Bài 47. Lăng kính

LĂNG KÍNH
BÀI 47:
I. CẤU TẠO CỦA LĂNG KÍNH
Lăng kính là một khối chất trong suốt, đồng chất ( thuỷ tinh, nhựa…), được giới hạn bởi hai mặt phẳng không song song.
1. Định nghĩa:
C
A
B
Cạnh
Tiết diện thẳng
Đáy
2. Cấu tạo của lăng kính
Lăng kính được giới hạn bởi hai mặt phẳng không song song và hai mặt được gọi là hai mặt bên của lăng kính.
Giao tuyến của hai mặt bên là cạnh và mặt đối diên cạnh là đáy.
n
Lăng kính là khối lăng trụ có tiết diện chính là một tam giác.
+ Lăng kính đặc trưng bởi :
Góc chiết quang A và chiết suất n
1. Tác dụng tán sắc ánh sáng trắng:
Ánh sáng trắng khi đi qua lăng kính được phân tích thành nhiều chùm sáng màu khác nhau. Đó là sự tán sắc ánh sáng.
Ánh sáng trắng
Sự tán sắc ánh sáng bởi lăng kính được Niu-Tơn khám phá ra vào năm 1669
Lăng kính
II. ĐƯỜNG TRUYỀN CỦA TIA SÁNG QUA LĂNG KÍNH
A
Xét một chùm tia sáng đơn sắc chiếu qua lăng kính có chiết suất n đặt trong không khí.
J
S
H
B
C
A
I
n=1
n>1
Tia sáng bị khúc xạ tại I, J khi đi qua các mặt bên và tia ló JR lệch về phía đáy lăng kính.
Góc hợp bởi tia SI và tia ló JR gọi là góc lệch tia sáng của tia sáng khi qua lăng kính.
2. Đường truyền của tia sáng qua lăng kính:
 sin i2 = nsin r2
Và:
 sin i1 = nsin r1
Áp dụng định luật khúc xạ, ta có:
Thiết lập các công thức lăng kính:
III. CÁC CÔNG THỨC CỦA LĂNG KÍNH
J
S
H
B
C
A
I
= n
(1)
(2)
Xét tam giác IHJ, ta có:
A = r1 + r2 (3)
Xét tam giác IMJ, ta có:
D =( i1 – r1) + (i2 – r2)
= (i1 + i2) – ( r1 + r2)
= i1 + i2 - A
Suy ra: D = i1 + i2 –A (4)
Trường hợp i1 nhỏ và góc A <100 ,ta có công thức gần đúng:
i1 = nr1 i2 = nr2
A = r1 + r2 D = i1 + i2 – A = A(n – 1)
Vậy các công thức của lăng kính là:
A = r1 + r2
D = i1 + i2 –A
sin i2 = nsin r2
sin i1 = nsin r1
IV. BIẾN THIÊN CỦA GÓC LỆCH THEO GÓC TỚI
1.Thí nghiệm:

S
E
K0
A
K
A
B
C
I1
I2
R
S
Dmin
Khi góc tới thay đổi thì góc lệch cũng thay đổi và qua một giá trị cực tiểu( gọi là góc lệch cực tiểu). Kí hiệu là Dm.
Nhận xét:
R
2. Tính chất:
Khi có góc lệch cực tiểu, đường đi của tia sáng đối xứng qua mặt phân giác của góc chiết quang A.
A
B
C
I1
I2
R
S
Dmin
Từ công thức của lăng kính, ta có:
Khi thì i2 = i1 = im
Suy ra:
và
1. Thí nghiệm:
C
A
R
B
Chiếu chùm sáng song song tới vuông góc AB của lăng kính thủy tinh đặt trong không khí, tiết diện chính là tam giác vuông cân.
E
Đặt màn E đối diện cạnh AC, ta thấy vệt sáng xuất hiện trên màn.
Kết luận:
Tia sáng phản xạ toàn phần trên mặt BC và ló ra từ mặt AC.
a.Thí nghiệm 1:
V. LĂNG KÍNH PHẢN XẠ TOÀN PHẦN
B
C
A
b. Thí nghiệm 2:
Chiếu chùm sáng song song tới vuông góc BC của lăng kính thủy tinh đặt trong không khí.
E
S
Đặt màn ảnh E đối diện mặt BC ta thấy được vệt sáng trên màn.
Kết luận:
Tia sáng phản xạ toàn phần trên AB sau đó đến AC tiếp tục phản xạ toàn phần và ló ra từ mặt BC.
2. Giải thích:
C
A
R
B
Thí nghiệm 1:
Tại AB: góc tới nên tia sáng đi thẳng vào lăng kính.
Tại J: góc tới là
Khi đó góc giới hạn là:
Suy ra:
nên
tia sáng phản xạ toàn phần tại J
tia phản xạ vuông góc AC nên đi thẳng ra ngoài không khí.
2. Giải thích:
B
C
A
E
S
Thí nghiệm 2:
Chùm tia tới song song với BC sẽ đi thẳng, đến AB thì góc tới lớn hơn góc giới hạn nên phản xạ toàn phần.
Chùm tia phản xạ đến AC tiếp tục phản xạ toàn phần và tia sáng tới vuông góc BC đi thẳng ra ngoài không khí, ta thấy được vệt sáng trên màn.
3. Ứng dụng:
Lăng kính phản xạ toàn phần có tác dụng như một gương phẳng.
Người ta dùng lăng kính phản xạ toàn phần trong các kính tiềm vọng ở các tàu ngầm để làm đổi phương của tia sáng và có thể quan sát các hoạt động xảy ra trên biển.
Lăng kính toàn phần dùng đổi chiều của ảnh trong ống nhòm.
1.BÀI TẬP 1:
Tóm tắt
Lăng kính thiết diện là tam giác đều ABC.
Xác định đường truyền của tia sáng.
Giải:
Tại I luôn có tia khúc xạ nên ta có:
Theo công thức lăng kính,ta có:
Tại J có tia khúc xạ. Do tính thuận nghịch về chiều truyền tia sáng nên góc khúc xạ .
V. BÀI TẬP CỦNG CỐ
THE END
Chân thành cảm ơn!
Chúc các bạn học tốt.
Thành viên nhóm:
Đỗ Viết Ơn
Nguyễn Thành Nhân
Ngô Văn Hiếu
Trần Văn Diệu
Lê Ngọc Hậu