Quang Học - Phản Xạ, Khúc Xạ, Giao Thoa Ánh Sáng

🔀

Phản Xạ & Khúc Xạ Ánh Sáng

🔄 Định luật phản xạ ánh sáng

i = i'

Góc tới bằng góc phản xạ

Định luật khúc xạ (Snell)

n_1 \sin i = n_2 \sin r

n: chiết suất, i: góc tới, r: góc khúc xạ

Chiết suất tỉ đối

n_{21} = \frac{n_2}{n_1} = \frac{v_1}{v_2} = \frac{\sin i}{\sin r}

Góc giới hạn phản xạ toàn phần

\sin i_{gh} = \frac{n_2}{n_1}

Điều kiện: n₁ > n₂ và i > i_gh

💡 Ví dụ: Ánh sáng từ nước ra không khí

n_nước = 4/3, n_kk = 1

Góc giới hạn: $\sin i_{gh} = \frac{1}{4/3} = 0.75 \Rightarrow i_{gh} \approx 48.6°$

🔍

Thấu Kính

Công thức thấu kính

\frac{1}{f} = \frac{1}{d} + \frac{1}{d'}

f: tiêu cự, d: khoảng cách vật, d': khoảng cách ảnh

Độ phóng đại

k = \frac{h'}{h} = -\frac{d'}{d}

k > 0: ảnh cùng chiều, k < 0: ảnh ngược chiều

Độ tụ

D = \frac{1}{f}

D: độ tụ (Điốp), f: tiêu cự (m)

Quy ước dấu

• Thấu kính hội tụ: f > 0, D > 0
• Thấu kính phân kỳ: f < 0, D < 0
• Vật thật: d > 0, Ảnh thật: d' > 0

〰️

Giao Thoa Ánh Sáng

Khoảng vân

i = \frac{\lambda D}{a}

λ: bước sóng, D: khoảng cách khe-màn, a: khoảng cách 2 khe

Vị trí vân sáng

x_s = k \cdot i = k\frac{\lambda D}{a}

k = 0, ±1, ±2, ... (k = 0: vân sáng trung tâm)

Vị trí vân tối

x_t = (k + \frac{1}{2}) \cdot i

Hiệu đường đi (vân sáng)

\delta = d_2 - d_1 = k\lambda

Hiệu đường đi (vân tối)

\delta = (k + \frac{1}{2})\lambda

💡 Ví dụ: Thí nghiệm Young

λ = 0.6 μm, a = 1 mm, D = 2 m

Khoảng vân: $i = \frac{0.6 \times 10^{-6} \times 2}{1 \times 10^{-3}} = 1.2$ mm

🌈

Quang Phổ & Sóng Điện Từ

Bước sóng ánh sáng nhìn thấy

380nm \leq \lambda \leq 760nm

Đỏ (760nm) → Cam → Vàng → Lục → Lam → Chàm → Tím (380nm)

Liên hệ tần số và bước sóng

c = \lambda f

c = 3×10⁸ m/s (tốc độ ánh sáng trong chân không)

Năng lượng photon

\varepsilon = hf = \frac{hc}{\lambda}

h = 6.626×10⁻³⁴ J·s (hằng số Planck)

🌍

Ứng Dụng Thực Tế

🌐 Cáp quang Internet

Sử dụng hiện tượng phản xạ toàn phần để truyền tín hiệu ánh sáng trong sợi quang với tốc độ cực nhanh và ít tổn hao.

👓 Kính mắt & Kính áp tròng

Cận thị: Dùng thấu kính phân kỳ (D < 0)
Viễn thị: Dùng thấu kính hội tụ (D > 0)

📷 Máy ảnh & Camera

Sử dụng hệ thấu kính hội tụ để tạo ảnh thật ngược chiều trên cảm biến.

🔬 Kính hiển vi

G = G_1 \times G_2 = \frac{\delta}{f_1} \times \frac{OC_c}{f_2}

G₁: độ bội giác vật kính, G₂: độ bội giác thị kính

🌈 Cầu vồng

Ánh sáng mặt trời bị khúc xạ, phản xạ và tán sắc trong các giọt nước mưa, tách thành các màu đơn sắc.

💡 Quang Học