Để có hiện tượng phản xạ toàn phần xảy ra thì

Phản xạ toàn phần là hiện tượng phản xạ toàn bộ tia sáng tới, xảy ra ở mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt.
1/ Hiện tượng phản xạ ánh sáng:

Chiếu một tia sáng đến bề mặt một vật có thể phản xạ ánh sáng, bạn sẽ quan sát thấy tại điểm phản xạ tia sáng bị gãy khúc quay trở lại môi trường ban đầu với một góc hoàn toàn đối xứng với tia sáng tới.
Vẽ lại thí nghiệm trên dưới dạng hình học phẳng bạn sẽ có hình minh họa dưới

Trong đó:

• Tia SI: được gọi là tia tới
• Tia IR: được gọi là tia phản xạ
• I: là một điểm nằm trên mặt phẳng phản xạ
• IN: pháp tuyến của mặt phẳng phản xạ
• i: góc tới
• i': góc phản xạ

Bạn có thể phát biểu nhanh định luật phản xạ ánh sáng như sau

Định luật phản xạ ánh sáng:

• Tia phản xạ nằm trong mặt phẳng tới phía bên kia pháp tuyến so với tia tới
• Góc phản xạ bằng góc tới i = i'

Cách vẽ ảnh của một vật được tạo ra bởi hiện tượng phản xạ ánh sáng:
Coi vật là một nguồn sáng, từ vật ta vẽ các tia sáng tới mặt phản xạ với các góc tới khác nhau, tất cả các chùm tia phản xạ sẽ hội tụ tại một điểm (đặt mắt tại đó sẽ quan sát thấy ảnh được tạo ra bởi hiện tượng phản xạ ánh sáng.

Ảnh của vật thu được trong hiện tượng phản xạ ánh sáng là ảnh ảo.

Một bức ảnh nghệ thuật ghi lại rõ nét hiện tượng phản xạ ánh sáng.​

2/ Hiện tượng phản xạ toàn phần:
Thí nghiệm về hiện tượng phản xạ toàn phần

Mô tả lại thí nghiệm vật lý phản xạ toàn phần: Một nguồn sáng gồm nhiều ánh sáng đơn sắc có màu sắc khác nhau đặt trong một bể. Thời điểm ban đầu khi chưa đổ nước vào trong bể các tia sáng truyền thẳng.
Khi đổ nước vào bể, các tia sáng tới mặt phân cách bị khúc xạ, thay đổi góc tới, bạn sẽ quan sát thấy một số tia sáng bị phản xạ lại môi trường nước, hiện tượng tia sáng đi từ môi trường nước có chiết suất n1 sang môi trường không khí có chiết suất n2 bị phản xạ lại toàn bộ được gọi là hiện tượng phản xạ toàn phần.
Hiện tượng phản xạ toàn phần chỉ xảy ra trong trường hợp ánh sáng đi từ môi trường chiết suất lớn sang môi trường chiết suất nhỏ hơn.

Kết luận: Hiện tượng phản xạ toàn phần là hiện tượng phản xạ lại toàn bộ tia sáng tới mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt. Xảy ra khi ánh sáng truyền từ môi trường chiết quang sang môi trường kém chiết quang hơn.

3/ Điều kiện xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần
Áp dụng công thức định luật khúc xạ ánh sáng ta có:

\[\sin i=\dfrac{n_{2}}{n_{1}}\sin r\]​

vì n1 > n2 => r > i => khi góc i tăng thì góc r cũng tăng, Do đó khi góc r đặt giá trị cực đại (r = 90$^{o }$=> sin r = 1) thì i đạt giá trị giới hạn i$_{gh}$

\[\sin i_{gh}=\dfrac{n_{2}}{n_{1}}\]​

Nếu i > igh thì hiện tượng phản xạ toàn phần xảy ra.​

Điều kiện để có phản xạ toàn phần

• Ánh sáng truyền từ môi trường chiết quang sang môi trường kém chiết quang (n1 > n2)
• Góc tới i ≥ i$_{gh }$với \[\sin i_{gh}=\dfrac{n_{2}}{n_{1}}\]

Khác biệt giữa phản xạ toàn phần và hiện tượng phản xạ ánh sáng là hiện tượng phản xạ toàn phần xảy ra giữa hai môi trường trong suốt, hiện tượng phản xạ ánh sáng xảy ra tại mặt bề mặt cả vật liệu có khả năng phản xạ ánh sáng.
Ứng dụng của hiện tượng phản xạ toàn phần:
Dùng để truyền dẫn, điều khiển đường đi của tia sáng phục vụ các mục đích khác nhau của con người (cáp quang, lăng kính phản xạ toàn phần ....)

