Một khối bán trụ trong suốt có chiết suất n

Bài 27: Phản xạ toàn phần

Bài 8 (trang 173 SGK Vật Lý 11): Một khối bán trụ trong suốt có chiết suất n = 1,41 ≈ √2. Một chùm tia sáng hẹp nằm trong mặt phẳng của tiết diện vuông góc, chiếu tới khối bám trụ như hình 27.11. Xác định đường đi của chùm tia với các giá trí sau đây của góc α.

A. α = 60^o.

B. α = 45^o.

C. α = 30^o.

Lời giải:

Vì tia sáng tới có đường kéo dài qua O nên tia tới SI vuông góc mặt phẳng trụ ⇒ góc i = 0 ⇒ tia sáng sẽ truyền thẳng vào khối trong suốt tới O.

Tại O: tia sáng SO tạo với pháp tuyến ON của mặt phân cách phẳng một góc tới i.

Ta có: i = 90^o - α

Mặt khác, góc giới hạn khi ánh sáng truyền từ khối bán trụ ra không khí được tính bởi công thức:

a) α = 60^o

→ i = 90^o – α = 30^o → i < igh

Áp dụng định luật khúc xạ:

→ r = 45^o. Vậy tia khúc xạ hợp với pháp tuyến của mặt phẳng phân cách của khối bán trụ góc khúc xạ 45^o như hình vẽ.

b) α = 45^o

→ i = 90^o – α = 45^o → i = igh

→ r = 90^o → Tia khúc xạ đi sát mặt phân cách của khối tròn như hình vẽ:

c) α = 30^o

→ i = 90^o – α = 60^o → i > i_gh

→ Xảy ra phản xạ toàn phần, không có tia khúc xạ ra ngoài không khí. Đường đi của tia sáng được vẽ trên hình: