Lăng kính (Vật lý 11 - Chương trình chuẩn)

LĂNG KÍNH I. LÝ THUYẾT: I D A B J S R i1 r1 r2 I2 - Công thức của lăng kính: sini1 = nsinr1; sini2 = nsinr2; Góc chiết quang: A = r1 + r2 Góc lệch: D = i1 + i2 – A . - Nếu góc chiết quang A < 100 và góc tối nhỏ, ta có: i1 = nr1; i2 = nr2; Góc chiết quang: A = r1 + r2 Góc lệch: D = A(n - 1) . - Vẽ đường đi của tia sáng đơn sắc qua lăng kính: - Khi tia sáng vuông góc với mặt lăng kính sẽ đi thẳng - Nếu r2 < igh: tia sáng khúc xạ ra ngoài, với góc ló i2 ( ) - Nếu r2 = igh => i2 = 900: tia ló đi sát mặt bên thứ 2 của lăng kính - Nếu r2 > igh : tia sáng sẽ phản xạ toàn phần tại mặt bên này ( Giả sử tại J có góc i’ là góc khúc xạ và tính sini’ > 1 => phản xạ toàn phần tại J) II. BÀI TẬP: A B C J I r’ Bài tập1: Cho một lăng kính tam giác đều ABC, chiết suất n = .Tia sáng tới mặt bên AB với góc tới i = 0. thì đường đi của tia sáng thế nào? Giải - Góc tới i = 0 ( tia sáng tới vuông góc với mặt AB truyền thẳng => Góc tới của mắt AC là r’ = A = 600 sini’ = nsinr’ = > 1 => Tại J xảy ra phản xạ toàn phần - Tia sáng phản xạ đi đến mặt đáy BC và vuông góc với BC nên đi thẳng ra ngoài Bài tập2: Cho lăng kính có A = 600, chiết suất , chiếu tia tới với góc tới 450 đến mặt lăng kính, xác định góc lệch. Nếu tăng góc tói D thay đổi ra sao? Giải Tính góc lệch của tia sáng : sinr1 = = sin30o => r1 = 30o r2 = A – r1 = 60o – 30o = 30o sini2 = nsinr2 = = sin45o => i2 = 45o D = i1 + i2 – A = 45o + 45o – 60o = 30o b) Trong trường hợp ở câu a vì i1 = i2 nên góc lệch tìm được là góc lệch cực tiểu, vì thế nếu ta tăng hoặc giảm góc tới một vài dộ thì i1 ¹ i2 nên góc lệch sẽ tăng Bài tập 3: Lăng kính có n = 1,5 và A = 300 . Một tia sáng đơn sắc được chiếu vuông góc đến mặt trước của lăng kính . a/ Tính góc ló và góc lệch của tia sáng b/ Giữ chùm tia tới cố định, thay lăng kính trên bằng một lăng kính có cùng kích thước nhưng n’ ¹ n. Giải Chùm tia ló sát mặt sau của lăng kính. a) Tại I ta có i1 = 0 => r1 = 0. Tại J ta có r1 = A = 300 sini2 = nsinr2 = 1,5sin300 = 0,75 = sin490 => i2 = 490. Góc lệch: D = i1 + i2 – A = 00 + 480 – 300 = 190. b) Ta có sini2’ = n’sinr2 => n’ = Bài tập 4: Lăng kính có chiết suất n = 1,5 và góc chiết quang A = 30o. Một chùm sáng đơn sắc hẹp được chiếu vuông góc với mặt bên AB của lăng kính..Tính góc ló của tia sáng khi ra khỏi lăng kính và góc lệch của tia ló và tia tới. Giải Vì tia tới qua mặt bên thứ nhất (tại I) của lăng kính với góc tới bằng 0 (vuông góc với mặt phân cách) nên tia sáng truyền thẳng; Xét tia sáng gặp mặt bên thứ hai của lăng kính tại J: