Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là gì?
Khúc xạ ánh sáng được định nghĩa là hiện tượng lệch phương, hay còn gọi là phương gãy của các tia sáng khi truyền xiên góc qua mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt khác nhau.
Kết luận: Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là hiện tượng ánh sáng bị gãy khúc khi truyền xiên góc giữa hai môi trường trong suốt.
Định luật khúc xạ ánh sáng
Cho hình vẽ sau:
Như hình vẽ trên ta có
SI: tia tới
I: điểm tới
N’IN: pháp tuyến với mặt phân cách tại I
IR: tia khúc xạ
i: góc tới
r: góc khúc xạ
Khi ta thay đổi góc tới i, thực nghiệm cho kết quả sau đây được gọi là định luật khúc xạ ánh sáng. Nội dung định luật khúc xạ ánh sáng là gì sẽ được định nghĩa:
Nội dung định luật được phát biểu như sau:
- Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới (là mặt phẳng được tạo bởi tia tới và pháp tuyến) và ở phía bên kia pháp tuyến so với tia tới.
- Với hai môi trường trong suốt nhất định, tỉ số giữa sin góc tới (sin i) và sin góc khúc xạ (sin r) sẽ luôn không đổi, theo công thức sau: Sini/sinr = const ( hằng số)
Đối với một cặp môi trường trong suốt nhất định thì tỉ số giữa sin của góc tới (sini) với sin của góc khúc xạ (sinr) luôn luôn là một số không đổi. Số không đổi này phụ thuộc vào bản chất của hai môi trường và được gọi là chiết suất tỉ đối của môi trường chứa tia khúc xạ (môi trường 2) đối với môi trường chứa tia tới (môi trường 1); được kí hiệu là n21 ta có biểu thức : sini/ sinr = n21
- Nếu n21 > 1 thì góc khúc xạ nhỏ hơn góc tới. Ta nói môi trường (2)
chiết quang kém môi trường (1). - Nếu n21 < 1 thì góc khúc xạ lớn hơn góc tới. Ta nói môi trường (2) chiết quang hơn môi trường (1).
- Nếu i = 0 thì r = 0: tia sáng chiếu vuông góc với mặt phân cách sẽ truyền thẳng.
- Nếu chiếu tia tới theo hướng KI thì tia khúc xạ sẽ đi theo hướng IS (theo nguyên lí về tính thuận nghịch của chiều truyền ánh sáng).
⇒ ta có n21 = 1/ n12.
Ứng dụng hiện tượng khúc xạ ánh sáng
Trong thiên văn học, thời kỳ đầu khi kính thiên văn mới được chế tác, việc quan sát các vật thể ở xa bị ảnh hưởng bởi hiện tượng khúc xạ ánh sáng khi ánh sáng truyền từ không gian xuyên qua bầu khí quyển vào trong trái đất. Nhờ định luật khúc xạ, các nhà vật lý thiên văn đã có thể vi chỉnh các ống kính thiên văn để hình ảnh quan sát được rõ hơn. Ngày nay để loại bỏ hoàn toàn hiện tượng khúc xạ ánh sáng, các khoa học đã đặt hẳn một chiếc kính thiên văn ngoài không gian.
Câu hỏi thường gặp với hiện tượng khúc xạ ánh sáng
Hỏi: Khi cắm 1 thanh que trong một cốc nước, thanh đó không còn thẳng mà nghiêng góc khác? Khi rút ống ra khỏi cốc, không còn thấy hiện tượng trên. Giải thích?
Trả lời: Khi cắm thanh que xuống nước thì ánh sáng bị khúc xạ khi qua nước, tạo ảo giác vật trong nước bị gãy khúc, méo mó. Sóng ánh sáng truyền đến mặt trước và sau ống bị lệch nhiều hơn so với sóng đến từ chính giữa ống, khiến hình ảnh trong nước và hình ảnh thực tế khác nhau.
Hỏi: Ta nhìn thấy bầu trời đêm với các vì sao đang tỏa sáng? vì sao có hiện tượng trên?
Trả lời : Buổi tối không mây nhìn lên bầu trời thấy nhiều vì sao đang tỏa sáng đó là do các ngôi sao này tỏa ra ánh sáng, ánh sáng truyền đi bị khúc xạ hay gãy khúc từ không gian truyền đến bầu khí quyển sau đó mới đến mắt người nhìn nên ta nhìn thấy các ngôi sao đang tỏa sáng.