Hiện tượng khúc xạ ánh sáng
a) Thí nghiệm: Chiếu một chùm tia sáng song song hẹp SI (coi như một tia sáng) vào mặt phân cách giữa không khí và nước, đựng trong một bể nhỏ có thành bằng thuỷ tinh phẳng, thẳng đứng. Tia tới SI nghiêng trên mặt phân cách . Ta sẽ thấy có một phần chùm tia sáng đi xuyên vào trong nước; nhưng tại điểm tới I, tia sáng bị gẫy khúc. Hiện tượng này gọi là hiện tượng khúc xạ ánh sáng. Tia sáng đi trong nước gọi là tia khúc xạ (IK).
Ta có thể quan sát dễ dàng đường đi của tia tới và tia khúc xạ, nếu cho chúng đi là là mặt của bảng gỗ con sơn trắng.
b) Hiện tượng khi ánh sáng truyền qua một mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt, tia sáng bị gẫy khúc (đổi hướng đột ngột) ở mặt phân cách gọi là hiện tượng khúc xạ ánh sáng.
Định luật khúc xạ ánh sáng
a) Các thí nghiệm.
Thí nghiệm 1. Trong thí nghiệm trên, ta đặt bảng gỗ vuông góc với mặt nước và thay đổi góc tới sao cho tia tới SI quét là là mặt bảng. Ta sẽ thấy tia khúc xạ IK cũng quét là là mặt bảng đó. Như vậy, tia khúc xạ và tia tới luôn luôn nằm trrong cùng một mặt phẳng vuông góc với mặt phân cách. Mặt phẳng này chính là mặt phẳng tới. Nó chứa tia tới SI và pháp tuyến IN của mặt phân cách ở điẻm tới I.
Thí nghiệm 2. Thí nghiệm này nhằm mục đích xác định vị trí của tia khúc xạ trong mặt phẳng tới. Muốn vậy, người ta đo chính các góc tới i (góc tạo bởi tia tới và pháp tuyến) và góc khúc xạ r (góc tạo bởi tia khúc xạ và pháp tuyển) và tìm mối liênhệ giưa hai góc đó.
Thí nghiệm này đã được người ta thực hiện từ rất xa xưa. Thoạt đầu, người ta tưởng rằng góc khúc xạ tỉ lệ với góc tới. Tuy nhiên, thực nghiệmcho thấy điều nàychỉ đúng đối với những góc tới snhỏ và hoàn toàn sai khi góc tới lớn. Mãi đến năm 1621, Xnen (người HàLan) bằng thực nghệim mới phát hiện ra là sin của góc khúc xạ tỉ lệ với sin của góc tới. Sau đó ít lâu, Đêcac (người Pháp) đã chứng minh kết quả này bằng lí thuyết và phát biểu nó dưới dạng một định luật.
Thí nghiệm nghiên cứu hệ thức giữa sini và sinr được mô tả kĩ trong bài thực hành.
b) Định luật khúc xạ ánh sáng.
· Tia khúc xằnm trong mặt phẳng tới và ở bên kia pháp tuyến so với tia tới.
· Đối với một cặp môi trường trong suốt nhất định thì tỉ số giữa sin của góc tới (sin i) với sin của góc khúc xạ (sin r) luôn luôn là một số không đổi. Số không đổi này phụ thuộc vào bản chất của hai môi trường và được gọi là chiết suất tỉ đối của môi trường chứa tia khúc xạ (môi trường 2) đối với môi trường chứa tia tới (môi trường 1); kí hiệu là n21.
sin i/sin r=n21
Thí dụ: Khi ánh sáng truyền từ không khí vào nước.
sin i/sin r= n(nuoc-kk) ~ 1,333333
Khi ánh sáng truyền từ không khí vào thuỷ tinh.
sin i/ sin r=n(thuy tinh-kk)=1,5
· Nếu N21 > 1 thì góc khúc xạ nhỏ hơn góc tới. Ta nói môi trường 2 chiết quang hơn môi trường 1.
· Nếu n21 < 1 thì góc khúc xạ lớn hơn góc tới. Ta nói môi trường 2 chiết quang kém môi trường 1.
· Nếu i = 0 thì r = 0: tia sáng chiếu vuông góc với mặt phân cách sẽ truyền thẳng.
· Nếu chiếu tia tới theo hướng KI thì tia khúc xạ sẽ đi theo hướng Í (theo nguyên lí về tính thuận nghịch của chiều truyền ánh sáng). Do đó, ta có:
n 21 =1 /n12
(every1 tham khao)
>-