Học tốt Vật lí 11 bài 28: Lăng kính

A/ Kiến thức cơ bản
1. Cấu tạo của lăng kính:
Lăng kính là một khối chất trong suốt đồng chất (thủy tinh, nhựa...) thường có dạng lăng trụ tam giác.
2. Đường truyền của tia sáng qua lăng kính:

Chiếu đến mặt bên của lăng kính một chùm tia sáng hẹp đơn sắc SI, khi có tia ló ra khỏi lăng kính thì tia ló bao giờ cũng lệch về phía đáy lăng kính so với tia tới.
3. Các công thức lăng kính:
sini₁= nsinr₁
sini₂= nsinr₂
A = r₁+r₂
D = i₁+i₂ – A
4. Công dụng của lăng kính:
- Lăng kính là bộ phận chính trong máy quang phổ để tán sắc ánh sáng
- Lăng kính phản xạ toàn phâdn là lăng kính thủy tinh có tiết diện thẳng là một tam giác vuông cân. Lăng kính phản xạ toàn phần được dùng trong máy ảnh, ống nhòm, kính tiềm vọng .v.v.

B/ TRẢ LỜI CÂU HỎI C1, C2, C3 SGK VẬT LÝ 11 BÀI 28
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:

C2. Hãy thiết lập các công thức lăng kính.
Trả lời:

C3. Giải thích sự phản xạ toàn phần ở hai mặt bên của lăng kính ở hình dưới.

Trả lời:

- Tia SI trùng với pháp tuyến
i₁ = 0 => r₁ = 0
=> Tia IJ cũng trùng pháp tuyến của mặt AB.
• Tia IJ gặp mặt AC dưới góc tới i₂> i_gh nên bị phản xạ toàn phần (i₂=i_2’) cho tia JK vuông góc với mặt AC, nên truyền thẳng
- Tương tự xem hình 28.2b
• Tia SI vuông góc với BC (trùng pháp tuyến) nên truyền thẳng
• Tia IJ gặp mặt BA tại J, dưới góc tới i > i_gh nên bị phản xạ toàn phần
• Tia JK gặp mặt AC dưới góc tới i > i_gh nên bị phản xạ toàn phần.
• Tia KH vuông góc với BC nên truyền thẳng.

C/ TRẢ LỜI CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP SGK VẬT LÝ 11 BÀI 26 TRANG 179
1. Lăng kính là gì? Nêu cấu tạo và các đặc trưng quang học của lăng kính.
Trả lời:
1. Lăng kính là một khối chất trong suốt thường có dạng lăng trụ tam giác.
- Các phần tử của lăng kính gồm: cạnh, đáy, hai mặt bên
- Các đặc trưng của lăng kính
• Góc chiết quang A
• Chiết suất n

2. Trình bày tác dụng của lăng kính đối với sự truyền ánh sáng qua nó. Xét hai trường hợp:
- Ánh sáng đơn sắc.
- Ánh sáng trắng.
Trả lời:
- Ánh sáng đơn sắc: Khi truyền qua lăng kính cho tia ló bị lệch về phía đáy lăng kính so với tia tới.
- Ánh sáng trắng: khi truyền qua lăng kính sẽ bị tán sắc, đồng thời bị lệch về phía đáy của lăng kính.

3. Nêu các công dụng của lăng kính.
Trả lời:
Công dụng của lăng kính.
- Lăng kính dùng trong máy quang phổ để tán sắc ánh sáng
- Lăng kính phản xạ toàn phần dùng để tạo ánh thuận chiều trong ống nhòm, máy ảnh.

4. Có ba trường hợp truyền tia sáng qua lăng kính như hình 28.8. Ở các trường hợp nào sau đây, lăng kính không làm tia ló lệch về phía đáy?

A. Trường hợp (1)
B. Các trường hợp (1) và (2)
C. Ba trường hợp (1), (2) và (3).
D. Không trường hợp nào.
Trả lời:
Đáp án: D

Trong tất cả các hình 28.3. Tia ló ra khỏi lăng kính đều bị lệch về phía đáy BC.

5. Cho tia sáng truyền tới lăng kính như hình 28.10.

Trả lời:
Đáp án: C

Xem hình 28.4 góc lệch tạo bởi lăng kính D =  = 45^o.
Từ hình 28.4, ΔABC vuông cân ⇒ = = 45^o
SI ⊥ AC ⇒ Tia SI truyền thẳng vào môi trường trong suốt ABC mà không bị khúc xạ ⇒ góc tới ở mặt AB bằng i₁ = 0, góc khúc xạ r₁ = 0
Và góc tới mặt BC là: r₂ = - r₁ = 45^o
Tia ló truyền sát mặt BC ⇒ góc ló i₂ = 90^o
→ Góc lệch tạo bởi lăng kính có giá trị: D = i₁ + i₂ - = 90^o - 45^o = 45^o.

6. Tiếp theo bài tập 5
Chiết suất n của lăng kính có giá trị nào sau đây? (Tính với một chữ só thập phân).
A. 1,4
B. 1,5
C. 1,7
D. Khác A, B, C
Trả lời:
Đáp án: S
Xem hình 28.4.
Vì tia ló ở mặt BC nằm sát mặt phân cách nên góc tới i bằng góc giới hạn i_gh = 45°.
sini_gh=
=> n =  = =  = 1,4

7. Lăng kính thủy tinh có tiết diện thẳng là tam giác cân ABC đỉnh A. Một tia sáng đơn sắc được chiếu vuông góc tới mặt bên AB. Sau hai lần phản xạ toàn phần trên hai mặt AC và AB, tia sáng ló ra khỏi đáy BC theo phương vuông góc với BC.
a) Vẽ đường truyền của tia sáng và tính góc chiết quang A.
b) Tìm điều kiện mà chiết suất II của lăng kính phải thỏa mãn.
Trả lời:
Tia SI tới mặt AC dưới góc tới là A bị phản xạ toàn phần. Tia IJ tới mặt AB dưới góc tới là B