Chương I: Năng lượng cơ học
Chương II: Ánh sáng
Chương III: Điện
Chương IV: Điện từ
Chương V: Năng lượng với cuộc sống
Chương VI: Kim loại - Sự khác nhau giữa phi kim và kim loại
Chương VII: Giới thiệu và chất hữu cơ - Hydrocarbon và nguồn nhiên liệu
Chương VIII. Ethylic Alcohol và Acetic Acid
Chương IX: Lipid - Carbohydrate - Protein - Polymer
Chương X: Khai thác tài nguyên từ vỏ trái đất
Chương XI: Di truyền học Mendel - Cơ sở phân tử của hiện tượng di truyền
Chương XII: Di truyền nhiễm sắc thể
Chương XIII: Di truyền học với con người và đời sống
Chương XIV: Tiến hóa

Bài tập Khoa học tự nhiên 9 bài 6: Phản xạ toàn phần

Bài tập khoa học tự nhiên 9 Bài 6: Phản xạ toàn phần

Giải Bài tập Khoa học tự nhiên 9 bài 6 sách Kết nối tri thức có đáp án chi tiết cho từng bài tập trong sách bài tập KHTN 9 Kết nối tri thức. Hi vọng sẽ là tài liệu giúp các em tham khảo.

Bài tập khoa học tự nhiên 9 bài 6 trang 16

Bài 6.1 trang 16 Bài tập Khoa học tự nhiên 9

Khi ánh sáng truyền từ môi trường có chiết suất n1 tới môi trường có chiết suất n2 thì điều kiện để xảy ra phản xạ toàn phần tại mặt phân cách giữa hai môi trường này là:

A. Chỉ cần n1 > n2.

B. Chỉ cần góc tới lớn hơn hoặc bằng góc tới hạn: i ≥ ith.

C. n1 > n2 và góc tới lớn hơn hoặc bằng góc tới hạn: i ≥ith.

D. n1 > n2 và góc tới nhỏ hơn hoặc bằng góc tới hạn: i ≤ith.

Hướng dẫn giải:

Đáp án đúng là: C

Khi ánh sáng truyền từ môi trường có chiết suất n, tới môi trường có chiết suất n2 thì điều kiện để xảy ra phản xạ toàn phần tại mặt phân cách giữa hai môi trường này là n1 > n2 và góc tới lớn hơn hoặc bằng góc tới hạn: i ≥≥ ith.

Bài tập khoa học tự nhiên 9 trang 17

Bài 6.2 trang 17 Bài tập Khoa học tự nhiên 9

Ghép nội dung ở cột bên trái với nội dung tương ứng ở cột bên phải để có một phát biểu đúng và đầy đủ.

Bài tập khoa học tự nhiên 9 bài 6

Hướng dẫn giải:

1 – b; 2 – e; 3 – d; 4 – c.

Bài 6.3 trang 17 Bài tập Khoa học tự nhiên 9

Tia sáng truyền từ không khí vào chất lỏng với góc tới i = 60° thì góc khúc xạ r = 30°. Khi chiếu tia sáng đó từ chất lỏng ra không khí, muốn có phản xạ toàn phần thì góc tới i phải thoả mãn điều kiện nào dưới đây? Cho biết sin 35,26° ≈≈0,58.

A. i > 42°.

B. i < 42°.

C. i > 35,26°.

D. i > 28,5°.

Hướng dẫn giải:

Đáp án đúng là: C

Áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng, ta có: n1sini = n2sinr

$\frac{n_2}{n_1} = \frac{\sin i}{\sin r} = \frac{\sin 60^\circ}{\sin 30^\circ} = \frac{\frac{\sqrt{3}}{2}}{\frac{1}{2}} = \sqrt{3} $

Góc tới hạn khi ánh sáng truyền từ chất lỏng ra không khí là:

$ \sin i_\text{th} = \frac{n_1}{n_2} = \frac{1}{\sqrt{3}} \implies i_\text{th} \approx 35.26^\circ $

Vậy khi chiếu tia sáng đó từ chất lỏng ra không khí, muốn có phản xạ toàn phần thì góc tới i phải thoả mãn điều kiện i > 35,26°.

Bài 6.4 trang 17 Bài tập Khoa học tự nhiên 9

Có tia sáng truyền từ không khí vào ba môi trường (1), (2), (3) như Hình 6.1.

Bài tập khoa học tự nhiên 9 bài 6

Phản xạ toàn phần có thể xảy ra khi ánh sáng truyền trong cặp môi trường nào sau đây?

A. Từ (2) tới (1).

B. Từ (1) tới (2).

C. Từ (3) tới (1).

D. Từ (3) tới (2).

Hướng dẫn giải:

Phản xạ toàn phần có thể xảy ra khi ánh sáng truyền trong cặp từ (1) tới (2).

