Vật lý 11 bài 28: Lăng kính là gì? Các Công thức lăng kính, Ứng dụng của lăng kính và Bài tập vận dụng

Vật Lý 11 bài 28: Lăng kính là gì? Công Thức Lăng Kính, Ứng Dụng Lăng Kính Và Bài Tập. Lăng kính có nhiều ứng dụng trong khoa học kỹ thuật, lăng kính là bộ phận chính của máy quang phổ. Ngoài ra, lăng kính phản xạ toàn phần được dùng để tạo ảnh định hướng trong ống nhòm, máy ảnh, v.v.

Lăng kính là gì? Nó được cấu tạo như thế nào? Nêu mối quan hệ giữa đường đi của tia sáng (tia tới và tia tới) qua lăng kính? Công thức của lăng kính được viết như thế nào? Hãy cùng tìm hiểu qua bài viết này.

I. Cấu tạo của lăng kính

– Lăng kính là một khối trong suốt, đồng chất (thủy tinh, nhựa,…), thường có dạng lăng trụ tam giác.

Về mặt quang học, một lăng kính có các đặc điểm sau: góc chiết quang A và chiết suất n.

II. Đường đi của tia sáng qua lăng kính

1. Hiệu ứng tán sắc ánh sáng trắng

– Ánh sáng trắng (ánh sáng mặt trời) gồm nhiều ánh sáng màu và lăng kính có tác dụng phân tích chùm sáng trắng truyền qua nó thành nhiều chùm sáng có màu khác nhau gọi là hiện tượng tán sắc ánh sáng nhờ lăng kính.

2. Đường đi của tia sáng qua lăng kính

• Chiếu vào mặt bên của lăng kính một chùm ánh sáng đơn sắc SI hẹp như hình vẽ sau:

đường đi của tia sáng qua lăng kính

– Tại I: tia khúc xạ lệch về gần pháp tuyến, tức là lùi về phía đáy của lăng kính

– Tia J: tia khúc xạ bị lệch so với pháp tuyến, tức là nó cũng lệch về phía đáy của lăng kính

• Vậy khi tia ló ra khỏi lăng kính thì tia ló luôn lệch về đáy lăng kính so với tia tới.

• Góc tạo bởi tia tới và tia ló gọi là góc lệch của một tia sáng đi qua một lăng kính

III. Các công thức của lăng kính

Áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng và một số định lý hình học về góc, ta có các công thức lăng kính sau:

sini1 = n.sinr1 ; Một = r1 + r2

sini2 = n.sinr2 ; D = i1 + i2 – A

* Ghi chú: Nếu các góc i1 và A nhỏ (<100), các công thức này có thể được viết:

i1 = n.r1 ; i2 = n.r2
Một = r1 + r2
D = (n – 1).A

IV. Công dụng của lăng kính

1. Máy quang phổ

Lăng kính là bộ phận chính của máy quang phổ.

Máy quang phổ phân tích ánh sáng từ nguồn phát ra thành các thành phần đơn sắc, từ đó xác định thành phần của nguồn sáng.

2. Lăng kính phản xạ toàn phần

Lăng kính phản xạ toàn phần là lăng kính thủy tinh có thiết diện qua trục là tam giác vuông cân

Lăng kính phản xạ toàn phần dùng để điều chỉnh đường đi của tia sáng hoặc tạo ảnh đúng chiều (ống nhòm, máy ảnh,…)

V. Bài tập lăng kính

* Bài 1 trang 179 SGK Vật Lý 11: Lăng kính là gì? Nêu cấu tạo và tính chất quang của lăng kính.

° Lời giải bài 1 trang 179 SGK Vật Lý 11: GỢI Ý

– Lăng kính là một khối chất lỏng trong suốt (thủy tinh, nhựa,…) thường có dạng lăng trụ tam giác.

– Các yếu tố của lăng trụ gồm: cạnh đáy, hai mặt bên.

– Về mặt hình học, lăng kính có các đặc điểm: góc chiết quang A và chiết suất n.

* Bài 2 trang 179 SGK Vật Lý 11: Nêu tác dụng của lăng kính đối với sự truyền ánh sáng qua nó. Hãy xem xét hai trường hợp:

– Ánh sáng đơn sắc.

– Ánh sáng trắng.

