Vật lý 11 Bài tập khúc xạ ánh sáng + phản xạ ánh sáng, trường THPT Quốc Oai - Hà Nội

BÀI TẬP KHÚC XẠ ÁNH SÁNG - PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
A. TÓM TẮT LÝ THUYẾT
1. KHÚC XẠ ÁNH SÁNG:
a. Định nghĩa: Khúc xạ ánh sáng là hiện tượng tia sáng bị đổi phương khi gặp mặt phân c ách giữa 2
môi trường trong suốt.
b. 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 góc tới (sini) và sin góc khúc xạ (sinr) luôn
không đổi: sini/sinr = hằng số.
n
sin i
= n 21 = 2  n1 sin i = n 2 si n r
Ta có:
sin r
n1
2. Chiết suất:
− Chiết suất tỉ đối: n21 = sini/sinr
− Chiết suất tuyệt đối: là chiết suất tỉ đối đối với chân không.
− Liên hệ giữa chiết suất tỉ đối và chiết suất tuyệt đối: n21 = n2/n1 = v1/v2.
c

n=

v

- Liên hệ giữa chiết suất và vận tốc ánh sáng: 
n 21 = n 2 = v1
n1 v 2


2. Phản xạ toàn phần:
a. Định nghĩa: Phản xạ toàn phần là hiện tượng phản xạ toàn bộ ánh sáng tới, xảy ra ở mặt phân cách
giữa hai môi trường trong suốt.
 n1  n 2

b. Điều kiện để có phản xạ toàn phần: 
n 2 n bé
i  i gh  sin i  sin i gh = n = n
1
lon

c. ứng dụng: Cáp quang
* Cấu tạo
Cáp quang là bó sợi quang. Mỗi sợi quang là một dây trong suốt có tính dẫn sáng nhờ phản xạ toàn
phần. Sợi quang gồm hai phần chính:
- Phần lõi trong suốt bằng thủy tinh siêu sạch có chiết suất lớn (n1).
- Phần vỏ bọc cũng trong suốt, bẳng thủy tinh có chiết suất n2 nhỏ hơn phần lõi.
Phản xạ toàn phần xảy ở mặt phân cách giữa lõi và vỏ làm cho ánh sáng truyền đi được theo sợi quang.
Ngoài cùng là một số lớp vỏ bọc bằng nhựa dẻo để tạo cho cáp độ bền và độ dai cơ học.
* Công dụng
Trong công nghệ thông tin, cáp quang được dùng để truyền thông tin, dữ liệu dưới dạng tín hiệu ánh
sáng.
B. Bài tập
1. Chiếu một tia sáng đơn sắc từ không khí tới mặt nước với góc tới 60°, tia khúc xạ đi vào trong nước
với góc khúc xạ là r. Biết chiết suất của không khí và của nước đối với ánh sáng đơn sắc này lần lượt là 1
và 1,333. Giá trị của r là
A. 37,97°.
B. 22,03°.
C. 40,52°.
D. 19,48°.
2. Tính tốc độ của ánh sáng trong thủy tinh. Biết thủy tinh có chiết suất n = 1,6 và tốc độ ánh sáng trong
chân không là c = 3.108 m/s.
A. 2,23.108 m/s.
B. 1,875.108 m/s.
C. 2/75.108 m/s.
D. 1,5.108 m/s.
3. Khi góc tới tăng 2 lần thì góc khúc xạ
A. tăng 2 lần.
C. tăng 1,4142 lần
B. tăng 4 lần.
D. chưa đủ dữ kiện để xác định.
4. Trong trường hợp sau đây, tia sáng không truyền thẳng :
A. tia sáng truyền qua mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt có cùng chiết suất.
B. tia tới vuông góc với mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt.

C. tia tới có hướng đi qua tâm của một quả cầu trong suốt.
D. tia sáng truyền xiên góc từ không khí vào kim cương.
5. Một tia sáng đi từ nước ra không khí thì tia khúc xạ:
A. ở phía bên kia của pháp tuyến so với tia tới và gần mặt phân cách hơn tia tới.
B. ở cùng phía của pháp tuyến so với tia tới và gần mặt phân cách hơn tia tới.
C. ở phía bên kia của pháp tuyến so với tia tới và gần pháp tuyến hơn tia tới.
D. ở cùng phía của pháp tuyến so với tia tới và gần pháp tuyến hơn tia tới.
6. Với một tia sáng đơn sắc, chiết suất tuyệt đối của nước là n1, của thuỷ tinh là n2. Chiết suất tỉ đối khi
tia sáng đó truyền từ nước sang thuỷ tinh là:
A. n21 = n1/n2
B. n21 = n2/n1
C. n21 = n2 – n1
D. n12 = n1 – n2
.
7. Chọn câu trả lời đúng. Trong hiện tượng khúc xạ ánh sáng:
A. góc khúc xạ luôn bé hơn góc tới
B. góc khúc xạ luôn lớn hơn góc tới
C. góc khúc xạ tỉ lệ thuận với góc tới
D. khi góc tới tăng dần thì góc khúc xạ cũng
tăng dần.
8. Chiết suất tuyệt đối của một môi trường truyền ánh sáng
A. luôn lớn hơn 1.
B. luôn nhỏ hơn 1
C. luôn bằng 1
D. luôn lớn hơn 0
9. Tính tốc độ của ánh sáng truyền trong môi trường nước. Biết tia sáng truyền từ không khí với góc tới
là i = 60° thì góc khúc xạ trong nước là r = 40°. Lấy tốc độ ánh sáng ngoài không khí c = 3.108 m/s.
A. 2,875.108 m/s.
B. 1,875.108 m/s.
C. 2,23.108 m/s.
D. 1,5.108 m/s.
10. Chiếu một ánh sáng đơn sắc từ chân không vào một khối chất trong suốt với góc tới 45 0 thì góc khúc
xạ bằng 300. Chiết suất tuyệt đôi của môi trường này là
A. 1,4142.
B. 1,732
C. 2.
D. 1,225.
o
11. Một tia sáng truyền từ môi trường A vào môi trường B dưới góc tới 9 thì góc khúc xạ là 8o. Tìm góc
khúc xạ khi góc tới là 60o.
A. 47,25o.
B. 56,33o.
C. 50,34o.
D. 58,67o
12. Chiếu một chùm tia sáng song song trong không khí tới mặt nước ( n = 4/3) với góc tới là 45 0. Góc
hợp bởi tia khúc xạ và tia tới là:
A. D = 70032’.
B. D = 450.
C. D = 25032’.
D. D = 12058’.
13. Tia sáng truyền trong không khí tới gặp mặt thoáng của chất lỏng có chiết suất n = 3 . Nếu tia phản
xạ và tia khúc xạ vuông góc với nhau thì góc tới bằng
A. 30°.
B. 60°.
C. 75°.
D. 45°.
14. Tia sáng truyền trong không khí tới gặp mặt thoáng của chất lỏng có chiết suất n = 1,6. Nếu tia phản
xạ và tia khúc xạ hợp với nhau một góc 100° thì góc tới bằng
A. 36°.
B. 60°.
C. 72°.
D. 51°.
15. Ba môi trường trong suốt (1), (2), (3) có thể đặt tiếp giáp nhau. Với cùng góc tới i = 60°; nếu ánh
sáng truyền từ (1) vào (2) thì góc khúc xạ là 45°; nếu ánh sáng truyền từ (1) vào (3) thì góc khúc xạ là
30°. Nếu ánh sáng truyền từ (2) vào (3) vẫn với góc tới i thì góc khúc xạ gần giá trị nào nhất sau đây?
A. 36°.
B. 60°.
C. 72°.
D. 51°.
16. Một bể chứa nước có thành cao 80 (cm) và đáy phẳng dài ,độ cao mực nước trong bể là 60 (cm),
chiết suất của nước là 4/3. Ánh nắng chiếu theo phương nghiêng góc 300 so với phương ngang. Độ dài
bóng đen tạo thành trên mặt nước là
A. 11,5 (cm)
B. 34,6 (cm)
C. 63,7 (cm)
D. 44,4 (cm)
17. Một bể chứa nước có thành cao 80 (cm) và đáy phẳng dài , độ cao mực nước trong bể là 60 (cm),
chiết suất của nước là 4/3. Ánh nắng chiếu theo phương nghiêng góc 300 so với phương ngang. Độ dài
bóng đen tạo thành trên đáy bể là:
A. 11,5 (cm)
B. 34,6 (cm)
C. 51,6 (cm)
D. 85,9 (cm)
18. Một tấm thủy tinh có 2 mặt song song được đặt trong không khí. Chiếu tới mặt trên của bản thủy
tinh một tia sáng SI có góc tới 450 . Khi đó tia ló khỏi bản sẽ
A. hợp với tia tới một góc 450.
B. vuông góc với tia tới.
C. song song với tia tới.
D. vuông góc với bản mặt song song.
19. Một tấm thủy tinh có mặt song song có bề dày 10 (cm), chiết suất n = 1,5 được đặt trong không khí.
Chiếu tới mặt trên của bản một tia sáng SI có góc tới 450 . Khoảng cách giữa giá của tia tới và tia ló là:
A. a = 6,16 (cm).
B. a = 4,15 (cm).
C. a = 3,25 (cm).
D. a = 2,86 (cm).
20. Đặt một thước dài 70cm theo phương thẳng đứng vuông góc với đáy bể nước nằm ngang (đầu thước
chạm đáy bể). Chiều cao lớp nước là 40cm và chiết suất là 4/3. Nếu các tia sáng mặt trời tới nước dưới
góc tới i (sini=0,8) thì bóng của thước dưới đáy bể là bao nhiêu?
A. 50cm.
B. 60cm.
C. 70cm.
D. 80cm.

