Giáo án Vật lí lớp 11 - Bài 28 - Lăng kính

Bài 28 LĂNG KÍNH I. MỤC TIÊU: 1. Kiến thức: Nêu được cấu tạo của lăng kính, công dụng của lăng kính. Trình bày được cấu hai tác dụng của lăng kính: tán sắc ánh sáng và làm lệch về đáy một chùm tia sáng đơn sắc. Viết được công thức lăng kính. Nêu được các ứng dụng của lăng kính trong khoa học và kỹ thuật. 2. Kĩ năng: Vẽ đường truyền ánh sáng qua lăng kính. Vận dụng các công thức lăng kính để giải một số bài tập liên quan. 3. Thái độ: - Có sự nhìn nhận sâu sắc về hiện tượng một số hiện tượng tự nhiên có liên quan đến tán sắc ánh sáng và các thiết bị có sử dụng lăng kính. II. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên + Một lăng kính thủy tinh có tiết diện thẳng là tam giác đều. Một lăng kính thủy tinh có tiết diện thẳng là tam giác vuông, một đèn bấm lazer. + Một số tranh, ảnh về quang phổ, máy quang phổ, máy ảnh. 2. Học sinh: + Ôn lại định luật khúc xạ ánh sáng. + Hiện tượng phản xạ toàn phần . Kiểm tra bài cũ: +Viết công thức hiện tượng khúc xạ ánh sáng. + Nêu điều kiện để có phản xạ toàn phần, viết công thức tính góc giới hạn phản xạ toàn phần. Như vậy chúng ta đã nghiên cứu xong phần thứ nhất của quang hình học, hôm nay chúng ta sẽ sang một chương mới. Chương này nghiên cứu một số dụng cụ quang học bổ trợ cho việc quan sát và nghiên cứu về mắt dưới tác dụng quang học. Ở các tiết trước các em đã được làm quen với các bài tập có dạng khối chất đồng nhất, hình trụ tam giác, các dụng cụ đó có 1 tên gọi chung là “lăng kính”. Bài học ngày hôm nay giúp chúng ta nghiên cứu về cấu tạo và sự truyền tia sáng qua lăng kính. Hoạt động 1:(5 phút)Tìm hiểu về cấu tạo của lăng kính Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung ghi bảng - Cho HS xem hình một vài lăng kính. Từ đó, hãy nêu khái niệm lăng kính? - Gọi Hs đọc khái niệm lăng kính. - Nhìn vào lăng kính, hãy nêu cấu tạo của lăng kính? - Giới thiệu các đặc trưng của lăng kính: góc chiết quang A và chiết suất n. - Khối chất trong suốt, đồng chất, có dạng lăng trụ tam giác. - Cạnh, đáy, 2 mặt bên. - Hs ghi nhớ. I. CẤU TẠO LĂNG KÍNH Khái niệm (sgk) Cấu tạo Góc chiết quang / Mặt bên của lăng kính. Mặt đáy của lăng kính. + Cấu tạo: 2 mặt bên, cạnh và đáy. + Đặc trưng về phương diện quang học: góc chiết quang A và chiết suất n. Hoạt động 2:(25 phút) Khảo sát đường truyền các tia sáng qua lăng kính Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung ghi bảng - Yêu cầu HS trả lời câu hỏi : Ánh sáng trắng là ánh sáng như thế nào? - Hãy dự đoán kết quả thí nghiệm khi cho ánh sáng trắng đi qua lăng kính ? - Tiến hành thí nghiệm chiếu chùm tia sáng trắng qua lăng kính, Hs quan sát chùm tia sáng sau khi ra khỏi lăng kính và nhận xét. - Lăng kính có tác dụng phân tích chùm sáng trắng thành nhiều chùm sáng đơn sắc khác nhau, đó gọi là hiện tượng tán sắc ánh sáng. - Tiến hành thí nghiệm chiếu 1 tia sáng đơn sắc đi qua lăng kính, tia sáng có bị tán sắc không? - Tia sáng sau khi chiếu vào mặt bên của lăng kính nó sẽ xảy ra hiện tượng vật lí nào? Hãy so sánh tia khúc xạ và tia tới xem tia nào lệch về phía đáy nhiều hơn? - Khi tia sáng đến mặt bên kia của lăng kính tia sáng sẽ được truyền như thế nào? Tại sao sau khi sáng truyền qua lăng kính, tia ló luôn lệch về phía đáy của lăng kính so với tia tới? Vậy, tia ló sau khi ra khỏi lăng kính, nó luôn bị lệch về phía đáy của lăng kính so với tia tới. - Góc tạo bởi tia tới và tia ló gọi là góc lệch D của tia sáng khi truyền qua lăng kính. Bài tập : Cho lăng kính có thiết diện là tam giác đều ABC, chiết suất n, góc chiết quang A. Một tia sáng đơn sắc được chiếu tới lăng kính sát mặt trước. Tia sáng khúc xạ vào lăng kính và ló ra ở mặt kia với góc ló i2. A, Giả sử n= , i1=300. Hãy tính i2, D. - Ánh sáng trắng là tổ hợp của vô số ánh sáng đơn sắc khác nhau. - Ánh sáng trắng khi đi qua lăng kính sẽ bị phân tách thành nhiều chùm sáng màu khác nhau. - Hs quan sát, Ánh sáng trắng bị tách thành chùm ánh sáng có màu khác nhau - Hs ghi nhớ - Tia sáng đơn sắc sau khi đi qua lăng kính không bị tán sắc hay đổi màu. - Tia sáng sẽ bị khúc xạ vào tại mặt bên của lăng kính, tia khúc xạ bị lệch về phía đáy của lăng kính. - Khi tia khúc xạ tới mặt bên kia của lăng kính, nó khúc xạ ra không khí. Vì chiết suất của không khí lớn hơn nên góc khúc xạ luôn lớn hơn góc tới. tia khúc xạ bị lệch về phía đáy của lăng kính. - Hs ghi nhớ. - Hs ghi nhớ. - Xét tam giác IHJ ta có r1+r2=A D = KIJ + KJI = ( i1-r1 ) + (i2-r2 ) = i1+i2-A sin r1= =0,36 => i=210. r2=600-210=390. 630. D= i1 + i2 – A= 300+630-600 =330. II. ĐƯỜNG TRUYỀN CỦA TIA SÁNG QUA LĂNG KÍNH 1.Tác dụng tán sắc ánh sáng trắng. Lăng kính có tác dụng tán sắc ánh sáng. 2. Đường truyền của tia sáng qua lăng kính. SI: tia tới IR: tia ló D : góc lệch tạo bởi tia ló và tia tới. Tia ló ra khỏi lăng kính thì tia ló bao giờ cũng lệch về phía đáy của lăng kính so với tia tới. Chú ý : sini1= nsinr2 ; sini2= nsinr2 ; A= r1 + r2 ; D= i1 + i2 – A. Hoạt động 4: (5 phút) Tìm hiểu công dụng của lăng kính Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung ghi bảng Giới thiệu cho học sinh về máy quang phổ. Giới thiệu cho học sinh về lăng kính phản xạ toàn phần. Hs lắng nghe IV. CÔNG DỤNG CỦA LĂNG KÍNH Máy quang phổ. Lăng kính phản xạ toàn phần Hoạt động 6: (5 phút) Củng cố, vận dụng, dặn dò. Về nhà làm các bài tập 5, 6, 7 sgk. Chuẩn bị tiết sau làm bài tập