Giải SBT Khoa học tự nhiên 9 Bài 6: Phản xạ toàn phần

Giải SBT KHTN 9 bài 6: Phản xạ toàn phần

Giải SBT KHTN 9 bài 6: Phản xạ toàn phần hướng dẫn trả lời câu hỏi trong sách bài tập Khoa học tự nhiên 9 Kết nối tri thức, giúp các em học sinh củng cố kiến thức được học môn KHTN 9. Sau đây mời các bạn tham khảo.

Bài 6.1

Khi ánh sáng truyền từ môi trường có chiết suất n1 tới môi trường có chiết suất n2 thì điều kiện để xảy ra phản xạ toàn phần tại mặt phân cách giữa hai môi trường này là:

A. Chỉ cần n1 > n2

B. Chỉ cần góc tới lớn hơn hoặc bằng góc tới hạn: i ≥ ith

C. n1 > n2 và góc tới lớn hơn hoặc bằng góc tới hạn: i ≥ ith

D. n1 > n2 và góc tới nhỏ hơn hoặc bằng góc tới hạn: i ≤ ith

Hướng dẫn giải:

Khi ánh sáng truyền từ môi trường có chiết suất n1 tới môi trường có chiết suất n2 thì điều kiện để xảy ra phản xạ toàn phần tại mặt phân cách giữa hai môi trường này là: n1 > n2 và góc tới lớn hơn hoặc bằng góc tới hạn: i ≥ ith

Đáp án: C

Bài 6.2

Ghép nội dung ở cột bên trái với nội dung tương ứng ở cột bên phải để có một phát biểu đúng và đầy đủ.

1. Ánh sáng truyền từ môi trường có chiết suất n1 sang môi trường n2 (n1 > n2) và góc tới lớn hơn góc tới hạn (i > ith) là	a. luôn xảy ra không cần điều kiện về áp suất
2. Khi có tia khúc xạ truyền gần sát mặt phân cách hai môi trường thì có thể kết luận	b. điều kiện để có phản xạ toàn phần
3. Nếu có phản xạ toàn phần khi ánh sáng truyền từ môi trường (1) vào môi trường (2) thì có thể kết luận	c. cả hai định luật đều tuân theo định luật phản xạ ánh sáng
4. Phản xạ toàn phần và phản xạ thông thường giống nhau ở tính chất là	d. không thể có phản xạ toàn phần khi đảo chiều truyền của ánh sáng
	e. góc tới có giá trị coi như bằng góc tới hạn

Hướng dẫn giải:

1-b, 2-e, 3-d, 4-c

Bài 6.3

Tia sáng truyền từ không khí vào chất lỏng với góc tới i = 60° thì góc khúc xạ r = 30°. Khi chiếu tia sáng đó từ chất lỏng ra không khí, muốn có phản xạ toàn phần thì góc tới i phải thoả mãn điều kiện nào dưới đây? Cho biết sin 35,26°≈ 0,58.

A. i > 42°.

B. i < 42°.

C. i > 35,26°.

D. i > 28,5°.

Hướng dẫn giải:

Ta có: \({n_2} = \frac{{{n_1}\sin i}}{{{\mathop{\rm s}\nolimits} {\rm{inr}}}} = \frac{{1.\sin 60}}{{\sin 30}} = \sqrt 3\)

Muốn có phản xạ toàn phần thì i > ith mà \(\sin {i_{th}} = \frac{{{n_2}}}{{{n_1}}} = \frac{1}{{\sqrt 3 }} \to {i_{th}} = {35.26^o}\)

nên i > 35,26°.

Đáp án: C

Bài 6.4

Có tia sáng truyền từ không khí vào ba môi trường (1), (2), (3) như Hình Bài 6.1.

Phản xạ toàn phần có thể xảy ra khi ánh sáng truyền trong cặp môi trường nào sau đây?

A. Từ (2) tới (1).

B. Từ (1) tới (2).

C. Từ (3) tới (1).

D. Từ (3) tới (2).

Hướng dẫn giải:

Vì r3 > r2 > r1 nên n3 < n2 < n1 . Vậy phản xạ toàn phần có thể xảy ra khi ánh sáng truyền trong cặp môi trường từ (1) tới (2).

Đáp án: B

Bài 6.5

Ba môi trường trong suốt là không khí và hai môi trường khác có các chiết suất tuyệt đối n1, n2 (với n2 > n1). Lần lượt cho ánh sáng truyền đến mặt phân cách của tất cả các cặp môi trường có thể tạo ra. Biểu thức nào sau đây không thể là sin của góc tới hạn ith đối với cặp môi trường tương ứng?

