Khúc xạ ánh sáng là gì? Định luật về khúc xạ ánh sáng

Đã bao giờ bạn tự hỏi: “tại sao khi cắm một chiếc bút chì nghiêng trong 1 cốc nước, thì cây bút chì đó không còn thẳng nữa mà lại nghiêng/gãy đi một góc khác, nhưng khi rút bút chì ra thì chúng lại trở về trạng thái thẳng đuột ban đầu?”. Các nhà khoa học cho biết, đó là hiện tượng khúc xạ ánh sáng. Vậy hiện tượng khúc xạ ánh sáng là gì, định luật khúc xạ ánh sáng là như thế nào,... Tất cả sẽ được giải đáp trong bài viết ngay sau đây!

Khúc xạ ánh sáng là gì

Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là gì

Phân tích ví dụ được nêu ở phần đầu bài viết, ta thấy rằng khi đặt bút chì nằm nghiêng trong cốc nước, phần ánh sáng phản xạ được truyền từ bút chì đã không còn truyền thẳng được nữa mà chúng bị gấp khúc tại mặt phân cách giữa 2 môi trường (không khí & chất lỏng). 

Chính vì lý do đó mà khiến cho chiếc bút dường như đã bị nghiêng đi một phần. Đây cũng chính là hiện tượng khúc xạ ánh sáng được đưa vào nền giáo dục ở những năm học cấp 2 (lớp 9).

Hay nói cách khác, hiện tượng khúc xạ ánh sáng chính là hiện tượng ánh sáng bị gãy khúc tại mặt phân cách khi truyền xiên góc giữa hai môi trường trong suốt.

Xem thêm

• Cường độ dòng điện là gì? Các công thức phải nhớ
• Độ ẩm không khí là gì? Công thức tính độ ẩm của không khí
• Hệ mặt trời có bao nhiêu hành tinh? Bật mí thông tin thú vị

Định luật của khúc xạ ánh sáng

Định luật khúc xạ ánh sáng

Đầu tiên, ta có công thức khúc xạ ánh sáng như sau:

“n1. sini = n2. sinr”

 Trong đó: 

i là góc tới (góc được hợp bởi tia tới và tia pháp tuyến)

r là góc phản xạ (là góc được hợp bởi pháp tuyến và tia phản xạ)

n1 được hiểu là chiết suất tuyệt đối của môi trường 1

n2 được hiểu là chiết suất tuyệt đối của môi trường 2

Vì vậy, với công thức trên, ta có thể phát biểu định luật khúc xạ ánh sáng như sau:

Tia khúc xạ sẽ nằm trong mặt phẳng tới và ở phía bên kia pháp tuyến so với tia tới

Nếu ở trong 2 môi trường trong suốt, thì nhất định tỉ số của sin góc tới và sin góc khúc xạ phải bằng một hằng số nhất định: sini/sinr = n2/n1 = const

⚠Lưu ý!

Nếu góc tới nhỏ <10 độ thì  n1i=n2r

Các tia sáng nếu được truyền vuông góc với mặt phân cách thì truyền thẳng và không bị gãy khúc

Ví dụ

Nếu chiếu 1 tia sáng từ nước lên không khí thì góc được hợp bởi tia phản xạ và pháp tuyến là 60॰. Hỏi góc tới bằng bao nhiêu?

Lời giải

Ta có: Chiết suất tuyệt đối của môi trường nước là 4/3, chiết suất tuyệt đối của môi trường không khí là 1 → n1 = 4/3 ; n2 = 1

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

sini/sinr = n2/n1 → sini = (n2/n1)∶ sinr =3/4

→ I = 53.9॰

Vậy ta có góc tới bằng 53.9॰

Cách xác định góc khúc xạ ánh sáng

Các câu hỏi thường gặp về hiện tượng khúc xạ ánh sáng

Câu 1: Khi ta cắm 1 thanh/que vào trong một cốc nước, thanh đó không còn được thẳng mà sẽ nghiêng sang một góc khác. Tuy nhiên, khi rút thanh/que đó ra khỏi cốc lại không còn thấy hiện tượng trên. Giải thích?

Lời giải:

Khi cắm thanh/que xuống nước thì ánh sáng sẽ bị khúc xạ khi qua nước. Từ đó, chúng sẽ tạo ra ảo giác vật nằm trong nước bị gãy khúc hoặc méo mó.

Ngoài ra, sóng ánh sáng khi truyền đến các bề mặt xung quanh ống sẽ bị lệch nhiều hơn so với sóng ánh sáng đến từ chính giữa ống. Điều này lý giải cho việc tại sao hình ảnh trong nước và hình ảnh trong thực tế lại khác nhau.

Câu 2: Vào ban đêm, nếu nhìn lên bầu trời ta sẽ thấy các ngôi sao đang tỏa sáng. Vậy vì sao có hiện tượng trên?

Lời giải:

Nếu vào buổi tối không mây, ta nhìn lên bầu trời và thấy nhiều ngôi sao đang tỏa sáng là do chúng đang tỏa ra ánh sáng. Ánh sáng này khi truyền đi sẽ bị khúc xạ từ không gian tới bầu khí quyển và cuối cùng là mắt người, thế nên ta mới thấy các ngôi sao như đang được tỏa sáng.

Câu 3: Tại sao khi đánh cá, người ta cần dùng tới lao phóng cá dưới nước (chỗ xa hơn) chứ không phòng trực tiếp vào con cá?

Lời giải:

Hình ảnh con cá mà chúng ta nhìn thấy trong nước chính là tia sáng bị gấp khúc và đổi hướng. Như vậy, mắt thường sẽ không thể nhận biết đâu và vị trí chính xác của con cá. 

Đồng thời, nhờ vào định luật khúc xạ ánh sáng, ta biết được vị trí của con cá trong nước và hình ảnh cá mắt thường nhìn thấy là khác nhau. Nếu người đã có kinh nghiệm chắc chắn sẽ không phóng trực tiếp vào ảo ảnh đó mà sẽ phóng xa hơn (~ góc khúc xạ). 

Như vậy, chúng ta đã cùng nhau đi tìm hiểu về khúc xạ ánh sáng là gì. Hy vọng với những kiến thức trên, bạn đã nắm được về định luật khúc xạ ánh sáng và giải quyết được những bài toán cơ bản liên quan đến sự khúc xạ ánh sáng. Nếu có điều gì thắc mắc hoặc chưa hiểu rõ trong bài viết, vui lòng để lại 1 nhận xét, chúng tôi sẽ phản hồi sớm nhất có thể!