Thế nào là hiện tượng khúc xạ ánh sáng năm 2024

Mỏi mắt, khô mắt, căng thẳng, giảm sự tập trung,... là những tình trạng thường thấy khi lái xe dưới trời nắng. Những biểu hiện này là kết quả của những tác động do hiện tượng khúc xạ ánh sáng gây ra. Nghiên cứu nguyên nhân, ảnh hưởng và cách xử lý của hiện tượng khúc xạ ánh sáng khi lái xe là việc cần thiết đối với mỗi người lái để lái xe an toàn trong thời tiết nắng nóng.

Hiện tượng khúc xạ ánh sáng khi lái xe là gì?

Hiện tượng khúc xạ ánh sáng được tạo ra khi hai lớp không khí nóng và lạnh gặp nhau. Một phần ánh sáng xuất hiện dưới dạng bình thường, phần còn lại được làm cong và phản chiếu lại. Điều này tạo ra cho người lái cảm giác như nhìn thấy một tấm gương hoặc vũng nước phía trước.

Ảnh hưởng của hiện tượng khúc xạ ánh sáng khi lái xe

Hiện tượng khúc xạ ánh sáng khi lái xe gây ra nhiều ảnh hưởng không nhỏ tới người lái, dễ gây sao nhãng, mất tập trung khi điều khiển phương tiện.

Hiện tượng khúc xạ ánh sáng xảy ra khi nhiệt độ ngoài trời đang rất nóng. Điều kiện này khiến cho người lái xe dễ gặp tình trạng mờ, mỏi mắt hoặc mệt mỏi. Vì thế, người lái phải tập trung nhiều hơn vào việc điều khiển phương tiện.

Cách xử lý hiện tượng khúc xạ ánh sáng khi lái xe

Tập trung lái xe, nhưng không tập trung quá lâu vào một điểm

Việc tập trung quá nhiều vào 1 điểm trong một thời gian dài khiến mắt bị căng thẳng, khô và khó chịu. Hệ quả là sẽ dễ gây ra những ảo ảnh hoặc khúc xạ mắt. Tình trạng này kéo dài còn giảm đáng kể số lần chớp mắt khiến mắt càng mệt mỏi. Để khắc phục, người lái nên quan sát nhiều vị trí, nhiều điểm nhìn khác nhau sẽ giúp mắt hoạt động linh hoạt hơn khi lái xe dưới trời nắng.

Khi mắt cảm thấy khó chịu, hãy tấp vào lề và sử dụng thuốc nhỏ mắt

Người điều khiển xe nên trang bị 1 lọ thuốc nhỏ mắt bên mình. Khi thấy hiện tượng mắt bị khó chịu hoặc nhòe, mờ, người lái cần tấp vào lề đường và dừng việc di chuyển. Các thành phần có trong thuốc nhỏ mắt sẽ làm giảm cảm giác khô và mỏi.

Những dòng thuốc nhỏ mắt có chứa thành phần Natri Clorid, Acid Boric, các loại vitamin A, E hay B6 sẽ đem lại hiệu quả tốt nhất. Những thành phần này có tác dụng hỗ trợ tốt trong việc giảm khô mắt, kháng khuẩn và tăng cường khả năng bảo vệ mắt.

Thế nào là hiện tượng khúc xạ ánh sáng năm 2024
Khúc xạ ánh sáng khi lái xe gây cảm giác mệt mỏi. Ảnh minh hoạ: Văn Thanh

Sử dụng tấm che nắng trong xe để hạn chế ánh sáng mặt trời chiếu vào

Tấm chắn nắng ôtô luôn được trang bị phía trước hàng ghế lái và ghế phụ trên ôtô. Phụ kiện này giúp hạn chế hiện ánh sáng mặt trời trực tiếp chiếu vào trong xe.

Khi nắng, người lái có thể mở tấm chắn này xuống kết hợp với dải chấm tròn đen phía góc trên kính chắn gió phía trước sẽ phần nào giảm thiểu tác động của ánh nắng. Đặc biệt, hệ thống tấm chắn nắng còn giúp giảm tới hơn 80% tác động của ánh mặt trời đến mắt.

Thay đổi tiêu điểm của mắt khi nhìn đường với những khoảng cách khác nhau

Nhìn đường với nhiều khoảng cách khác nhau giúp người lái điều tiết mắt linh hoạt hơn. Cách này cũng hỗ trợ giảm mỏi mắt, khô mắt trước tác động của hiện tượng khúc xạ ánh sáng khi lái xe.

