CÂU HỎI THỰC TẾ LIÊN QUAN ĐẾN PHẢN XẠ TOÀN PHẦN

I. Các hiện tượng tự nhiên:  Ảo ảnh

Giới thiệu:

Hình ảnh một vật, cảnh vật hoặc bầu trời sẽ xuất hiện giống y đúc cảnh thật ở một nơi khác, nhưng đương nhiên đó chỉ là ảo ảnh. Hiện tượng này thường được thấy trên các bề mặt nóng, như mặt đường hoặc sa mạc.

Giải thích: Ảo ảnh xuất hiện khi ánh sáng bị phản xạ toàn phần trên mặt phân cách giữa lớp không khí lạnh (có chiết suất lớn) và lớp không khí nóng (có chiết suất nhỏ).

Sự phân thành lớp không khí nóng và lạnh đặc biệt phổ biến ở khu vực sa mạc, đại dương, và mặt đường trải nhựa.

Hiệu ứng ảo ảnh thực tế được mường tượng phụ thuộc vào lớp không khí lạnh nằm trên lớp không khí nóng (hình a). Một loại ảo ảnh xuất hiện dưới dạng ảnh ảo lộn ngược nằm ngay phía dưới vật thật và xảy ra khi lớp không khí nóng ở gần mặt đất hoặc mặt nước bị chặn lại bởi lớp không khí lạnh, đậm đặc hơn nằm phía trên. Ánh sáng từ vật truyền xuống lớp không khí nóng gần kề mặt đất (hoặc mặt nước) bị khúc xạ trở lên phía đường chân trời. Tại một số điểm, ánh sáng đạt tới góc tới hạn đối với không khí nóng, và bị bẻ cong trở lên bởi sự phản xạ toàn phần, kết quả là ảnh ảo xuất hiện phía bên dưới vật.

Ảo ảnh và ảnh bóng mờ

Một dạng ảo ảnh khác, gọi là bóng mờ, xảy ra khi không khí nóng nằm trên lớp không khí lạnh, và thường xuất hiện với những đối tượng kích thước lớn trên mặt nước có thể vẫn còn tương đối lạnh khi không khí phía trên nước bị nung nóng vào ban ngày (hình b). Các tia sáng đi từ vật, như con tàu trên mặt nước, truyền lên trên qua không khí lạnh đi vào không khí nóng bị khúc xạ trở xuống hướng về ngang tầm nhìn của người quan sát. Khi đó các tia có vẻ xuất phát từ một vật ở phía trên và hình như “nổi lờ mờ” phía trên vị trí thực của nó.

II. Các câu hỏi thực tế

Câu 1: Có thể dẫn ánh sáng đi theo những ống cong, như dẫn nước, được không?

Giải thích: Được, dựa vào sự phản xạ toàn phần.

          Ta xét thanh trong suốt bằng thuỷ tinh, hoặc chất dẻo, uốn cong và rọi một chùm tia sáng hẹp vào một đầu ống.

          Chiếc suất và độ cong của thanh đã được lựa chọn để cho các tia sáng tới thành bên của thanh dưới những góc lớn hơn góc giới hạn phản xạ toàn phần. Do đó, tới chỗ cong, tia sáng liên tiếp bị phản xạ toàn phần và cuối cùng, đi theo thanh mà ló ra ở đầu kia. Thanh như thế đã hướng chùm sáng đi theo nó, và được gọi là ống dẫn sáng hay sợi quang.

Trong thực tế, sợi quang  được làm bằng một bó sợi chất dẻo, để cho mềm và dễ uốn theo ý muốn.

Sợi quang gồm hai phần chính: Phần lõi trong suốt bằng thủy tinh siêu sạch có chiết suất lớn n₁. Phần vỏ bọc cũng trong suốt, bằng thủy tinh có chiết suất n₂ nhỏ hơn phần lõi. 

Câu 2: Tại sao trời mùa hè, lúc trưa nắng trên đường nhựa khô ráo, nhìn từ xa mặt đường nhựa như có nước ?

Giải thích: Các đường nhựa có màu thẫm, nên bị hun nóng dưới ánh nắng Mặt Trời. Lớp không khí  ở kề sát mặt đường nhựa  bị đốt nóng. Các tia sáng phản xạ toàn phần trên lớp không khí sát mặt đường và đi vào mắt. Vì vậy, mặt đường mờ đục từ xa trông tựa như một mặt nước đánh bóng và phản chiếu các vật ở xa.

Câu 3: Tại sao kim cương sáng lấp lánh ?

Giải thích:

Kim cương sáng lấp lánh do phản xạ toàn phần. Sở dĩ kim cương lại có nhiều màu lấp lánh vì kim cương có chiết suất lớn (khoảng 2,4) lớn hơn so với chiết suất 1,5 của thủy tinh thông thường, ánh sáng ban ngày có thể phản xạ toàn phần với góc giới hạn phản xạ toàn phần nhỏ và có thể phản xạ toàn phần nhiều lần qua các mặt trong tinh thể kim cương rồi mới ló ra ngoài tạo độ lấp lánh. Lúc đó do hiện tượng tán sắc các màu của quang phổ ánh sáng trắng được phân tán, vì thế trông kim cương ta thấy có nhiều màu sắc.

Câu 4:  Vì sao người thợ lặn có thể quan sát hình ảnh phản xạ của chú rùa biển trên mặt phân cách giữa mặt biển và không khí ?

Giải thích: Nhờ hiện tượng phản xạ toàn phần, người thợ lặn có thể quan sát hình ảnh phản xạ của chú rùa biển này trên mặt phân cách giữa mặt biển và không khí.

Câu 5: Nêu các ứng dụng của cáp quang

a. Cáp quang dùng trong y học

- Trong y học người ta dùng những bó sợi quang để quan sát những bộ phận bên trong cơ thể. Đó là phương pháp nội soi.

b. Cáp quang dùng trong công nghệ thông tin

- Trong công nghệ thông tin cáp quang được dùng để truyền các dữ liệu.

c. Cáp quang dùng trong nghệ thuật

Trung tâm luyện thi, gia sư - dạy kèm tại nhà NTIC Đà Nẵng