Lăng kính là 1 khối chất trong suốt (thủy tinh, nhựa …) thường có dạng lăng trụ tam giác. Lúc dùng lăng kính, chùm tia sáng hẹp được chiếu truyền qua lăng kính trong 1 mặt phẳng vuông góc có cạnh của khối lăng trụ. Vậy công thức lăng kính như thế nào? Mời người sử dụng cùng theo dõi bài viết dưới đây của Obtain.vn.
Thông qua tài liệu công thức lăng kính người sử dụng học sinh lớp 11 có thêm nhiều tài liệu ôn tập, nhanh chóng biết bí quyết giải những bài tập Vật lí 11 để đạt kết quả cao trong những bài đánh giá, bài thi học kì 2 Cơ vật lý 11. Kế bên đấy người sử dụng xem thêm công thức thấu kính, Khúc xạ ánh sáng.
I. Cấu tạo lăng kính
Lăng kính là 1 khối chất trong suốt (thủy tinh, nhựa …) thường có dạng lăng trụ tam giác.
Lúc dùng lăng kính, chùm tia sáng hẹp được chiếu truyền qua lăng kính trong 1 mặt phẳng vuông góc có cạnh của khối lăng trụ. Do đấy, lăng kính được biểu diễn bằng tam giác tiết diện phẳng.
Những phần tử của lăng kính gồm: cạnh, đáy, 2 mặt bên.
Về phương diện quang học, 1 lăng kính được đặc thù bởi:
- Góc chiết quang A;
- Chiết suất n.
Ta khảo sát lăng kính đặt trong ko khí.
II. Đường truyền của tia sáng lăng kính
a. Tác dụng tán sắc ánh sáng trắng
Ta đã biết, ánh sáng trắng (ánh sáng mặt trời) gồm nhiều ánh sáng màu sắc và lăng kính có tác dụng phân tách chùm sáng truyền qua nó thành nhiều chùm sáng màu sắc khác nhau.
Đấy là sự tán sắc ánh sáng bởi lăng kính do Niu – tơn khám phá ra 5 1669.
Dưới đây, ta chỉ xét sự truyền của 1 chùm tia sáng hẹp đơn sắc (có 1 màu sắc nhất định) qua 1 lăng kính.
b) Đường truyền của tia sáng qua lăng kính
Lúc có tia ló ra khỏi lăng kính thì tia ló bao giờ cũng lệch về đáy lăng kính so có tia tới.
Góc tạo bởi tia ló và tia tới gọi là góc lệch D của tia sáng lúc truyền qua lăng kính.
III. Công thức lăng kính
∗ Công thức lăng kính đặt trong ko khí:
sini1 = nsinr1
sini2 = nsinr2
A = r1 + r2
D = i1 + i2 – A
∗ Trong trường hợp góc i1 và góc chiết quang A bé (<10o) thì:
i1 = nr1
i2 = nr2
A = r1 + r2
D = (n – 1)A
IV. Công dụng của lăng kính
a) Máy quang phổ
Lăng kính là phòng ban chính của máy quang phổ.
Máy quang phổ phân tách ánh sáng từ nguồn phát ra thành những thành phần đơn sắc, nhờ có đấy xác định được cấu tạo của nguồn sáng.
b) Lăng kính phản xạ toàn phần
Lăng kính phản xạ toàn phần là lăng kính thủy tinh có tiết diện thẳng là 1 tam giác vuông cân.
Lăng kính phản xạ toàn phần được dùng để điều hỉnh đường đi của tia sáng hoặc tạo ảnh thuận chiều (ống nhòm, máy ảnh…)
V. Thí dụ tính lăng kính
Thí dụ 1: 1 lăng kính thủy tinh có chiết suất n = 1,41 ≈ √2. Tiết diện thẳng là 1 tam giác đều ABC. Chiếu 1 tia sáng nằm trong diện mặt phẳng của tiết diện thẳng, tới AB có góc tới 450. Xác định đường truyền của tia sáng.
Bài giải:
Tại I luôn có tia khúc xạ, ta có:
Sini1 = nsinr1
Tại J: r2 = 600 – 300 = 300
Ứng dụng công thức thấu kính, ta có: Sini2 = nsinr2 ⇒ i2 = 450
Bài 2: 1 lăng kính thủy tinh P có chiết suất n = 1,5, tiết diện thẳng là 1 tam giác ABC vuông cân tại B. Chiếu vuông góc tới mặt AB 1 chùm sáng đồng thời SI // BC.
a) Khối thủy tinh P tại trong ko khí.Tính góc D làm cho bởi tia tới và tia ló
b) Tính lại góc D trường hợp khối P tại trong nước có chiết suất n’ = 1,33.