Xem thêm:
Tổng hợp lý thuyết, bài tập vật lý lớp 11 chương khúc xạ ánh sáng

nguồn vật lý trực tuyến

Hiện tượng phản xạ toàn phần là hiện tượng phản xạ lại toàn bộ tia sáng tới mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt. Xảy ra khi ánh sáng truyền từ môi trường chiết quang sang môi trường kém chiết quang hơn.

https://youtu.be/d5SNQ9TD4a4

Hiện tượng phản xạ toàn phần chỉ xảy ra trong trường hợp ánh sáng đi từ môi trường chiết suất lớn sang môi trường chiết suất nhỏ hơn.

2/ Điều kiện xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần

Áp dụng công thức định luật khúc xạ ánh sáng ta có:

\[\sin i=\dfrac{n_{2}}{n_{1}}\sin r\]

vì n1 >  n2 => r  > i => khi góc i tăng thì góc r cũng tăng,

Khi rmax = 90o=> sin r = 1 → i = $i_{gh}$

\[\sin i_{gh}=\dfrac{n_{2}}{n_{1}}\]

Nếu i > igh thì hiện tượng phản xạ toàn phần bắt đầu xảy ra.

Điều kiện để có phản xạ toàn phần

• Ánh sáng truyền từ môi trường chiết quang sang môi trường kém chiết quang (n1 > n2)
• Góc tới i ≥ i$_{gh }$ với \[\sin i_{gh}=\dfrac{n_{2}}{n_{1}}\]

Khác biệt giữa phản xạ toàn phần và hiện tượng phản xạ ánh sáng là hiện tượng phản xạ toàn phần xảy ra giữa hai môi trường trong suốt, hiện tượng phản xạ ánh sáng xảy ra tại mặt bề mặt cả vật liệu có khả năng phản xạ ánh sáng.

Thí nhiệm về hiện tượng phản xạ ánh sáng

Ứng dụng của hiện tượng phản xạ toàn phần:

Dùng để truyền dẫn, điều khiển đường đi của tia sáng phục vụ các mục đích khác nhau của con người (cáp quang, lăng kính phản xạ toàn phần ….)

PHẢN XẠ TOÀN PHẦN

I- HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN

1. Thí nghiệm: Sự truyền ánh sáng vào môi trường chiết quang kém hơn (n1 > n2)

Cho chùm tia sáng truyền từ khối nhựa trong suốt hình bán trụ vào không khí, ta thu được kết quả:

2. Hiện tượng phản xạ toàn phần

Phản xạ toàn phần là hiện tượng phản xạ toàn bộ tia sáng tới, xảy ra ở mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt.

+ Khi có phản xạ toàn phần thì không còn tia khúc xạ

+ Phản xạ toàn phần khác phản xạ một phần (Phản xạ một phần luôn xảy ra đi kèm với sự khúc xạ)

II- ĐIỀU KIỆN ĐỂ CÓ PHẢN XẠ TOÀN PHẦN

- Ánh sáng truyền từ một môi trường tới môi trường chiết quang kém hơn

\({n_2} < {n_1}\)

- Góc tới lớn hơn hoặc bằng góc giới hạn:

\(i \ge {i_{gh}}\) với \(\sin {i_{gh}} = \frac{{{n_2}}}{{{n_1}}}\)

III- PHẢN XẠ TOÀN PHẦN VÀ PHẢN XẠ MỘT PHẦN (PHẢN XẠ THÔNG THƯỜNG)

IV- ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN: CÁP QUANG

1. Cấu tạo

Cáp quang là dây dẫn sáng ứng dụng phản xạ toàn phần để truyền tín hiệu trong thông tin và để nội soi trong y học

Cáp quang là bó sợi quang, mỗi sợi quang là một dây trong suốt có tính dẫn sáng nhờ phản xạ toàn phần.

Cấu tạo của sợi quang, gồm:

+ Phần lõi trong suốt bằng thủy tinh siêu sạch có chiết suất lớn (n1)

+ Phần vỏ bọc cũng trong suốt, bằng thủy tinh có chiết suất n2 nhỏ hơn phần lõi

2. Ưu điểm so với cáp bằng đồng

- Dung lượng tín hiệu lớn

- Nhỏ và nhẹ, dễ vận chuyển, dễ uốn

- Không bị nhiễu bởi các bức xạ điện từ bên ngoài, bảo mật tốt

- Không có rủi ro cháy (vì không có dòng điện)

Sơ đồ tư duy về phản xạ toàn phần