Bài 28: Lăng kính

• Lăng kính là một khối chất trong suốt có dạng hình lăng trụ đứng. Lăng kính tam giác có tiết diện thẳng là một hình tam giác.

  • Hai mặt phẳng giới hạn ở trên gọi là các mặt bên của lăng kính.

  • Giao tuyến của hai mặt bên gọi là cạnh của lăng kính.

  • Mặt đối diện với cạnh là đáy của lăng kính.

  • Góc hợp bởi hai mặt lăng kính gọi là góc chiết quang hay góc ở đỉnh của lăng kính.

• Về phương diện quang học một lăng kính được đặc trưng bởi

  • Góc chiết quang A

  • Chiết suất n

Đường đi của tia sáng qua lăng kính đặt trong không khí​

• Trong đó: 

  • Góc \(i_1\) gọi là góc tới. Góc \(i_2\)  gọi là góc ló.

  • Góc D hợp bởi tia tới SI và tia ló JR được gọi là góc lệch của tia sáng khi đi qua lăng kính.

Sử dụng định luật khúc xạ ánh sáng và chứng minh trong hình học phẳng ta sẽ có: 

2.3.1. Các công thức tổng quát

• Công thức lăng kính đặt trong không khí

  • Sin\(i_1\) = n sin\(r_1\)

  • sin\(i_2\) = nsin\(r_2\)

  • \(r_1\) + \(r_2\) = A

  • D = \(i_1\) + \(i_2\) - A

• Trong đó:

  • A: là góc chiết quang

  • n: chiết suất

  • D: góc lệch

2.3.2. Công thức trong trường hợp góc chiết quang A nhỏ, hoặc góc tới i nhỏ (nhỏ hơn 0,174rad)

• Trong trường hợp góc nhỏ thì: sini ≈ i; sinr ≈ r.

• Do đó:

  • \(i_1\) = n\(r_1\)

  • \(i_2\) = n\(r_2\)

  • D =\(i_1\) + \(i_2\) – A = n\(r_1\) + n\(r_2\)​ – A  D = nA – A = (n – 1)A

Lăng kính có nhiều ứng dụng trong khoa học và kỉ thuật.

2.4.1. 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, nhờ đó xác định được cấu tạo của nguồn sáng.

Máy phân tích quang phổ lăng kính

2.4.2. Lăng kính phản xạ toàn phần

• Lăng kính phản xạ toàn phần là lăng kính thủy tinh có tiết diện thẳng là một tam giác vuông cân.

• Lăng kính phản xạ toàn phần được sử dụng để  điều chỉnh đường đi của tia sáng hoặc tạo ảnh thuận chiều (ống nhòm, máy ảnh, …)

Đường đi của tia sáng trong lăng kính phản xạ toàn phần 

Bài 1:

Một lăng kính thủy tinh có chiết suất \(n=1,41\approx \sqrt{2}\) . Tiết diện thẳng của lăng kính là tam giác đều ABC. Chiếu một tia sáng nằm trong mặt phẳng của tiết diện thẳng, tới AB với góc tới \(i_1=45^o\). Xác định đường truyền của tia sáng.

Hướng dẫn giải:

• Tại  I luôn có tia khúc xạ ta có:

    Sin\(i_1\) = n sin\(r_1\)

=> \(sinr_1=\frac{sin45^0}{n}=\frac{1}{2}\Rightarrow r_1=30^o\) 

• Tại J ta có: \(r_2=60^o-30^o=30^o\)

=> Áp dụng tính thuận nghịch của sự truyền ánh sáng, ta suy ra ở J có tia khúc xạ với góc khúc xạ là: \(i_2=45^o\)

Qua bài giảng Lăng kính này, các em cần hoàn thành 1 số mục tiêu mà bài đưa ra như :

• Nêu được cấu tạo của lăng kính.

• Trình bày được hai tác dụng của lăng kính:         

• Viết được các công thức về lăng kính và vận dụng được.

Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Vật lý 11 Bài 28 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết. 

• Câu 1:

  Một lăng kính thủy tinh có chiết suất \(n=1,41\approx \sqrt{2}\) . Tiết diện thẳng của lăng kính là tam giác đều ABC. Chiếu một tia sáng nằm trong mặt phẳng của tiết diện thẳng, tới AB với góc tới \(i_1=45^o\). Xác định đường truyền của tia sáng.

  • A. Ở J có tia khúc xạ với góc khúc xạ \(45^o\)
  • B. Ở J có tia khúc xạ với góc khúc xạ \(30^o\)
  • C. Ở J có tia khúc xạ với góc khúc xạ \(65^o\)
  • D. Ở J có tia khúc xạ với góc khúc xạ \(75^o\)

• Câu 2:

  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. Tính góc chiết quang A. 

  • A. \(24^o\)
  • B. \(36^o\)
  • C. \(12^o\)
  • D. \(48^o\)

• Câu 3:

  Lăng kính có chiết suất n = 1,6 và góc chiết quang A = 6^o. 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.

  • A. \(7,2^o\)
  • B. \(36^o\)
  • C. \(1,8^o\)
  • D. \(3,6^o\)

• Câu 4:

  Một lăng kính thủy tinh có chiết suất n = 1,6. Chiếu một tia sáng đơn sắc theo phương vuông góc với mặt bên của lăng kính. Tia sáng phản xạ toàn phần ở mặt bên của lăng kính. Tính giá trị nhỏ nhất của góc A.

   

  • A. \({A_{\min }} = 38,{68^o}\)
  • B. \({A_{\min }} = 32,{68^o}\)
  • C. \({A_{\min }} = 38,{08^o}\)
  • D. \({A_{\min }} = 35,{68^o}\)

Câu 5- Câu 12: Xem thêm phần trắc nghiệm để làm thử Online 

Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Vật lý 11 Bài 28 để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.

Bài tập 6 trang 234 SGK Vật lý 11 nâng cao

Bài tập 7 trang 234 SGK Vật lý 11 nâng cao

Bài tập 28.1 trang 77 SBT Vật lý 11

Bài tập 28.2 trang 77 SBT Vật lý 11

Bài tập 28.3 trang 77 SBT Vật lý 11

Bài tập 28.4 trang 78 SBT Vật lý 11

Bài tập 28.5 trang 78 SBT Vật lý 11

Bài tập 28.6 trang 78 SBT Vật lý 11

Bài tập 28.7 trang 78 SBT Vật lý 11

Bài tập 28.8 trang 79 SBT Vật lý 11

Bài tập 28.9 trang 79 SBT Vật lý 11

Bài tập 28.10 trang 79 SBT Vật lý 11

Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ giúp gì thì các em hãy comment ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng Vật lý Chúng tôi sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!

Chúc các em học tập tốt và luôn đạt thành tích cao trong học tập!