Picture of the author
Picture of the author
SGK Vật Lý 11»Mắt. Các Dụng Cụ Quang»Bài 28: Lăng Kính

Bài 28: Lăng Kính

Lý thuyết bài Lăng kính môn Vật lý 11 bộ sách giáo khoa. Nay chúng ta sẽ cùng nhau tìm hiểu lý thuyết và bài tập minh họa một cách đầy đủ, dễ hiểu.

Xem thêm

I. Cấu tạo lăng kính

Lăng kính là một khối chất trong suốt, đồng chất, được giới hạn bởi hai mặt phẳng không song song.

+ Giao tuyến hai mặt bên được gọi là cạnh của lăng kính.

+ Mặt đối diện với cạnh gọi là đáy lăng kính.     

+ Góc A hợp bởi hai mặt lăng kính gọi là góc chiết quang.

 bai-28-lang-kinh-1

II. Đường đi của tia sáng qua lăng kính

Xét một lăng kính có chiết suất n đặt trong không khí có tia ló ở mặt bên.

Tia sáng đơn sắc SI nằm trong tiết diện thẳng của lăng kính từ phía đáy đi lên. Khi khúc xạ tại I, tia khúc xạ IJ bị lệch về phía đáy. Khi khúc xạ tại J, tia khúc xạ JK lại bị lệch thêm về phía đáy. Vậy:

+ Tia sáng truyền qua lăng kính bị lệch về phía đáy.

+ Góc hợp bởi phương của tia tới SI và phương của tia ló JK gọi là góc lệch D.

bai-28-lang-kinh-2

III. Công thức lăng kính

sin i1 = n sin r1

sin i2 = n sin r2

A    =  r1 + r2

D  =  i1 + i2 - A

IV. Góc lệch cực tiểu

Khi góc lệch đạt giá trị cực tiểu Dmin thì i1 = i2.

Lúc đó r1 = r2 =  (tia tới và tia ló đối xứng nhau qua mặt phẳng phân giác của góc chiết quang A).

Ta có:     Dmin = 2i1 - A      ⇒      i1 =    và    r1 =

⇒      (*)

V. Lăng kính phản xạ toàn phần

Lăng kính phản xạ toàn phần là khối thủy tinh hình lăng trụ đứng, có tiết diện thẳng là một tam giác vuông cân BAC đặt trong không khí.

Ứng dụng: Lăng kính phản xạ toàn phần được dùng trong ống nhòm, kính tiềm vọng...

 bai-28-lang-kinh-3

VI. Bài tập luyện tập lăng kính của trường Nguyễn Khuyến

Câu 1. Chọn phương án đúng.

Một tia sáng tới vuông góc với mặt AB của một lăng kính có chiết suất n = và góc ở đỉnh 300, B là góc vuông. Góc lệch của tia sáng qua lăng kính là:

A. 50.

B. 130.

C. 150.

D. 220.

Câu 2. Chọn phương án đúng.

Chiếu một chùm tia sáng song song tới lăng kính, cho góc tới i tăng dần từ giá trị nhỏ nhất thì

A. góc lệch D tăng theo i.

B. góc lệch D giảm dần.

C. góc lệch D tăng tới một giá trị xác định rồi giảm dần.

D. góc lệch D giảm tới một giá trị xác định rồi tăng dần.

Câu 3. Phát biểu nào dưới đây không chính xác?

Chiếu một chùm sáng vào một mặt bên của một lăng kính ở trong không khí:

A. Góc khúc xạ r bé hơn góc tới i.

B. Góc tới r’ tại mặt bên thứ hai bé hơn góc ló i’

C. Luôn luôn có chùm tia ló ra khỏi mặt bên thứ hai.

D. Chùm sáng bị lệch đi khi qua lăng kính.

Câu 4. Khảo sát và vẽ đường đi tia sáng trong trường hợp tia tới là là trên mặt lăng kính.

Câu 5. Một lăng kính thủy tinh có chiết suất n = 1,5; tiết diện chính là tam giác đều, được đặt trong không khí.

a. Tính góc lệch của tia sáng qua lăng kính khi góc tới 300.

b. Vẽ đường đi của tia sáng và tính góc mà tia ló hợp với tia tới trong trường hợp tia tới vuông góc với mặt bên của lăng kính.

Câu 6. Một lăng kính có góc chiết quang A = 600, n = . Chiếu một tia sáng trong tiết diện thẳng của lăng kính, từ phía đáy đi lên gặp mặt bên dưới góc tới i = 450.

a. Tìm góc lệch của tia sáng.

b. Nếu ta tăng hoặc giảm góc tới vài độ thì góc lệch thay đổi như thế nào? Tại sao?

Câu 7. Lăng kính có góc ở đỉnh là 600. Chùm sáng song song qua lăng kính có độ lệch cực tiểu là Dm = 420.

Hãy tìm góc tới và chiết suất của lăng kính.

VII. Hướng dẫn giải bài tập luyện tập lăng kính

ĐÁP ÁN

Câu 1. Chọn C

bai-28-lang-kinh-4

Tại I:

+ nsin300 = 1.sinr ⇒ r = 450

+ D = 450 – 300 = 150

Câu 2 Chọn D

Câu 3 Chọn C

Câu 4.

+ Tia tới là là trên mặt lăng kính ⇒ Góc tới i1 = 900

+

+

+ r2 = A – r1 = A - igh

+ sini2 = nsinr2 = nsin(A – igh)

 bai-28-lang-kinh-5

Câu 5 :

n = 1,5 ; A = 600; i1 = 300

+ sini1 = nsinr

+ r2 = A – r

Lại có :

+ sini2 = nsinr= 0,975

+ D = i1 + i2 – A = 47010’

 bai-28-lang-kinh-6

b. Tia tới vuông góc với mặt bên của lăng kính.

Tại J:

+ sinigh =

+ i= 600 > igh ⇒ Có phản xạ toàn phần tại J.

+ D = 600

Câu 6 :

a. Công thức về lăng kính:

+    sini2 = nsinr1 

+ A = r1 + r

Lại có :

+ sini2 = nsinr2 ⇒ Góc lệch D = i1 + i2 – A = 300

b. Do i1 = i2 nên góc lệch D là góc lệch cực tiểu, do vậy nếu ta tăng hoặc giảm góc tới đi vài độ thì góc lệch D sẽ tăng.

Câu 7:

A = 600; Dm = 420

+ Điều kiện góc lệch cực tiểu

+ D = Dm =

+ Dm= 2i - A

Khi đó:

  


Giáo viên biên soạn : Ngô Thành

Đơn vị: Trường THCS - THPT Nguyễn Khuyến

Tác giả: Trường THCS - THPT Nguyễn Khuyến - Tổ Vật Lý

Bài 29: Thấu Kính