Lý thuyết KHTN 9 Bài 6 (Kết nối tri thức 2024): Phản xạ toàn phần

Nguyễn Mạnh Tài Ngày: 05-10-2024 Lớp 9

613

Với tóm tắt lý thuyết Khoa học tự nhiên lớp 9 Bài 6: Phản xạ toàn phần sách Kết nối tri thức hay, chi tiết cùng với bài tập trắc nghiệm chọn lọc có đáp án giúp học sinh nắm vững kiến thức trọng tâm, ôn luyện để học tốt môn KHTN 9.

Khoa học tự nhiên 9 Bài 6: Phản xạ toàn phần

A. 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

Lý thuyết KHTN 9 Kết nối tri thức Bài 6: Phản xạ toàn phần

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 ( $i \geq i_{t h}$ ) thì không có tia khúc xạ, toàn bộ tia sáng bị phản xạ ở mặt phân cách.

Góc tới hạn phản xạ toàn phần: $\sin i_{t h} = \frac{n_{2}}{n_{1}}$

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.

Lý thuyết KHTN 9 Kết nối tri thức Bài 6: Phản xạ toàn phần

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.

Lý thuyết KHTN 9 Kết nối tri thức Bài 6: Phản xạ toàn phần

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.

B. Trắc nghiệm KHTN 9 Bài 6: Phản xạ toàn phần

Câu 1. Trong các câu sau đây, câu nào sai? Khi một tia sáng đi từ môi trường có chiết suất n₁, tới mặt phân cách với một môi trường có chiết suất n₂ < n₁ thì

A. có tia khúc xạ đối với mọi phương của tia tới.

B. góc khúc xạ r lớn hơn góc tới i.

C. tỉ số giữa sin i và sin r là không đổi khi cho góc tới thay đổi.

D. góc khúc xạ thay đổi từ 0 tới 90° khi góc tới i biến thiên.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

Khi một tia sáng đi từ môi trường có chiết suất n₁, tới mặt phân cách với một môi trường có chiết suất n₂ < n₁ thì có:

+ góc khúc xạ r lớn hơn góc tới i.

+ tỉ số giữa sin i và sinr là không đổi khi cho góc tới thay đổi.

+ góc khúc xạ thay đổi từ 0 tới 90° khi góc tới i biến thiên.

+ khi góc tới đạt đến giá trị giới hạn sẽ xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần, khi đó không có tia khúc xạ.

Câu 2. Khi ánh sáng truyền từ môi trường chiết suất lớn sang môi trường có chiết suất nhỏ hơn thì

A. không thể có hiện tượng phản xạ toàn phần.

B. có thể xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần.

C. hiện tượng phản xạ toàn phần xảy ra khi góc tới lớn nhất.

D. luôn luôn xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

Khi ánh sáng truyền từ môi trường chiết suất lớn sang môi trường có chiết suất nhỏ hơn thì có thể xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần nếu góc tới thỏa mãn điều kiện lớn hơn hoặc bằng góc tới giới hạn.

Câu 3. Một chùm tia sáng hẹp truyền từ môi trường (1) chiết suất n₁ tới mặt phẳng phân cách với môi trường (2) chiết suất n₂ (n₁ > n₂). Nếu tia khúc xạ truyền gần sát mặt phân cách hai môi trường trong suốt thì có thể kết luận

A. góc tới bằng góc tới giới hạn phản xạ toàn phần.

B. góc tới lớn hơn góc phản xạ toàn phần.

C. không còn tia phản xạ.

D. chùm tia phản xạ rất mờ.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

Tia sáng truyền từ môi trường chiết quang sang môi trường kém chiết quang hơn thì có thể xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần nếu góc tới thỏa mãn điều kiện i ≥ i_gh. Nếu tia khúc xạ truyền gần sát mặt phân cách hai môi trường trong suốt thì góc tới bằng góc tới giới hạn phản xạ toàn phần.

Câu 4. Phản xạ toàn phần và phản xạ thông thường giống nhau ở tính chất là:

A. cả hai hiện tượng đều tuân theo định luật phản xạ ánh sáng.

B. cả hai hiện tượng đều tuân theo định luật khúc xạ ánh sáng.

C. cường độ chùm tia phản xạ gần bằng cường độ chùm tới.

D. cường độ chùm phản xạ rất nhỏ so với cường độ chùm tới.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

Cả hai hiện tượng đều tuân theo định luật phản xạ ánh sáng.

Câu 5. Ánh sáng truyền từ một môi trường tới môi trường chiết quang kém hơn và góc tới lớn hơn góc giới hạn là điều kiện để có

A. phản xạ thông thường.

B. khúc xạ.

C. phản xạ toàn phần.

D. tia phản xạ vuông góc với tia khúc xạ.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

Ánh sáng truyền từ một môi trường tới môi trường chiết quang kém hơn và góc tới lớn hơn góc giới hạn là điều kiện để xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần.

Câu 6. Điều kiện xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần?

A. Ánh sáng có chiếu từ môi trường có chiết suất n₁ tới môi trường có chiết suất n₂ với n₁ > n₂ và góc tới nhỏ hơn góc tới hạn.

B. Ánh sáng có chiếu từ môi trường có chiết suất n₁ tới môi trường có chiết suất n₂ với n₁ > n₂ và góc tới lớn hơn hoặc bằng góc tới hạn.

