WebLab STEM

Vật lý · 4. Sóng và quang học

Khúc xạ ánh sáng và định luật Snell

Đo góc tới, góc khúc xạ và xác định chiết suất từ số liệu.

40 phútPhiên bản nội dung: 2.1
Bắt đầu lộ trình tương tácMở thí nghiệm mô phỏng

Câu hỏi dẫn đường

Có thể xác định vật liệu trong suốt chỉ từ đường đi của tia sáng hay không?

Phạm vi chương trình

GDPT 2018 và Cambridge: khúc xạ, chiết suất và phản xạ toàn phần.

Phạm vi và giới hạn mô hình

Môi trường trong suốt, đồng nhất; bỏ qua tán sắc trừ khi mô phỏng có chọn bước sóng.

Mục tiêu học tập

  • Áp dụng n₁sinθ₁ = n₂sinθ₂.
  • Đo góc so với pháp tuyến, không phải mặt phân cách.
  • Dùng đồ thị sinθ₁–sinθ₂ để xác định chiết suất.

Kiến thức cần biết trước

  • Hàm sin và đo góc.
  • Tia tới, pháp tuyến, tia khúc xạ.

Kiến thức trọng tâm

Định luật Snell

n₁sinθ₁ = n₂sinθ₂, các góc đều đo từ pháp tuyến.

Hướng lệch

Tia sáng lệch về phía pháp tuyến khi đi vào môi trường có chiết suất lớn hơn.

Phản xạ toàn phần

Chỉ xảy ra khi truyền từ chiết suất lớn sang nhỏ và góc tới vượt góc giới hạn sin(ic) = n₂/n₁.

Ví dụ mẫu có giải thích

Từ không khí vào kính n = 1,50 với góc tới 30°: sin r = sin 30° / 1,50 = 0,333 nên r ≈ 19,5°.

Ngộ nhận cần tránh

  • Góc tới và góc khúc xạ đều đo từ pháp tuyến, không đo từ mặt phân cách.
  • Phản xạ toàn phần chỉ có thể xảy ra khi ánh sáng đi từ chiết suất lớn sang nhỏ.

Quy trình thí nghiệm mô phỏng: Khúc xạ ánh sáng và định luật Snell

  1. Chọn hai môi trường và ghi chiết suất của chúng.
  2. Thay góc tới từ 10° đến 60°, mỗi lần ghi góc khúc xạ.
  3. Tính sin của hai góc và kiểm tra tỉ số hoặc độ dốc đồ thị.

An toàn và lưu ý

  • Không nhìn trực tiếp vào laser trong thí nghiệm thật.

Bằng chứng cần thu thập

  • Bảng i, r, sin i và sin r cho ít nhất năm góc tới.
  • Đồ thị sin i theo sin r cùng chiết suất suy ra từ hệ số góc.
Mở thí nghiệm mô phỏng
📋 Nhúng thí nghiệm này vào bài giảng điện tử (Dành cho Giáo viên & LMS)

Sao chép đoạn mã iframe dưới đây để nhúng mô phỏng tương tác này vào Google Sites, LMS Moodle, Canvas, Microsoft Teams hoặc blog học tập:

<iframe src="https://visuallab.win/physics-lab/?experiment=igcse-snell&lang=vi" width="100%" height="560" frameborder="0" allow="fullscreen" loading="lazy"></iframe>

Kiểm tra đầu vào

1. Góc tới và góc khúc xạ được đo so với đường nào?

  1. Pháp tuyến
  2. Mặt phân cách
  3. Tia phản xạ
Xem đáp án và giải thích

Đáp án đúng: Pháp tuyến

Tất cả các góc trong quang hình học được đo so với đường pháp tuyến vuông góc với mặt phân cách.

2. Ánh sáng truyền từ không khí vào nước thì tia khúc xạ thế nào?

  1. Lệch lại gần pháp tuyến
  2. Lệch ra xa pháp tuyến
  3. Truyền thẳng không đổi hướng
Xem đáp án và giải thích

Đáp án đúng: Lệch lại gần pháp tuyến

Chiết suất nước lớn hơn không khí nên r < i, lệch lại gần pháp tuyến.

Luyện tập vận dụng

1. Tia sáng đi từ không khí (n=1) vào nước (n=1,33) với góc tới 45°. sin(r) bằng?

  1. 0,532
  2. 0,707
  3. 0,940
Xem đáp án và giải thích

Đáp án đúng: 0,532

sin(r) = sin(45°)/1,33 = 0,707 / 1,33 ≈ 0,532.

2. Điều kiện để xảy ra phản xạ toàn phần là gì?

  1. Đi từ môi trường chiết quang hơn sang kém hơn và i > ic
  2. Đi từ môi trường chiết quang kém sang hơn
  3. Góc tới luôn bằng 90°
Xem đáp án và giải thích

Đáp án đúng: Đi từ môi trường chiết quang hơn sang kém hơn và i > ic

Cần n₁ > n₂ và góc tới i lớn hơn góc giới hạn ic; tại i = ic, tia khúc xạ đi dọc mặt phân cách.

3. Góc giới hạn phản xạ toàn phần từ thủy tinh (n=1,5) ra không khí (n=1) là bao nhiêu?

  1. khoảng 41,8°
  2. khoảng 60°
  3. khoảng 30°
Xem đáp án và giải thích

Đáp án đúng: khoảng 41,8°

sin(ic) = 1/1,5 = 0,667 ⇒ ic ≈ 41,8°.

Nguồn kiểm tra chuyên môn

  1. Cambridge IGCSE Physics 0625 — đề cương và tài liệu chính thức
  2. Cambridge AS & A Level Physics 9702 — đề cương chính thức
  3. OpenStax Physics — giáo trình Vật lý trung học đã bình duyệt
  4. BIPM — Hệ đơn vị quốc tế SI, ấn bản 9

Nội dung được duy trì theo các nguồn trích dẫn bên dưới. Mô phỏng là mô hình học tập và không thay thế quy trình an toàn của phòng thí nghiệm thực.

Đơn vị xuất bản nội dung
WebLab STEM
Phụ trách kỹ thuật
Đức Tiến — Kỹ sư Điều khiển và Tự động hóa