Bài 28. Lăng kính

Giáo viên: Lương Thị Hồng Trang
Bộ môn: Vật lý.
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HÀ NỘI
TT GDTX ĐÔNG MỸ
Bài 28 – Vật lý 11:
Lăng kính
* Kiểm tra:
- Xác định tên hiện tượng ánh sáng đã học được mô tả trong các hình vẽ (a, b, c)?

- Hãy nêu biểu thức của định luật khúc xạ ánh sáng?
- Điều kiện xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần là gì?
i
n2
n1
i
n1
n2
i
i’
n1
n2
Khúc xạ ánh sáng
Khúc xạ ánh sáng
Phản xạ toàn phần
(h.a)
(h.c)
(h.b)
Biểu thức định luật khúc xạ ánh sáng:

hay
Trong hiện tượng khúc xạ ánh sáng, do đâu mà tia khúc xạ ở gần hay xa pháp tuyến hơn so với tia tới ?
S
S
S
I
I
I
R
R
S’
BÀI 28: LĂNG KÍNH
CHƯƠNG VII: Mắt. Các dụng cụ quang học
I. Cấu tạo của lăng kính:
- Định nghĩa: Là một khối chất trong suốt, đồng chất (thủy tinh, nhựa, ...), thường có dạng lăng trụ tam giác.
Một số khái niệm:
Hai mặt giới hạn ở trên được gọi là 2 mặt bên.
Giao tuyến của 2 mặt bên là cạnh của lăng kính.
Mặt đối diện với cạnh là đáy của lăng kính.
Một mặt cắt bất kì (ABC) vuông góc với cạnh được gọi là tiết diện thẳng của lăng kính.
Góc A hợp bởi 2 mặt bên là góc chiết quang ( góc ở đỉnh).
Quan sát lăng kính. Em có nhận xét gì về hình dạng, vật liệu làm lăng kính?
Biểu diễn lăng kính:
tam giác (tiết diện thẳng).
-Theo phương diện quang học, lăng kính đặc trưng bởi:
+Góc chiết quang A.
+ Chiết suất n.
P
M
F
E
Q
N
n
(n > 1)
Xét lăng kính đặt trong không khí (môi trường có chiết suất kém hơn, )
Lăng kính gây tác dụng gì với tia sáng truyền đến nó?
Thí nghiệm:C:Documents and SettingsTungMy DocumentsDownloadsVideoYouTube - HIEN TUONG TAN SAC ANH SANG - MR QUYTLAU.flv

II. ĐƯỜNG TRUYỀN CỦA TIA SÁNG QUA LĂNG KÍNH:
1. Tác dụng tán sắc ánh sáng trắng:
Dụng cụ: +Lăng kính.
Khi bật nguồn sáng, ta quan sát được gì ở phía sau lăng kính?
+Nguồn phát ra ánh sáng trắng, màn quan sát.

