Câu C3 trang 178 SGK Vật lý 11

Đề bài

Giải thích sự phản xạ toàn phần ở mặt phân cách bên lăng kính ở hình 28.7.

Lời giải chi tiết

Lăng kính phản xạ toàn phần là lăng kính có tiết diện thẳng là tam giác vuông cân ABC vuông tại A.

Như vậy góc B = góc C = 45^o.

* Trường hợp hình 28.7a: Chùm tia sáng tới song song tới góc vuông với mặt bên AB, sẽ truyền thẳng vào lăng kính tới đáy BC dưới góc tới trên mặt đáy BC là \(i_2 = 45^0\) . Chất làm lăng kính có chiết suất n thỏa mãn điều kiện sao cho góc giói hạn \(i_{gh}<i_2=45^0\) . Tức là:

\(\sin {i_{gh}} = \dfrac{1}{n} < \sin {45^0} = \dfrac{1}{{\sqrt 2 }} \Rightarrow n > \sqrt 2 \)

Khi đó sẽ thõa mãn điều kiện phản xạ toàn phần tại đáy BC.

Ta thu được tia phản xạ với góc phản xạ \(i_2'=i_2 = 45^0\). Như vậy tia này sẽ vuông góc với mặt bên AC nên sẽ truyền thẳng ra ngoài không khí mà không bị khúc xạ.

* Trường hợp hình 28.7b: Chùm tia sáng tới song song tới vuông góc với mặt đáy BC, sẽ truyền thẳng vào lăng kính tới mặt bên AB dưới góc tới trên mặt bên AB là i₁ = 45^o. Chất lăng kính có chiết suất n thỏa mãn điều kiện sao cho góc tới giới hạn i_gh < i₁ = 45^o. Tức là:

\(\sin {i_{gh}} = \dfrac{1}{n} < \sin {45^0} = \dfrac{1}{{\sqrt 2 }} \Rightarrow n > \sqrt 2 \)

Khi đó sẽ thỏa mãn điều kiện phản xạ toàn phần tại mặt bên AB. Ta thu được tia phản xạ với góc phản xạ i₁' = i₁ = 45^o. Như vậy tia sáng này sẽ song song với mặt đáy BC nên sẽ truyền thẳng tới mặt bên AC dưới góc tới i2= 45^o. Như vậy tại mặt AC cũng thỏa mãn góc tới lớn hơn góc giới hạn => Phản xạ toàn phần tại AC.

=> Ta thu được tia phản xạ với góc phản xạ \(i_2'=i_2=45^0\). Như vậy tia này sẽ vuông góc với mặt bên BC nên sẽ truyền thẳng ra ngoài không khí mà không bị khúc xạ.