KHTN 9 Bài 3: Khúc xạ ánh sáng và phản xạ toàn phần Giải KHTN 9 Cánh diều trang 19, 20, 21, 22, 23

Giải bài tập KHTN 9 Bài 3: Khúc xạ ánh sáng và phản xạ toàn phần giúp các em học sinh trả lời các câu hỏi trong SGK Khoa học tự nhiên 9 Cánh diều trang 19, 20, 21, 22, 23.

Giải Khoa học tự nhiên 9 Bài 3 được biên soạn bám sát theo chương trình SGK. Đồng thời, cũng giúp thầy cô tham khảo để soạn giáo án Bài 3 Chủ đề 2: Ánh sáng - Phần 1: Năng lượng và sự biến đổi cho học sinh của mình. Vậy mời thầy cô và các em cùng theo dõi nội dung chi tiết trong bài viết dưới đây của Eballsviet.com:

Giải Khoa học tự nhiên 9 Cánh diều Bài 3 - Câu hỏi thảo luận

Câu 1

Nêu một số cách để quan sát đường đi tia sáng trong các môi trường trong suốt mà em biết.

Lời giải:

- Chiếu tia ánh sáng đi qua (tia sáng laser) một lăng kính hoặc thấu kính, từ đó quan sát tia sáng qua một lăng kính hoặc thấu kính là một đường thẳng.

- Chiếu tia ánh sáng đi qua (tia sáng laser) gương, sau đó ánh sáng phản xạ lại theo một đường thẳng.

- Sử dụng mô hình mô phỏng như các mô hình vật thể trong suốt và nguồn sáng để hiểu cách ánh sáng di chuyển qua chúng.

Câu 2

Mô tả và giải thích đường đi của tia sáng trong hình 3.3.

Lời giải:

- Bắt đầu từ không khí: Tia sáng bắt đầu từ không khí theo đường thẳng.

- Chuyển sang khối thủy tinh: Khi tia sáng chạm vào bề mặt của khối thủy tinh, nó gãy khúc tại bề mặt phân cách giữa không khí và khối thủy tinh.

- Truyền qua khối thủy tinh: Tia sáng truyền qua khối thủy tinh theo đường thẳng với một hướng chệch so với hướng ban đầu.

- Chuyển ra khỏi khối thủy tinh: Khi tia sáng đến bề mặt phía bên kia của khối thủy tinh, nó tiếp tục bị gãy khúc tại bề mặt phân cách giữa khối thủy tinh và không khí.

- Tiếp tục truyền ra không khí: Tia sáng rời khối thủy tinh và tiếp tục di chuyển trong không khí theo đường thẳng.

Vì vậy, khi đi từ không khí khối thủy tinh và khối thủy tinh sang không khí, tia sáng bị gãy khúc tại mặt phân cách giữa hai môi trường do tính chất 2 môi trường khác nhau, và ánh sáng chỉ truyền thẳng trong một môi trường đồng tính, trong suốt.

Câu 3

Nêu thêm một số hiện tượng khúc xạ ánh sáng trong đời sống.

Lời giải:

- Khi ta nhìn bóng cây cối trên bờ hồ có cảm giác như bóng cây đó "lùn" hơn bình thường.

- Trong đánh bắt, khi người đánh cá dùng lao phóng cá dưới nước thì họ sẽ không phóng trực tiếp vào con cá mà lại nhắm vào chỗ hơi xa hơn.

- Khi cắm một ống hút thẳng (hoặc một cây bút chì, thước, …) vào một cốc thủy tinh trong suốt đựng nước ta thấy ở mặt tiếp xúc giữa 2 môi trường nước và không khí ống hút (cây bút chì, thước, …) dường như bị gãy khúc.

Câu 4

Trong bảng 3.1, tốc độ ánh sáng truyền trong môi trường nào là nhỏ nhất? Từ đó, cho biết chiết suất môi trường nào là lớn nhất.

