Công thức tính chiết suất tuyệt đối - Bài tập và đáp án - Vật lý lớp 11

Buzz

Nội dung bài viết

1. Chiết suất tuyệt đối là gì?

2. Công thức tính chiết suất tuyệt đối

3. Bài tập ứng dụng kèm đáp án chi tiết

Xem thêm

Các bài tập về chiết suất tuyệt đối là phần thường thấy trong chương trình Vật Lý lớp 11. Hôm nay, Mytour sẽ cùng bạn ôn lại lý thuyết và giải các bài tập liên quan đến chủ đề này.

1. Chiết suất tuyệt đối là gì?

- Chiết suất tuyệt đối, hay còn gọi là chiết suất, là tỷ số giữa tốc độ ánh sáng trong chân không và tốc độ ánh sáng trong môi trường đó.

- Chiết suất tuyệt đối của một môi trường được tính bằng tỷ lệ giữa tốc độ ánh sáng trong chân không và tốc độ ánh sáng trong môi trường đó.

- Chiết suất tuyệt đối của một môi trường cho biết mức độ giảm tốc độ hoặc độ bẻ gãy của tia sáng khi nó chuyển từ môi trường này sang môi trường khác.

2. Công thức tính chiết suất tuyệt đối

Chiết suất tuyệt đối của một môi trường được tính bằng tỷ lệ giữa tốc độ ánh sáng trong chân không và tốc độ ánh sáng trong môi trường đó.

$n = \frac{c}{v}$

Trong đó:

- n: chiết suất tuyệt đối của môi trường

- c: tốc độ ánh sáng trong chân không, khoảng 3.10^8 m/s

- v: tốc độ ánh sáng trong môi trường

Lưu ý:

+ Chiết suất không có đơn vị đo lường

+ Tốc độ ánh sáng trong các môi trường luôn nhỏ hơn tốc độ ánh sáng trong chân không (v < c), vì vậy chiết suất tuyệt đối của mọi chất đều lớn hơn 1.

3. Bài tập ứng dụng kèm đáp án chi tiết

Bài 1: Tốc độ truyền ánh sáng trong nước là v = 225000 km/s. Tính chiết suất tuyệt đối của nước

Giải bài:

Chuyển đổi v = 225000 km/s = 2,25 x 10^8 m/s

$n = \frac{c}{v}$ $\frac{3 \times 10^{8}}{2,25 \times 10^{8}}$ $\frac{4}{3}$

Kết quả: n = 1,33

Bài 2: Chọn câu đúng: Chiết suất tuyệt đối của một môi trường truyền ánh sáng có đặc điểm nào dưới đây?

A. Chiết suất tuyệt đối luôn lớn hơn 1

B. Chiết suất tuyệt đối bằng 1

C. Chiết suất tuyệt đối luôn nhỏ hơn 1

D. Chiết suất tuyệt đối luôn lớn hơn 0

Đáp án: Chọn A. Chiết suất tuyệt đối của môi trường truyền ánh sáng luôn lớn hơn 1.

$n^{21} = \frac{n2}{n1}$

Bài 3: Khi ánh sáng từ không khí truyền vào nước với chiết suất n = 4/3 và góc khúc xạ r là 40 độ, thì góc tới i là:

A. Góc tới i bằng 20 độ

B. Góc tới i bằng 40 độ

C. Góc tới i bằng 60 độ

D. Góc tới i bằng 80 độ

Giải chi tiết: Chọn đáp án C. Góc tới i là 60 độ

Áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng, ta có:

sin i = n sin r

$\frac{4}{3}$ ^o^o

Bài 2: Một bể chứa có chiều cao thành 70cm và đáy phẳng dài 100cm. Với mực nước trong bể là 40cm và chiết suất của nước là 4/3. Nếu ánh sáng chiếu vào với góc nghiêng 30 độ so với mặt phẳng ngang, thì chiều dài bóng của thành bể trên đáy bể là bao nhiêu? (Chọn đáp án đúng nhất)

A. Chiều dài bóng là 66cm

B. Chiều dài bóng là 76cm

C. Chiều dài bóng là 86cm

D. Chiều dài bóng là 96cm

Giải chi tiết: Chọn đáp án C. Chiều dài bóng của thành bể trên đáy bể là 86cm.

Theo đề bài: HI = 40cm, AM = 70 - 40 = 30cm.

Áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng, ta có:

^o^o^o $\frac{i}{n}$ ^o

=> tan góc IAM = 30 . tan 60^o => tan góc RIH = 40 . tan 40^o30'

=> Chiều dài bóng của thành bể trên đáy bể là CR = CH + HR = 86cm.

Bài 3: Một bản mặt song song có độ dày 16cm và chiết suất n = 1,5 được đặt trong không khí. Nếu chiếu một tia sáng với góc tới 40 độ, thì khoảng cách giữa phương của tia tới và tia ló là bao nhiêu?

A. Khoảng cách là 1,47 cm

B. Khoảng cách là 2,47 cm

C. Khoảng cách là 3,47 cm

D. Khoảng cách là 4,47 cm

Đáp án: Chọn D. Khoảng cách giữa tia ló và tia tới là 4,47cm.

Bài 4: Một điểm sáng O nằm trong chất lỏng có chiết suất n, cách mặt chất lỏng 14cm, phát ra chùm ánh sáng hẹp đến gặp mặt phân cách với không khí tại điểm B với góc tới rất nhỏ, tia ló truyền theo phương BE. Nhìn từ phương BE, ảnh ảo O' của O dường như cách mặt chất lỏng 9cm. Chọn đáp án đúng nhất về chiết suất của chất lỏng này:

A. 0,56

B. 0,66

C. 1,06

D. 1,56

Đáp án: Chọn D, Chiết suất của chất lỏng này là 1,56.

Bài 5: Khi một tia sáng chuyển từ môi trường này sang môi trường khác, chiết suất tỷ đối của hai môi trường cung cấp thông tin gì về hướng đi của tia sáng đó?

Giải thích: Khi một tia sáng chuyển từ môi trường này sang môi trường khác, tỷ số chiết suất n21 của hai môi trường cho ta biết:

+ Nếu n21 > 1, tia sáng khúc xạ trong môi trường thứ hai sẽ gần với pháp tuyến của mặt phân cách hơn so với tia tới.

+ Nếu n21 < 1, tia sáng khúc xạ trong môi trường thứ hai sẽ xa hơn so với pháp tuyến của mặt phân cách so với tia tới.

Bài 6: Một bản mặt song song có độ dày 6 cm và chiết suất n = 1,5 được đặt trong không khí. Điểm sáng S cách bản mặt 20 cm, khoảng cách của ảnh S' của S qua bản mặt song song là:

A. Cách một đoạn 12 cm

B. Cách một đoạn 14 cm

C. Cách một đoạn 18 cm

D. Cách một đoạn 16 cm

Hướng dẫn giải: Chọn C. Cách một đoạn dài 18 cm

Ảnh S' cách mặt một đoạn: S'I = SI - SS' = 20 - 2 = 18 cm

Bài 6: Chiết suất của nước và thủy tinh đối với một ánh sáng đơn sắc lần lượt là 1,333 và 1,532. Tính chiết suất tỉ đối của nước so với thủy tinh đối với ánh sáng đơn sắc này.

A. Chiết suất tỉ đối là 0,199

B. Chiết suất tỉ đối là 0,870

C. Chiết suất tỉ đối là 1,433

D. Chiết suất tỉ đối là 1,149

Đáp án: Lựa chọn đáp án B. Chiết suất tỉ đối của nước so với thủy tinh đối với ánh sáng đơn sắc là 0,870

Một số bài tập nâng cao khác:

Bài 7: Xưa kia, có câu chuyện kể rằng sau một ngày làm việc vất vả, người thợ rèn Akaba đã đi qua một con suối nhỏ để uống nước. Khi nhìn xuống nước với một góc a = 45 độ so với mặt nước, anh bất ngờ thấy một chiếc nhẫn kim cương dưới đáy suối. Vui mừng và háo hức, anh ngay lập tức lao xuống suối. Đến nơi, khi nhìn thẳng xuống, anh thấy chiếc nhẫn dường như bị nâng lên so với vị trí trước đó. Tuy nhiên, anh không chần chừ, vội vàng nhặt nhẫn lên và quay trở về làng. Hãy giải thích hiện tượng mà Akaba quan sát, biết rằng theo quan sát ban đầu, chiếc nhẫn dường như được nâng lên một đoạn 18,2 cm. Tính độ sâu của con suối nếu chiết suất của nước là 4/3.

Bài 8: Một chùm ánh sáng đơn sắc song song chiếu qua một quả cầu làm từ vật liệu trong suốt. Tiết diện chùm tia này nhỏ hơn kích thước của quả cầu. Chùm tia ló tạo ra trên mặt quả cầu một vệt sáng tròn có đường kính nhỏ hơn ba lần so với đường kính tiết diện chùm tia tới. Tính chiết suất của vật liệu quả cầu.

Bài 9: Biết chiết suất của môi trường phụ thuộc vào y: n = n(y):

1. Tính chiết suất n để đường truyền ánh sáng là một phần của đồ thị parabol: y = ax² + bx + c

2. Tính chiết suất n để đường đi của tia sáng là một phần của đường tròn: (x - x^o)² + (y - y_o)² = R²

$\frac{x^{2}}{a^{2}} - \frac{y^{2}}{b^{2}} = 1$

Bài 10: Một chùm ánh sáng hẹp song song có bề rộng a, bao gồm hai thành phần đơn sắc, được chiếu lên một mặt bán kính dưới góc tới i. Chiết suất của bán đối với hai thành phần tương ứng là n1 và n2. Xác định độ dày tối thiểu của mặt bán để chùm sáng sau khi đi qua sẽ tách thành hai chùm riêng biệt, mỗi chùm chỉ chứa một thành phần đơn sắc.

Trên đây là bài viết của Mytour về Công thức tính chiết suất tuyệt đối. Hy vọng bài viết này sẽ hữu ích đối với bạn đọc. Xin chân thành cảm ơn.

Nội dung được phát triển bởi đội ngũ Mytour với mục đích chăm sóc khách hàng và chỉ dành cho khích lệ tinh thần trải nghiệm du lịch, chúng tôi không chịu trách nhiệm và không đưa ra lời khuyên cho mục đích khác.

Nếu bạn thấy bài viết này không phù hợp hoặc sai sót xin vui lòng liên hệ với chúng tôi qua email [email protected]