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

Môi trường (1): nsini = n1sinr1

Môi trường (2): nsini = n2sinr2

→ n1sinr1 = n2sinr2

Nhìn vào hình vẽ thấy r1 < r2 nên sinr1 < sinr2 do đó n1 > n2.

Phản xạ toàn phần đều xảy ra khi ánh sáng truyền trong môi trường (1) và (2) nên phản xạ toàn phần có thể xảy ra khi ánh sáng truyền trong cặp từ (1) tới (2).

Tương tự: Phản xạ toàn phần có thể xảy ra khi ánh sáng truyền trong cặp từ (2) tới (3) hoặc từ (1) tới (3).

Bài tập khoa học tự nhiên 9 trang 18

Bài 6.5 trang 18 Bài tập Khoa học tự nhiên 9

Ba môi trường trong suốt là không khí và hai môi trường khác có các chiết suất tuyệt đối n1, n2 (với n2 > n1). Lần lượt cho ánh sáng truyền đến mặt phân cách của tất cả các cặp môi trường có thể tạo ra. Biểu thức nào sau đây không thể là sin của góc tới hạn ith đối với cặp môi trường tương ứng?

A. $\frac{n_2}{n_1}.$

B. $\frac{1}{n_1}.$

C. $ \frac{1}{n_2}.$

D. $\frac{n_1}{n_2}.$

Hướng dẫn giải:

Đáp án đúng là: A

Trong bài toán này, chúng ta có 3 môi trường: không khí (giả sử chiết suất gần bằng 1), môi trường 1 (chiết suất n1) và môi trường 2 (chiết suất n2 với n2 > n1). Có 3 cặp môi trường có thể tạo ra:

– Không khí – môi trường 1: Ánh sáng truyền từ không khí (chiết suất nhỏ hơn) sang môi trường 1 (chiết suất lớn hơn). Trong trường hợp này, sẽ không có góc tới hạn. Bởi vì ánh sáng luôn bị khúc xạ khi truyền từ môi trường chiết suất nhỏ sang môi trường chiết suất lớn.

– Không khí – môi trường 2: Tương tự như trường hợp 1, sẽ không có góc tới hạn.

– Môi trường 1 – môi trường 2: Ánh sáng truyền từ môi trường 1 (chiết suất nhỏ hơn) sang môi trường 2 (chiết suất lớn hơn). Trong trường hợp này, sẽ có góc tới hạn.

Công thức tính góc tới hạn:

$\sin i_\text{th} = \frac{n_2}{n_1}$

Vậy biểu thức $\frac{n_2}{n_1}$ không thể là sin của góc tới hạn đối với cặp môi trường tương ứng.

Bài 6.6 trang 18 Sách Bài tập khoa học tự nhiên 9

Có ba môi trường trong suốt (1), (2) và (3). Với cùng một góc tới, nếu ánh sáng đi từ môi trường (1) vào môi trường (2) thì góc khúc xạ là $30^\circ$, nếu ánh sáng đi từ môi trường (1) vào môi trường (3) thì góc khúc xạ là \( 45^\circ \). Cho biết $\sin 30^\circ = 0.5, \sin 45^\circ = \frac{\sqrt{2}}{2}$.

a) Trong hai môi trường (2) và (3), tốc độ ánh sáng truyền trong môi trường nào lớn hơn?}

Dựa vào công thức khúc xạ ánh sáng:

$n_1 \sin i = n_2 \sin 30^\circ = n_3 \sin 45^\circ$

Suy ra:

$\frac{n_2}{n_3} = \frac{\sin 45^\circ}{\sin 30^\circ} = \frac{\frac{\sqrt{2}}{2}}{\frac{1}{2}} = \sqrt{2} > 1$

Do đó, $n_2 > n_3$ và vì $n = \frac{c}{v}$, nên $v_3 > v_2$. Tốc độ ánh sáng truyền trong môi trường (3) lớn hơn môi trường (2).

b) Tính góc tới hạn phản xạ toàn phần giữa hai môi trường (2) và (3)

Góc tới hạn được tính theo công thức:

$\sin i_\text{th} = \frac{n_3}{n_2} = \frac{\sin 30^\circ}{\sin 45^\circ} = \frac{\frac{1}{2}}{\frac{\sqrt{2}}{2}} = \frac{\sqrt{2}}{2}$

Do đó:

$i_\text{th} = 45^\circ$

Đáp án: C

Bài 6.7 trang 18 Bài tập KHTN 9

Một khối thuỷ tinh có tiết diện thẳng như Hình 6.2 đặt trong không khí, ABCD là hình vuông, CDE là tam giác vuông cân. Trong mặt phẳng của tiết diện thẳng, chiếu một chùm tia sáng đơn sắc hẹp SI vuông góc với DE (IE < ID). Biết chiết suất của thuỷ tinh là n = 1,5. Vẽ đường đi của tia sáng trong khối thuỷ tinh. Phương của tia ló hợp với pháp tuyến của mặt mà tia sáng ló ra một góc bằng bao nhiêu độ?

