Không phải cứ tăng góc tới là có phản xạ toàn phần
**Phản xạ toàn phần** là sự phản xạ toàn bộ ánh sáng tới ở mặt phân cách hai môi trường trong suốt. Ánh sáng phải đi từ môi trường có chiết suất lớn $n_1$ tới môi trường có chiết suất nhỏ hơn $n_2$.
Góc tới hạn $i_\text{th}$ được xác định khi góc khúc xạ đạt $90^\circ$:
$$\sin i_\text{th}=\frac{n_2}{n_1}.$$
Tại góc tới hạn, hướng khúc xạ nằm sát mặt phân cách. Khi góc tới vượt góc tới hạn, không còn tia khúc xạ đi sang môi trường thứ hai; ánh sáng bị phản xạ toàn phần. SGK dùng điều kiện $i\ge i_\text{th}$, kể cả trường hợp giới hạn này. Với $i<i_\text{th}$, còn tia khúc xạ.
Từ thủy tinh ra không khí
Cho $n_1=1{,}5$, $n_2=1$. Khi đó $\sin i_\text{th}=1/1{,}5\approx0{,}667$, suy ra $i_\text{th}\approx41{,}8^\circ$.
Góc tới 30°: còn tia khúc xạ. Góc tới 50°: có phản xạ toàn phần. Nếu đổi chiều, từ không khí vào thủy tinh, không thể dùng kết luận phản xạ toàn phần này.
Trong **sợi quang**, lõi trong suốt có chiết suất lớn hơn lớp vỏ. Tia sáng gặp mặt lõi–vỏ với góc thích hợp bị phản xạ toàn phần nhiều lần, nhờ đó truyền dọc sợi. Sợi quang được dùng truyền dữ liệu và trong một số thiết bị nội soi.
Ảo ảnh trên mặt đường nóng cũng liên quan tới ánh sáng đi qua các lớp không khí có chiết suất khác nhau; không phải có nước thật ở vị trí nhìn thấy ánh phản chiếu.
Bài luyện
Từ thủy tinh ra không khí có góc tới hạn khoảng 42°. Trường hợp nào chắc chắn có phản xạ toàn phần?
Chiều truyền không thỏa điều kiện từ chiết suất lớn sang nhỏ.
Đúng: đúng chiều truyền và 60° lớn hơn 42°.
30° còn nhỏ hơn góc tới hạn.
Chiếu vuông góc không tạo phản xạ toàn phần.
Lời giải
Cần đồng thời đúng chiều truyền từ chiết suất lớn sang nhỏ và góc tới đạt ngưỡng tới hạn. Với 60° từ thủy tinh ra không khí, cả hai điều kiện được thỏa mãn. Chọn B.
Bài luyện
Để dẫn sáng nhờ phản xạ toàn phần ở mặt lõi–vỏ, sợi quang cần có đặc điểm nào?
Hai chiết suất bằng nhau không cho điều kiện phản xạ toàn phần này.
Chiều từ lõi sang vỏ không thỏa điều kiện.
Đúng: ánh sáng trong lõi tới môi trường có chiết suất nhỏ hơn.
Sợi quang dẫn ánh sáng qua vật liệu trong suốt, không dựa vào dẫn điện.
Lời giải
Ánh sáng trong lõi gặp lớp vỏ. Muốn có phản xạ toàn phần, chiết suất lõi phải lớn hơn chiết suất vỏ và góc tới phải thích hợp. Chọn C.