Vận dụng định luật khúc xạ ánh sáng lớp 9 (cách giải + bài tập)

Chuyên đề phương pháp giải bài tập Vận dụng định luật khúc xạ ánh sáng lớp 9 chương trình sách mới hay, chi tiết với bài tập tự luyện đa dạng giúp học sinh ôn tập, biết cách làm bài tập Vận dụng định luật khúc xạ ánh sáng.

Vận dụng định luật khúc xạ ánh sáng lớp 9 (cách giải + bài tập)

1. Phương pháp giải

Định luật khúc xạ ánh sáng:

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

- Với hai môi trường trong suốt nhất định, tỉ số giữa sin của góc tới (sini) và sin của góc khúc xạ (sinr) luôn không đổi: $\frac{\sin i}{\sin r}=\frac{n_2}{n_1}=n_{21}$

- Nếu n₂₁ > 1 thì r < i: Tia khúc xạ bị lệch lại gần pháp tuyến hơn.

- Nếu n₂₁ < 1 thì r > i: Tia khúc xạ bị lệch xa pháp tuyến hơn.

2. Ví dụ minh hoạ

Câu 1. Trong một thí nghiệm về sự khúc xạ ánh sáng, một học sinh ghi lại trên tấm bìa ba đường truyền của ánh sáng như hình vẽ, nhưng quên ghi chiều truyền.

Các tia nào kể sau có thể là tia khúc xạ?

A. IR₁

B. IR₂

C. IR₃

D. IR₂ hoặc IR₃

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

Tia tới và tia phản xạ phải nằm trong cùng một môi trường.

Tia khúc phải nằm ở phía bên kia pháp tuyến so với tia tới.

Do đó: IR₃ là tia tới; IR₂ là tia phản xạ; IR₁ là tia khúc xạ.

Câu 2. Chiếu một ánh sáng đơn sắc từ chân không vào một khối chất trong suốt với góc tới $\text{45°}$thì góc khúc xạ bằng $\text{30°.}$ Tính chiết suất tuyệt đối của môi trường trong suốt này.

Hướng dẫn giải

Áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng: ${\text{n}}_{\text{1}}{\text{sini = n}}_{\text{2}}\text{sinr}\Rightarrow {\text{n}}_{\text{2}}=\frac{{\text{n}}_{\text{1}}\text{sini}}{\text{sinr}}=\frac{1.\sin 45°}{\sin 30°}=\sqrt{2}.$

Câu 3. Một tia sáng truyền trong không khí tới gặp mặt thoáng của một chất lỏng có chiết suất $\sqrt{\text{2}}$ với góc tới bằng $\text{45°}$. Xác định góc khúc xạ.

Hướng dẫn giải

Áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng:

${\text{n}}_{\text{1}}{\text{sini = n}}_{\text{2}}\text{sinr}\Rightarrow \sin \text{r}=\frac{{\text{n}}_{\text{1}}\text{sini}}{{\text{n}}_{\text{2}}}=\frac{1.\sin 45°}{\sqrt{2}}=\frac{1}{2}\Rightarrow \text{r}=30°.$

3. Bài tập tự luyện

Câu 1: Ta có tia tới và tia khúc xạ trùng nhau khi

A. góc tới bằng 0^o

B. góc tới bằng góc khúc xạ.

C. góc tới lớn hơn góc khúc xạ. 

D. góc tới nhỏ hơn góc khúc xạ.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

Ta có: Khi góc tới bằng 0^o thì góc khúc xạ bằng 0^o, tia sáng không bị gãy khúc khi truyền qua hai môi trường ⇒ Tia tới và tia khúc xạ trùng nhau khi góc tới bằng 0^o.

Câu 2. Pháp tuyến là đường thẳng:

A. Tạo với tia tới một góc vuông tại điểm tới.

B. Tạo với mặt phân cách giữa hai môi trường góc vuông tại điểm tới.

C. Tạo với mặt phân cách giữa hai môi trường một góc nhọn tại điểm tới.

D. Song song với mặt phân cách giữa hai môi trường.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

Pháp tuyến NN’ là đường thẳng vuông góc với mặt phẳng phân cách giữa hai môi trường tại điểm tới.