A. \(\frac{{{n_2}}}{{{n_1}}}\)

B. \(\frac{1}{{{n_1}}}\)

C. \(\frac{1}{{{n_2}}}\)

D. \(\frac{{{n_1}}}{{{n_2}}}\)

Hướng dẫn giải:

\(\frac{1}{{{n_1}}}\)không thể là sin của góc tới hạn ith đối với cặp môi trường tương ứng

Đáp án: A

Bài 6.6

Có ba môi trường trong suốt (1), (2) và (3). Với cùng một góc tới, nếu ánh sáng đi từ môi trường (1) vào môi trường (2) thì góc khúc xạ là 30°, nếu ánh sáng đi từ môi trường (1) vào môi trường (3) thì góc khúc xạ là 45°. Cho biết sin 30° = 0,5; sin 45° = \(\frac{{\sqrt 2 }}{2}\)

a) Trong hai môi trường (2) và (3), tốc độ ánh sáng truyền trong môi trường nào lớn hơn?

b) Tính góc tới hạn phản xạ toàn phần giữa hai môi trường (2) và (3).

Hướng dẫn giải:

a) n1sini = n2sin30° = n3sin45°

\(\Rightarrow \frac{{{n_2}}}{{{n_3}}} = \frac{{\sin {{45}^o}}}{{\sin {{30}^o}}} = \sqrt 2 > 1\)

Vì n2 > n3 nên v3 > v2 tốc độ ánh sáng truyền trong môi trường (3) lớn hơn

môi trường (2).

b) \(\sin {i_{th}} = \frac{{\sin {{30}^o}}}{{\sin {{45}^o}}} = \frac{2}{{\sqrt 2 }} \Rightarrow {i_{th}} = {45^o}\)

Bài 6.7

Một khối thuỷ tinh có tiết diện thẳng như Hình Bài 6.2 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). Biết chiết suất của thuỷ tinh là n = 1,5. Vẽ đường đi của tia sáng trong khối thuỷ tinh. Phương của tia ló hợp với pháp tuyến của mặt mà tia sáng ló ra một góc bằng bao nhiêu độ?

Bài 6.8

Lõi của một sợi quang hình trụ (Hình Bài 6.3) có chiết suất n1 = 1,5 và phần bọc ngoài có chiết suất n2=1,41. Tia sáng truyền đi bằng được trong sợi quang với góc tới α=29°.

a) Tính các góc r và i

b) Tính góc tới hạn phản xạ toàn phần giữa lớp vỏ và lõi.

Hướng dẫn giải:

a) Ta có: \(\sin r = \frac{{\sin \alpha }}{{{n_1}}} = \frac{{\sin {{29}^o}}}{{1,5}} = 0,32 \Rightarrow r = 18,{66^o} \Rightarrow i = 71,{34^o}\)

b) \(\sin {i_{th}} = \frac{{{n_2}}}{{{n_1}}} = \frac{{1,41}}{{1,5}} \Rightarrow {i_{th}} \approx 70,{05^o}\)

Bài 6.9

Một cái đinh được cắm vuông góc vào tâm O của một tấm gỗ hình tròn có bán kính R = 0,05 m. Tấm gỗ được thả nổi trên mặt thoáng của một chậu nước (Hình Bài 6.4). Đầu A của đinh ở trong nước. Cho chiết suất của nước là n = \(\frac{4}{3}\)

a) Cho chiều dài OA của đinh ở trong nước là 8,7 cm. Hỏi đặt mắt ở trong không khí nhìn đầu đinh theo phương đi sát mép gỗ sẽ thấy đầu đinh ở cách mặt nước một khoảng bao nhiêu?

b) Cho chiều dài OA giảm dần. Xác định khoảng cách OA để mắt không còn nhìn thấy đầu A của định.

Hướng dẫn giải:

a) Theo Hình Bài 6.2G ta có:

\(\tan \alpha = \frac{{OA}}{R} = \frac{{8,7}}{5} \approx 1,73 \Rightarrow \alpha \approx {60^o} \Rightarrow i = {90^o} - \alpha = {30^o}\)

\(\sin r = n\sin i = \frac{4}{3}\sin {30^o} = \frac{2}{3} \Rightarrow r = 41,{8^o}\)

Vậy tanr = tan 41,8° ≈ 0,89

Lại có: \({\mathop{\rm t}\nolimits} {\rm{anr}} = \frac{{OB}}{{OA'}} \Rightarrow OA' = \frac{{OB}}{{\tan 41,{8^o}}} = \frac{{0,05}}{{\tan 41,{8^o}}} \approx 0,056(m)\)

b) Theo Hình Bài 6.3G, nếu cho chiều dài OA giảm dần thì góc tới i sẽ tăng dần. Khi i≥ith thì tia sáng sẽ phản xạ toàn phần, không có tia khúc xạ ló ra không khí. Khi đó, mắt không còn nhìn thấy đầu A của đinh nữa: \(\sin {i_{th}} = \frac{1}{n} = \frac{3}{4} \Rightarrow {i_{th}} \approx 48,{6^o}\)

Từ Hình Bài 6.3G, ta xác định được:

\(OA = \frac{{OB}}{{\tan (\widehat {OAB})}} = \frac{{OB}}{{\tan {i_{th}}}} = \frac{{OB}}{{\tan 48,{6^o}}} = \frac{5}{{1,13}} \approx 4,4(cm)\)