Chiết suất cho biết ánh sáng truyền chậm đi bao nhiêu lần
Chiết suất của môi trường được xác định bởi:
$$n=\frac cv,$$
với $c=3\times10^8$ m/s là tốc độ ánh sáng trong chân không; $v$ là tốc độ ánh sáng trong môi trường, dùng cùng đơn vị với $c$. Chiết suất không có đơn vị. Trong bài phổ thông, thường lấy chiết suất không khí bằng 1.
Với ánh sáng truyền từ môi trường 1 vào môi trường 2, định luật khúc xạ cho:
$$n_1\sin i=n_2\sin r.$$
Chiết suất tỉ đối của môi trường 2 đối với môi trường 1 là $n_{21}=n_2/n_1=\sin i/\sin r$ với các góc khác 0°. Từ không khí vào môi trường có chiết suất $n$, có thể dùng $n=\sin i/\sin r$.
Hai cách tìm chiết suất
Ánh sáng truyền trong một môi trường với tốc độ $2\times10^8$ m/s. Chiết suất là $n=(3\times10^8)/(2\times10^8)=1{,}5$.
Trong phép đo khác, tia sáng từ không khí vào môi trường với $i=45^\circ$, $r=30^\circ$. Lấy $n_\text{không khí}=1$:
$$n=\frac{\sin45^\circ}{\sin30^\circ}\approx1{,}41.$$
Khi dùng máy tính, chọn chế độ độ (DEG). Không lấy tỉ số hai góc $45/30$ thay cho tỉ số hai giá trị sin.
Bài luyện
Ánh sáng truyền với tốc độ $2{,}4\times10^8$ m/s trong một môi trường. Lấy $c=3\times10^8$ m/s. Chiết suất bằng bao nhiêu?
Đây là v/c, đã đảo tỉ số.
Tốc độ không phải chiết suất.
Cần chia c cho v, không lấy riêng hệ số của c.
Đúng: 3 chia 2,4 bằng 1,25.
Lời giải
$n=c/v=(3\times10^8)/(2{,}4\times10^8)=1{,}25$, không có đơn vị. Chọn D.
Bài luyện
Tia sáng từ không khí vào thủy tinh có sin i = 0,75 và sin r = 0,50. Lấy chiết suất không khí bằng 1. Chiết suất thủy tinh bằng bao nhiêu?
Đúng: sin i chia sin r.
Đã đảo tỉ số hai giá trị sin.
Không lấy hiệu của hai giá trị sin.
Không lấy tổng của hai giá trị sin.
Lời giải
Theo định luật khúc xạ, n = sin i/sin r = 0,75/0,50 = 1,5. Chọn A.