° Lời giải bài 2 trang 179 SGK Vật Lý 11: GỢI Ý

• Trường hợp ánh sáng đơn sắc: Ánh sáng đơn sắc khi đi qua lăng kính sẽ bị khúc xạ.

• Trường hợp ánh sáng trắng: Ánh sáng trắng gồm nhiều ánh sáng màu và lăng kính có tác dụng phân tích chùm sáng truyền qua nó thành nhiều chùm sáng có màu khác nhau. ⇒ Sự tán sắc ánh sáng.

* Bài 3 trang 179 SGK Vật Lý 11: Nêu công dụng của lăng kính.

° Đáp án bài 3 trang 179 SGK Vật Lý 11: GỢI Ý

• Lăng kính có nhiều ứng dụng trong khoa học kỹ thuật như:

Quang phổ kế: dùng để xác định thành phần của chùm sáng phức tạp do nguồn sáng phát ra.

Lăng kính phản xạ hoàn toàn: Được sử dụng để tạo hình ảnh định hướng trong các thiết bị như ống nhòm, máy ảnh, v.v.

* Bài 4 trang 179 SGK Vật Lý 11: Có ba trường hợp tia sáng đi qua một lăng kính như hình 28.8. Trường hợp nào sau đây là trường hợp lăng trụ không bị lệch về phía đáy?

hình 28.8 bài 4 trang 179 sgk vật lý 11 A. Trường hợp (1)

B. Trường hợp (1) và (2)

C. Ba trường hợp (1), (2) và (3).

D. Không có.

° Đáp án bài 4 trang 179 SGK Vật Lý 11: GỢI Ý

• Chọn câu trả lời: D. Không có.

– Trong các trường hợp trên, trường hợp nào thì lăng kính làm cho tia phản xạ bị lệch về đáy.

* Bài 5 trang 179 SGK Vật Lý 11: Cho tia sáng truyền tới lăng kính như hình 28.9: Tia sáng truyền sát mặt BC. Góc lệch tạo bởi lăng kính có giá trị nào sau đây?

hình 28.9 bài 5 trang 179 sgk vật lý 11

A. 0o B. 22,5o C. 45o D. 90o

° Giải bài 5 trang 179 SGK Vật Lý 11:

• Chọn câu trả lời: C. 45o

Giải bài 5 trang 179 sgk vật lý 11 – Từ hình vẽ trên ta có ABC là hình vuông cân B = C = 45o

– SI ⊥ AC Tia SI truyền thẳng vào môi trường trong suốt ABC không bị khúc xạ ⇒ góc tới tại mặt AB là i1 = 0, góc khúc xạ r1 = 0

– Và góc tạo với mặt BC là: r2 = B – r1 = 45o

– Tia loe truyền gần BC góc loe i2 = 90o

⇒ Góc lệch tạo bởi lăng kính có giá trị: D = i1 + i2 – ∠B = 90o – 45o = 45o.

* Bài 6 trang 179 SGK Vật Lý 11: Tiếp tục với bài tập 5. Chiết suất n của lăng kính là bao nhiêu? (Đến một chữ số thập phân).

A. 1,4 B. 1,5 C. 1,7 D. A, B, C khác

° Giải bài 6 trang 179 SGK Vật Lý 11:

• Chọn câu trả lời: A. 1,4

– Ta thấy tia ló đi sát mặt BC ⇒ góc tới mặt BC bằng góc tới: r2 = igh và sinigh = 1/n.

$small r_{2}=45^{0}Rightarrow frac{1}{n}=sin45^{0}=frac{sqrt{2}}{2} ightarrow n=sqrt{2}simeq 1,4$ $small r_{2}=45^{0}Rightarrow frac{1}{n}=sin45^{0}=frac{sqrt{2}}{2} ightarrow n=sqrt{2}simeq 1,4$

* Bài 7 trang 179 SGK Vật Lý 11: Một lăng kính thủy tinh có thiết diện thẳng là tam giác cân ABC có đỉnh A. Chiếu một tia đơn sắc vuông góc với cạnh AB. Sau hai lần tích trên hai mặt AC và AB, tia ló ra khỏi đáy BC theo phương vuông góc với BC.

a) Vẽ đường đi của tia sáng và tính góc khúc xạ A.

b) Tìm điều kiện chiết suất n của lăng kính để thỏa mãn.

