HIỆN TƯỢNG KHÚC XẠ ÁNH SÁNG LÀ GÌ?

Đã bao giờ bạn thắc mắc rằng tại sao khi ta cắm một cái ống hút nghiêng trong cốc nước thì thanh ống hút đó không còn thằng nữa, mà bị nghiêng đi một góc khác? Tuy nhiên, khi ta rút ống hút đó ra khỏi cốc hay cắm thẳng đứng ống hút đó lại vào cốc thì ta không còn quan sát được nữa. Theo khoa học lý giải, đó là hiện tượng khúc xạ ánh sáng. Trong bài viết này chúng tôi sẽ giải thích hiện tượng khúc xạ ánh sáng là gì? Và định luật khúc xạ ánh sáng là gì?

I.Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là gì?

Phân tích ví dụ được đề cập bên trên ta thấy được rằng: Khi thực hiện đặt ống hút nghiêng trong cốc nước, phần ánh sáng phản xạ để truyền từ ống hút đã không còn truyền thẳng được mà lại bị gãy khúc ngay ở mặt phân cách giữa hai môi trường chất lỏng và không khí. Chính vì nguyên nhân đó đã làm cho mắt nhìn chiếc ống hút đó dường như bị nghiêng đi một phần. Hiện tượng này được gọi là hiện tượng khúc xạ ánh sáng.

Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là hiện tượng ánh sáng gãy khúc khi được truyền xiên góc giữa hai môi trường trong suốt.

Chiết xuất tuyệt đối môi trường:

n = c / v

Cụ thể trong đó:

c là tốc độ của ánh sáng trong môi trường chân không

v là tốc độ của ánh sáng ở trong môi trường đan xem xét (m / s).

n luôn luôn lớn hơn 1.

Vì vậy về bản chất, khi ánh sáng được truyền xiên góc giữa hai môi trường trong suốt ánh sáng gãy khúc là do chiết suất ở hai môi trường này khác nhau, khiến cho vận tốc truyền ánh sáng của hai môi trường cũng là khác nhau.

Khi ánh sáng đi đến mặt phân cách giữa hai môi trường, trong trường hợp ánh sáng được truyền theo góc nghiêng sẽ làm cho vận tốc thay đổi một cách đột ngột => Sinh ra hiện tượng khúc xạ ánh sáng.

Ta có công thức của định luật khúc xạ ánh sáng như sau: n1 x sin i = n2 x sin r

Cụ thể:

i là góc tới, góc được hợp bởi tia tới và đường pháp tuyến.

r là góc phản xạ, góc được hợp bởi đường pháp tuyến và tia phản xạ.

n1: là chiết suất tuyệt đối của môi trường 1.

n2: là chiết suất tuyệt đối của môi trường 2.

Với công thức nêu trên ta thể phát biểu đinh luật này như sau:

Với hai môi trường trong suốt nhất định thì tỷ số của sin góc tới và sin góc khúc xạ là một hằng số nhất định.

Tia khúc xạ nằm ở mặt phẳng tới ở phía bên kia của đường pháp tuyến so với tia tới.

Một vài lưu ý:

Trong trường hợp góc tới nhỏ (nhỏ hơn 10 độ) thì ta có: n1 x i = n2 x r.

Tia sáng được truyền vuông góc với mặt phân cách thì sẽ truyền đi thẳng và không bị gãy khúc.

II.Ứng dụng của hiện tượng khúc xạ ánh sáng.

Nhờ có hiện tượng khúc xạ ánh sáng mà các nhà khoa học và thiên văn biết cách điều chỉnh các loại ống kính thiên văn để có thể quan sát những ngôi sao và hành tinh ở ngoài vũ trụ mà không bị hiện tượng khúc xạ ánh sáng này làm cản trở.

Trước đây, việc thực hiện quan sát bị sai lệch là do có hiện tượng khúc xạ ánh sáng truyền từ không gian qua khí quyển của Trái đất.

Ngày nay, để có thể loại bỏ một cách hoàn toàn hiện tượng khúc xạ ánh sáng, những nhà khoa học đã đặt một chiếc kính thiên văn ở ngoài không gian.

Giải thích cho hiện tượng nhìn thấy được bầu trời đêm có đầy sao lấp lánh: Vào các buổi đêm khi ta nhìn lên trời bạn sẽ thấy được những “vì sao” rất lấp lánh. Nguyên do là vì ánh sáng từ những ngôi sao bị gãy khúc (khúc xạ) nhiều lần nên khi truyền từ không gian đi xuyên qua bầu khí quyển của Trái Đất.

Buổi tối không mây khi nhìn lên bầu trời thấy có nhiều vì sao đang được tỏa sáng đó là vì ngôi sao này tỏa ra ánh sáng, ánh sáng truyền đi bị khúc xạ nên ta mới nhìn thấy các ngôi sao đang tỏa sáng.

III.Một số câu hỏi về hiện tượng khúc xạ ánh sáng:

Câu hỏi:

Khi chúng ta cắm một thanh que trong cốc nước, thanh que đó không còn được thẳng và nghiêng đi góc khác? Khi rút thanh que này ra khỏi cốc, ta khôn còn nhìn thấy hiện tượng trên. Giải thích tại sao?

Giả đáp:

Khi chúng ta cắm thanh que đó xuống nước thì xuất hiện hiện tượng khúc xạ ánh sáng qua nước, tạo nên ảo giác vật trong nước bị gãy và méo mó. Sóng của ánh sáng truyền đến cả mặt trước và sau ống bị lệch đi nhiều hơn so với sóng được đến từ chính giữa ống. Điều này làm cho hình ảnh ở trong nước và hình ảnh của thực tế có sự khác nhau.