Sau lăng kính thấy xuất hiện dải ánh sáng màu (từ đỏ đến tím) như màu cầu vồng.
II. ĐƯỜNG TRUYỀN CỦA TIA SÁNG QUA LĂNG KÍNH:
1. Tác dụng tán sắc ánh sáng trắng:
Hình vẽ mô tả đường truyền của 2 chùm tia sáng màu (tím, lục) trong thí nghiệm
Kết luận:
Ánh sáng trắng gồm nhiều ánh sáng màu.
Chùm sáng trắng qua lăng kính bị phân tích thành nhiều chùm sáng màu khác nhau (sự tán sắc ánh sáng).
Trong thí nghiệm, chỉ có ánh sáng phát từ nguồn sáng tới lăng kính. Từ hiện tượng quan sát được, ta kết luận gì về: cấu tạo của chùm sáng trắng? tác dụng của lăng kính?
Sau lăng kính thấy xuất hiện dải ánh sáng màu (từ đỏ đến tím) như màu cầu vồng.
- Tia khúc xạ JR ra khỏi lăng kính gọi là tia ló.
- Xét đường truyền của 1 chùm tia sáng hẹp đơn sắc (có 1 màu nhất định) từ không khí vào mặt bên lăng kính rồi truyền ra ngoài từ mặt bên còn lại . Tia ra khỏi lăng kính gọi là tia ló.
Khi có tia sáng truyền qua lăng kính, tại hai mặt bên của lăng kính, hiện tượng gì xảy ra?
2.Đường truyền của tia sáng qua lăng kính:
I
A
- Chiếu tới mặt bên A’B của lăng kính 1 chùm tia sáng hẹp đơn sắc SI.
n
B
C
A’
. Em hãy vẽ đường truyền của tia sáng SI qua lăng kính? Gợi ý: Gọi J là điểm tới của tia sáng tới mặt A’C. Tia tới, tia khúc xạ tại I, J thỏa mãn hình nào ở phần kiểm tra ?
J
R
Nhận xét: Khi có tia ló ra khỏi lăng kính thì tia ló bao giờ cũng lệch về đáy lăng kính so với tia tới.
.
* Góc tạo bởi tia ló và tia tới gọi là góc lệch D của tia sáng khi truyền qua lăng kính.
K
D
M
Tại I: góc tới , góc khúc xạ
III. CÁC CÔNG THỨC LĂNG KÍNH:
I
A
n
A’
J
K
D
- Các công thức:
Chú thích:
A: góc chiết quang.
D: góc lệch.
n: chiết suất của lăng kính.
các góc tới.
các góc khúc xạ.

Chú ý:
Nếu các góc và A nhỏ(<10o) thì các công thức có thể viết : .
Viết biểu thức định luật khúc xạ ánh sáng với tia sáng truyền qua lăng kính như hình vẽ?
Hãy chứng minh công thức ?
Xác định góc tới và góc khúc xạ tại các điểm tới I và J trên hình ?
N
N’
H
I
A
n
A’
J
R
H
N
Tại J: góc tới , góc khúc xạ
R
M
IV. CÔNG DỤNG CỦA LĂNG KÍNH:

Bộ phận chính của máy quang phổ là lăng kính (có thể 1 hoặc 2 lăng kính).
1. Máy quang phổ:
Công dụng của máy quang phổ:
Xác định cấu tạo của nguồn sáng phát ra ánh sáng truyền qua nó.
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 có đặc điểm gì khác so với lăng kính thông thường?
n
n
Tiết diện thẳng của lăng kính phản xạ toàn phần.
- Một số đường truyền tia sáng qua lăng kính phản xạ toàn phần:
n
45o
45o
45o
Góc giới hạn phản xạ toàn phần ở mặt phân cách giữa lăng kính phản xạ toàn phần và không khí là
Luôn xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần khi chiếu tia sáng vuông góc với một mặt của lăng kính phản xạ toàn phần.
Kính tiềm vọng
* Ứng dụng của lăng kính:
* Lăng kính sử dụng trong ống nhòm:
Bố trí lăng kính trong ống nhòm kiểu Porro
Bố trí lăng kính trong ống nhòm kiểu Roof
* Lăng kính sử dụng trong máy ảnh:
SD15 của hãng sản xuất máy ảnh Sigma :
Kính ngắm của máy ảnh dùng lăng kính 5 mặt, độ phủ 98% và độ phóng đại 0,9x.
* Hình ảnh khi bổ dọc máy ảnh Nikkon DLSR :
ống kính (1); gương phản xạ (2); lăng kính năm mặt Pentaprism (3); lăng kính hội tụ ánh sáng - focusing screen & condenser lens (4); mạch đo sáng Autoexposure Module (5); mạch lấy nét Autofocus Module (6); gương phản xạ thứ hai - secondary mirror (7); Mắt thần image sensor (8).