° Giải bài 7 trang 179 SGK Vật Lý 11:

• Vẽ hình sau: hình bài 7 trang 179 sgk vật lý 11

– Ta có: SI ⊥ AB ⇒ i1 = 0; r1 = 0 $small r_{2}=widehat{I_{1}}=widehat{A}$ $small r_{2}=widehat{I_{1}}=widehat{A}$

– Mặt khác từ hình vẽ: SI song song với pháp tuyến tại J

$small Rightarrow widehat{J_{1}}=widehat{SIJ}=2widehat{I_{1}}=2widehat{A}$ $small Rightarrow widehat{J_{1}}=widehat{SIJ}=2widehat{I_{1}}=2widehat{A}$ (góc đơn trong)

Theo định luật phản xạ ta có: $small widehat{J_{1}}=widehat{J_{2}}$ $small widehat{J_{1}}=widehat{J_{2}}$

– Do JK ⊥ BC nên suy ra $small widehat{B}=widehat{J_{1}}=widehat{J_{2}}=2widehat{A}$ $small widehat{B}=widehat{J_{1}}=widehat{J_{2}}=2widehat{A}$

– Theo tính chất góc trong của tam giác cân ABC, ta có:

$small widehat{A}+widehat{B}+widehat{C}=180^{0}$ $small widehat{A}+widehat{B}+widehat{C}=180^{0}$ Và $small dpi{100} small widehat{B}=widehat{C}=2widehat{A}Rightarrow 5widehat{A}=180^{0}Rightarrow widehat{A}=36^{0}$ $small dpi{100} small widehat{B}=widehat{C}=2widehat{A}Rightarrow 5widehat{A}=180^{0}Rightarrow widehat{A}=36^{0}$

b) Chiết suất n thỏa mãn điều kiện: $small i_{1}geq i_{gh}$ $small i_{1}geq i_{gh}$

– Chúng ta có: $small i_{gh}=widehat{I_{1}}=widehat{A}$ $small i_{gh}=widehat{I_{1}}=widehat{A}$

– Nhưng $small sini_{gh}geq frac{1}{n}Rightarrow sin36^{0}=0,587785geq frac{1}{n}Rightarrow ngeq 1,7$ $small sini_{gh}geq frac{1}{n}Rightarrow sin36^{0}=0,587785geq frac{1}{n}Rightarrow ngeq 1,7$

+ Kết luận: a) A = 360; b) n≥1,7.

Hy vọng với bài viết Lăng kính là gì? Các bài viết Công thức lăng trụ đứng, Ứng dụng của lăng trụ đứng và bài tập trên sẽ giúp các bạn hiểu rõ hơn, mọi góp ý và thắc mắc vui lòng để lại comment dưới bài viết để được hỗ trợ.

Đăng bởi: Trường THPT Lê Ích Mộc

Thể loại: Giáo dục

Bản quyền bài viết thuộc về trường Trường THPT Lê Ích Mộc. Mọi sao chép đều là gian lận! Nguồn chia sẻ: https://c3leichmochp.edu.vn https://c3leichmochp.edu.vn/vat-ly-11-bai-28-lang-kinh-la-gi-cac-cong-thuc-lang-kinh- Dung-Dung-Cua-Ngữ-Lớp/ Tags Vật Lý 11

Bạn thấy bài viết
Vật lý 11 bài 28: Lăng kính là gì? Các Công thức lăng kính, Ứng dụng của lăng kính và Bài tập vận dụng
có khắc phục đươc vấn đề bạn tìm hiểu không?, nếu ko hãy comment góp ý thêm về
Vật lý 11 bài 28: Lăng kính là gì? Các Công thức lăng kính, Ứng dụng của lăng kính và Bài tập vận dụng
bên dưới để c3leichmochp.edu.vn có thể thay đổi & cải thiện nội dung tốt hơn cho các bạn nhé! Cám ơn bạn đã ghé thăm Website: c3leichmochp.edu.vn của Trường THPT Lê Ích Mộc

Nhớ để nguồn bài viết này:
Vật lý 11 bài 28: Lăng kính là gì? Các Công thức lăng kính, Ứng dụng của lăng kính và Bài tập vận dụng
của website c3leichmochp.edu.vn

Chuyên mục: Giáo dục

URL Copied

Vật lý 11 bài 28: Lăng kính là gì? Các Công thức lăng kính, Ứng dụng của lăng kính và Bài tập vận dụng – Trường THPT Lê Ích Mộc