Cáp quang là vật được rất nhiều người biết đến với tác dụng truyền internet, nội soi y học,… Hiện tượng cơ bản được áp dụng
trong cáp quang là phản xạ toàn phần. Vậy, phản xạ toàn phần là gì? Khi nào thì xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần?

Bài 6
PHẢN XẠ TOÀN PHẦN

BÀI 6:
PHẢN XẠ TOÀN PHẦN

 

NỘI DUNG BÀI HỌC

II. HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN

III. ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN
PHẦN

3

I. SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG TỪ MÔI TRƯỜNG CHIẾT SUẤT LỚN HƠN VÀO MÔI TRƯỜNG CHIẾT SUẤT NHỎ HƠN

Thí nghiệm

•
•
•

1 chùm sáng hẹp
Khối nhựa trong suốt hình bán trụ
Thước tròn chia độ

4

I. SỰ TRUYỀN ÁNH SÁNG TỪ MÔI TRƯỜNG CHIẾT SUẤT LỚN HƠN VÀO MÔI TRƯỜNG CHIẾT SUẤT NHỎ HƠN

Tiến hành thí nghiệm

- Chiếu chùm tia sáng hẹp từ khối nhựa trong suốt hình bán trụ vào không
khí.
- Tăng dần giá trị của góc tới và khảo sát sự thay đổi của tia khúc xạ và tia
phản xạ.

5

6

r

r

i
i

i'
r>i

i nhá

r tăng và > i
Tia khóc x¹ rÊt s¸ng

i tăng

Tia ph¶n x¹ rÊt mê

i

Tia khóc x¹ lµ lµ mÆt
ph©n c¸ch (rÊt mê)
r = 90

0

Tia ph¶n x¹ rÊt s¸ng

Tia khóc x¹ mê ®i
Tia ph¶n x¹ s¸ng lªn

i'

igh

i = ith

i'

i'

Kh«ng cßn tia khóc x¹
i>ith
Tia ph¶n x¹
s¸ng hơn­tia tíi.

Kết quả thí nghiệm

Góc tới
nhỏ
Tăng

Có giá trị
đặc biệt igh

Chùm tia khúc xạ
- Lệch xa pháp tuyến.
- Rất sáng.

Chùm tia phản xạ
- Rất mờ.

- Tia sáng mờ đi và tiến về
gần mặt phân cách hai môi
trường.

- Sáng dần lên.

Gần như sát mặt phân cách.
 Rất mờ.

- Rất sáng.

Lớn hơn igh - Không còn.

- Rất sáng.
8

Kết luận

Khi truyền ánh sáng vào môi trường chiết quang kém hơn, với góc
tới i > igh thì chỉ có tia phản xạ, không còn tia khúc xạ.

9

 

10

II. HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN

1. Định nghĩa
Hiện tượng phản xạ toàn phần là hiện tượng phản xạ toàn bộ tia sáng tới, xảy ra ở mặt phân cách giữa hai môi trường trong
suốt.
Khi có phản xạ toàn phần thì không có tia khúc xạ.

11

12

2. Góc tới hạn phản xạ toàn phần

N
Khi có tia khúc xạ:

R

n1sini = n2sinr
Không khí

→ sinr = sini

I

P

Q

Nước

Nếu n1 > n2 → sinr > sini
S

N'

→r>i

N

Khi i tăng → r tăng

R

0

Khi r = 90 → i đạt ith

→ n1sini = n2sin90

0

P

I

Không khí

Q

Nước

→ sinith =

S

N'

Góc tới lúc bắt đầu không quan sát thãy tia khúc xạ được gọi là góc tới hạn (kí
hiệu: ith)
Khi i > ith → không có tia khúc xạ, toàn bộ tia sáng bị phản xạ ở mặt phân cách
→ hiện tượng phản xạ toàn phần.

16

Ví dụ: Tính góc tới hạn phản xạ toàn phần trong trường hợp tia sáng chiếu từ bản bán trụ thủy tinh (chiết suất n1 =
1,5) ra không khí (chiết suất n2 = 1).

0
sinith = = = → ith = 41,48

17

Cho ba môi trường: nước, thuỷ tinh, không khí. Cho biết trong trường hợp nào sau đây, dưới góc tới i thích hợp thì có thể
xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần:
- Ánh sáng truyền tư nước sang không khí.
- Ánh sáng truyền từ không khí sang thuỷ tinh.
- Ánh sáng truyền từ thuỷ tinh sang nước.

Một trong những điều kiện xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần là: ánh sáng truyền từ môi trường có chiết suất lớn sang
môi trường có chiết suất nhỏ hơn
Trường hợp xảy ra phản xạ toàn phần:
- Ánh sáng truyền từ nước sang không khí.
- Ánh sáng truyền từ thủy tinh sang nước.

Hiện tượng phản xạ toàn phần không phải lúc nào cũng
có thể xảy ra. Vậy để xảy ra phản xạ toàn phần cần
những điều kiện gì?

