Cơ Bản: Quang Hình Học
Basic - Cơ BảnMục Lục
Quang Hình Học là gì?
Quang hình học là một phần của quang học, nghiên cứu sự truyền ánh sáng dựa trên các định luật hình học. Nó bỏ qua bản chất sóng của ánh sáng và coi ánh sáng như các tia truyền thẳng.
Các khái niệm cơ bản:
- Tia sáng: Đường thẳng biểu diễn hướng truyền năng lượng của ánh sáng.
- Nguồn sáng: Vật tự phát ra ánh sáng (ví dụ: Mặt Trời, bóng đèn).
- Vật sáng: Vật hắt lại ánh sáng từ nguồn khác (ví dụ: Mặt Trăng, quyển sách).
- Môi trường trong suốt: Môi trường cho ánh sáng truyền qua (ví dụ: không khí, nước, thủy tinh).
- Môi trường không trong suốt: Môi trường không cho ánh sáng truyền qua (ví dụ: gỗ, kim loại).
Định luật truyền thẳng ánh sáng
Trong môi trường trong suốt và đồng tính, ánh sáng truyền đi theo đường thẳng.
Định luật phản xạ ánh sáng
- Tia phản xạ nằm trong mặt phẳng tới (mặt phẳng chứa tia tới và pháp tuyến).
- Góc phản xạ (góc giữa tia phản xạ và pháp tuyến) bằng góc tới (góc giữa tia tới và pháp tuyến):
Định luật khúc xạ ánh sáng
- Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới.
- Tỉ số giữa sin góc tới và sin góc khúc xạ là một hằng số, bằng tỉ số giữa chiết suất của môi trường khúc xạ và chiết suất của môi trường tới:
Trong đó:
- là góc tới
- là góc khúc xạ
- là chiết suất của môi trường tới
- là chiết suất của môi trường khúc xạ
Phản xạ toàn phần
Phản xạ toàn phần xảy ra khi:
- Ánh sáng truyền từ môi trường có chiết suất lớn sang môi trường có chiết suất nhỏ hơn ().
- Góc tới lớn hơn hoặc bằng góc giới hạn phản xạ toàn phần ().
Góc giới hạn phản xạ toàn phần được tính bằng công thức:
Ví dụ 1
Đề bài: Một tia sáng truyền từ không khí (n1 = 1) vào nước (n2 = 1.33) với góc tới là 30°. Tính góc khúc xạ.
Lời giải:
- Áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng:
- Thay số:
- Giải phương trình:
- Tính góc khúc xạ:
Ví dụ 2
Đề bài: Một tia sáng truyền từ thủy tinh (n1 = 1.5) vào không khí (n2 = 1). Tính góc giới hạn phản xạ toàn phần.
Lời giải:
- Áp dụng công thức tính góc giới hạn:
- Thay số:
- Tính góc giới hạn:
Các lỗi thường gặp
- Quên đơn vị của góc (độ hoặc radian).
- Nhầm lẫn giữa góc tới và góc phản xạ/khúc xạ.
- Không kiểm tra điều kiện phản xạ toàn phần.