Bài giảng bài lăng kính vật lý 11 (10)

TRƯỜNG THPT TRẦN HƯNG ĐẠO
GIÁO VIÊN: CAO HẢI OANH
VÀ TẬP THỂ LỚP 11B19

Bài 28: LĂNG KÍNH


CHƢƠNG VII: MẮT. CÁC DỤNG CỤ QUANG HỌC

Bài 28: LĂNG KÍNH


I.CẤU TẠO CỦA LĂNG KÍNH:
1. Định nghĩa: Lăng kính là một khối chất trong suốt, đồng chất
( thuỷ tinh, nhựa…), thường có dạng lăng trụ tam giác.

2. Các phần tử của lăng kính: Cạnh, đáy, 2
mặt bên, tiết diện thẳng của lăngkính.Lăng
kính được đặc trưng bởi:
.Góc chiết quang A
.Chiết suất n
Ta xét lăng kính đặt trong không khí.


II. ĐƯỜNG TRUYỀN CỦA TIA SÁNG
QUA LĂNG KÍNH:
1. Tác dụng tán sắc ánh sáng trắng:

Ánh sáng trắng như ánh sáng Mặt Trời gồm nhiều
ánh sáng màu và lăng kính có tác dụng phân tích
chùm ánh sáng trắng truyền qua nó thành nhiều

chùm sáng màu khác nhau. Đó là sự tán sắc ánh
sáng.

Tán sắc ánh sáng


Ánh sáng trắng bị tán sắc khi qua lăng kính


2. Đường truyền của tia sáng qua lăng kính:
Chiếu đến mặt bên của lăng kính một chùm tia sáng hẹp
đơn sắc SI nằm trong tiết diện thẳng của lăng kính ta có
đường đi của tia sáng như hình dưới đây:
A

K
D

I

i1

r1

S

n >1
B

J

r2

i2
R

H
C


- Tại I: tia khúc xạ lệch gần pháp tuyến tức lệch gần về phía đáy lăng
kính.

C1: Tại sao khi
ánh sáng truyền
từ không khí vào
lăng kính, luôn
có sự khúc xạ và
tia khúc xạ
lệch gần pháp
tuyến hơn so với
tia tới ?

Trả lời: Vì ánh sáng đi từ môi trường chiết quang kém sang hơn
nên i > r ( không có phản xạ toàn phần )


Tại J: tia khúc xạ lệch xa pháp tuyến, tức cũng lệch
về phía đáy lăng kính so với tia tới ( ánh sáng đi từ
môi trường chiết quang hơn sang kém, có thể xảy ra

phản xạ toàn phần ).

Vậy: khi có tia ló ra khỏi lăng kính thì tia ló bao giờ
cũng lệch về phía đáy lăng kính so với tia tới.
Góc tạo bởi hướng của tia tới và hướng của tia ló
gọi là góc lệch D của tia sáng khi truyền
qua lăng kính


III. CÁC CÔNG THỨC CỦA LĂNG KÍNH:
Trường hợp góc lớn:

Trường hợp

(<

sini1  nsinr1
sini2  nsinr2

i1và A nhỏ

100 ):

i1  nr1
i2  nr2

A  r1  r2

A  r1  r2

D  i1  i2  A

D  (n  1)A


C2: Thiết lập các công thức lăng kính.

Định luật khúc xạ tại I và J cho:

sini1  n sinr1
sini2  n sinr2
Ta có:

JHx  A (cạnh t. ứngvuông góc)
JHx  r1  r2 (góc ngoài tam giác)

 A  r1  r2
Tam giác KIJ cho:

D  KIJ  KJI  (i1  r1)  (i2  r2 )
 (i1  i2 )  (r1  r2 )

 i1  i2  A


Khi các góc nhỏ thì sini = i, sinr = r nên:

i1  nr1
i2  nr2
A  r1  r2

D  nr1  nr2  A  n(r1  r2 )  A

 nA  A  (n  1)A


BÀI TẬP VÍ DỤ:
Tóm tắt:
Lăng kính, tdt là tam
giác đều ABC.

n  1, 41 

2

i1  45 0
Xác định đường truyền
của tia sáng

Giải:

Tại I luôn có tia khúc xạ nên ta có:
sini1  n sinr1
sin 45 0
1
 sinr1 

n
2
 r1  300

Từ:
A  r1  r2  r2  A  r1
 r2  600  300  300

1
2

2
2
 45 0  r2

sinigh 
 igh

Tại J có tia khúc xạ. Do tính thuận
nghịch về chiều truyền tia sáng
nên góc khúc xạ i2  300 .Hình vẽ
như bên.


IV. CÔNG DỤNG CỦA LĂNG KÍNH:
Lăng kính có nhiều công dụng trong khoa học và kỷ thuật. Tiêu
biểu là:
1. Máy quang phổ lăng kính:

Trong đó lăng kính là bộ
phận chính.
Máy nầy phân tích ánh
sáng từ nguồn phát ra
thành các thành phần đơn

sắc, nhờ đó xác định đƣợc
nhiệt độ, cấu tạo của nguồn
sáng. Máy quang phổ có
thể gồm một hoặc hai lăng
kính.


2. Lăng kính phản xạ toàn phần:
Lăng kính phản xạ toàn phần là lăng kính thuỷ tinh có tiết
diện thẳng là một tam giác vuông cân.

Lăng kính phản xạ
toàn phần được sử
dụng để tạo ảnh
thuận chiều trong
ống nhòm, máy
ảnh…


C3: Hãy giải thích sự phản xạ toàn phần ở hai mặt bên của lăng
kính như hình sau:


Giải thích:
Lăng kính phản xạ toàn phần làm bằng thuỷ tinh có chiết suất 1,5 nên góc giới
hạn phản xạ toàn phần đƣợc tính nhƣ sau:

sinigh

1

2

  igh  420
1,5 3
H.1: Chùm tia sáng // đi vào lăng
kính vuông góc với mặt bên AB
nên đi thẳng gặp mặt đáy BC với góc
tới
tia
sáng bị phản
i  450  igh
xạ toàn phần một lần tại BC rồi đi
vuông góc với mặt bên AC ra ngoài.


H.2: Chùm tia tới song song
đi vào lăng kính vuông góc
mặt đáy BC nên đi thẳng tới
gặp mặt bên AB với góc tới
i  45 0  igh 

tia sáng bị phản xạ toàn
phần lần 1 rồi tới gặp mặt
bên AC với góc tới
i  450  igh 

tia sáng bị phản xạ toàn
phần lần 2 rồi đi vuông góc
với mặt đáy BC ra ngoài.