Từ tính chất về góc của tam giác, ta suy ra góc tới i tại J là: i = 30o. Áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng tại J: sinr = nsini = 1,5.0,5 = 0,75=> r » 48o35’ *Từ hình vẽ (hình 1), ta suy ra góc lệch D = r – i = 18o35’. Bài tập 5:Lăng kính có chiết suất n = và góc chiết quang A = 60o. Một chùm sáng đơn sắc hẹp được chiếu vào mặt bên AB của lăng kính với góc tới 300 .Tính góc ló của tia sáng khi ra khỏi lăng kính và góc lệch của tia ló và tia tới. Giaûi a) Tính goùc leäch cuûa tia saùng : sinr1 = = sin30o => r1 = 30o r2 = A – r1 = 60o – 30o = 30o sini2 = nsinr2 = = sin45o =>Góc ló: i2 = 45o Góc lệch: D = i1 + i2 – A = 45o + 45o – 60o = 30o Baøi 4 trang 132 : Giaûi a) Tính goùc leäch vaø goùc tôùi khi D = Dmin : sin= nsin = = sin60o => Dmin = 120o - 60o = 60o i1 = i2 = = 60o Bài tập 5: Lăng kính có chiết suất n =1,6 và góc chiết quang A = 6o. Một chùm sáng đơn sắc hẹp được chiếu vào mặt bên AB của lăng kính với góc tới nhỏ .Tính góc lệch của tia ló và tia tới. Giaûi Vì goùc chieát quang A vaø goùc tôùi i raát nhoû neân ta coù : sini1 » i1 ; sinri » r1 ; sini2 » i2 ; sinr2 » r2 => i1 = nr1 ; i2 = nr2 ; A = r1 + r2 = ; D = i1 + i2 – A = n(r1 + r2) = nA – A = A(n – 1) = 6o(1,6 – 1) = 3,6o = 3o36’ Câu 1. Laêng kính laø moät khoái chaát trong suoát A. Coù daïng laêng truï tam giaùc B. Coù daïng hình troøn C. Giôùi haïn bôûi 2 maët caàu D. Hình luïc laêng Câu 2: Cho một lăng kính có góc chiết quang A = 600 và chiết suất n = . Chiếu một tia sáng vào mặt bên của lăng kính dưới góc tới i = 450.Tìm góc lệch : a. 300 b. 450 c. 600 d. Một đáp án khác. Câu 3: Lăng kính có chiết suất n = 1,60 và góc chiết quang A = 300. Một chùm tia sáng hẹp , đơn sắc được chiếu vuông góc đến mặt trước của lăng kính . Góc lệch của chùm tia sáng sau khi qua lăng kính : a. 31,20 b. 41,20 c. 23,70 d. Một đáp án khác. Câu 4: Tia tíi vu«ng gãc víi mÆt bªn cña l¨ng kÝnh thuû tinh cã chiÕt suÊt n = 1,5 gãc chiÕt quang A. Tia lã hîp víi tia tíi mét gãc lÖch D = 300. Gãc chiÕt quang cña l¨ng kÝnh lµ A. A = 410. B. A = 38016’. C. A = 660. D. A = 240. Câu 5: Mét tia s¸ng tíi vu«ng gãc víi mÆt AB cña mét l¨ng kÝnh cã chiÕt suÊt vµ gãc chiÕt quang A = 300. Gãc lÖch cña tia s¸ng qua l¨ng kÝnh lµ: A. D = 50. B. D = 130. C. D = 150. D. D = 220. Câu 6: Mét l¨ng kÝnh thuû tinh cã chiÕt suÊt n = 1,5, tiÕt diÖn lµ mét tam gi¸c ®Òu, ®­îc ®Æt trong kh«ng khÝ. ChiÕu tia s¸ng SI tíi mÆt bªn cña l¨ng kÝnh víi gãc tíi i = 300. Gãc lÖch cña tia s¸ng khi ®i qua l¨ng kÝnh lµ: A. D = 2808’. B. D = 31052’. C. D = 37023’. D. D = 52023’.