3
21. Một cây cọc có chiều cao 1,2 m được cắm thẳng đứng dưới một đáy bể nằm ngang sao cho 4 cọc
ngập trong nước. Các tia sáng mặt trời chiếu tới cọc theo phương hợp với nó một góc i, với sini = 0,8.
4
Chiết suất của nước bằng 3 .Chiều dài của bóng cọc dưới đáy bể là:
A. 0,9 m
B. 0,4 m
C. 1,075 m
D. 0,675 m
22. Chiếu một tia sáng đơn sắc từ trong nước tới mặt phân cách với không khí. Biết chiết suất của nước
và của không khí đối với ánh sáng đơn sắc này lần lượt là 1,333 và 1. Góc giới hạn phản xạ toàn phần ở
mặt phân cách giữa nước và không khí đối với ánh sáng đơn sắc này là
A. 41,40°.
B. 53,12°.
C. 36,88°.
D. 48,61°.
23. Biết chiết suất của thủy tinh là 1,5, của nước là 4/2. Góc giới hạn phản xạ toàn phần khi ánh sáng
truyền từ thủy tinh sang nước:
A. 46,80
B. 72,50
C. 62,70
D. 41,80
24. Một khối bán trụ trong suốt có chiết suất n = 1,414, đặt trong không khí. Một chùm tia sáng hẹp nằm
trong một mặt phẳng của tiết diện vuông góc, chiếu tới tâm O của khối bán trụ như hình vẽ. Chọn
phương án đúng.
A. khi α = 60° thì tia khúc xạ ra ngoài không khí với góc khúc xạ 30°.
B. khi α = 45° thì tia khúc xạ ra ngoài không khí với góc khúc xạ 60°.
n


C. khi α = 60° thì tia khúc xạ đi là là trên mặt phân cách.
D. khi α = 30° thì xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần tại 0.
0
25. Có ba môi trường trong suốt. Với cùng góc tới: Nếu tia sáng truyền từ (1) vào (2) thì góc khúc xạ là
300. Nếu tia sáng truyền từ (1) vào (3) thì góc khúc xạ là 450. Góc giới hạn phản xạ toàn phần ở mặt
phân cách (2) và (3) gần giá trị nào nhất sau đây?
A. 300
B. 420
C. 460
D. Không tính được
26. Một sợi quang hình trụ, lõi có chiết suất n1 = 1,50. Phần vỏ bọc có chiết suất n2
= 1,414. Chùm tia đi từ không khí tới hội tụ ở mặt trước của sợi với góc 2α như hình

vẽ. Giá trị lớn nhất của α để các tia sáng của chùm truyền đi được trong lõi gần giá

trị nào nhất sau đây?
A. 26°.
B. 60°.
C. 30°.
D. 410
27. Một cái định được cắm vuông góc vào tâm O một tâm gỗ hình tròn có bán kính R = 5cm. Tấm gỗ
được thả nổi trên mặt thoáng của một chậu nước. Đầu A của đỉnh trong nước. Cho chiết suất của nước là
n = 4/3. Để mắt không còn nhìn thấy đầu A của đỉnh thì khoảng cách OA lớn nhất là:
A. 6,5cm
B. 7,2cm
C. 4,4cm
D. 5,6cm
S
S
28. Một khối bán trụ có chiết suất n = 1,41  2 đặt trong
450
không khí. Trong một mặt phẳng của tiết diện vuông góc, có
O
hai tia song song tới gặp mặt phẳng của bán trụ với góc tới i =
A
45° ở A và O như hình vẽ. Tính góc lệch ứng với tia tới SO sau
n
khi ánh sáng khúc xạ ra không khí.
A. 26°
B. 60°.
C. 30°.
D. 150
29. Đề bài như câu 28. Tính góc lệch ứng với tia tới SA sau khi
ánh sáng khúc xạ ra không khí.
A. 900
B. 600
C. 30°.
D. 150
30. Một khôi thuỷ tinh có tiêt diện thẳng như hình vẽ, đặt trong
không khí (ABCD là hình vuông; CDE là tam giác vuông cân).
Trong mặt phẳng của tiết diện thẳng, chiếu một chùm tia sáng
đơn sắc hẹp SI vuông góc với DE (IE< ID). Chiết suất của thủy
tinh là n = 1,5. Tính góc lệch ứng với tia tới SI sau khi ánh sáng
khúc xạ ra không khí.
A. 90°.
B. 0°.
C. 180°.
D. 150

D

A

S

I
E

C

B

n2

n1