Hơn nữa, việc thay đổi tiêu điểm nhìn tránh gây ra hiện tượng ảo ảnh mắt, người lái dễ tập trung hơn vào việc điều khiển phương tiện. Thay đổi tiêu điểm nhìn của mắt còn giúp cho người lái căn khoảng cách với các phương tiện khác chính xác hơn, đảm bảo an toàn cho bản thân và người cùng lưu thông.

Đeo kính râm khi di chuyển

Đeo kính râm là một cách khá phổ biến nhằm giảm tác hại của ánh nắng mặt trời trực tiếp đến mắt. Dưới trời nắng, ánh nắng khiến cho mắt người lái bị chói, lóa, ảnh hưởng đến tầm nhìn và sự tập trung.

Trong khi đó, kính râm có tác dụng chủ yếu chống các tia UV từ mặt trời, hạn chế ánh nắng gắt tác động lên mắt. Vì thế, đeo kính râm là cách tối ưu để bảo vệ mắt khỏi những tác động của hiện tượng khúc xạ ánh sáng cũng như tác hại của ánh nắng.

Khi lựa chọn kính râm, chủ xe nên lựa chọn loại kính mắt uy tín, có chỉ số chống tia UV cao, đồng thời nên tránh sử dụng các loại kính kém chất lượng, vừa không có tác dụng chống nắng, vừa ảnh hưởng đến sức khỏe thị lực.

Khi quan sát một chiếc thìa bên trong cốc nước, ta sẽ có cảm giác như chiếc thìa bị gãy. Nhưng thực tế, chiếc thìa vẫn nguyên vẹn. Đây là một ví dụ điển hình về khúc xạ ánh sáng. Vậy hiện tượng khúc xạ ánh sáng là gì? Bài viết sau của Marathon Education sẽ giải thích hiện tượng này, cũng như giúp các em hiểu rõ hơn về định luật và công thức khúc xạ ánh sáng liên quan.

\>>> Xem thêm:

  • Lý Thuyết Vật Lý 12 Về Tán Sắc Ánh Sáng
  • Vật Lý 12: Quang Phổ Là Gì Và Các Loại Quang Phổ

Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là gì?

Thế nào là hiện tượng khúc xạ ánh sáng năm 2024
Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là gì? (Nguồn: Internet)

Khúc xạ ánh sáng là hiện tượng các tia sáng bị lệch phương (bị gãy) khi truyền xiên góc qua mặt phân cách của 2 môi trường trong suốt khác nhau.

Ví dụ về hiện tượng khúc xạ ánh sáng: Ta đổ đầy nước vào một chiếc ly thủy tinh sau đó đặt một chiếc ống hút nằm nghiêng ở trong cốc nước. Khi quan sát, ta sẽ thấy phần ánh sáng phản xạ từ thân bút không còn truyền thẳng mà đã bị gãy khúc tại mặt phân cách giữa 2 môi trường là nước và không khí.

Định luật khúc xạ ánh sáng

Định luật khúc xạ ánh sáng được diễn giải như sau:

  • Tia khúc xạ luôn nằm trong mặt phẳng tới và ở phía bên kia pháp tuyến so với tia tới. Mặt phẳng tới là mặt phẳng tạo thành bởi tia tới và pháp tuyến.
  • Với 2 môi trường trong suốt nhất định, tỉ số giữa sin i và sin r là một hằng số. Tỉ lệ giữa sin góc tới (sin i) và sin góc khúc xạ (sin r) luôn không đổi.

\frac{sini}{sinr}=\text{hằng số}

Dưới đây là hình ảnh minh họa định luật khúc xạ ánh sáng.

Thế nào là hiện tượng khúc xạ ánh sáng năm 2024

Trong đó:

  • SI là tia tới.
  • I là điểm tới.
  • N’IN là pháp tuyến với mặt phân cách tại I.
  • IR là tia khúc xạ.
  • i là góc tới.
  • r là góc khúc xạ.

Chiết suất môi trường và công thức khúc xạ ánh sáng

Chiết suất tỉ đối

Trong định luật khúc xạ ánh sáng, tỉ số không đổi sini/sinr kí hiệu là n21 được gọi là chiết suất tỉ đối của môi trường 2 (môi trường chứa tia khúc xạ) đối với môi trường 1 (môi trường chứa tia tới).

