Khi Chiếu Một Tia Sáng đơn Sắc Từ Không Khí Tới Mặt Nước Với Góc Tới 60 độ, hiện tượng khúc xạ ánh sáng xảy ra. Tia sáng bị đổi hướng khi truyền từ môi trường này sang môi trường khác do sự thay đổi về tốc độ ánh sáng. Để xác định góc khúc xạ, chúng ta cần áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng.
Định luật khúc xạ ánh sáng, còn gọi là định luật Snell, mô tả mối quan hệ giữa góc tới, góc khúc xạ và chiết suất của hai môi trường. Công thức của định luật này là:
n₁ sin(θ₁) = n₂ sin(θ₂)
Trong đó:
- n₁ là chiết suất của môi trường tới (trong trường hợp này là không khí, n₁ ≈ 1).
- θ₁ là góc tới (góc giữa tia tới và pháp tuyến, θ₁ = 60°).
- n₂ là chiết suất của môi trường khúc xạ (trong trường hợp này là nước, n₂ = 1.333).
- θ₂ là góc khúc xạ (góc giữa tia khúc xạ và pháp tuyến), là giá trị cần tìm.
Áp dụng công thức trên, ta có:
1 sin(60°) = 1.333 sin(θ₂)
sin(θ₂) = sin(60°) / 1.333 ≈ 0.6497
θ₂ = arcsin(0.6497) ≈ 40.5°
Vậy, khi chiếu một tia sáng đơn sắc từ không khí tới mặt nước với góc tới 60 độ, góc khúc xạ trong nước là khoảng 40.5 độ.
Hiện tượng khúc xạ ánh sáng không chỉ phụ thuộc vào góc tới mà còn phụ thuộc vào chiết suất của môi trường. Chiết suất là một đại lượng đặc trưng cho khả năng làm chậm tốc độ ánh sáng của một môi trường. Môi trường có chiết suất cao hơn sẽ làm chậm tốc độ ánh sáng nhiều hơn, dẫn đến góc khúc xạ nhỏ hơn so với góc tới.
Khi chiếu một tia sáng đơn sắc từ không khí tới mặt nước với góc tới 60 độ, tia sáng sẽ bị lệch về phía pháp tuyến. Điều này có nghĩa là góc khúc xạ sẽ nhỏ hơn góc tới. Hiện tượng này xảy ra do chiết suất của nước lớn hơn chiết suất của không khí.
Ngoài ra, bước sóng của ánh sáng cũng ảnh hưởng đến hiện tượng khúc xạ. Ánh sáng có bước sóng ngắn hơn sẽ bị khúc xạ nhiều hơn ánh sáng có bước sóng dài hơn. Điều này giải thích tại sao khi ánh sáng trắng đi qua một lăng kính, nó sẽ bị tách thành các màu sắc khác nhau, tạo thành cầu vồng.
Việc hiểu rõ về hiện tượng khúc xạ ánh sáng và các yếu tố ảnh hưởng đến nó có ứng dụng quan trọng trong nhiều lĩnh vực, từ thiết kế quang học đến nghiên cứu khoa học. Ví dụ, trong thiết kế ống kính máy ảnh, các nhà thiết kế phải tính toán đến hiện tượng khúc xạ để đảm bảo hình ảnh được tạo ra rõ nét và không bị méo mó. Trong nghiên cứu khoa học, việc đo góc khúc xạ có thể giúp xác định chiết suất của một chất, từ đó suy ra các tính chất vật lý khác của chất đó.
