VI
Nhà khoa họcLớp 10–12⏱ 20 phút

Khúc xạ và thấu kính

Chiếu tia laser vào nước và thủy tinh, xem tia sáng bị bẻ cong theo định luật Snell hoặc phản xạ toàn phần, rồi di chuyển cây nến để xem ảnh qua thấu kính.

Chuẩn: HS-PS4-1

1Tò mò

Cắm ống hút vào cốc nước rồi nhìn từ bên cạnh: ống hút như bị gãy ở mặt nước. Kính lúp làm con kiến trông thật to. Cả hai điều kỳ lạ đó đều do ánh sáng bị bẻ cong.

2Khám phá

Phòng thí nghiệm ánh sáng

Hoạt động này cần màn hình lớn hơn

Hãy xoay ngang điện thoại, hoặc mở bài học trên máy tính bảng hay máy tính. Phần giải thích và câu hỏi bên dưới vẫn dùng được ở đây.

Không khí · n = 1Nước · n = 1,33pháp tuyếnθ₁θ₂n₁ sin θ₁ = n₂ sin θ₂1 × sin 40°= 1,33 × sin 28,9°θ₂ = 28,9°SillyChili
Em muốn làm gì?
Phía trên
Phía dưới
Thử xem
  • Chiếu laser từ không khí vào nước. Tia sáng lệch về phía pháp tuyến (đường nét đứt) hay ra xa nó?
  • Thử thủy tinh thay cho nước. Tia sáng lệch nhiều hơn hay ít hơn?
  • Đổi chỗ: nước ở trên, không khí ở dưới. Xoay laser từ từ. Chuyện gì xảy ra khi vượt góc tới hạn?
  • Chọn Thấu kính. Đưa vật ra xa, rồi lại gần thấu kính. Khi nào ảnh lộn ngược? Khi nào ảnh lớn hơn vật?
  • Đặt vật gần hơn F. Giờ ảnh xuất hiện ở đâu?

3Giải thích

SillyChili
Bước 1 / 5

Ánh sáng bị bẻ cong ở mặt phân cách

Ánh sáng từ đáy ống hút đổi hướng khi ra khỏi mặt nước. Mắt ta cho rằng ánh sáng đi thẳng, nên ống hút trông như bị gãy. Sự bẻ cong này gọi là khúc xạ.

Khúc xạ và thấu kínhn1sin⁡θ1=n2sin⁡θ21f=1do+1di\begin{aligned} n_1 \sin\theta_1 &= n_2 \sin\theta_2 \\ \frac{1}{f} &= \frac{1}{d_o} + \frac{1}{d_i} \end{aligned}

Ánh sáng lệch về phía pháp tuyến khi bị chậm lại. Thấu kính hội tụ cho ảnh thật lộn ngược của vật ở xa, và ảnh ảo cùng chiều, lớn hơn của vật nằm trong tiêu cự.

4Luyện tập

Câu 1 / 5

Ánh sáng đi xiên từ không khí vào thủy tinh. Nó lệch về hướng nào?

5Tóm tắt

  • Khúc xạ: ánh sáng bị bẻ cong khi đi vào môi trường mà nó có tốc độ khác.
  • Định luật Snell: n₁ sin θ₁ = n₂ sin θ₂, góc đo từ pháp tuyến.
  • Môi trường chậm hơn → lệch về phía pháp tuyến; nhanh hơn → lệch ra xa.
  • Vượt góc tới hạn, ánh sáng phản xạ hoàn toàn (phản xạ toàn phần).
  • Thấu kính hội tụ gom ánh sáng song song tại F; 1/f = 1/dₒ + 1/dᵢ.