Câu 3. Khi nói về hiện tượng khúc xạ ánh sáng, nhận định nào sau đây là đúng?

A. Góc khúc xạ bao giờ cũng nhỏ hơn góc tới.

B. Góc khúc xạ bao giờ cũng lớn hơn góc tới.

C. Góc khúc xạ bao giờ cũng bằng góc tới.

D. Tuỳ từng môi trường tới và môi trường khúc xạ mà góc tới hay góc khúc xạ sẽ lớn hơn.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

Ta thấy:

+ Khi ánh sáng truyền từ không khí sang nước thì góc khúc xạ nhỏ hơn góc tới

+ Khi ánh sáng truyền từ nước sang không khí thì góc khúc xạ lớn hơn góc tới

⇒ Tùy từng môi trường tới và môi trường khúc xạ mà góc tới hay góc khúc xạ sẽ lớn hơn.

Câu 4. Trong hiện tượng khúc xạ ánh sáng, góc khúc xạ r là góc tạo bởi

A. tia khúc xạ và pháp tuyến tại điểm tới.

B. tia khúc xạ và tia tới.

C. tia khúc xạ và mặt phân cách.

D. tia khúc xạ và điểm tới.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

Góc khúc xạ r là góc tạo bởi tia khúc xạ và pháp tuyến tại điểm tới

(Góc N’IK)

Câu 5. Trong hiện tượng khúc xạ ánh sáng, góc tới (i) là góc tạo bởi:

A. tia tới và pháp tuyến tại điểm tới.

B. tia khúc xạ và tia tới.

C. tia tới và mặt phân cách.

D. tia tới và điểm tới.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

Góc SIN là góc tới, kí hiệu là i là góc tạo bởi tia tới và pháp tuyến tại điểm tới

Câu 6. Điều nào SAI khi nói về hiện tượng khúc xạ ánh sáng?

A. Tia khúc xạ và tia tới cùng nằm trong mặt phẳng tới.

B. Góc tới tăng dần, góc khúc xạ cũng tăng dần.

C. Nếu tia sáng đi từ môi trường nước sang môi trường không khí thì góc khúc xạ lớn hơn góc tới.

D. Nếu tia sáng đi từ môi trường không khí sang môi trường nước thì góc tới nhỏ hơn góc khúc xạ.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

A, B, C - đúng

D - sai vì khi tia sáng đi từ môi trường không khí sang môi trường nước thì góc tới lớn hơn góc khúc xạ.

Câu 7: Phát biểu nào sau đây là nội dung của định luật khúc xạ ánh sáng?

A. Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới và ở bên kia pháp tuyến so với tia sáng tới.

B. Góc khúc xạ bao giờ cũng khác 0.

C. Góc tới tăng bao nhiêu lần thì góc khúc xạ tăng bấy nhiêu lần.

D. Góc tới luôn luôn lớn hơn góc khúc xạ.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

Định luật khúc xạ ánh sáng:

- Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới và ở bên kia pháp tuyến so với tia sáng tới.

- Đối với hai môi trường trong suốt nhất định, tỉ số giữa sin góc tới và sin góc khúc xạ là một hằng số.

Câu 8: Trong hiện tượng khúc xạ ánh sáng, góc tới i là góc tạo bởi:

A. tia tới và pháp tuyến tại điểm tới.

B. tia khúc xạ và tia tới.

C. tia khúc xạ và mặt phân cách.

D. tia khúc xạ và điểm tới.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

Trong hiện tượng khúc xạ ánh sáng, góc tới i là góc tạo bởi tia tới và pháp tuyến tại điểm tới.

Câu 9: Một tia sáng được rọi từ nước ra không khí. Tại đâu sẽ xảy ra hiện tượng khúc xạ ánh sáng?

A. Trên đường truyền trong không khí.

B. Tại mặt phân cách giữa không khí và nước.

C. Trên đường truyền trong nước.

D. Tại đáy xô nước.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là hiện tượng khi truyền từ môi trường trong suốt này sang môi trường trong suốt khác, tia sáng có thể bị khúc xạ (bị lệch khỏi phương truyền ban đầu) tại mặt phân cách giữa hai môi trường.

Câu 10. Tia sáng đi từ thủy tinh (chiết suất n =1,5) đến mặt phân cách với nước (chiết suất n = 4/3). Phát biểu nào đúng, phát biểu nào sai?

a) Góc tới hạn để xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần khi truyền từ thủy tinh ra nước là khoảng 64°.

b) Khi góc tới nhỏ hơn 62°, tia sáng sẽ bị khúc xạ vào nước.

c) Chiếu ánh sáng với góc tới bằng bao nhiêu độ cũng không thể xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần.

d) Khi góc tới bằng 70°, hiện tượng phản xạ toàn phần sẽ xảy ra và không có tia sáng nào truyền qua nước.

Hướng dẫn giải

a) Sai; b) Đúng; c) Sai; d) Đúng.

Ta có: ${\sin }_{ith}=\frac{n_2}{n_1}=\frac{\frac{4}{3}}{1,5}=\frac{8}{9}$$\Rightarrow i_{th}=\text{arc}\sin \left(\frac{8}{9}\right)\approx 62,7^o$

Câu 11. Phát biểu nào đúng, phát biểu nào sai khi nói về định luật khúc xạ ánh sáng.

a) Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới và ở bên kia pháp tuyến so với tia sáng tới.

b) Tia khúc xạ không bao giờ nằm trong mặt phẳng tới.

c) Tỉ số giữa sin của góc tới và sin của góc khúc xạ là một hằng số.

d) Góc khúc xạ luôn bằng góc tới.

Hướng dẫn giải

a) Đúng

b) Sai. Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới.

c) Đúng

d) Sai. $\frac{\sin i}{\sin r}=\frac{n_2}{n_1}$= hằng số.

Câu 12: Trong hiện tượng khúc xạ ánh sáng, ánh sáng thay đổi hướng khi đi qua các môi trường khác nhau, tạo nên những hiệu ứng thú vị và hữu ích. Phát biểu nào đúng, phát biểu nào sai?

a. Tia khúc xạ nằm ở môi trường thứ 2 tiếp giáp với môi trường chứa tia tới.

b. SI là tia khúc xạ, IR là tia tới, IN là pháp tuyến.

c. Góc SIN là góc tới.

d. Khi góc tới bằng 0 thì không có tia khúc xạ.

Hướng dẫn giải

a – Sai: Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng chứa tia tới và pháp tuyến.

b – Sai: SI là tia tới, IR là tia khúc xạ, IN là pháp tuyến.

c – Đúng: Góc SIN là góc tới.

d – Đúng: Khi góc tới bằng 0 thì không có tia khúc xạ, khi đó tia tới và tia khúc xạ trùng nhau.

Câu 13: Quan sát hòn sỏi dưới nước nhìn thấy chúng rất gần mặt nước. Phát biểu nào đúng, phát biểu nào sai?

a. Ánh sáng từ hòn sỏi đến mắt truyền theo đường thẳng.

b. Hình ảnh ta nhìn thấy là vị trí thật của hòn sỏi.

c. Tia sáng truyền từ không khí vào nước tuân theo định luật khúc xạ ánh sáng.

d. Ánh sáng từ hòn sỏi truyền đến mắt đi theo đường gấp khúc.

Hướng dẫn giải

a – Sai: Ánh sáng từ hòn sỏi truyền đến mắt bị khúc xạ.

b – Sai: Hình ảnh ta nhìn thấy không là vị trí thật của hòn sỏi.

c – Đúng: Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là hiện tượng khi truyền từ môi trường trong suốt này sang môi trường trong suốt khác, tia sáng có thể bị khúc xạ (bị lệch khỏi phương truyền ban đầu) tại mặt phân cách giữa hai môi trường.

d – Đúng: Ánh sáng từ hòn sỏi truyền đến mắt bị khúc xạ.

Câu 14: Xét một tia sáng truyền từ không khí vào nước. Khi góc tới bằng 0⁰ thì góc khúc xạ bằng bao nhiêu?

Hướng dẫn giải

Khi góc tới bằng 0⁰ thì góc khúc xạ bằng 0⁰, tia sáng không bị gãy khúc khi truyền qua hai môi trường.