* Hình dạng đường truyền tia sáng trong máy ảnh Nikkon DLSR: (hình a)
* Lăng kính sử dụng trong máy ảnh Nikkon DLSR: (hình b)

Hình a
Hình b
Câu 1:
Một lăng kính có tiết diện thẳng là tam giác đều (góc chiết quang A = 60o) bằng thủy tinh có chiết suất .Chiếu tia sáng nằm trong mặt phẳng tiết diện thẳng tới một mặt của lăng kính với góc tới 45o
a, Xác định đường truyền tia sáng ?
b, Tìm góc lệch D ?












n
45o
A
I
Giải:






Tóm tắt:
A = 60o , i1 = 45o
Tìm: a, r1 = ? i2 = ?,r2 = ?
b, D = ?

V. Vận dụng:
E,..Góc A, góc tới i1 và chiết suất n.
Câu 2:
1. Ánh sáng Mặt trời khi qua lăng kính..
Ghép các nội dung sau cho câu có ý đúng nhất.
2. Tia ló ra khỏi lăng kính…
3. Góc lệch D của tia sáng qua lăng kính xác định bởi..
5. Lăng kính được đặt trưng bởi...
4. Lăng kính là bộ phận chính của....
B,... Máy quang phổ
E,..Góc A, góc tới i1 và chiết suất n.
A,... Góc chiết quang A và chiết suất n.
D,... Bị tán sắc thành nhiều màu..
C,... Luôn lệch về phía đáy so với tia tới
V. Vận dụng
5
4
2
1
3
A,... Góc chiết quang A và chiết suất n.
B,... Máy quang phổ
C,... Luôn lệch về phía đáy so với tia tới
D,... Bị tán sắc thành nhiều màu..
n
Câu 3:
Cho tia sáng đến cạnh bên AB của lăng kính phản xạ toàn phần. Tia ló truyền sát mặt BC. Góc lệch tạo bởi lăng kính có giá trị nào sau đây ?
00.
22,50
450
900
B
C
A
D
450
V. Vận dụng
S
N
I
Tìm chiết suất n của lăng kính?
V. Vận dụng:
Câu 4( Bài 4-sgk .Tr 179):
Ở các trường hợp sau đây, lăng kính không làm lệch tia ló về phía đáy?
1
2
3
A. Trường hợp 1.
B. Trường hợp 2 và 3.
C. Trường hợp 1, 2 và 3.
D. Không trường hợp nào.
- Tia khúc xạ JR ra khỏi lăng kính gọi là tia ló.
- Xét đường truyền của 1 chùm tia sáng hẹp đơn sắc (có 1 màu nhất định) từ không khí vào mặt bên lăng kính rồi truyền ra ngoài từ mặt bên còn lại .
Khi có tia sáng truyền qua lăng kính, tại hai mặt bên của lăng kính, hiện tượng gì xảy ra? Giải thích ?
2.Đường truyền của tia sáng qua lăng kính:
I
A
- Chiếu tới mặt bên A’B của lăng kính 1 chùm tia sáng hẹp đơn sắc SI.
n
B
C
A’
Nếu tia sáng chiếu xiên góc từ không khí tới khối chất trong suốt chiết suất n >1(hình H1) rồi truyền ra ngoài thì tia khúc xạ JR ra khỏi khối chất song song với tia tới khối chất SI. Em hãy xác định đường truyền của tia sáng SI qua lăng kính? Gợi ý: Gọi J là điểm tới của tia sáng tới mặt A’C. Tia tới, tia khúc xạ tại I, J thỏa mãn hình nào ở phần kiểm tra ?
J
n
J
R
I
S
R
Nhận xét: Khi có tia ló ra khỏi lăng kính thì tia ló bao giờ cũng lệch về đáy lăng kính so với tia tới.
.
* Góc tạo bởi tia ló và tia tới gọi là góc lệch D của tia sáng khi truyền qua lăng kính.
K
D
H1











M