Giải SBT KHTN 9 Bài 5: Khúc xạ ánh sáng

Giải SBT KHTN 9 bài 5: Khúc xạ ánh sáng 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 5.1 trang 14 SBT KHTN lớp 9

Phát biểu nào sau đây là đúng khi nói về hiện tượng khúc xạ ánh sáng?

A. Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là hiện tượng tia sáng truyền từ môi trường trong suốt này sang môi trường trong suốt khác bị gãy khúc tại mặt phân cách giữa hai môi trường.

B. Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là hiện tượng tia sáng truyền theo đường cong từ môi trường trong suốt này sang môi trường trong suốt khác.

C. Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là hiện tượng tia sáng truyền thẳng từ mô trường trong suốt này sang môi trường trong suốt khác.

D. Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là hiện tượng tia sáng truyền từ môi trường trong suốt này sang môi trường trong suốt khác.

Hướng dẫn giải:

 Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là hiện tượng tia sáng truyền từ môi trường trong suốt này sang môi trường trong suốt khác bị gãy khúc tại mặt phân cách giữa hai môi trường. 

Đáp án: A

Bài 5.2 trang 14 SBT KHTN lớp 9

Trường hợp nào dưới đây tia sáng truyền tới mắt là tia khúc xạ?

A. Khi ta nhìn thấy ảnh mình trên mặt hồ phẳng lặng.

B. Khi ta nhìn thấy viên sỏi dưới đáy một chậu nước.

C. Khi ta nhìn thấy hàng chữ trên bảng của lớp học.

D. Khi ta nhìn thấy cảnh vật trên màn hình ti vi.

Hướng dẫn giải:

Khi ta nhìn thấy viên sỏi dưới đáy một chậu nước thì tia sáng truyền tới mắt là tia khúc xạ. Môi trường trong suốt thứ nhất là nước. Môi trường trong suốt thứ hai là không khí

Đáp án: B

Bài 5.3 trang 15 SBT KHTN lớp 9

Căn cứ vào Hình Bài 5.1, hãy ghép các ký hiệu ở cột bên trái và tên gọi ở cột bên phải sao cho phù hợp.

Hướng dẫn giải:

Kí hiệu	Tên gọi
i	Góc tới
r	Góc khúc xạ
i’	Góc phản xạ
SI	Tia tới
IR	Tia khúc xạ
IS’	Tia phản xạ
NN’	Pháp tuyến

Bài 5.4 trang 15 SBT KHTN lớp 9

Tỉ số nào sau đây có giá trị bằng chiết suất tỉ đối n12 của môi trường (1) có chiết suất n1 đối với môi trường (2) có chiết suất n2 (với i là góc tới, r là góc khúc xạ)?

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

B. \(\frac{1}{{{n_{21}}}}\)

C. \(\frac{1}{{{n_2}.{n_1}}}\)

D. \(\frac{{\sin i}}{{{\mathop{\rm s}\nolimits} {\rm{inr}}}}\)

Hướng dẫn giải:

Chiết suất tỉ đối n₁₂ là một đại lượng đặc trưng cho sự thay đổi tốc độ ánh sáng khi truyền từ môi trường này sang môi trường khác. Nó được định nghĩa là tỉ số giữa vận tốc ánh sáng trong môi trường thứ nhất (v ₁ ) và vận tốc ánh sáng trong môi trường thứ hai (v₂ ). 

Công thức: \(n_{12} =\frac{v_{1}}{v_{2}}\)

trong đó:

+ n₁₂: Chiết suất tỉ đối của môi trường (1) so với môi trường (2).

+ v₁: Vận tốc ánh sáng trong môi trường (1).

+ v₂: Vận tốc ánh sáng trong môi trường (2).

Quan hệ giữa chiết suất tỉ đối và góc tới, góc khúc xạ:

Theo định luật khúc xạ ánh sáng, ta có: n₁ * sin(i) = n₂ * sin(r)

 Từ công thức trên, ta suy ra: \(n_{12} =\frac{n_{1}}{n_{2}} =\frac{sin r}{sin i} =\frac{1}{n_{21}}\)

Đáp án: B

Bài 5.5 trang 15 SBT KHTN lớp 9

Gọi v1 và v2 lần lượt là tốc độ của ánh sáng đi trong môi trường (1) và môi trường (2), c là tốc độ ánh sáng trong chân không. Chiết suất tỉ đối của môi trường (2) đối với môi trường (1) bằng:

A. \(\frac{{{v_2}}}{{{v_1}}}\)

B. \(\frac{c}{{{v_1}}}\)

C. \(\frac{{{v_1}}}{{{v_2}}}\)

D. \(\frac{c}{{{v_2}}}\)

Hướng dẫn giải:

- Chiết suất tuyệt đối (n): Là tỉ số giữa tốc độ ánh sáng trong chân không (c) và tốc độ ánh sáng trong môi trường đó (v): \(n=\frac{c}{v}\)

- Chiết suất tỉ đối (n₂₁): Là tỉ số giữa chiết suất tuyệt đối của môi trường (2) và chiết suất tuyệt đối của môi trường (1): \(n_{21} =\frac{n_{2}}{n_{1}}\)

Thay n₂ và n₁ bằng công thức tính chiết suất tuyệt đối, ta được: 

\(n_{21} =\frac{\frac{c}{v_{2}} }{\frac{c}{v_{1}}}=\frac{v_{1} }{v_{2}}\)

Đáp án: C

Bài 5.6 trang 15 SBT KHTN lớp 9

Tìm câu sai.

