Bài giảng Vật lí 11 - Bài dạy số 28: Lăng kính

Nội dung text: Bài giảng Vật lí 11 - Bài dạy số 28: Lăng kính

1. TRƯỜNG THPT TRẦN HƯNG ĐẠO GIÁO VIÊN: CAO HẢI OANH VÀ TẬP THỂ LỚP 11B19
2. CHƯƠNG VII: MẮT. CÁC DỤNG CỤ QUANG HỌC Bài 28: LĂNG KÍNH
3. 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, tiết diện thẳng của lăngkính.Lăng kính được đặc trưng bởi: .Góc chiết quang A .Chiết suất n Ta xét lăng kính đặt trong không khí.
4. II. ĐƯỜNG TRUYỀN CỦA TIA SÁNG QUA LĂNG KÍNH: 1. Tác dụng tán sắc ánh sáng trắng: Ánh sáng trắng như ánh sáng Mặt Trời gồm nhiều ánh sáng màu và 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. Tán sắc ánh sáng
5. Ánh sáng trắng bị tán sắc khi qua lăng kính
6. 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: A K D I i1 J r1 i2 r2 S R n >1 H B C
7. - Tại I: tia khúc xạ lệch gần pháp tuyến tức lệch gần về phía đáy lăng kính. 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 ? Trả lời: Vì ánh sáng đi từ môi trường chiết quang kém sang hơn nên i > r ( không có phản xạ toàn phần )
8. Tại J: tia khúc xạ lệch xa pháp tuyến, tức cũng lệch về phía đáy lăng kính so với tia tới ( ánh sáng đi từ môi trường chiết quang hơn sang kém, có thể xảy ra phản xạ toàn phần ). 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
9. III. CÁC CÔNG THỨC CỦA LĂNG KÍNH: Trường hợp góc lớn: Trường hợp và A nhỏ i1 ( < 10 0 ): sini= nsinr 11i11= nr sini22= nsinr i22= nr A=+ r12 r A=+ r12 r D= i12 + i − A D=− (n 1)A
10. C2: Thiết lập các công thức lăng kính. Định luật khúc xạ tại I và J cho: sini11= nsinr sini22= nsinr Ta có: JHx= A (cạnh t. ứngvuông góc) (góc ngoài tam giác) JHx=+ r12 r A = r12 + r Tam giác KIJ cho: D= KIJ + KJI = (i1 − r 1 ) + (i 2 − r 2 ) =(i1 + i 2 ) − (r 1 + r 2 ) =i12 + i − A
11. Khi các góc nhỏ thì sini = i, sinr = r nên: i11= nr i22= nr A=+ r12 r D= nr1 + nr 2 − A = n(r 1 + r 2 ) − A =nA − A = (n − 1)A
12. BÀI TẬP VÍ DỤ: Giải: Tóm tắt: Tại I luôn có tia khúc xạ nên ta có: Lăng kính, tdt là tam sini11= nsinr giác đều ABC. sin450 1 sinr = = n= 1,41 2 1 n2 0 0 =r1 30 i1 = 45 Từ: Xác định đường truyền A= r + r r = A − r của tia sáng 1 2 2 1 0 0 0 r2 = 60 − 30 = 30 12 sini == gh 2 2 0 igh = 45 r 2 Tại J có tia khúc xạ. Do tính thuận nghịch về chiều truyền tia sáng 0 nên góc khúc xạ i 2 = 30 .Hình vẽ như bên.
13. IV. CