Vật lí [Vật lí 11] Đi theo con đường của ánh sáng.

[Tùy Phong Khởi Vũ]

[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.

- Đường truyền tia sáng luôn là con đường tối ưu. Thật vậy!

Trong môi trường đồng tính, ánh sáng truyền theo đường thẳng. Trong môi trường không đồng tính, ánh sáng gãy khúc để đi con đường thuận tiện nhất.

Đặt 1 bài toán như sau:

-Tại điểm A trên mặt đất, 1 người muốn đến điểm B trên sông. Biết các khoảng từ A đến B cho như hình vẽ. Vận tốc đi bộ của người là V = 1m/s, vận tốc bơi là u = 0,5m/s. Hỏi người đó phải đi như thế nào để đến được B nhanh nhất?

Phân tích: Đây sẽ là 1 bài tính toán dài dòng và phức tạp. Nhưng hãy hỏi ánh sáng xem nó đi như thế nào? Chúng ta sẽ đi theo nó là chuẩn.

Ở đây ta coi như nước là môi trường có chiết suất n = v/u = 2. Nếu là ánh sáng, nó sẽ đi theo đường này:

Với góc tới i, góc khúc xạ r sao cho [tex]sini=n.sinr[/tex]

Dựa vào mối quan hệ này, chúng ta sẽ dễ dàng tính được AO và OB.

Đường đi của ánh sáng như trên chính là con đường chúng ta đi để đến được B nhanh nhất.

Ngoài ví dụ trên, có thể còn có nhiều bài toán khác như:

- Xây 1 đoạn đường trên mặt đất tốn 2 triệu/m
- Xây 1 đoạn cầu trên biển tốn 20 triệu/m.

Tìm con đường đi tiết kiệm nhất để nối từ A đến B. Lúc này, ta xem đất như môi trường có chiết suất là 1, nước là môi trường có chiết suất n = 20/2 = 10.

Ta sẽ vạch đươc đường đi của tia sáng trong trường hợp này: sini = 20.sinr -> Đây cũng sẽ là con đường tiết kiệm nhất.

 

[Tùy Phong Khởi Vũ]

- Để thấy sức mạnh của phương pháp này trong giải quyết các bài toán thực tế, mình sẽ đưa ra một số ví dụ sau:

Ví dụ 1:


Ví dụ 2:


Ví dụ 3:


Ví dụ 4: