Tailieumoi.vn giới thiệu Giải bài tập Khoa học tự nhiên lớp 9 Bài 6: Phản xạ toàn phần chi tiết sách Kết nối tri thức giúp học sinh xem và so sánh lời giải từ đó biết cách làm bài tập môn KHTN 9. Mời các bạn đón xem:

Giải bài tập KHTN 9 Bài 6: Phản xạ toàn phần

Lời giải:

Khi góc tới tiếp tục tăng lên tới giá trị 60° thì ta sẽ thấy tia khúc xạ nhạt dần và biến mất, tia phản xạ đậm dần

I. Sự truyền ánh sáng từ môi trường có chiết suất lớn vào môi trường chiết suất nhỏ hơn

Hoạt động trang 30 KHTN 9: Thí nghiệm về phản xạ toàn phần

Chuẩn bị:

- Một bảng thí nghiệm có gắn tấm nhựa in vòng tròn chia độ;

- Một bản bán trụ bằng thủy tinh;

- Đèn 12 V – 21 W có khe cài bản chắn sáng;

- Nguồn điện (biến áp nguồn).

Tiến hành:

- Bố trí thí nghiệm như Hình 6.1.

- Chiếu chùm sáng hẹp truyền từ bản bán trụ ra không khí, tăng dần góc tới I và quan sát chùm sáng phản xạ và chùm sáng khúc xạ ra không khí.

- Quan sát và ghi chép vào vở theo mẫu bảng 6.1 đặc điểm nhìn thấy của chùm sáng khúc xạ và phản xạ

Bảng 6.1.

Trả lời các câu hỏi sau:

1. Góc khúc xạ lớn hơn hay nhỏ hơn góc tới?

2. Khi nào sẽ xảy ra hiện tượng chỉ có tia phản xạ?

Lời giải:

1. Góc khúc xạ lớn hơn góc tới

2. Khi chiếu góc tới bằng góc i_th thì xảy ra hiện tượng chỉ có tia phản xạ

II. Hiện tượng phản xạ toàn phần

Hoạt động 1 trang 31 KHTN 9: Tính góc tới hạn phản xạ toàn phần trong trường hợp tia sáng chiếu từ bản bán trụ thủy tinh (chiết suất n₁ = 1,5) ra không khí (chiết suất n₂ = 1).

Lời giải:

Góc tới hạn phản xạ toàn phần trong trường hợp chiếu từ bản bán trụ thủy tinh (chiết suất n₁ = 1,5) ra không khí (chiết suất n₂ = 1) là:

$\begin{array}{l}\sin i_{th}=\frac{n_2}{n_1}=\frac{1}{1,5}=\frac{2}{3}\\ \Rightarrow i_{th}={41}^{\circ }{48}^{\prime }\end{array}$

Hoạt động 2 trang 31 KHTN 9: Sử dụng dụng cụ thí nghiệm ở Hình 6.1 xác định giá trị i_th, so sánh kết quả với câu 1 và rút ra nhận xét

Lời giải:

Sau khi thực hiện thí nghiệm ta có: i_th ≈ 42° gần đúng với giá trị ở câu 1

Nhận xét: Khi góc tới lớn hơn hoặc bằng góc tới hạn thì toàn bộ tia sáng bị phản xạ ở mặt phân cách

Câu hỏi trang 31 KHTN 9: Chiếu một tia sáng từ nước tới mặt phân cách giữa nước và không khí. Biết chiết suất của nước và không khí lần lượt là $n_1=\frac{4}{3},n_2=1$

a) Tính góc khúc xạ trong trường hợp góc tới bằng 30°

b) Khi góc tới bằng 60° thì có tia khúc xạ không? Tại sao?

Lời giải:

a) Góc khúc xạ là:$$\frac{\sin i}{\sin r}=\frac{n_2}{n_1}\iff \frac{\sin {30}^{\circ }}{\sin r}=\frac{1}{\frac{4}{3}}\Rightarrow \sin r=\frac{2}{3}\Rightarrow r={41}^{\circ }{48}^{\prime }$$

b) Khi góc tới bằng 60° thì không còn tia khúc xạ vì đã xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần

III. Một số ứng dụng của hiện tượng phản xạ toàn phần

Câu hỏi trang 32 KHTN 9: Giải thích vì sao chỉ quan sát được hiện tượng ảo ảnh ở khoảng cách rất xa, khi lại gần thì không thấy nữa.

Lời giải:

Nguyên nhân vật lý là trong điều kiện sa mạc hay đường nhựa nóng, không khí tại gần mặt đất có nhiệt độ cao hơn không khí trên cao, dẫn đến chiết suất không khí tăng theo độ cao. Trong điều kiện này, các tia sáng từ bầu trời xanh có thể được phản xạ toàn phần đến mắt người quan sát

Hoạt động 1 trang 33 KHTN 9: Giải thích sự truyền ánh sáng trong sợi quang

Lời giải:

Ánh sáng trong cáp sợi quang truyền qua lõi và va đập liên tục vào lớp sơn phủ. Bởi vì lớp sơn phủ không hấp thu bất kì ánh sáng trong lõi nên sóng ánh sáng có thể truyền đi với cự li rất xa. Tuy nhiên ánh sáng cũng có thể bị giảm sút bởi sự không tinh khiến của thủy tinh. Sự suy giảm tín hiệu phụ thuộc vào độ tinh khiến của thủy tinh.

