Góc khúc xạ của ánh sáng tím và ánh sáng đỏ - vật lý 12

Khái niệm:

Góc tới là góc tạo bởi tia tới và pháp tuyến của mặt phẳng phân cách giữa hai môi trường.

Đơn vị tính: Degree ($°$) hoặc Radian

Khái niệm:

- Chiết suất của môi trường với ánh sáng đỏ được xác định bằng vận tốc của ánh sáng đỏ trong môi trường đó chia cho vận tốc ánh sáng trong chân không.

- Chiết suất của môi trường giải thích được hiện tượng tán sắc ánh sáng qua lăng kính do sự khác nhau về chiết suất của của các màu với lăng kính.

Đơn vị tính: không có

Khái niệm:

- Chiết suất của môi trường với ánh sáng tím được xác định bằng vận tốc của ánh sáng tím trong môi trường đó chia cho vận tốc ánh sáng trong chân không.

- Chiết suất của môi trường giải thích được hiện tượng tán sắc ánh sáng qua lăng kính do sự khác nhau về chiết suất của của các màu với lăng kính.

Đơn vị tính: không có

Khái niệm:

Góc khúc xạ của ánh sáng đỏ là góc hợp bởi tia khúc xạ của ánh sáng màu đỏ và pháp tuyến khi đi qua mặt phân cách giữa hai môi trường.

Đơn vị tính: Degrees $\left(°\right)$ hoặc Radian (rad)

Khái niệm:

Góc khúc xạ của ánh sáng tím là góc hợp bởi tia khúc xạ của ánh sáng màu tím và pháp tuyến khi đi qua mặt phân cách giữa hai môi trường.

Đơn vị tính: Degrees $\left(°\right)$ hoặc Radian (rad)

Chiết suất cũng thay đổi ở những lớp không khí có có sự chênh lệch nhiệt độ.

Cầu vòng là sản phẩm của hiện tượng khúc xạ ánh sáng.

Phát biểu: Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới (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 $\left(\sin i\right)$ và sin góc khúc xạ $\left(\sin r\right)$ luôn không đổi.

Chú thích:

$SI$: tia tới; $I$: điểm tới.

$N\text{'}IN$: pháp tuyến với mặt phân cách tại $I$.

$IR$: tia khúc xạ.

$i$: góc tới; $r$: góc khúc xạ.

Khái niệm: Tỉ số không đổi $\frac{\sin i}{\sin r}$ trong hiện tượng khúc xạ được gọi là chiết suất tỉ đối $n_{21}$ của môi trường (2) (chứa tia khúc xạ) đối với môi trường (1) (chứa tia tới).

Chú thích:

$n_{21}$: chiết suất tỉ đối

$i$: góc tới; $r$: góc khúc xạ

Lưu ý:

- Nếu $n_{21}>1$ thì $r<i$: Tia khúc xạ bị lệch lại gần pháp tuyến hơn. Ta nói môi trường (2) chiết quang hơn môi trường (1).

- Nếu $n_{21}<1$ thì $r>i$: Tia khúc xạ bị lệch xa pháp tuyến hơn. Ta nói môi trường (2) chiết quang kém môi trường (1).

Chú thích:

$n_1$: chiết suất của môi trường (1) chứa tia tới

$i$: góc tới

$n_2$: chiết suất của môi trường (2) chứa tia khúc xạ

$r$: góc khúc xạ

+ Nếu $n_1<n_2$ (môi trường tới chiết quang kém môi trường khúc xạ) thì $i>r$ (tia khúc xạ lệch gần pháp tuyến hơn).

+ Nếu $n_1>n_2$ (môi trường tới chiết quang hơn môi trường khúc xạ) thì  $i<r$ (tia khúc xạ lệch gần pháp tuyến hơn).

Chiếu ánh sáng trắng qua mặt bên của lăng kính

Trong thí nghiệm tán sắc của newton qua lăng kính : ta thu được ánh sáng nhiều màu biến thiên từ đỏ đến tím gọi là quang phổ khi qua lăng kính. Ta đi đến kết luận

+ Ánh sáng trắng là hỗn hợp vô số ánh sáng đơn sắc có màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím.

Nguồn phát : mặt trời, đèn dây tóc

+ Mỗi ánh sáng màu có chiết suất khác nhau khi đi qua cùng lăng kính .

+Tia đỏ lệch ít nhất , tia tím bị lệch nhiều nhất.

+ $n_{đỏ}<n_{cam}<n_{vàng}<n_{lục }<n_{lam}<n_{chàm}<n_{tím}$

Chứng minh khi xét góc nhỏ , cùng góc tới i : $D=\left(n-1\right)A$

$D_{tím}>D_{đỏ}\Rightarrow n_{tím }>n_{đỏ}$ 

Ứng dụng : cầu vồng

Công thức lăng kính:

$$\begin{gathered} \sin \left(i\right)=n\sin \left(r\right) \\ \sin \left(i\text{'}\right)=n\sin \left(r\text{'}\right) \\ r+r\text{'}=A \\ D=i+i\text{'}-A=i-A+arc\sin \left(n\sin \left(A-arc\sin \left(\frac{\sin \left(i\right)}{n}\right)\right)\right) \end{gathered}$$

Với n là chiết suất của môi trường với ánh sáng đó

$∆D=D_{tím}-D_{đỏ}=$$arc\sin \left(n_{tím}\sin \left(A-arc\sin \left(\frac{\sin \left(i\right)}{n_{tím}}\right)\right)\right)-arc\sin \left(n_{đỏ}\sin \left(A-arc\sin \left(\frac{\sin \left(i\right)}{n_{đỏ}}\right)\right)\right)$