Hiện tượng khúc xạ ánh sáng, Định luật khúc xạ ánh sáng
Chương VI: Hiện tượng phản xạ toàn phần, phản xạ ánh sáng
Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là hiện tượng ánh sáng bị gãy khúc khi truyền xiên góc giữa hai môi trường trong suốt.
Hiện tượng khúc xạ ánh sáng, Định luật khúc xạ ánh sáng
1/ Hiện tượng khúc xạ ánh sáng
Quan sát ống hút cắm nghiêng trong một cốc nước, bạn sẽ thấy tại mặt phân cách giữa môi trường nước bên trong cốc và môi trường không khí ống hút bị “gãy”.
Giải thích hiện tượng vật lý trên:
Mắt ta nhìn thấy mọi vật là nhờ có ánh sáng, và ánh sáng luôn truyền theo đường thẳng, khi nhìn một vật (không phải nguồn sáng), ánh sáng từ nguồn sáng phát ra chiếu đến vật đó tùy vào góc độ, màu sắc của nguồn sáng mà mắt bạn sẽ quan sát được hình dạng của vật cần quan sát.
Trong thí nghiệm vật lý trên, ánh sáng phản xạ từ ống hút đã không còn truyền thẳng được như ban đầu (gãy tại mặt phân cách) nên mắt ta quan sát thấy vật thể bị “gãy” theo.
Vậy tại sao ánh sáng lại bị gãy khúc khi truyền xiên góc giữa hai môi trường trong suốt?
2/ Chiết suất là gì?
Do chiết suất của các môi trường khác nhau là khác nhau => tốc độ truyền ánh sáng trong các môi trường là khác nhau. Theo nguyên lý Huyghen khi đến mặt phân cách giữa các môi trường trong suốt theo phương xiên góc, vận tốc của ánh sáng thay đổi đột ngột khiến cho tia sáng bị đổi hướng gây ra hiện tượng khúc xạ ánh sáng. Trường hợp ánh sáng truyền thẳng góc với môi trường trong suốt thì không có hiện tượng khúc xạ ánh sáng.
3/ Định luật khúc xạ ánh sáng:
- Tia tới: tia sáng đi đến mặt phân cách.
- Tia khúc xạ: tia sáng bị khúc xạ qua mặt phân cách.
- Góc tới i: hợp bởi tia tới và pháp tuyến
- Góc khúc xạ r: hợp bởi tia khúc xạ và pháp tuyến
4/ Ứng dụng hiện tượng khúc xạ ánh sáng:
Trong thiên văn học, thời kỳ đầu khi kính thiên văn mới được chế tác, việc quan sát các vật thể ở xa bị ảnh hưởng bởi hiện tượng khúc xạ ánh sáng khi ánh sáng truyền từ không gian xuyên qua bầu khí quyển vào trong trái đất. Nhờ định luật khúc xạ, các nhà vật lý thiên văn đã có thể vi chỉnh các ống kính thiên văn để hình ảnh quan sát được rõ hơn.
Ngày nay để loại bỏ hoàn toàn hiện tượng khúc xạ ánh sáng, các khoa học đã đặt hẳn một chiếc kính thiên văn ngoài không gian.
Kính Hubble nhìn từ tàu con thoi Atlantis, trong phi vụ 4.
Giải thích hiện tượng nhìn thấy bầu trời đêm đầy sao lấp lánh: Vào những buổi đêm khi nhìn lên trời bạn thấy được các “vì sao” lấp lánh nguyên nhân của nó là do ánh sáng từ các ngôi sao bị khúc xạ (gãy khúc) nhiều lần khi truyền từ không gian xuyên qua bầu khí quyển của trái đất.