Lời giải:

- Tốc độ: Không khí > Nước > Thủy tinh crown > Thủy tình flint > Kim cương

=> Tốc độ ánh sáng truyền trong môi trường kim cương là nhỏ nhất.

- Chiết suất môi trường: Không khí < Nước < Thủy tinh crown < Thủy tình flint < Kim cương

=> Chiết suất môi trường kim cương là lớn nhất.

Câu 5

Tính chiết suất của môi trường không khí ở 0 °C và 1 atm?

Lời giải:

- Chiết suất của môi trường không khí ở 0 °C và 1 atm là:

\(n=\frac{c}{v}=\frac{3.10^8}{299636786}\approx1,0\)

Câu 6

Tính chiết suất của mỗi loại thuỷ tinh.

Lời giải:

- Chiết suất của môi trường thủy tinh crown là:

\(n=\frac{c}{v}=\frac{3.10^8}{197187224}\approx1,52\)

- Chiết suất của môi trường thủy tinh flint là:

\(n=\frac{c}{v}=\frac{3.10^8}{180556976}\approx1,66\)

Câu 7

Ở hình 3.5, em hãy chỉ ra:

• Môi trường chứa tia tới.

• Môi trường chứa tia khúc xạ.

• Điểm tới và pháp tuyến của mặt phân cách tại điểm tới đó.

Lời giải:

• Môi trường chứa tia tới: không khí

• Môi trường chứa tia khúc xạ: bản bán trụ bằng thủy tinh

• Điểm tới: vị trí góc 30° ở góc phần tư thứ 2 (bên trái của hình)

• Pháp tuyến của mặt phân cách tại điểm tới đó: đường thẳng nối 2 vị trí góc 0° (phía trên và phía dưới của bản trụ)

Giải Khoa học tự nhiên 9 Cánh diều Bài 3 - Luyện tập

Luyện tập 1

Chùm sáng từ Mặt Trời chiếu đến mặt nước với góc tới i = 30°, tính góc khúc xạ r. Vẽ hình mô tả hiện tượng xảy ra.

Lời giải:

Luyện tập 2

Lắp đặt các dụng cụ như hình 3.5, chiếu tia sáng đi từ không khí vào bản bán trụ, tăng dần góc tới từ 0° đến 90°. Hãy cho biết có xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần hay không?

Lời giải:

Trong thí nghiệm trên, ban đầu ta quan sát thấy cả tia phản xạ và tia khúc xạ. Khi tăng dần góc tới từ 0° đến 90°, tia khúc xạ mờ dần, tia phản xạ sáng dần. Khi góc tới lớn hơn một giá trị nào đó thì ta chỉ thấy tia phản xạ. Hiện tượng này được gọi là hiện tượng phản xạ toàn phần.

Luyện tập 3

Tính góc tới hạn khi chiếu tia sáng đi từ nước ra không khí. Biết chiết suất của nước là n = 1,33. Với góc tới hạn tính được, em hãy thực hiện thí nghiệm kiểm tra điều kiện để xảy ra phản xạ toàn phần với hai môi trường nước và không khí.

Lời giải:

Truyền từ nước ra không khí => n1 = n = 1,33; n2 = 1

- Thực hiện thí nghiệm kiểm tra điều kiện để xảy ra phản xạ toàn phần với hai môi trường nước và không khí:

+ Truyền từ môi trường nước sang môi trường không khí

+ Góc tới bằng hoặc lớn hơn góc 48∘35′

Luyện tập 4

Khi ta quan sát một vật ở dưới đáy bể nước (hình 3.8), ta có cảm giác vật và đáy bể ở gần mặt nước hơn so với thực tế. Em hãy giải thích hiện tượng này.

Lời giải:

Đó là hiện tượng khúc xạ ánh sáng vì ánh sáng truyền từ môi trường không khí sang môi trường nước và ngược lại nên ánh sáng bị gãy khúc ở hai môi trường khác nhau. Nên khi nhìn xuống vật và đáy bể nước, ta có cảm giác vật và đáy bể ở gần mặt nước hơn so với thực tế.