Khúc Xạ Ánh Sáng Là Gì? Định Luật Và Công Thức Khúc Xạ Ánh Sáng

Khi quan sát một chiếc thìa bên trong cốc nước, ta sẽ có cảm giác như chiếc thìa bị gãy. Nhưng thực tế, chiếc thìa vẫn nguyên vẹn. Đây là một ví dụ điển hình cho hiện tượng khúc xạ ánh sáng. Vậy khúc xạ ánh sáng là gì? Bài viết sau của TheTips sẽ giải thích hiện tượng này, cũng như giúp các em hiểu rõ hơn về định luật và công thức liên quan.

Khúc xạ ánh sáng là gì?

Khúc xạ ánh sáng là hiện tượng các tia sáng bị lệch phương (bị gãy) khi truyền xiên góc qua mặt phân cách của 2 môi trường trong suốt khác nhau.

Định luật khúc xạ ánh sáng

Định luật khúc xạ ánh sáng được diễn giải như sau:

• Tia khúc xạ luôn nằm trong mặt phẳng tới và ở phía bên kia pháp tuyến so với tia tới. Mặt phẳng tới là mặt phẳng tạo thành bởi tia tới và pháp tuyến.
• Với 2 môi trường trong suốt nhất định, tỉ số giữa sin i và sin r là một hằng số. Tỉ lệ giữa sin góc tới (sin i) và sin góc khúc xạ (sin r) luôn không đổi.

frac{sini}{sinr}=text{hằng số}

Dưới đây là hình ảnh minh họa định luật khúc xạ ánh sáng.

Trong đó:

• SI là tia tới.
• I là điểm tới.
• N’IN là pháp tuyến với mặt phân cách tại I.
• IR là tia khúc xạ.
• i là góc tới.
• r là góc khúc xạ.

Chiết suất môi trường

Chiết suất tỉ đối

Trong định luật khúc xạ ánh sáng, tỉ số không đổi sini/sinr kí hiệu là n₂₁ được gọi là chiết suất tỉ đối của môi trường 2 (môi trường chứa tia khúc xạ) đối với môi trường 1 (môi trường chứa tia tới).

Theo đó:

• Nếu n₂₁  i: Tia khúc xạ bị lệch xa trục pháp tuyến hơn, ta nói môi trường 2 chiết quang kém hơn môi trường 1.
• Nếu n₂₁ > 1 thì r

Chiết suất tuyệt đối

Chiết suất tuyệt đối của một môi trường là chiết suất tỉ đối của môi trường đó đối với môi trường chân không. Chiết suất của môi trường chân không bằng 1. Mọi môi trường trong suốt khác đều có chiết suất lớn hơn 1.

Ta có thể thiết lập được hệ thức:

n_{21}=frac{n_2}{n_1}

Trong đó:

• n₂ là chiết suất tuyệt đối của môi trường 2.
• n₁ là chiết suất tuyệt đối của môi trường 1.

Mối liên hệ giữa chiết suất tuyệt đối của một môi trường và vận tốc:​

n=frac{c}{v}

Trong đó:

• c là vận tốc ánh sáng trong chân không (c = 3.10⁸ m/s).
• v là vận tốc ánh sáng trong môi trường đang xét.

Lưu ý:

• Chiết suất của chân không là 1.
• Chiết suất của không khí = 1,000293 và thường được làm tròn = 1.
• Các môi trường trong suốt khác đều có chiết suất tuyệt đối lớn hơn 1.
• Một vài hệ thức khác của định luật khúc xạ ánh sáng mà các em cần ghi nhớ:
  • n₁sini = n₂sinr
  • Nếu i và r nhỏ hơn 10 độ thì sini ≈ i; sinr ≈ r → n₁i = n₂r .
  • Nếu i = 0, r = 0 thì không xảy ra hiện tượng khúc xạ.

Tính thuận nghịch của sự truyền ánh sáng

Sự truyền ánh sáng có tính thuận nghịch nghĩa là ánh sáng truyền đi theo đường nào thì cũng truyền ngược lại theo đường đó.

Từ tính chất này các em sẽ có hệ thức:

n_{12}=frac{1}{n_{21}}

Nguồn: Khúc Xạ Ánh Sáng – Marathon Education