Bài 1 trang 172 sgk Vật lý lớp 11. Thế nào là phản xạ toàn phần? Nêu điều kiện để có phản xạ toàn phần? Hướng dẫn giải: 1. Định nghĩa Phản xạ toàn phần là hiện tượng phản xạ toàn bộ tia sáng tới, xảy ra ở mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt. Khi có phản xạ toàn phần thì không có tia khúc xạ. Ta gọi là toàn phần để phân biệt với phản xạ một phần luôn xảy ra đi kèm với sự khúc xạ. 2. Điều kiện để có phản xạ toàn phần. a) Ánh sáng truyền từ một môi trường tới môi trường chiết quang kém hơn: n2 < n1 b) Góc tới lớn hơn hoặc bằng góc giới hạn: i ≥ igh Bài 2 trang 172 sgk Vật lý lớp 11. So sánh phản xạ toàn phần với phản xạ thông thường ? Hướng dẫn giải: Phản xạ toàn phần thì không có tia khúc xạ, phản xạ không toàn phần thì không có tia khúc xạ. Bài 3 trang 172 sgk Vật lý lớp 11. Cáp quang là gì? Hãy cho biết cấu tạo của cáp quang. Nêu một vài ứng dụng. Hướng dẫn giải: 1. Cấu tạo 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 gồm hai phần chính: - Phần lõi trong suốt bằng thủy tinh siêu sạch có chiết suất lớn(n1). - Phần vỏ bọc cũng trong suốt, bẳng thủy tinh có chiết suất n2 nhỏ hơn phần lõi. Phản xạ toàn phần xảy ở mặt phân cách giữa lõi và vỏ làm cho ánh sáng truyền đi được theo sợi quang. Ngoài cùng là một số lớp vỏ bọc bằng nhựa dẻo để tạo cho cáp độ bền và độ dai cơ học. 2. Công dụng Từ những năm 80 của thế kỉ XX, cáp quang đã được ứng dụng vào việc truyền thông tin. Cáp quang có nhiều ưu điểm so với cáp bằng đồng: - Dung lượng tín hiệu lớn. - Nhỏ và nhẹ, dễ vận chuyển, dễ uốn. - Không bị nhiễu bởi các bức xạ điện từ bên ngoài, bảo mật tốt. - Không có rủi ro cháy (vì không có dòng điện). Ứng dụng của cáp quang: Trong công nghệ thông tin, cáp quang được dùng để truyền thông tin, dữ liệu dưới dạng tín hiệu ánh sáng. Bài 4 trang 172 sgk Vật lý lớp 11. Giải thích tại sao kim cương và pha lê sáng lóng lánh. Người ta tạo ra nhiều mặt cho viên kim cương hay các vật bằng pha lê để làm gì? Hướng dẫn giải: Do phản xạ toàn phần liên tiếp bên trong. Với nhiều mặt thì phản xạ toàn phần xảy ra nhiều lần. Bài 5 trang 172 sgk Vật lý lớp 11. Một chùm tia sáng hẹp truyền từ môi trường (1) chiết suất n1 tới mặt phẳng phân cách với môi trường (2) chiết sất n2. Cho bết n1 < n2 và i có giá trị thay đổi. Trường hợp nào sau đây có hiện tượng phản xạ toàn phần ? A. Chùm tia sáng gần như sát mặt phẳng phân cách. B. Góc tới i thỏa mãn điều kiện sin i > \(\frac{n_{1}}{n_{2}}\) C. Góc tới i thỏa mãn điều kiện sin i <\(\frac{n_{1}}{n_{2}}\) D. Không trường hợp nào đã nêu. Hướng dẫn giải: Chọn D Bài 6 trang 172 sgk Vật lý lớp 11. Một chùm tia sáng hẹp SI truyền trong mặt phẳng tiết diện vuông góc của một khối trong suốt như Hình 27.10. Tia sáng phản xạ toàn phần ở mặt AC. Trong điều kiện đó, chiết suất n của khối trong suốt có giá trị như thế nào? A. n ≥ √2. B. n < √2. C. 1 < n < √2. D. Không xác định được. Hướng dẫn giải: Chọn A Bài 7 trang 173 sgk Vật lý lớp 11. Có ba môi trường trong suốt. Với cùng một góc tới: - Nếu tia sáng truyền từ (1) vào (2) thì góc khúc xạ là 30o. - Nếu tia sáng truyền từ (1) vào (3) thì góc khúc xạ là 45o. Góc giới hạn phản xạ toàn phần ở mặt phân cách (2) và (3) có giá trị như thế nào (tính tròn số)? A. 30o. B. 42o. C. 45o. D. Không tính được. Hướng dẫn giải: Nếu tia sáng truyền từ (1) vào (2) thì góc khúc xạ là 30o Ta có: n1sin i = n2 sin 30o (1) Nếu tia sáng truyền từ (1) vào (3) thì góc khúc xạ là 45o n1sin i = n3sin 45o (2) Từ (1) và (2) suy ra: = n2 sin 30o = n3sin 45o (3) Từ (3) kết hợp với góc giới hạn ta có: sinigh = \(\frac{n_{3}}{n_{2}}\) = \(\frac{sin 30^{\circ}}{sin 45^{\circ}}\) = \(\frac{\sqrt{2}}{2}\) Suy ra igh = 45o. Chọn C. Bài 8 trang 173 sgk Vật lý lớp 11. Một khối bán trụ trong suốt có chiết suất n = 1,41 ≈ √2. Một chùm tia sáng hẹp nằm trong một mặt phẳng của tiết diện vuông góc, chiếu tới khối bán trụ như Hình 27.11. Xác định đường đi của chùm tia sáng với các giá trị sau đây của góc α. a) α = 60o; b) α = 45o; c) α = 300; Hướng dẫn giải: a) Phần lớn góc khúc xạ ra không khí góc r = 45o b) Còn tia khúc xạ với góc r = 60o c) Phản xạ toàn phần với i' = 90o Bài 9 trang 173 sgk Vật lý lớp 11. Một sợi quang hình trụ, lõi có chiết suất n1 = 1,50. Phần vỏ bọc có chiết suất n2= 1,41≈ √2 . Chùm tia tới hội tụ ở mặt trước của sợi với góc 2α như Hình 27.12. Xác định α để các tia sáng của chùm truyền đi được trong ống. Hướng dẫn giải: Theo kết quả ở mục 3, ta có: sin imax = \(\sqrt{n_{1}^{2}- n_{2}^{2}}\) = \(\sqrt{\left ( \frac{3}{2} \right )^{2}-2}\) = \(\frac{1}{2}\) imax = 30o => α ≤ 30o