Bài tập khoa học tự nhiên 9 bài 6

Hướng dẫn giải:

Một khối thuỷ tinh có tiết diện thẳng như Hình 6.2 đặt trong không khí

Tia SI truyền thẳng tới mặt EC tại J.

Ta có: $\sin i_\text{th} = \frac{1}{n} = \frac{2}{3} \implies i_\text{th} \approx 42^\circ$

Đường truyền của tia sáng được mô tả hình trên. Góc tới tại điểm J: iJ = 450 > ith nên có phản xạ toàn phần.

Tia phản xạ từ J sẽ lần lượt phản xạ toàn phần tại K, L, M trên DA, AB, BC rồi ló ra khỏi DE ở N theo phương vuông góc với DE. Do đó, MN//SI, tức là MN hợp với pháp tuyến của DE một góc là 00.

Bài 6.8 trang 18 Bài tập KHTN 9

Lõi của một sợi quang hình trụ (Hình 6.3) có chiết suất n1 = 1,5 và phần bọc ngoài có chiết suất n2 = 1,41. Tia sáng truyền đi được trong sợi quang với góc tới a = 29°.

a) Tính các góc r và i.

b) Tính góc tới hạn phản xạ toàn phần giữa lớp vỏ và lõi.

Bài tập khoa học tự nhiên 9 bài 6

Hướng dẫn giải:

a) Ta có:

$\sin r = \frac{\sin \alpha}{n_1} = \frac{\sin 29^\circ}{1.5} = \frac{0.48}{1.5} = 0.32 \implies r \approx 18.66^\circ \implies i \approx 71.34^\circ.$

b) $\sin i_\text{th} = \frac{n_2}{n_1} = \frac{1.41}{1.5} \implies i_\text{th} \approx 70.05^\circ.$

Bài tập khoa học tự nhiên 9 trang 19

Bài 6.9 trang 19 Bài tập KHTN 9

Một cái đinh được cắm vuông góc vào tâm O của một tấm gỗ hình tròn có bán kính R = 0,05 m. Tấm gỗ được thả nổi trên mặt thoáng của một chậu nước (Hình 6.4). Đầu A của đinh ở trong nước. Cho chiết suất của nước là : $\frac{4}{3}.$

a) Cho chiều dài OA của đinh ở trong nước là 8,7 cm. Hỏi đặt mắt ở trong không khí nhìn đầu đinh theo phương đi sát mép gỗ sẽ thấy đầu đinh ở cách mặt nước một khoảng bao nhiêu?

b) Cho chiều dài OA giảm dần. Xác định khoảng cách OA để mắt không còn nhìn thấy đầu A của đinh.

tailieuhocthi.com

Hướng dẫn giải:

a)

tailiehocthi.com

Theo hình trên ta có:

$\tan \alpha = \frac{OA}{R} = \frac{8}{7.5} \approx 1.73 \implies \alpha \approx 60^\circ$

$\implies i = 90^\circ – \alpha = 30^\circ$

$\sin r = n \sin i = \frac{4}{3} \sin 30^\circ = \frac{4}{3} \cdot 0.5 = \frac{2}{3} \implies r \approx 41.8^\circ$

Vậy : $\tan r = \tan 41.8^\circ \approx 0.89$

Ta có: $\tan r = \frac{OB}{OA’} \implies OA’ = \frac{OB}{\tan 41.8^\circ} = \frac{0.05}{0.89} \approx 0.056 \, \text{m}.$

b)

Bài tập khoa học tự nhiên 9 bài 6

Theo hình trên ta có, nếu cho chiều dài OA giảm dần thì góc tới i sẽ tăng dần. Khi i≥ith thì tia sáng sẽ phản xạ toàn phần, không có tia khúc xạ ló ra không khí. Khi đó, mắt không còn nhìn thấy đầu A của đinh nữa:

$\sin i_\text{th} = \frac{1}{n} = \frac{3}{4} \implies i_\text{th} \approx 48.6^\circ$

Từ Hình 6.3G, ta xác định được:

$OA = OB \tan(\widehat OAB) = OB \tan i_\text{th} = OB \tan 48.6^\circ = 5 \cdot 1.13 \approx 4.4 \, \text{cm}.$