19

II. HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
3. Điều kiện để có phản xạ toàn phần
Để xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần cần thoả mãn đồng thời hai điều kiện:

- Ánh sáng truyền từ môi trường có chiết suất n1 lớn sang môi trường có chiết suất n2 nhỏ hơn: n1 > n2

- Góc tới lớn hơn hoặc bằng góc tới hạn: i ⩾ ith với sinith =

20

Câu 1: Chiếu một tia sáng từ nước tới mặt phân cách giữa nước và không khí. Biết chiết suất của nước và không khí lần
lượt là n1= n2=1
a) Tính góc khúc xạ trong trường hợp góc tới bằng 30°
b) Khi góc tới bằng 60° thì có tia khúc xạ không? Tại sao?

a. Ta có: =

=

0
⇒sinr = ⇒r = 41 48'.

b.

n2 1 3
0
sin ith     ith 48 35'
n1 4 4
3
Khi góc tới bằng 60° thì không còn tia khúc xạ vì đã xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần

So sánh

Phản xạ toàn phần

Phản xạ một phần (Phản xạ
thông thường)

Giống nhau - Tia phản xạ đều truyền ngược lại được môi trường đầu
- Đều tuân theo định luật phản xạ.

So sánh phản xạ toàn

+ Cường độ của tia phản xạ toàn
phần lớn hơn hoặc bằng cường độ
tia tới.
+ Điều kiện xảy ra: Phản xạ toàn
phần chỉ xảy ra khi tia sáng đi từ
Khác nhau môi trường chiết quang hơn sang
môi trường chiết quang kém hơn và
góc tới i > igh.
+ Không còn tia khúc xạ

+ Cường độ của tia phản xạ thông
thường nhỏ hơn cường độ tia tới.
+ Điều kiện xảy ra: Tia phản xạ
thông thường xảy ra khi gặp mặt
phẳng nhẵn dưới mọi góc.

phần và phản xạ
thông thường?

+ Còn tia khúc xạ

23

III. ỨNG DỤNG HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
1. Giải thích một số hiện tượng trong tự nhiên

24

Hiện tượng ảo ảnh trên đường nhựa

Hiện tượng ảo ảnh trên đường nhựa

Hiện tượng ảo ảnh trên sa mạc

Giải thích:
- Do lớp không khí ở gần mặt đất,… gồm nhiều lớp không khí nóng và có chiết
suất tăng dần theo độ cao.
- Khi tia sáng truyền từ vật qua nhiều lớp không khí có chiết suất giảm dần khi
giảm độ cao thì sẽ bị gãy khúc liên tiếp.
- Cho đến khi gặp lớp không khí mà tại đó góc tới i lớn hơn góc tới giới hạn thì tia
sáng sẽ bị phản xạ toàn phần và hắt ngược lên trên và chiếu đến mắt người quan
sát.
28

Giải thích vì sao chỉ quan sát được hiện tượng ảo ảnh ở khoảng cách rất xa, khi
lại gần thì không thấy nữa?

III. ỨNG DỤNG HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
2. Lăng kính, kim cương phản xạ toàn phần

30

III. ỨNG DỤNG HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
3. Tìm hiểu hoạt động của cáp quang

Sơ đồ tuyến cáp cáp quang SMW3 còn lại duy nhất có trạm cập bờ Việt Nam
Chế tạo sợi chiếu sáng, đồ chơi bằng cáp quang
Hệ thống Trang
cáp quang
SMW-3
Sử
cáp
chế
tạo hóa
dụng
tế Cáp quang biển APG
Hệ
thống
Mạng
Internet
trong
1yvùng
trí cộtbiển
đèn,dụng
lễ
hội
vàquang
các điểm
văn
ducụlịch

31

Hoạt động của cáp quang

3. Tìm hiểu hoạt động của cáp quang
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 có lõi làm bằng thủy tinh hoặc chất dẻo trong suốt có chiết suất n, được bao quanh bằng một lớp vỏ có chiết suất n2 nhỏ hơn
n1.

Tia sáng truyền trong cáp quang nhờ hiện tượng phản xạ toàn phần.
Trong công nghệ thông tin, sợi quang được dùng để truyền dữ liệu.
33

CỦNG CỐ

34

LUYỆN TẬP
Câu 1: Điều kiện xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần là:
A. Ánh sáng có chiều từ môi trường có chiết quang hơn sang môi trường có chiết quang kém và
góc tới nhỏ hơn góc giới hạn phản xạ toàn phần.
B. Ánh sáng có chiều từ môi trường chiết quang hơn sang môi trường chiết quang kém và góc
tới lớn hơn hoặc bằng góc giới hạn phản xạ toàn phần.
C. Ánh sáng có chiều từ môi trường chiết quang kém sang môi trường chiết quang lớn hơn và
góc tới lớn hơn hoặc bằng góc giới hạn phản xạ toàn phần.
D. Ánh sáng có chiều từ môi trường chiết quang kém sang môi trường chiết quang hơn và góc
tới nhỏ hơn hoặc bằng góc giới hạn phản xạ toàn phần.
35

Câu 2: ith là kí hiệu của:
A. Góc toàn phần
B. Góc tới hạn
C. Góc giới hạn
D. Góc toàn hạn

Câu 3: Trường hợp nào sau đây xảy ra phản xạ toàn phần
A. i ith
B. i ith
C. i ith
D. i ith

Câu 4: Trường hợp nào sau đây không xảy ra phản xạ toàn phần
A. Ánh sáng truyền từ không khí sang nước
B. Ánh sáng truyền từ nước sang không khí
C. Ánh sáng truyền từ thủy tinh sang nước
D. Ánh sáng truyền từ thủy tinh sang không khí