Câu 15: Tính chiết suất của môi trường thứ 2. Biết tia sáng truyền từ không khí với góc tới là i = 60° thì góc khúc xạ trong môi trường thứ 2 là r = 30°

Hướng dẫn giải

Chiết suất của môi trường thứ 2 là n = $\frac{\sin i}{\sin r}=\frac{\sin {60}^0}{\sin {30}^0}=\sqrt{3}$

Câu 16: Tia sáng truyền từ không khí với góc tới là i = 45° thì góc khúc xạ trong nước là bao nhiêu? Biết chiết suất của nước là 1,33.

Hướng dẫn giải

Ta có: n = $\frac{\sin i}{\sin r}=\frac{\sin {45}^0}{\sin r}$ ⇔1,33 = $\frac{\sin {45}^0}{\sin r}$⇒ sin r = 0,53⇒ r ≈ 32^o

Câu 17: Một tia sáng truyền từ môi trường A vào môi trường B dưới góc tới 19^o thì góc khúc xạ là 15^o. Khi góc tới là 40^o thì góc khúc xạ là bao nhiêu?

Hướng dẫn giải

Theo định luật khúc xạ ánh sáng, đối với 2 môi trường trong suốt nhất định, tỉ số giữa sin góc tới và sin góc khúc xạ là một hằng số.

$\frac{\sin i_1}{\sin r_1}=\frac{\sin i_2}{\sin r_2}\iff \frac{\sin 19}{\sin 15}=\text{}\frac{\sin 40}{\sin r_2}\Rightarrow \sin r_2\approx 0,511\Rightarrow r_2\approx {30}^{o}44\text{'}$

Câu 18: Chiếu một tia sáng đơn sắc từ không khí tới mặt nước với góc tới i = 60°, tia khúc xạ đi vào trong nước với góc khúc xạ là r = 42°. Tính chiết suất của nước.

Hướng dẫn giải

Ta có: $\frac{\sin i}{\sin r}=n\iff \frac{\sin {60}^o}{\sin {42}^o}=\text{\hspace{0.17em}}n\Rightarrow n\approx 1,3.$

Câu 19.

a) Một tia sáng truyền từ không khí vào nước, chiết suất của nước là $\text{n = }\frac{\text{4}}{\text{3}}\text{,}$ một phần phản xạ và một phần khúc xạ vuông góc với nhau. Xác định giá trị của góc tới.

b) Chiếu tia sáng đơn sắc từ một khối chất lỏng ra không khí với góc tới 40° thì góc khúc xạ là 60°. Tính chiết suất của chất lỏng.

b) Áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng: ${\text{n}}_{\text{1}}{\text{sini = n}}_{\text{2}}\text{sinr}\Rightarrow {\text{n}}_1=\frac{{\text{n}}_2\text{sinr}}{\text{sini}}=\frac{1.\sin 60°}{\sin 40°}\approx 1,35$

Câu 20. Tia sáng truyền trong không khí tới gặp mặt thoáng một chất lỏng, chiết suất $\text{n = }\sqrt{\text{3}}\text{.}$ Hai tia phản xạ và khúc xạ vuông góc với nhau. Tính giá trị của góc tới.

Hướng dẫn giải

Ta có $n_1\mathrm{sini}=n_2\mathrm{sinr}\iff \frac{\mathrm{sini}}{\mathrm{sinr}}=\frac{n_2}{n_1}\iff \frac{\mathrm{sini}}{\text{cosi}}=\sqrt{3}\iff \mathrm{tani}=\sqrt{3}\Rightarrow i=4\text{5}°.$

$\text{(sinr = cosi}$ vì $\text{i, r}$ là 2 góc phụ nhau).

Xem thêm các dạng bài tập Khoa học tự nhiên 9 phần Vật Lí hay, chi tiết khác:

• Hiện tượng phản xạ toàn phần và ứng dụng
• Hiện tượng tán sắc qua lăng kính. Màu sắc của vật
• Sự truyền sáng qua lăng kính
• Sự tạo ảnh qua các loại thấu kính
• Bài tập thấu kính hội tụ

Xem thêm các loạt bài Để học tốt Vật Lí lớp 9 hay khác:

• Giải bài tập Vật lý 9
• Giải sách bài tập Vật Lí 9
• Giải VBT Vật Lí 9
• Đề thi Vật Lí 9

• Hơn 20.000 câu trắc nghiệm Toán,Văn, Anh lớp 9 có đáp án

---