Giải bài tập Vật lý 11 Bài 28: Lăng kính

  • Bài 28: Lăng kính trang 1
  • Bài 28: Lăng kính trang 2
  • Bài 28: Lăng kính trang 3
  • Bài 28: Lăng kính trang 4
  • Bài 28: Lăng kính trang 5
Chương VII: MẮT - CÁC DỤNG cạ QURNG
§28. LĂNG KÍNH
A/ KIẾN THỨC Cơ BẲN
Câu tạo của lăng kính:
Lăng kính là một khôi chất trong suốt đồng chất (thủy tinh, nhựa...) thường có dạng lăng trụ tam giác.
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.
Các công thức lăng kính:
sinii = nsinrj sini2 = nsinr2 A = ri + r2 D — ỈỊ + i2 — A
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 phần 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, ông nhòm, kính tiềm vọng .v.v.
B/ CÂU HỎI TRONG BÀI HỌC
Cị. 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?
C2- Hãy thiết lập các công thức ỉăngkính.
C3. Giải thích sự phản xạ toàn phần ở hai mặt bên của lăng kính ở hình dưới.
Hướng dân giải
Cl. - Vì chiết suất của lăng kính n luôn lớn hơn chiết suất của không khí. (n > 1)
- Áp dụng định luật khúc
xạ ánh sáng.
sini, n ——- = — > 1 sinrj 1
=>	sinii > sim-!
ii > ri
=> Tia IJ lệch vào gần pháp tuyến hơn so với tia tới (xem hình 28.1). c2. Thiết lập các công thức lăng kính (xem hình 28.1)
- Tia SI tới mặt phân cách AB tại I cho tia khúc xạ IJ. sinij _ n sinr, 1
Xét tam giác IJK:
=> D = ii + i2 - A c3. - Xem hình 28.2a.
Hình 28.2a
D = KIJ + KJI = (ii - r,) + (i2 - r2) = ii + i2 - (rt + r2) (4)
• Tia SI trùng với pháp tuyến ij = 0 => Ti - 0
=> Tia IJ cũng trùng pháp tuyến của mặt AB.
• Tia IJ gặp mặt AC dưới góc tới i2 > igh 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 > igh nên bị phản xạ toàn phần
Tia JK gặp mặt AC dưới góc tới i > igh nên bị phản xạ toàn phần.
Tia KH vuông góc với BC nên truyền thẳng.
c/ CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP SAU BÀI HỌC
Làng kính là gì? Mô tá cấu tạo và nêu các đặc trưng quang học của lăng kính.
Trình bày tác dụng của lăng kính đô'i với sự truyền ánh sáng của nó. Xét hai trường hợp:
Ánh sáng dan sắc.
Ánh sáng trắng.
Nêu các công dụng của lăng kính.
A
ở (các) trường hợp nào sau đây, lãng kính không làm lệch tia ló về phía đáy?
Trường hợp ©.
Các trường hợp © và ®. c. Ba trường hợp ©, ® và ®. D. Không trường hợp nào.
Cho tia sáng truyền tới lăng kính như hình 28.10.
Tia ló truyền đi sát mặc BC. Góc lệch tạo bởi lăng kính có giá trị nào sau đây?
0°.
22.5°.
c. 45°.
D. 90°.
Tiếp theo câu 5.
Chiết suất của n của lăng kính có giá trị nào sau đây? (Tính tròn với một chữ só’ thập phân).
A. 1,4	B. 1,5
c. 1,7	D. Khác A, B, c.
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.
Vẽ đường truyền của tia sáng và tính góc chiết quang A.
Tìm điều kiện mà chiết suất n của lăng kính phải thỏa mãn.
Hướng dẫn giải
Lăng kính là một khôi 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
- Anh 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.
Công dụng của lăng kính.
Lãng kính dùng trong máy quang phổ để tán sắc ánh sáng
Lăng kính phản xạ toàn phần dùng để tạo ảnh thuận chiều trong ông nhòm, máy ảnh.
D. Trong tất cả các hình 28.3. Tia ló ra khỏi lăng kính đều bị lệch về phía
đáy BC.
c	A	A
® © © , Hình 28.3
c. Xem hình 28.4 góc lệch tạo bởi lăng kính D = B = 45°.
A. Xem hình 28.4.
Vì tia ló ở mặt BC nằm sát mặt phân cách nên góc tới i bằng góc giới hạn => igh = 45 .
sinigh =
=> n -
sim
=	= Vã = 1,4
gh
a) 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	"
Trong tam giác HIJ ta có:
HU + IJH = 90°
2A + (90 - B) = 90°
=> 2A = B
- Trong tam giác ABC, ta có:
A + 2B = 180°
=> A + 2(2A) = 180°
=> 5A = 180°
A = 36°
b) Để có hiện tượng phản xạ toàn phần thì: A > igh sinA > sinigh
sin36° > 4 n
sin36° n > 1,7