Theo đó:

  • Nếu n21 < 1 thì r > i: Tia khúc xạ bị lệch xa trục pháp tuyến hơn, ta nói môi trường 2 chiết quang kém hơn môi trường 1.
  • Nếu n21 > 1 thì r < i: Tia khúc xạ bị lệch gần pháp tuyến hơn, ta nói môi trường 2 chiết quang tốt hơn môi trường 1.

Dưới đây là bảng chiết suất tỉ đối của một số môi trường mà các em nên ghi nhớ

Chất rắn (20oC) Chiết suất Chất rắn (20oC) Chiết suất Kim cương Thủy tinh crao Thủy tinh flin Nước đá 2,419 1,464 ÷ 1,532 1,603 ÷ 1,865 1,309 Muối ăn (NaCl) Hổ phách Politiren Xaphia 1,544 1,546 1,590 1,768 Chất lỏng (20oC) Chiết suất Chất lỏng (20oC) Chiết suất Nước Benzen 1,333 1,501 Rượu etylic Glixerol 1,361 1,473 Chất khí (0oC, 1atm) Chiết suất Chất khí (0oC, 1atm) Chiết suất Không khí 1,000293 Khí cacbonic 1,00045

Chiết suất tuyệt đối

Chiết suất tuyệt đối của một môi trường là chiết suất tỉ đối của môi trường đó đối với môi trường chân không. Chiết suất của môi trường chân không bằng 1. Mọi môi trường trong suốt khác đều có chiết suất lớn hơn 1.

Ta có thể thiết lập được hệ thức:

Trong đó:

  • n2 là chiết suất tuyệt đối của môi trường 2.
  • n1 là chiết suất tuyệt đối của môi trường 1.

Mối liên hệ giữa chiết suất tuyệt đối của một môi trường và vận tốc:

Trong đó:

  • c là vận tốc ánh sáng trong chân không (c = 3.108 m/s).
  • v là vận tốc ánh sáng trong môi trường đang xét.

Lưu ý:

  • Chiết suất của chân không là 1.
  • Chiết suất của không khí = 1,000293 và thường được làm tròn = 1.
  • Các môi trường trong suốt khác đều có chiết suất tuyệt đối lớn hơn 1.
  • Một vài hệ thức khác của định luật khúc xạ ánh sáng mà các em cần ghi nhớ:
    • Công thức khúc xạ ánh sáng: n1sini = n2sinr
    • Nếu i và r nhỏ hơn 10 độ thì sini ≈ i; sinr ≈ r → n1i = n2r .
    • Nếu i = 0, r = 0 thì không xảy ra hiện tượng khúc xạ.

Tính thuận nghịch của sự truyền ánh sáng

Thế nào là hiện tượng khúc xạ ánh sáng năm 2024
Tính thuận nghịch của sự truyền ánh sáng (Nguồn: Internet)

Sự truyền ánh sáng có tính thuận nghịch nghĩa là ánh sáng truyền đi theo đường nào thì cũng truyền ngược lại theo đường đó.

Từ tính chất này các em sẽ có hệ thức:

Bài tập về khúc xạ ánh sáng lớp 11

Bài tập trắc nghiệm

Bài tập 1: Hiện tượng khúc xạ là hiện tượng …

  1. ánh sáng bị giảm cường độ khi truyền qua mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt.
  1. ánh sáng bị gãy khúc khi truyền xiên góc qua mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt.
  1. ánh sáng bị thay đổi màu sắc khi truyền qua mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt.
  1. ánh sáng bị hắt lại môi trường cũ khi truyền tới mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt.

Bài tập 2: Trong hiện tượng khúc xạ ánh sáng, góc khúc xạ … góc tới.

  1. nhỏ hơn
  1. lớn hơn
  1. nhỏ hơn hoặc lớn hơn
  1. lớn hơn hoặc bằng

Bài tập 3: Với một tia sáng đơn sắc, chiết suất tuyệt đối của nước là n1, của thuỷ tinh là n2. Chiết suất tỉ đối của nước đối với thuỷ tinh là …

  1. n12 = n2/n1.
  1. n21 = n2 – n1.
  1. n12 = n1/n2.
  1. n12 = n1 – n2.