Bài giải:
a) Ta tính góc giới hạn phản xạ toàn phần của lăng kính này
sin igh = 
⇒ igh = 41,810 = 420
Đường truyền của tia sáng qua lăng kính như sau
Tia sáng tới vuông góc có mặt bên nên truyền thẳng vào trong lăng kính.
Góc = 450 > igh ⇒ xảy ra phản xạ toàn phần tại I.
Góc phản xạ = góc tới ⇒ góc = góc = 450
=> Góc = 450
Góc lệch D = góc =900b)
Đặt lăng kính vào nước, ta có hình vẽ
Sin igh = ⇒ igh = 630. Vì góc tới i = 450 < igh, nên sẽ xảy ra khúc xạ tại mặt AC.
Ứng dụng công thức khúc xạ ánh sáng: n.sini = n’.sinr => 1,5.sin 450 = 1,33.sinr => r = 530
Góc lệch: D = |r – i| = |53 – 45| = 80
VI. Bài tập lăng kính
Bài 1. 1 tia sáng đi từ ko kí tới gặp mặt lăng kính có góc chiết quang A = 450, chiết suất n = dưới góc tới i = 600. Tính góc ló ra khỏi mặt bên của lăng kính.
Bài 2. 1 lăng kính có chiết suất n = có tiết diện là 1 tam giác ABC vuông cân tại B. 1 tia sáng tới SI hợp có cạnh bên AB của lăng kính 1 góc 600. Tính góc lệch D.
Bài 3. 1 lăng kính có tiết diện thẳng là DABC, góc chiết quang A = 600, chiết suất n = . Chiếu 1 chùm tia sáng hẹp đơn sắc SI nằm trong diện tiết diện ABC từ đáy lên mặt AB của lăng kính có góc tới i1và có tia ló tại mặt bên AC. Tìm góc lệch D giữa tia ló và tia tới. Biết :
a) i1= 450
b) i1= 300
Bài 4 1 lăng kính tiết diện thẳng là tam giác ABC có góc chiết quang A= 300, chiếu 1 tia sáng đơn sắc vuông góc có mặt bên AB và tia ló khỏi mặt AC có góc lệch D = 150. Tính chiết suất n của chất làm cho lăng kính.
Bài 5. 1 lăng kính có tiết diện là 1 tam giác đều ABC. 1 tia sáng tới SI chiếu tới mặt bên AB và vuông góc có đường cao AH của lăng kính. Chùm tia ló ra khỏi lăng kính sát có mặt AC. Tính chiết suất của lăng kính và góc lệch D.
Bài 6: Chiếu 1 tia sáng SI tới vuông góc có màn E tại I. Trên đường đi của tia sáng, người ta đặt đỉnh I của 1 lăng kính thủy tinh có góc chiết quang A = 50, chiết suất n = 1,5 sao cho SI vuông góc có mặt phân giác của góc chiết quang I, tia sáng ló tới màn E tại điểm J. Tính IJ, biết rằng màn E đặt bí quyết đỉnh I của lăng kính 1 khoảng 1m.
Bài 7 : 1 lăng kính có tiết diện thẳng là tam giác vuông cân ABC, A=900được đặt sao cho mặt huyền BC tiếp xúc có mặt nước trong chậu, nước có n=4/3.
a.1 tia sáng đơn sắc SI tới mặt bên AB theo phương nằm ngang.Chiết suất n của lăng kính và khoảng bí quyết AI cần thỏa mãn điều kiện gì để tia sáng phản xạ toàn phần tại mặt BC ?
b.Giả sử AI thỏa mãn điều kiện tìm được, n=1,41.Hãy vẽ đường đi của tia sáng ?
Bài 8 :1 lăng kính thủy tinh có tiết diện thẳng là tam giác cân ABC đỉnh A. 1 tia sáng rọi vuông góc vào mặt bên AB sau 2 lần phản xạ toàn phần liên tục trên mặt AC và AB thì ló ra khỏi BC theo phương vuông góc BC.
a.A= ? (360)
b.Tìm điều kiện chiết suất cần thỏa mãn ?(n>1,7)
Bài 9. 1 lăng kính có chiét suất n= Chiếu 1 tia sáng đơn sắc vào mặt bên của lăng kính góc tới i = 450 . tia ló ra khói lăng kính vuông góc có mặt bên thứ 2.Tìm góc chiết quang A ?
Bài 10 :1 lăng kính thuỷ tinh có chiết suất n =1,6. Chiếu 1 tia sáng đơn sắc theo phương vuông góc có mặt bên của lăng kính . Tia sáng phản xạ toàn phần tại mặt bên của lăng kính
Tính giá trị bé nhất của góc A ?