A. Chiết suất tuyệt đối của chân không bằng 1.

B. Chiết suất tuyệt đối cho biết tốc độ truyền ánh sáng trong môi trường nhỏ hơn trong chân không bao nhiêu lần.

C. Chiết suất tỉ đối giữa hai môi trường luôn lớn hơn 1.

D. Chiết suất tuyệt đối của mọi môi trường trong suốt đều lớn hơn 1.

Hướng dẫn giải:

Chiết suất tỉ đối giữa hai môi trường bằng tỉ số giữa chiết suất tuyệt đối của môi trường khúc xạ so với chiết suất tuyệt đối của môi trường tới.

Đáp án: C

Bài 5.7 trang 15 SBT KHTN lớp 9

Có khi nào tia sáng đi từ môi trường trong suốt này sang môi trường trong suốt khác mà không bị khúc xạ không? Cho ví dụ.

Hướng dẫn giải:

Có. Khi tia sáng truyền vuông góc với mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt, tức là tia tới đi theo phương pháp tuyến (góc tới $i=0^\circ$ ), tia sáng không bị đổi hướng.

Ví dụ: Chiếu tia sáng từ không khí vuông góc xuống mặt nước. Tia sáng truyền từ không khí vào nước theo đường thẳng, không bị lệch hướng tại mặt phân cách.

Bài 5.8 trang 16 SBT KHTN lớp 9

Một tia sáng đi từ khối chất trong suốt ra ngoài không khí với góc tới là 30° thì góc khúc xạ là 45°. Khi tia sáng đi từ không khí vào khối chất trong suốt đó với góc tới là 45° thì góc khúc xạ bằng bao nhiêu?

Hướng dẫn giải:

Ta có: \({n_1}\sin i = {n_2}{\mathop{\rm s}\nolimits} {\rm{inr}} \Rightarrow {n_1} = \frac{{{n_2}{\mathop{\rm s}\nolimits} {\rm{inr}}}}{{\sin i}} = \frac{{1.\sin {{45}^o}}}{{\sin {{30}^o}}} = \sqrt 2\)

Nên khi tia sáng đi từ không khí vào khối chất trong suốt đó với góc tới là 45° thì góc khúc xạ bằng: \({n_1}\sin i = {n_2}{\mathop{\rm s}\nolimits} {\rm{inr}} \Rightarrow {\mathop{\rm s}\nolimits} {\rm{inr}} = \frac{{{n_1}{\mathop{\rm s}\nolimits} {\rm{ini}}}}{{{n_2}}} = \frac{{1.\sin {{45}^o}}}{{\sqrt 2 }} = 0,5 \to r = {30^o}\)

Bài 5.9 trang 16 SBT KHTN lớp 9

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. Cho sin 40° ~ 0,64; sin 60°≈ 0,87.

Hướng dẫn giải:

Chiết suất của chất lỏng là: \({n_1} = \frac{{{n_2}\sin r}}{{{\mathop{\rm s}\nolimits} {\rm{ini}}}} = \frac{{1.0,87}}{{0,64}} \approx 1,35\)

Bài 5.10 trang 16 SBT KHTN lớp 9

Một người nhìn thấy đáy hồ bơi gần mặt nước hơn so với thực tế. Hãy dùng hình vẽ để giải thích hiện tượng này.

Bài 5.11 trang 16 SBT KHTN lớp 9

Một tia sáng SI đi từ không khí (môi trường 1) vào một khối trong suốt (môi trường 2) theo phương IJ, sau đó cho tia khúc xạ JK nằm trong môi trường (3) có phương song song với tia tới SI như Hình Bài 5.2. Có thể kết luận môi trường 3 là môi trường gì?

Hướng dẫn giải:

Dựa vào tính thuận nghịch của chiều truyền ánh sáng: nếu tia khúc xạ JK (trong môi trường 3) song song với tia tới SI (trong môi trường 1) thì góc tới a bằng góc khúc xạ b. Như vậy, môi trường 3 trùng với môi trường 1. Tức là môi trường 3 cũng là môi trường không khí.

Bài 5.12 trang 16 SBT KHTN lớp 9

Một chiếc cọc cắm thẳng đứng xuống hồ nước, phần đầu cọc nhô khỏi mặt nước một đoạn AC = 60 cm. Ánh nắng chiếu xiên in bóng đầu cọc trên mặt nước đoạn CI = 80 cm và bóng cọc dưới đáy hồ là BM = 170 cm, nước có chiết suất n = \(\frac{4}{3}\) (Hình Bài 5.3). Tính độ sâu CB của hồ nước. Cho biết tan 53,1° ≈ \(\frac{4}{3}\); tan 36,87° ≈ 0,75; sin 53,1° ≈ 0,8; sin 36,87° ≈ 0,6.

Hướng dẫn trả lời

 Từ hình trên ta xác định được: 

\(tan i=\frac{IC}{AC} =\frac{80}{60} =\frac{4}{3} \Rightarrow i = 53,1^{o}\)

\(sin r=\frac{sin i}{n} =\frac{sin 53,1^{o} }{\frac{4}{3} } =\frac{0,8.3}{4}=0,6\Rightarrow r = 36,87^{o}\)

\(tan r=\frac{KM}{IK} \Rightarrow IK=\frac{KM }{tan r} =\frac{90}{tan 36,87^{o}}=\frac{90}{0,75}=120 cm = 1,2m\)

 Vậy độ sâu của hố là 1,2 m.