Giải Thí nghiệm 2 trang 27 SGK Khoa học tự nhiên 9

Lời giải

Hoàn thành Bảng 5.1

Tính tỉ số $\dfrac{\sin i}{\sin r}$ cho từng cặp góc đo được:

a) Với $i = 20^\circ,\ r = 13^\circ$:
$$\dfrac{\sin 20^\circ}{\sin 13^\circ} = \dfrac{0{,}342}{0{,}225} \approx 1{,}52$$

b) Với $i = 40^\circ,\ r = 25^\circ$:
$$\dfrac{\sin 40^\circ}{\sin 25^\circ} = \dfrac{0{,}643}{0{,}423} \approx 1{,}52$$

c) Với $i = 60^\circ,\ r = 35^\circ$:
$$\dfrac{\sin 60^\circ}{\sin 35^\circ} = \dfrac{0{,}866}{0{,}574} \approx 1{,}51$$

d) Với $i = 80^\circ,\ r = 41^\circ$:
$$\dfrac{\sin 80^\circ}{\sin 41^\circ} = \dfrac{0{,}985}{0{,}656} \approx 1{,}50$$

Ứng với $i = 0^\circ,\ r = 0^\circ$, ô tỉ số bị gạch chéo vì $\sin 0^\circ = 0$ nên không xác định được tỉ số.

Bảng 5.1 sau khi hoàn thành:

| Góc tới $i$ | Góc khúc xạ $r$ | $\dfrac{\sin i}{\sin r}$ |
|---|---|---|
| $0^\circ$ | $0^\circ$ | — |
| $20^\circ$ | $13^\circ$ | $\approx 1{,}52$ |
| $40^\circ$ | $25^\circ$ | $\approx 1{,}52$ |
| $60^\circ$ | $35^\circ$ | $\approx 1{,}51$ |
| $80^\circ$ | $41^\circ$ | $\approx 1{,}50$ |

Trả lời câu hỏi

1. Tia khúc xạ nằm ở phía bên kia của pháp tuyến so với tia tới. Nghĩa là tia tới và tia khúc xạ nằm ở hai phía của pháp tuyến (đồng thời ở hai môi trường khác nhau, hai bên mặt phân cách).

2. So sánh độ lớn góc tới và góc khúc xạ:

- Khi $i = 0^\circ$ thì $r = 0^\circ$: tia sáng truyền thẳng, không bị lệch.
- Khi $i > 0^\circ$ thì góc khúc xạ luôn nhỏ hơn góc tới ($r < i$):
$$13^\circ < 20^\circ;\quad 25^\circ < 40^\circ;\quad 35^\circ < 60^\circ;\quad 41^\circ < 80^\circ$$
- Khi góc tới tăng thì góc khúc xạ cũng tăng.

Vì ánh sáng truyền từ không khí sang môi trường chiết quang hơn (thủy tinh) nên tia khúc xạ lệch lại gần pháp tuyến hơn, do đó $r < i$.

3. Nhận xét tỉ số $\dfrac{\sin i}{\sin r}$:

Với các góc tới khác nhau (trừ $i = 0^\circ$), tỉ số $\dfrac{\sin i}{\sin r}$ luôn có giá trị gần như không đổi, xấp xỉ $1{,}5$. Vậy đối với hai môi trường trong suốt nhất định, tỉ số giữa sin góc tới và sin góc khúc xạ là một hằng số (chính là chiết suất của thủy tinh đối với không khí, $n \approx 1{,}5$).

Đáp số