khúc xạ ánh sáng

Định nghĩa. Khúc xạ ánh sáng là hiện tượng lệch phương (gãy) của các tia sáng khi truyền xiên góc qua mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt khác nhau.

Hiểu bằng hình ảnh. Cắm một chiếc đũa vào cốc nước, ta thấy đũa như bị gãy tại mặt nước. Vì ánh sáng truyền trong nước chậm hơn trong không khí nên đường đi của tia sáng bị bẻ cong.

Công thức cần nhớ

• Định luật khúc xạ Snell: $n_1\sin i = n_2\sin r$
• Trong đó $i$ là góc tới, $r$ là góc khúc xạ. $n_1, n_2$ là chiết suất của môi trường.
• Chiết suất tuyệt đối: $n = \dfrac{c}{v}$ (vận tốc ánh sáng trong chân không chia cho trong môi trường).

Ví dụ giải từng bước. Ánh sáng đi từ không khí ($n_1 = 1$) vào nước ($n_2 = \dfrac{4}{3}$) với góc tới $i = 30^\circ$. Tính góc khúc xạ $r$.

• Bước 1: Áp dụng công thức $1 \cdot \sin 30^\circ = \dfrac{4}{3} \cdot \sin r$.
• Bước 2: $\sin r = \dfrac{\sin 30^\circ}{4/3} = \dfrac{0.5}{4/3} = \dfrac{3}{8} = 0.375$.
• Bước 3: Ấn máy tính suy ra $r \approx 22^\circ$.

Cách nhận biết. Đề cho ánh sáng truyền từ môi trường này sang môi trường khác, cho chiết suất, góc tới, yêu cầu tính góc khúc xạ.

Lỗi hay gặp:

• Nhầm góc tới là góc hợp với mặt phẳng phân cách. Góc $i, r$ luôn phải tính với pháp tuyến (đường vuông góc mặt phẳng).
• Viết ngược tỉ số chiết suất.

Liên hệ thực tế. Bể bơi trông nông hơn thực tế là do khúc xạ ánh sáng lừa mắt chúng ta.

Mẹo làm trắc nghiệm. Ánh sáng đi từ nơi chiết suất nhỏ sang lớn (khí vào nước) thì góc $r < i$. Đi ngược lại thì $r > i$.