Giải Bài 5.11 trang 17 SBT Khoa học tự nhiên 9

Lời giải

Phân tích hình vẽ. Khối trong suốt (môi trường 2) là một bản mặt song song, nên hai mặt phân cách tại $I$ và tại $J$ song song với nhau. Do đó hai pháp tuyến tại $I$ và tại $J$ cũng song song với nhau.

a) Thiết lập các hệ thức khúc xạ.

- Tại $I$ (ánh sáng đi từ môi trường 1 sang môi trường 2), gọi góc tới là $a$ và góc khúc xạ trong khối là $r$. Định luật khúc xạ ánh sáng:
$$n_1\sin a = n_2\sin r$$

- Tia $IJ$ gặp mặt phân cách bên phải tại $J$. Vì hai pháp tuyến song song nên góc tới tại $J$ (trong môi trường 2) đúng bằng góc khúc xạ $r$ ở trên. Ánh sáng đi từ môi trường 2 sang môi trường 3 với góc khúc xạ $b$:
$$n_2\sin r = n_3\sin b$$

Nhân (loại bỏ) đại lượng chung $n_2\sin r$, ta được:
$$n_1\sin a = n_3\sin b$$

b) Dùng điều kiện tia ló song song tia tới.

Vì tia $JK$ song song với tia tới $SI$, mà pháp tuyến tại $J$ lại song song với pháp tuyến tại $I$, nên góc khúc xạ tại $J$ bằng góc tới tại $I$:
$$b = a \;\Rightarrow\; \sin b = \sin a$$

Thay vào hệ thức trên:
$$n_1\sin a = n_3\sin a \;\Rightarrow\; n_3 = n_1$$

c) Kết luận.

Môi trường 3 có chiết suất bằng chiết suất của môi trường 1. Vì môi trường 1 là không khí nên môi trường 3 cũng là không khí (hay một môi trường có cùng chiết suất với không khí). Khi đó khối trong suốt đóng vai trò một bản mặt song song: tia ló luôn song song với tia tới.

Đáp số