C. Ánh sáng có chiếu từ môi trường có chiết suất n₁ tới môi trường có chiết suất n₂ với n₁ < n₂ và góc tới lớn hơn hoặc bằng góc tới hạn.

D. Ánh sáng có chiếu từ môi trường có chiết suất n₁ tới môi trường có chiết suất n₂ với n₁ < n₂ và góc tới nhỏ hơn hoặc bằng góc tới hạn.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

Điều kiện xảy ra phản xạ toàn phần

+ Ánh sáng truyền từ môi trường chiết quang hơn sang môi trường chiết quang kém.

+ Góc tới i phải lớn hơn hoặc bằng góc giới hạn.

Câu 7. Hiện tượng phản xạ toàn phần là gì?

A. 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.

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

C. Hiện tượng phản xạ toàn phần là hiện tượng phản xạ toàn bộ tia tới, xảy ra ở môi trường thứ 2.

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

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

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.

Câu 8. Trong các ứng dụng sau đây, ứng dụng của hiện tượng phản xạ toàn phần là

A. gương phẳng.

B. gương cầu.

C. sợi quang.

D. thấu kính.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

Phản xạ toàn phần xảy ra ở mặt phân cách giữa lõi và vỏ làm cho ánh sáng truyền đi theo sợi quang.

Câu 9. Đâu không phải là ứng dụng của hiện tượng phản xạ ánh sáng?

A. Kính vạn hoa.

B. Kính tiềm vọng.

C. Kính cận.

D. Ống nhòm.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

Kính cận được làm từ thấu kính hội tụ.

Câu 10. Tính góc giới hạn phản xạ toàn phần khi ánh sáng truyền từ từ nước sang không khí. Biết chiết suất của nước là 4/3.

A. 60^o.

B. 30^o.

C. 45^o .

D. 48^o.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

Ta có $\sin i_{g h} = \frac{n_{2}}{n_{1}} = \frac{1}{\frac{4}{3}} = \frac{3}{4} = 0,75$ ⇒ $i_{g h} \approx {48,59}^{o}$

Câu 11: Cáp quang là bó sợi quang. Mỗi sợi quang là một dây trong suốt có tính dẫn sáng. Sợi quang được ứng dụng nhiều trong y học, công nghệ thông tin.

Phát biểu	Đúng	Sai
a. Ánh sáng trong cáp sợi quang được truyền đi dựa trên hiện tượng phản xạ một phần.
b. Sợi quang có lõi làm bằng thủy tinh hoặc chất dẻo trong suốt.
c. Trong công nghệ thông tin, sợi quang được dùng để truyền dữ liệu.
d. Trong y học, sợi quang dùng để nội soi.

Hướng dẫn giải

a – Sai. Ánh sáng trong cáp sợi quang được truyền đi dựa trên hiện tượng phản xạ toàn phần.

b – Đúng;

c – Đúng;

d – Đúng.

Câu 12: 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 n₁= 4/3, n₂ = 1

Phát biểu	Đúng	Sai
a. Khi góc tới bằng 30^o thì góc khúc xạ gần bằng 42^o.
b. Góc tới hạn bằng 60^o.
c. Khi góc tới bằng 55° thì vẫn còn tia khúc xạ.
d. Khi góc tới lớn hơn hoặc bằng góc tới hạn thì toàn bộ tia sáng bị phản xạ ở mặt phân cách.

Hướng dẫn giải

a– Đúng;

b – Sai. Ta có $\sin i_{g h} = \frac{n_{2}}{n_{1}} = \frac{1}{\frac{4}{3}} = \frac{3}{4} = 0,75$ ⇒ $i_{g h} \approx {48,59}^{o}$

c – Sai. Khi góc tới bằng 55° thì không còn tia khúc xạ vì đã xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần.

d – Đúng.

Câu 13: Biết chiết suất của thủy tinh là 1,5; của nước là $\frac{4}{3}$ . Góc tới hạn phản xạ toàn phần khi ánh sáng truyền từ thủy tinh sang nước là bao nhiêu?

Đáp án: ………………………………………………………….

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: 62,7°

Giải thích:

Ta có $\sin i_{g h} = \frac{n_{2}}{n_{1}} = \frac{\frac{4}{3}}{1,5} \Rightarrow i_{g h} \approx {62,7}^{o}$

Câu 14: Biết chiết suất của thủy tinh là 1,5. Tính góc tới hạn phản xạ toàn phần khi ánh sáng truyền từ thủy tinh sang không khí.

Đáp án: ………………………………………………………….

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: 41,8^o

Giải thích:

Ta có $\sin i_{g h} = \frac{n_{2}}{n_{1}} = \frac{1}{1,5} = \frac{2}{3} \Rightarrow i_{g h} \approx {41,8}^{o}$

Câu 15: Một tia sáng hẹp truyền từ môi trường có chiết suất $\sqrt{3}$ đến mặt phân cách với môi trường khác có chiết suất n. Để tia sáng tới gặp mặt phân cách hai môi trường dưới góc i ≥ 60^o sẽ xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần thì chiết suất n phải thoả mãn điều kiện gì?

Đáp án: ………………………………………………………….

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: n ≤ 1,5

Giải thích:

Ta có $\sin i_{g h} = \sin 60^{0} = \frac{n_{2}}{n_{1}} = \frac{n}{\sqrt{3}} = > n = \sqrt{3} \sin 60^{o} = 1,5$