Khúc xạ ánh sáng là gì? Ứng dụng khúc xạ ánh sáng trong cuộc sống

Khi quan sát một chiếc thìa bên trong cốc nước, ta sẽ có cảm giác như chiếc thìa bị gãy. Nhưng thực tế, chiếc thìa vẫn nguyên vẹn. Đây là một ví dụ điển hình về khúc xạ ánh sáng. Vậy hiện tượng khúc xạ ánh sáng là gì? Bài viết sau của Trang tài liệu sẽ giải thích hiện tượng này, cũng như giúp các em hiểu rõ hơn về định luật và công thức khúc xạ ánh sáng liên quan.

Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là gì?

Khái niệm: Khúc xạ ánh sáng là sự uốn cong của sóng khi truyền từ môi trường này sang môi trường khác. Khúc xạ biểu thị sự thay đổi vận tốc (tốc độ) của sóng. Là sự bẻ cong ánh sáng (nó cũng xảy ra với âm thanh, nước và các sóng khác) khi nó truyền từ môi trường này sang môi trường khác.

Sự uốn cong này giúp chúng ta phát minh ra thấu kính, kính lúp, lăng kính. Ngay cả đôi mắt của chúng ta cũng phụ thuộc vào hiện tượng này. Nếu không có khúc xạ, chúng ta sẽ không thể tập trung ánh sáng vào võng mạc.

Định luật khúc xạ ánh sáng là gì?

Định luật khúc xạ ánh sáng được trình bày như sau:

Tia khúc xạ luôn nằm trong mặt phẳng tới và ở phía bên kia pháp tuyến so với tia tới. Mặt phẳng tới chính là mặt phẳng tạo thành bởi tia tới và pháp tuyến.

Trong hai môi trường trong suốt nhất định, tỉ số giữa sin i và sin r là một hằng số. Tỉ lệ giữa sin góc tới (sin i) và sin góc khúc xạ (sin r luôn không đổi)

Nguyên nhân gây ra khúc xạ ánh sáng

Như ta đã biết ánh sáng có tốc độ khoảng 299.792.678 m/s trong môi trường chân không. Nhưng khi ánh sáng chiếu vào những môi trường khác nhau thì tốc độ sẽ thay đổi nhanh hay chậm phụ thuộc vào từng môi trường nhất định. Vậy nguyên nhân gây ra là ánh sáng thay đổi tốc độ và môi trường.

2 yếu tố ảnh hưởng đến hiện tượng khúc xạ gồm:

• Thay đổi tốc độ: Nếu một chất làm cho ánh sáng tăng tốc hoặc chậm hơn, nó sẽ khúc xạ (uốn cong) nhiều hơn.
• Góc của tia tới: Nếu ánh sáng đi vào chất ở góc lớn hơn, lượng khúc xạ cũng sẽ nhiều hơn. Mặt khác, nếu ánh sáng đi vào môi trường có góc bằng 90° so với bề mặt, ánh sáng vẫn sẽ chậm lại, nhưng nó sẽ không thay đổi hướng.

Chỉ số khúc xạ của một số chất trong suốt

• Không khí: chỉ số khúc xạ = 1.
• Nước: Có chỉ số khúc xạ = 1.33.
• Ly thủy tinh: Là 1.5.
• Kim cương: 2.4.
• Rượu etylic: 1.362.

Công thức tính chỉ số khúc xạ

Chỉ số khúc xạ (n) của môi trường là tỷ lệ giữa tốc độ ánh sáng trong chân không (c) với tốc độ ánh sáng trong môi trường đó (v). Do đó, n có thể được tính bằng công thức:

• n = c/v

Điều này có nghĩa rằng chỉ số khúc xạ của môi trường càng cao thì tốc độ ánh sáng xuyên qua nó càng chậm. Điều này có nghĩa là mật độ quang của môi trường tăng khi chỉ số khúc xạ của nó tăng.

Ngoài ra chỉ số khúc xạ còn được tính bằng công thức sau:

• n = sin i/sin r

Trong đó sini là góc tới, còn sinr là góc khúc xạ.

Ứng dụng hiện tượng khúc xạ ánh sáng

Hiện tượng khúc xạ ánh sáng có thể được sử dụng để giải thích một hiện tượng kỳ thú trong tự nhiên đó là khi chúng ta nhìn thấy bầu trời đêm đầy sao lấp lánh. Vào những buổi đêm khi nhìn lên trởi sở dĩ chúng ta thấy được các vì sao lập lánh là bởi ánh sáng từ các ngôi sao bị khúc xạ và gãy khúc nhiều lần khi truyền từ không gian ngoài bầu khí quyển vào bầu khí quyền của trái đất. Chính vì vậy, các tia sáng không tụ lại mà tỏa ra, khiến các vì sao trở nên lấp lánh, lung linh.

Trong đánh bắt, khi người đánh cá dùng lao phóng cá dưới nước thì họ sẽ không phóng trực tiếp vào con cá mà lại nhắm vào chỗ hơi xa hơn. Sở dĩ hình ảnh con cá mà ta thấy trong nước chính là tia sáng bị gấp khúc đổi hướng. Như vậy, mắt thường không thể nhận biết vị trí thật của cá. Vị trí của cá trong nước và hình ảnh mắt thường nhìn thấy khác nhau. Người có kinh nghiệm sẽ không phóng cao vào hình ảnh con cá mà mắt họ nhìn thấy (ảo ảnh của con cá) mà sẽ phóng hơi xa hơn.