Thí nghiệm 3: Khảo sát phương của tia khúc xạ

Chuẩn bị:

- Bản bán trụ bằng thuỷ tinh trong suốt;

- Một tấm xốp mỏng có gắn bảng chia độ;

- Bốn chiếc đinh ghim giống nhau;

- Một tấm nhựa phẳng.

Tiền hành:

- Bố trí thí nghiệm như Hình 5.4.

- Cắm các đinh ghim tại O và A để xác định pháp tuyến OA.

- Cắm đinh ghim ở B để xác định tia tới là BO.

Lưu ý: Để các đinh ghim ở O, A, B sao cho mũ đinh có chiều cao bằng  bề dày bản bán trụ thuỷ tinh. Khi đó mặt phẳng tới đi qua ba đầu đinh ghim ở O, A, B song song với tấm xốp.

- Đặt mắt để nhìn vào mặt phẳng của bản bán trụ sao cho đầu mũ đinh ghim ở O che khuất ảnh đầu mũ đinh ghim ở B.

- Cắm đinh ghim ở C trên đường truyền sáng từ O tới mắt sao cho đầu mũ đinh ghim ở C che khuất ảnh đầu đinh ghim ở B và O. Khi đó tia khúc xạ sẽ là tia OC.

- Bỏ bản bán trụ thuỷ tinh ra, dùng tấm nhựa phẳng để kiểm tra các tia BO, OA, OC có đồng phẳng hay không?

Trả lời câu hỏi sau:

Kết quả thí nghiệm cho thấy tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng nào?

Giải thích được một số hiện tượng trong thực tiễn: một ống hút thẳng cắm nghiêng trong một cốc nước dường như bị gãy khúc tại mặt phân cách, nhìn thấy một vật nằm ở đáy bể nước gần hơn so với vị trí thực của nó, …

1. Hình 5.5 mô tả hiện tượng khúc xạ khi tia sáng truyền từ môi trường nước ra không khí. Chỉ ra điểm tới, tia tới, tia khúc xạ, vẽ pháp tuyến tại điểm tới. So sánh độ lớn của góc khúc xạ và góc tới.

Tại sao khi trong cốc không có nước thì ta không thể nhìn thấy đồng xu (hình a), còn nếu vẫn giữ nguyên vị trí đặt mắt và cốc nhưng rót nước vào cốc thì ta lại nhìn thấy đồng xu (hình b)?

Một tia sáng truyền tới mặt nước tạo ra một tia phản xạ và một tia khúc xạ (Hình 5.3). Hãy vẽ vào vở và bổ sung chiều mũi tên của các tia sáng.

1. Khi một tia sáng đi từ môi trường này sang môi trường khác, chiết suất tỉ đối của hai môi trường cho ta biết điều gì về đường đi của tia sáng đó?

2. Tính chiết suất của nước. Biết tia sáng truyền từ không khí với góc tới là i = 60° thì góc khúc xạ trong nước là r = 40°.

Thí nghiệm 2: Tìm hiểu mối liên hệ giữa góc khúc xạ và góc tới

Chuẩn bị:

Dụng cụ thí nghiệm như thí nghiệm 1.

Tiến hành:

- Bố trí thí nghiệm như Hình 5.1.

- Chiếu tia sáng tới mặt phân cách tại điểm tới I (tâm của đường tròn chia độ) lần lượt với góc tới 0°, 20°, 40°, 60°, 80°.

- Đọc giá trị của góc khúc xạ tương ứng và hoàn thành vào vở theo mẫu tương tự Bảng 5.1.

Trả lời câu hỏi và thực hiện các yêu cầu sau:

1. Tia khúc xạ nằm ở phía nào của pháp tuyến so với tia tới?

2. So sánh độ lớn góc tới và góc khúc xạ.

3. Nhận xét tỉ số giữa sin góc tới I và sin góc khúc xạ r.