Định luật khúc xạ ánh sáng
-
1314 lượt thi
-
11 câu hỏi
-
30 phút
Danh sách câu hỏi
Câu 1:
Trong các nhận định sau về hiện tượng khúc xạ, nhận định không đúng là
Xem đáp án
+ Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng chứa tia tới và pháp tuyến → A đúng
+ Tia khúc xạ nằm ở môi trường thứ 2 tiếp giáp với môi trường chứa tia tới → B đúng
+ Góc khúc xạ có thể lớn hơn, nhỏ hơn hoặc bằng góc tới (góc khúc xạ bằng góc tới khi góc khúc xạ bằng 0) → C đúng, D sai
Đáp án cần chọn là: D
Câu 2:
Chiếu chùm tia sáng hẹp đơn sắc từ không khí vào một môi trường trong suốt với góc tới i thì thấy tia khúc xạ vuông góc với tia phản xạ. Chiết suất n của môi trường đó đối với ánh sáng chiếu vào được xác định bởi
Xem đáp án
Tia khúc xạ vuông góc với tia phản xạ, ta có hình vẽ:
Ta có góc phản xạ: i′ = i
Tia tới và tia phản xạ vuông góc, ta có:
\[i' + r = {90^0} \Rightarrow \sin r = \cos i' = \cos i\]
Áp dụng công thức định luật khúc xạ ánh sáng, ta có:
\[\sin i = n\sin r \Rightarrow n = \frac{{\sin i}}{{\sin r}} = \frac{{\sin i}}{{\cos i}} = \tan i\]
Đáp án cần chọn là: D
Câu 3:
Tia sáng đi từ không khí khi tới gặp mặt phân cách giữa không khí và môi trường trong suốt có chiết suất n = 1,5. Phải điều chỉnh góc tới đến giá trị nào thì góc tới gấp hai lần góc khúc xạ?
Xem đáp án
Theo định luật khúc xạ ánh sáng, ta có:
\[{n_1}\sin i = {n_2}{\rm{sinr}}\]
Theo đề bài: \[i = 2r\]
\[1\sin i = 1,5{\rm{sin}}\frac{i}{2} \leftrightarrow 2\sin \frac{i}{2}{\rm{cos}}\frac{i}{2} = 1,5.\sin \frac{i}{2}\](1)
Do \[i = 2r\]nên \[i \ne 0\]
\[ \to (1) \leftrightarrow 2c{\rm{os}}\frac{i}{2} = 1,5 \to c{\rm{os}}\frac{i}{2} = \frac{3}{4} \to \frac{i}{2} = {41,4^0} \to i = {82,8^0}\]
Đáp án cần chọn là: D
Câu 4:
Tốc độ ánh sáng trong không khí là v1; trong nước là v2. Một tia sáng chiếu từ nước ra ngoài không khí với góc tới là i, có góc khúc xạ là r. Kết luận nào dưới đây là đúng?
Xem đáp án
Ta có tốc độ ánh sáng trong không khí lớn hơn tốc độ ánh sáng trong nước: v1>v2(1)
Tia sáng truyền từ nước ra ngoài không khí. Áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng ta có:
nsini = sinr ⇒ I < r(2)
Từ (1) và (2) ta có: \[{v_1} >{v_2};i < r\]
Đáp án cần chọn là: B
Câu 5:
Một tia sáng truyền từ không khí tới bề mặt một môi trường trong suốt sao cho tia phản xạ và tia khúc xạ vuông góc nhau. Khi đó góc tới và góc khúc xạ liên hệ với nhau qua hệ thức :
Xem đáp án
Áp dụng định luật phản xạ ánh sáng, tia phản xạ và tia khúc xạ vuông góc với nhau ta có:
r + i’ = 90° hay là r + i = 90°.
