sáng s . Sau thấu kính đặt man E tại tiêu điểm . Từ F điểm sáng chuyển động ra xa thấy kính không vận tốc đầu với gia tốc a =4m/s2 . Sau bao lâu diện tích vệt sáng trên màn bằng 1/36 diện tích ban đầu .

Spoiler: Bài giải

View attachment 158535
View attachment 158534
*Ban đầu: diện tích vệt sáng trên màng bằng tiết diện ngang của thấu kính. Do đó:
[tex]S=\pi R^2=\pi.AF'^2[/tex]
*Lúc sau: [tex]S'=\pi.R'^2=\pi.A'F'^2[/tex]
Theo đề ra: [tex]\frac{S'}{S}=\frac{1}{36}\Rightarrow \frac{R'}{R}=\frac{1}{6}[/tex]
Do đó: [tex]\frac{S'F'}{S'O}=\frac{A'F'}{AF'}=\frac{R'}{R}=\frac{1}{6}[/tex]
[tex]\Rightarrow SO=6SF'\Leftrightarrow OF'+F'S'=6F'S'\Rightarrow OF'=5F'S'[/tex]
[tex]\Rightarrow F'S'=\frac{OF'}{5}=\frac{10}{5}=2(cm)[/tex]
[tex]\Rightarrow d'=OS'=12(cm)[/tex]
từ đây bạn áp dụng công thức thấu kính để tính ra d rồi trừ cho f để ra khoảng cách s mà điểm sáng dịch chuyển => thời gian

4/ Một bản hai mặt song song có bề dày 6 cm, chiết suất n = 1,5 được đặt trong không khí. Xét một tia sáng SI từ một điểm sáng tới một bản tại I với góc tới là i (i rất nhỏ), tia khúc xạ đi qua bản và ló ra ngoài. Biết S cách bản 20 cm. Ảnh S’ của S qua bản hai mặt song song cách S một khoảng bằng bao nhiêu?

Spoiler: Bài giải

View attachment 178492
Định luật khúc xạ tại I: 1.sini = 1,5.sinr
Định luật khúc xạ tại H: 1,5.sinr = 1.sinx => x = i
Vậy tia ló và tia tới song song
Vì góc nhỏ nên: [tex]sini\approx tani;sinr\approx tanr[/tex]
Kết hợp định luật khúc xạ được: 1.tani = 1,5tanr
[tex]\frac{MH}{KM}=1,5\frac{MH}{JL}<=>\frac{1}{KM}=1,5.\frac{1}{6}=>KM=4cm[/tex]

[tex]SS'=IK=IM-KM=6-4=2cm[/tex]

5/ Vật S trong không khí và ảnh S’ của nó do một thợ lặn ở dưới nước nhìn lên theo phương thẳng đứng cách nhau 2m. Xác định vị trí của S và S’?

Spoiler: Bài giải

View attachment 178465
- Định luật khúc xạ tại K: [tex]1.sini=\frac{4}{3}.sinr[/tex]
- Để người thợ lặn thấy được ảnh S' theo phương thẳng đứng thì các góc r,i phải là các góc nhỏ (dưới 10 độ), khi đó:
[tex]sini\approx tani; sinr\approx tanr[/tex]
[tex]=>tani=\frac{4}{3}tanr <=>\frac{HK}{SH}=\frac{4}{3}.\frac{HK}{S'H}<=>\frac{1}{SH}=\frac{4}{3}.\frac{1}{2+SH}=>SH=6cm => S'H = 6+2=8cm[/tex]
Vậy S,S' cách mặt phân cách giữa không khí và nước lần lượt là 6cm và 8cm

6/ Một chậu nước có đáy phẳng tráng bạc. Lớp nước trong chậu dày 10cm.
a. Chiếu vào chậu tia sáng 450 so với mặt nước. Tìm khoảng cách từ điểm tia tới đi vào mặt nước đến điểm ló ra của tia khúc xạ ra khỏi mặt nước?
b. Một người soi vào chậu, mặt cách mặt nước 10cm. Ngừơi đó thấy ảnh cách mình bao xa?

Spoiler: Bài giải

a/
View attachment 178471
Định luật khúc xạ ánh sáng tại I: [tex]1.sin45=\frac{4}{3}.sinr=>r\approx 32^{\circ}[/tex]
Mặt khác: [tex]tanr = \frac{HJ}{IH}[/tex]
hay: [tex]tan32 = \frac{HJ}{10} => HJ = 6,25cm[/tex]
Khoảng cách từ điểm tia tới đi vào mặt nước đến điểm ló ra của tia khúc xạ ra khỏi mặt nước là khoảng cách giữa 2 điểm I và K trên hình, ta thấy: IK = 2HJ = 2.6,25 = 12,5 cm
b/
View attachment 178473
Để người đó thấy thì các góc đều nhỏ =>[tex]sini\approx tani\approx 1;sinr\approx tanr\approx r[/tex]
+, JN = JA.tani1 = JA1.tanr1 = JA.sini1 = JA1.sinr1 => JA1 = JA. sini1/sinr1 = JA.n = 10.4/3 = 40/3 cm
+, A1K = A3K = JA1 + 10= 70/3 cm
+, JM = JA3.tani3 = A2J.tanr3 = JA3.sini3 = A2J.sinr3 =>[tex]JA2=JA3.\frac{sini3}{sinr3}=(10+KA3).\frac{1}{n}=(10+\frac{70}{3}).\frac{1}{\frac{4}{3}}=25cm[/tex]
+, Khoảng cách từ người tới ảnh: AA2= AJ+JA2 = 35cm

7/Người ta đổ vào chậu một lớp Benzen cao 15cm, chiết suất 1,5 lên phía trên một lớp nước cao 25cm. Chiếu một tia sáng có góc tới 450 từ không khí đi vào Benzen
a. Tìm các góc khúc xạ?
b. Tìm khoảng cách giữa điểm tới đầu tiên và điểm tới cuối cùng trên đáy của chậu?

Spoiler: Bài giải

View attachment 178476
a/
- Định luật khúc xạ tại A: [tex]sini1.1=1,5.sinr1 = sin45=>r1\approx 28,13^{\circ}[/tex]
- Định luật khúc xạ tại D: [tex]sinr1.1,5=\frac{4}{3}.sinr2 =>r2\approx 32,033^{\circ}[/tex]
b/
+, [tex]tanr2=\frac{EF}{25}=>EF\approx 15,64cm[/tex]
+, [tex]tanr1=\frac{BD}{15}=>BD\approx 8,02cm[/tex]
khoảng cách giữa điểm tới đầu tiên và điểm tới cuối cùng trên đáy của chậu là: CE = CF + EF = BD + EF = 23,66cm