Giải SGK Khoa học tự nhiên 9 Kết nối tri thức Bài 6: Phản xạ toàn phần

Mở đầu (trang 30) Khoa học tự nhiên 9 Kết nối tri thức Bài 6: Xét sự truyền sáng từ bán trụ thủy tinh ra không khí, khi góc tới bằng 41°, ta quan sát được đồng thời tia phản xạ và tia khúc xạ với góc khúc xạ gần bằng 90° như hình bên. Theo em khi góc tới tiếp tục tăng lên tới giá trị 60° thì tia sáng sẽ truyền như thế nào?

Trả lời:

- Khi góc tới tiếp tục tăng lên tới giá trị 60° thì ta không thấy tia khúc xạ nữa, chỉ còn thấy tia phản xạ sáng rõ nét.

I. Sự truyền ánh sáng từ môi trường chiết suất lớn vào môi trường chiết suất nhỏ hơn

Hoạt động (trang 30) Khoa học tự nhiên 9 Kết nối tri thức Bài 6: Thí nghiệm về phản xạ toàn phần

Chuẩn bị:

- Một bảng thí nghiệm có gắn tấm nhựa in vòng tròn chia độ;

- Một bản bán trị bằng thủy tinh;

- Đèn 12V – 21W có khe cài bản chắn sáng; 

- Nguồn điện (biến áp nguồn).

Tiến hành:

- Bố trí thí nghiệm như Hình 6.1.

- Chiếu chùm sáng hẹp truyền từ bản bán trụ ra không khí, tăng dần góc tới i và quan sát chùm sáng phản xạ và chùm sáng khúc xạ ra không khí.

- Quan sát và ghi chép đặc điểm nhìn thấy của chùm sáng khúc xạ và phản xạ vào vở theo mẫu Bảng 6.1.

Trả lời các câu hỏi sau:

1. Góc khúc xạ lớn hơn hay nhỏ hơn góc tới?

2. Khi nào sẽ xảy ra hiện tượng chỉ có tia phản xạ?

Trả lời:

1. Góc khúc xạ lớn hơn góc tới.

2. Hiện tượng chỉ có tia phản xạ xảy ra khi góc tới vượt qua một góc tới giới hạn cụ thể.

II. Hiện tượng phản xạ toàn phần

Hoạt động 1 (trang 31) Khoa học tự nhiên 9 Kết nối tri thức Bài 6: Tính góc tới hạn phản xạ toàn phần trong trường hợp tia sáng chiếu từ bản bán trụ thủy tinh (chiết suất n₁ = 1,5) ra không khí (chiết suất n₂ = 1).

Trả lời:

- Góc tới hạn phản xạ toàn phần trong trường hợp chiếu từ bản bán trụ thủy tinh (chiết suất n₁ = 1,5) ra không khí (chiết suất n₂ = 1) là:

$sin{i}_{th}=\frac{n_2}{n_1}=\frac{1}{1,5}=\frac{2}{3}\Rightarrow i_{th}={41}^o{48}^{\mathrm{\prime }}$

Hoạt động 2 (trang 31) Khoa học tự nhiên 9 Kết nối tri thức Bài 6: Sử dụng dụng cụ thí nghiệm ở Hình 6.1 xác định giá trị i_th, so sánh kết quả với câu 1 và rút ra nhận xét.

Trả lời:

- Sau khi thực hiện thí nghiệm ta có: ith ≈ 42° gần đúng với giá trị ở câu 1.

Câu hỏi (trang 31) Khoa học tự nhiên 9 Kết nối tri thức Bài 6: Chiếu một tia sáng từ nước tới mặt phân cách giữa nước và không khí. Biết chiết suất của nước và không khí lần lượt là n₁ = $\frac{4}{3}$ , n₂ = 1.

a) Tính góc khúc xạ trong trường hợp góc tới bằng 30^o.

b) Tính góc tới bằng 60^o thì có tia khúc xạ không? Tại sao?

Trả lời:

a) Góc khúc xạ trong trường hợp góc tới bằng 30o là: $n_{1}sini=n_{2}sinr\iff \frac{4}{3}\mathrm{.}sin30=1.sinr\Rightarrow r=41,{81}^o$

b) Góc tới hạn phản xạ toàn phần là: $sin{i}_{gh}=\frac{n_2}{n_1}=\frac{1}{\frac{4}{3}}\Rightarrow i_{gh}=48,{59}^o$

III. Một số ứng dụng của hiện tượng phản xạ toàn phần

Câu hỏi 1 (trang 32) Khoa học tự nhiên 9 Kết nối tri thức Bài 6: Giải thích vì sao chỉ quan sát được hiện tượng ảo ảnh ở khoảng cách rất xa, khi lại gần thì không thấy nữa.

Trả lời:

- Khi đến gần ảnh ảo biến mất vì ta phải quan sát vật ở xa, để các góc tới và góc khúc xạ đủ lớn, mới có thể xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần.

Hoạt động (trang 33) Khoa học tự nhiên 9 Kết nối tri thức Bài 6: Thực hiện yêu cầu sau:

1. Giải thích sự truyền ánh sáng trong sợi quang.

2. Nêu một số ứng dựng của sợi quang trong y học, công nghệ thông tin.

Trả lời:

1. Khi tia tới đi từ không khí sang lõi có chiết suất n1 thì tia này sẽ bị khúc xạ. Tia khúc xạ tới mặt tiếp xúc giữa lõi và vỏ, dưới góc tới i lớn hơn igh thì bị xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần. Hiện tượng phản xạ toàn phần được lặp lại nhiều lần tiên tiếp tai các điểm tiếp xúc giữa lõi và vỏ.

2. Ứng dụng của sợi quang trong y học, công nghệ thông tin:

- Trong công nghệ thông tin sợi quang dùng để truyền dữ liệu.

- Trong y học:

+ Sử dụng trong các thiết bị chẩn đoán hình ảnh nhứ MRI, CT, PET,..

+ Sử dụng sợi quang để dẫn ánh sáng laser đến vị trí cần điều trị giúp các quá trình phẫu thuật trở nên dễ dàng hơn.