Đáp án cần chọn là: B
Câu 6:
Tốc độ ánh sáng trong chân không là 3.108m/s, chiết suất của kim cương là 2,42. tốc độ ánh sáng trong kim cương là :
Xem đáp án
Ta có: chiết suất tuyệt đối của kim cương:
\[n = \frac{c}{v} \to v = \frac{c}{n} = \frac{{{{3.10}^8}}}{{2,42}} = {1,24.10^8}m/s = 124000km/s\]
Đáp án cần chọn là: C
Câu 7:
Trong một tiết kiểm tra, có bốn học sinh vẽ đường truyền của một tia sáng đơn sắc từ không khí vào nước tương ứng với các đường kẻ (1), (2), (3), (4) như hình dưới. Đường kẻ nào vẽ đúng đường truyền của tia sáng đơn sắc trong trường hợp đang xét?
Xem đáp án
Ta có: \[{n_1} < {n_2}\]
\[{n_1}\sin i = {n_2}\sin r\frac{{\sin i}}{{\sin r}} = \frac{{{n_2}}}{{{n_1}}} >1\]
=>i >r
Mặt khác: Theo định luật khúc xạ ánh sáng thì:
+ Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới
+ Tia tới và tia khúc xạ nằm ở hai bên pháp tuyến tại điểm tới.
Vậy đường kẻ vẽ đúng đường truyền của tia sáng đơn sắc trong trường hợp đang xét là đường (3).
Đáp án cần chọn là: C
Câu 8:
Một cái máng nước sâu 30 cm rộng 40 cm có hai thành bên thẳng đứng. Lúc máng cạn nước thì bóng râm của thành A kéo dài tới đúng chân thành B đối diện. Người ta đổ nước vào máng đến độ cao h bằng 2/3 độ cao của thành thì bóng của thành A ngắn bớt đi một đoạn d so với trước. Biết chiết suất của nước là \(n = \frac{4}{3}\). Xác định d.
Xem đáp án
Từ hình vẽ ta thấy: \[\sin i = \frac{{A'I}}{{AI}} = \frac{{CB}}{{AB}} = \frac{{40}}{{\sqrt {{{30}^2} + {{40}^2}} }} = 0,8\]
\[ \Rightarrow \frac{1}{{{{\sin }^2}i}} = 1 + \frac{1}{{{{\tan }^2}i}} \Rightarrow \frac{1}{{{{0,8}^2}}} = 1 + \frac{1}{{{{\tan }^2}i}} \Rightarrow \tan i = \frac{4}{3}\]
Áp dụng công thức định luật khúc xạ ánh sáng, ta có:
\[\sin i = n\sin r \Rightarrow \sin r = \frac{{\sin i}}{n} = \frac{{0,8}}{{\frac{4}{3}}} = 0,6\]
\[ \Rightarrow \frac{1}{{{{\sin }^2}r}} = 1 + \frac{1}{{{{\tan }^2}r}} \Rightarrow \frac{1}{{{{0,6}^2}}} = 1 + \frac{1}{{{{\tan }^2}r}} \Rightarrow \tan r = 0,75\]
Lại có: \[h = II' = \frac{2}{3}AC = \frac{2}{3}.30 = 20\left( {cm} \right)\]
Ta có: \(\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{I\prime B = h.tani}\\{I\prime D = h.tanr}\end{array}} \right. \Rightarrow d = I\prime B - I\prime D = h(tani - tanr)\)
\[ \Rightarrow d = 20.(\frac{4}{3} - 0,75) \approx 5,8(cm)\]
Đáp án cần chọn là: C
Câu 9:
Chiếu một chùm sáng đơn sắc song song có dạng một dải mỏng và có bề rộng 10 mm từ không khí vào bề mặt của một chất lỏng có chiết suất n = 1,5 với góc tới 450. Dải sáng nằm trong một mặt phẳng vuông góc với mặt thoáng của chất lỏng. Bề rộng của dải tia sáng khi nó truyền trong chất lỏng là:
Xem đáp án
Ta có hình vẽ:
Áp dụng công thức định luật khúc xạ ánh sáng, ta có:
\[\sin i = n\sin r \Rightarrow \sin r = \frac{{\sin i}}{n} = \frac{{\sin {{45}^0}}}{{1,5}} \Rightarrow r \approx {28,13^0}\]
Từ hình vẽ ta thấy: \[II' = \frac{D}{{\cos i}} = \frac{d}{{\cos r}} \Rightarrow d = D\frac{{\cos r}}{{\cos i}}\]
\[ \Rightarrow d = 10.\frac{{\cos {{28}^0}}}{{\cos {{45}^0}}} \approx 12,47\,\,\left( {mm} \right)\]
Đáp án cần chọn là: D
Câu 10:
Một dây cọc dài được cắm thẳng đứng xuống một bể nước chiết suất \(\frac{4}{3}\). Phần cọc nhô ra ngoài mặt nước là 30cm, bóng của nó trên mặt nước dài 40cm và dưới đáy bể nước dài 190cm. Chiều sâu của lớp nước là:
Xem đáp án
Theo đầu bài, ta có:
\(\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{{n_1} = 1}\\{{n_2} = \frac{4}{3}}\end{array}} \right.;CD = 190cm;BI = CH = 40cm;AB = 30cm\)
Từ hình vẽ, ta có:
\[\begin{array}{*{20}{l}}{\tan i = \frac{{BI}}{{AB}} = \frac{{40}}{{30}} = \frac{4}{3} \to i = {{53,1}^0}}\end{array}\]
Theo định luật khúc xạ ánh sáng, ta có:
\[{n_1}\sin i = {n_2}{\rm{sinr}} \to {\rm{sinr}} = \frac{{{n_1}\sin i}}{{{n_2}}} = \frac{{1.\sin 53,1}}{{\frac{4}{3}}} = 0,6 \to r = {36,87^0}\]
Mặt khác, từ hình ta có:
\[{\rm{tanr}} = \frac{{HD}}{{IH}} = \frac{{C{\rm{D}} - CH}}{{IH}} \to IH = \frac{{C{\rm{D}} - CH}}{{{\rm{tanr}}}} = \frac{{190 - 40}}{{0,75}} = 200cm\]
Đáp án cần chọn là: A
Câu 11:
Bể chứa nước có thành cao 80cm và đáy phẳng dài 120cm. Độ cao mực nước trong bể là 60cm, chiết suất của nước là 4/3. Ánh nắng chiếu theo phương nghiêng một góc 300so với phương ngang. Độ dài của bóng đen tạo thành dưới đáy bể là:
Xem đáp án
Ta có, ánh nắng chiếu nghiêng một góc 300so với phương ngang =>i = 600
Từ hình vẽ ta có:
\[\tan i = \frac{x}{{MA}} \to x = MAtan60 = 20\sqrt 3 cm\]
\[{\rm{sinr}} = \frac{{HJ}}{{\sqrt {H{I^2} + H{J^2}} }}\]
+ Theo định luật khúc xạ ánh sáng, ta có:
\[\begin{array}{*{20}{l}}{\frac{{\sin i}}{{{\rm{sinr}}}} = n \leftrightarrow \frac{{\sin {{60}^0}}}{{\frac{{HJ}}{{\sqrt {H{I^2} + H{J^2}} }}}} = \frac{4}{3} \to \frac{{HJ}}{{\sqrt {H{I^2} + H{J^2}} }} = \frac{{3\sqrt 3 }}{8}}\\{ \leftrightarrow \frac{{H{J^2}}}{{H{I^2} + H{J^2}}} = \frac{{27}}{{64}} \to H{J^2} = \frac{{27}}{{37}}H{I^2} \to HJ = \sqrt {\frac{{27}}{{37}}} .60 = 51,25cm}\end{array}\]
Vậy vệt sáng ở dưới đáy bể là: \[y = x + HJ = 20\sqrt 3 + 51,25 = 85,9cm\]
Đáp án cần chọn là: C