Bài 28. Lăng kính

Chương VII:
MẮT VÀ CÁC DỤNG CỤ QUANG HỌC


Nguyễn Thị Thu Bình
QHS-2007- vật lý


LĂNG KÍNH

Cấu tạo của lăng kính
Đường truyền của tia sáng qua lăng kính
Tác dụng tán sắc ánh sáng trắng
Đường truyền của tia sáng qua lăng kính
III. Các công thức lăng kính
IV. Công dụng của lăng kính
Máy quang phổ
Lăng kính phản xạ toàn phần
I.CẤU TẠO CỦA LĂNG KÍNH:
1. Định nghĩa: Lăng kính là một khối chất trong suốt, đồng chất ( thuỷ tinh, nhựa…), thường có dạng lăng trụ tam giác.
2. Các phần tử của lăng kính: Cạnh, đáy, 2 mặt bên,
Lăng kính được đặc trưng bởi:
+ Góc chiết quang A: góc hợp bởi hai mặt của lăng kính
+ Chiết suất n: chiết suất của môi trường đặt lăng kính
Ta xét lăng kính đặt trong không khí n=1
II. ĐƯỜNG TRUYỀN CỦA TIA SÁNG QUA LĂNG KÍNH:
1. Tác dụng tán sắc anh sáng trắng
Ánh sáng trắng như ánhsáng Mặt Trời gồm nhiều ánh sáng màu
Lăng kính có tác dụng phân tích chùm ánh sáng trắng truyền qua nó thành nhiều chùm sáng màu khác nhau. Đó là sự tán sắc ánh sáng.
A
B
C
(n )
2. Đường truyền của tia sáng qua lăng kính:
Chiếu đến mặt bên của lăng kính một chùm tia sáng hẹp đơn sắc SI nằm trong tiết diện thẳng của lăng kính ta có đường đi của tia sáng như hình dưới đây:
K
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 ?
Vì ánh sáng truyền từ môi trường chiết quoang kém sang môi trường chiết quang hơn nên i> r
Vậy:

khi có tia ló ra khỏi lăng kính thì tia ló bao giờ cũng lệch về phía đáy lăng kính so với tia tới.
Góc tạo bởi hướng của tia tới và hướng của tia ló gọi là góc lệch D của tia sáng khi truyền qua lăng kính
Trường hợp góc i1 lớn:
Trường hợp i1 và A nhỏ (<100)
III. CÁC CÔNG THỨC CỦA LĂNG KÍNH:
C2: Thiết lập các công thức lăng kính.
- Định luật khúc xạ tại I và J cho:
- Ta có:
(cạnh t. ứngvuông góc)
(góc ngoài tam giác)
- Tam giác KIJ cho:
x
Khi các góc i và r nhỏ thì sini = i, sinr = r nên:
IV. CÔNG DỤNG CỦA LĂNG KÍNH:
- Trong đó lăng kính là bộ phận chính. - Máy quang phổ phân tích ánh sáng từ nguồn phát ra thành các thành phần đơn sắc, nhờ đó xác định được nhiệt độ, cấu tạo của nguồn sáng. - Máy quang phổ có thể gồm một hoặc hai lăng kính.
1. Máy quang phổ lăng kính:
2. Lăng kính phản xạ toàn phần:
Lăng kính phản xạ toàn phần là lăng kính thuỷ tinh có tiết diện thẳng là một tam giác vuông cân.
Lăng kính phản xạ toàn phần được sử dụng để tạo ảnh thuận chiều trong ống nhòm, máy ảnh…
C3: Hãy giải thích sự phản xạ toàn phần ở hai mặt bên của lăng kính như hình sau:
Giải thích:
Lăng kính phản xạ toàn phần làm bằng thuỷ tinh có chiết suất 1,5 nên góc giới hạn phản xạ toàn phần được tính như sau:
H.1: Chùm tia sáng // đi vào lăng
kính vuông góc với mặt bên AB
nên đi thẳng gặp mặt đáy BC với góc tới i= 450 => Tia sáng bị phản xạ toàn phần một lần tại BC rồi đi vuông góc với mặt bên AC ra ngoài.
H.2: Chùm tia tới song song đi vào lăng kính vuông góc mặt đáy BC nên đi thẳng tới gặp mặt bên AB với góc tới
tia sáng bị phản xạ toàn phần lần 1 rồi tới gặp mặt bên AC với góc tới i= 450. Tia sáng bị phản xạ toàn phần lần 2 rồi đi vuông góc với mặt đáy BC ra ngoài.
BÀI TẬP ÁP DỤNG (CŨNG CỐ):
Bài 1: Có ba trường hợp truyền tia sáng qua lăng kính như hình sau:
Trường hợp nào, lăng kính KHÔNG làm lệch tia ló về phía đáy?
Trường hợp 1.
B. Trường hợp 2 và 3.
C. Trường hợp 1, 2 và 3.
D. Không có trường hợp nào.
Bài 2: Cho tia sáng truyền tới lăng kính như hình sau:
Tia ló truyền đi sát mặt BC. Góc lệch của tia sáng tạo bởi lăng kính là:
A. 00
B. 22,50
C. 450
D. 900
Kiến thức cần nắm
Cấu tạo lăng kính
Định nghĩa: Lăng kính là một khối chất trong suốt, đồng chất(thủy tinh, nhựa…) thường có dạng lăng trụ tam giác
Lăng kính được biểu diễn bằng tam giác tiết diện thẳng
Các phần tử của lăng kính: cạnh, đáy, hai mặt bên
Về phương diện quang học một lăng kính được đặc trưng bởi
+ góc chiết quang A: góc hợp bởi hai mặt bên của lăng kính
+ chiết xuất n: chiết xuất của môi trường đặt lăng kính
2. Vẽ được đường truyền của tia sáng khi đi qua lăng kính
-Tia ló bao giờ cũng lệch về phía đáy của lăng kính
- Góc tạo bởi hướng của tia tới và hướng của tia ló là góc lệch D
3. Nhớ và chứng minh được các công thức của lăng kính
Sini1 =nsinr1; sini2 =n sinr2
A=r1 +r2 ; D= i1 +i2 –A
i1 và A nhỏ: i1 =nr1 ; i2 =nr2 ;A=r1 +r2 ;D=(n-1)A
4. Nêu ứng dụng của lăng kính
BÀI HỌC CỦA CHÚNG TA ĐẾN ĐÂY LÀ KẾT THÚC, CHÚC CÁC EM HỌC TỐT!!!