Bài tập 4: Chọn ý sai

  1. Chiết suất tuyệt đối của một môi trường luôn luôn nhỏ hơn 1.
  1. Chiết suất tuyệt đối của chân không bằng 1.
  1. Chiết suất tuyệt đối của một môi trường không nhỏ hơn 1.
  1. Chiết suất là đại lượng không có đơn vị.

Bài tập 5: Một cái cọc cắm thẳng đứng trên sông, nửa bên trong nửa bên ngoài nước. Một cái cọc khác cùng chiều dài được cắm thẳng đứng trên bờ. Bóng của cọc cắm thẳng đứng dưới sông sẽ …

  1. ngắn hơn bóng của cọc cắm trên bờ nếu Mặt Trời lên cao và dài hơn bóng của cọc cắm trên bờ nếu Mặt Trời xuống thấp.
  1. dài hơn bóng của cọc cắm trên bờ.
  1. bằng với bóng của cọc cắm trên bờ.
  1. ngắn hơn bóng của cọc cắm trên bờ.

Đáp án bài tập trắc nghiệm khúc xạ ánh sáng lớp 11

Bài tập Đáp án Bài tập 1 b Bài tập 2 c Bài tập 3 c Bài tập 4 a Bài tập 5 d

Bài tập tự luận

Bài tập 1. Tia sáng đi từ nước có chiết suất 4/3 sang thủy tinh có chiết suất 1,5. Tính góc khúc xạ và góc lệch D tạo bởi tia khúc xạ và tia tới, biết góc tới i = 30o.

Lời giải:

Theo đề bài ta có: n1=4/3, n2=1,5, i=30o

Áp dụng công thức: n1.sini = n2.sinr

<=> 4/3.sin30 = 1,5.sinr

<=>r ≈ 26,4o

\=> D = i – r = 30o – 26,4o = 3,6o

Bài tập 2: Tia sáng truyền từ nước và khúc xạ ra không khí. Tia khúc xạ và tia phản xạ ở mặt nước vuông góc với nhau. Nước có chiết suất là 4/3. Góc tới của tia sáng là bao nhiêu (tính tròn số)?

Lời giải:

Theo đề bài ta có: n1=4/3, n2=1, i’ + r = i + r = 90o

Áp dụng công thức: n1.sini = n2.sinr

<=> 4/3.sini = sinr

<=> 4/3.sini = cosi (do tia khúc xạ và tia phản xạ vuông góc ở mặt nước)

<=> tani = 3/4

<=> i ≈ 37o

Bài tập 3: Một cái thước được cắm thẳng đứng vào bình đựng nước có đáy phẳng ngang. Phần thước nhô khỏi mặt nước dài 4 cm. Chếch ở phía trên có một ngọn đèn. Bóng của thước trên mặt nước dài 4cm và ở đáy dài 8 cm. Tính chiều sâu của nước trong bình. Chiết suất của nước là 4/3.

Hình minh họa:

Thế nào là hiện tượng khúc xạ ánh sáng năm 2024

Lời giải

Theo đề bài, ta có:

Phần thước nhô khỏi mặt nước: SA = 4cm

Bóng của thước trên mặt nước: AI = 4cm

Bóng của thước ở đáy: BC = 8cm.

Chiều sâu của nước trong bình: IH

Ta có: BC = BH + HC

<=> HC = BC – BH = BC – AI = 8 – 4 = 4cm.

Ta có: ∆IAS vuông tại A và có SA = AI

\=> ∆IAS vuông cân tại A

\=> góc AIS = i = 45o

Áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng, ta có:

sini = nsinr

<=> sin45o = 4/3sinr

<=> sinr = 3/4.sin45

<=> r = 30o

Xét ΔIHC vuông tại H, ta có:

tanr = HC/IH

<=> IH = HC/tan r ≈ 6,4cm

Tham khảo ngay các khoá học online của Marathon Education

Trong bài viết trên, Team Marathon Education đã chia sẻ đến các em những kiến thức về hiện tượng khúc xạ ánh sáng là gì, định luật và công thức khúc xạ ánh sáng một cách chi tiết và đầy đủ. Mong rằng những chia sẻ này sẽ giúp các em nắm vững kiến thức này và nhớ bài lâu hơn.

Hãy liên hệ ngay với Marathon để được tư vấn nếu các em có nhu cầu học online nâng cao kiến thức nhé! Marathon Education chúc các em được điểm cao trong các bài kiểm tra và kỳ thi sắp tới!