Toptailieu.vn biên soạn và giới thiệu Phương pháp giải Công thức tính bản mặt song song (50 bài tập minh họa) hay, chi tiết nhất, từ cơ bản đến nâng cao giúp học sinh nắm vững kiến thức, từ đó học tốt môn Vật lí 11.

Phương pháp giải Công thức tính bản mặt song song (50 bài tập minh họa)

1. Định nghĩa

- Bản mặt song song là một môi trường trong suốt và đồng chất, được giới hạn bởi hai mặt phẳng song song.

- Tia sáng đi qua bản mặt song song bị khúc xạ hai lần tại hai mặt của bản, tia ló ra ở mặt thứ hai song song với tia tới.

Ví dụ: Một tấm thủy tinh phẳng có hai mặt song song nhau là một bản mặt song song.

Thí nghiệm chiếu ánh sáng đi qua bản thủy tinh:

- Cho một bản mặt song song có bề dày e và chiếu suất tuyệt đối n đặt trong không khí. Hình vẽ biểu diễn đường truyền của tia sáng qua bản mặt song song:

+ Tia sáng SI chiếu vuông góc tới bản mặt song song tại I, tia khúc xạ tương ứng là IJ đi thẳng qua bản mặt song song.

+ Tia sáng SI₁ chiếu tới bản mặt song song tại I₁, tia khúc xạ tương tứng là I₁I₂, với góc tới i₁ và góc khúc xạ r₁ . Tia tới I₁I₂ có tia khúc xạ là tia I₂R, tương ứng là góc tới i₂ và r₂. 

Ta có i₁ = r₂ và r₁ = i₂, nên dễ thấy tia ló I₂R song song với tia tới SI₁.

+ S’ là ảnh của S, là giao điểm của đường kéo dài tia ló I₂R và tia ló của tia SI.

+ Gọi d là độ dời ngang của tia sáng qua bản mặt song song, là khoảng cách giữa tia ló và tia tới.

+ Gọi SS’ là độ dời ảnh

2. Công thức – đơn vị

Khoảng cách giữa tia sáng tới và tia ló gọi là độ dời ngang của tia sáng, được xác định bởi công thức:

$\mathrm{d}=\mathrm{e}.\frac{sin(i-r)}{cosr}$

Trong đó:

+ d là khoảng cách tia tới và tia ló ứng với góc tới i;

+ i là góc tới của tia sáng đến mặt thứ nhất;

+ r là góc giữa tia ló ra khỏi mặt thứ 2 của bản mặt với pháp tuyến;

+ e là độ dày của bản.

Độ dời ảnh là SS’ được xác định bởi công thức:

$\mathrm{SS}\text{'}=e.\left(1-\frac{tanr}{tani}\right)$

Trong đó:

+ i là góc tới của tia sáng đến mặt thứ nhất;

+ r là góc giữa tia ló ra khỏi mặt thứ 2 của bản mặt với pháp tuyến;

+ SS’ là khoảng cách giữa ảnh và vật sáng;

+ e là độ dày của bản.

3. Mở rộng

Nếu góc tới i rất nhỏ thì độ dời ảnh được xác định bởi công thức:

$\mathrm{SS}\text{'}=e.\left(1-\frac{r}{i}\right)=\mathrm{e}\left(1-\frac{1}{n}\right)$

4. Bài tập ví dụ

Bài 1: Một bản mặt song song có bề dày 10 (cm), chiết suất n = 1,5 được đặt trong không khí. Chiếu tới bản một tia sáng SI có góc tới 45⁰ . Khoảng cách giữa giá của tia tới và tia ló là bao nhiêu?

Bài giải:

Áp dụng công thức khúc xạ ánh sáng, ta có:

sini = n.sinr => sinr = $\frac{sini}{n}=\frac{sin{45}^0}{1,5}=0,471$

=> r = 28⁰

Khoảng cách giữa giá của tia tới và tia ló là

$$\begin{gathered} \delta =\mathrm{e}.\frac{sin(i-r)}{cosr} \\ =10.\frac{\sin ({45}^0-{28}^0)}{\cos {28}^0} \\ =\mathrm{3,28} \mathrm{cm} \end{gathered}$$

Đáp án: 3,28 cm

Bài 2: Một bản hai mặt song song có bề dày 6 (cm), chiết suất n = 1,5 được đặt trong không khí. Điểm sáng S cách bản 20 (cm). Ảnh S’ của S qua bản hai mặt song song cách S một khoảng bao nhiêu?

Bài giải:

Khi góc tới rất nhỏ, ta áp dụng công thức độ dời ảnh:

$\mathrm{SS}\text{'}=e.\left(1-\frac{r}{i}\right)=\mathrm{e}\left(1-\frac{1}{n}\right)=6.\left(1-\frac{1}{\mathrm{1,5}}\right)=2$(cm)

Vậy ảnh của điểm sáng cách điểm sáng 2 cm.

Đáp án: 2 cm