Hoạt động 2 trang 33 KHTN 9: Nêu một số ứng dụng của sợi quang trong y học, công nghệ thông tin

Lời giải:

Ứng dụng:

- Trong y học: Đây là một lĩnh vực mà có ý nghĩa rất lớn đối với con người chúng ta ảnh hưởng trực tiếp đến cuộc sống của chúng ta hàng ngày và cáp quang được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực này mang đến những phương thức phẫu thuật hiệu quả không xâm nhập vào cơ thể người đó là phương pháo nội soi ánh sáng chói lóa của sợi quang được sử dụng để soi sáng vùng phẫu thuật bên trong cơ thể, giúp giảm kích thước của vết rạch, đây là bước ngoặt rất lớn trong công nghệ cáp quang đối với y tế.
Tất cả các phiên bản của nội soi trông giống như một ông dài và mỏng, với một ống kính hoặc máy ảnh ở một đầu mà qua đó ánh sáng được phát ra từ các sợi bó quang quấn lại với nhau bên trong vỏ bọc.

- Trong công nhệ thông tin: Mạng cáp quang nối nhiều quốc gia trên thế giới liên kết người dùng với nhau. Mạng quang riêng của các công ty đường sắt, điện lực, bộ ngành …. Đường cáp quang trung kế ,đường cáp quang thả biển xuyên quốc gia. Đường cáp quang truyền số liệu, mạng LAN, mạng nội bộ. Mạng cáp quang truyền hình, internet kết nối nhỏ lẻ đến tận từng các hộ gia đình.

Xem thêm các bài giải bài tập Khoa học tự nhiên 9 Kết nối tri thức hay, chi tiết khác:

Bài 5. Khúc xạ ánh sáng

Bài 6. Phản xạ toàn phần

Bài 7. Lăng kính

Bài 8. Thấu kính

Bài 9. Thực hành đo tiêu cự của thấu kính hội tụ

Bài 10. Kính lúp. Bài tập thấu kính

Lý thuyết KHTN 9 Bài 6: Phản xạ toàn phần

I. Sự truyền ánh sáng từ môi trường chiết suất lớn vào môi trường chiết suất nhỏ hơn

Khi ánh sáng truyền từ môi trường chiết suất lớn sang môi trường có chiết suất nhỏ hơn thì:

- Góc khúc xạ lớn hơn góc tới.

- Có thể xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần.

II. Hiện tượng phản xạ toàn phần

- Hiện tượng phản xạ toàn phần là hiện tượng phản xạ toàn bộ tia tới, xảy ra ở mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt.

- Điều kiện để xảy ra phản xạ toàn phần

+ Ánh sáng truyền từ môi trường có chiết suất n₁ tới môi trường có chiết suất n₂ với n₁ > n₂.

+ Góc tới lớn hơn hoặc bằng góc tới hạn ($i\ge i_{th}$) thì không có tia khúc xạ, toàn bộ tia sáng bị phản xạ ở mặt phân cách.

Góc tới hạn phản xạ toàn phần: $\sin i_{th}=\frac{n_2}{n_1}$

III. Một số ứng dụng của hiện tượng phản xạ toàn phần

1. Giải thích hiện tượng ảo ảnh

- Hiện tượng: Khi đi trên đường nhựa vào ngày nắng nóng, ta có thể thấy ở phía xa trên mặt đường dường như có lớp nước phản xạ ánh sáng, nhưng khi đến gần thì chỉ thấy mặt đường khô ráo.

- Giải thích: Do lớp không khí càng ở gần mặt đường nhựa có nhiệt độ càng cao, vì nhận được nhiệt tỏa ra từ mặt đường nóng. Nhiệt độ càng cao thì chiết suất lớp không khí càng nhỏ, càng lên cao, nhiệt độ giảm, chiết suất của không khí càng tăng. Tia sáng mặt trời chiếu xuống qua nhiều lớp không khí chiết suất khác nhau, xảy ra hiện tượng khúc xạ ánh sáng nhiều lần liên tiếp. Khi bề dày các lớp không khí vô vùng nhỏ thì đường gãy khúc trên trở thành một đường cong thoai thoải và hướng xuống dưới. Càng xuống gần mặt đất, do bị khúc xạ, độ lớn của góc tới sẽ tăng dần và đến một lúc nào đó sẽ vượt qua giá trị của góc tới hạn làm xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần, tia sáng bị phản xạ, hướng lên trên, đi đến mắt người quan sát, khiến cho họ như trông thấy bóng của vật hiện lên trên mặt đất.

2. Tìm hiểu hoạt động của cáp quang

Cáp quang là bó sợi quang. Mỗi sợi quang là một dây trong suốt có tính dẫn sáng nhờ phản xạ toàn phần.

Sợi quang có lõi làm bằng thủy tinh hoặc chất dẻo trong suốt có chiết suất n, được bao quanh bằng một lớp vỏ có chiết suất n₂ nhỏ hơn n₁.

Tia sáng truyền trong cáp quang nhờ hiện tượng phản xạ toàn phần.

Trong công nghệ thông tin, sợi quang được dùng để truyền dữ liệu.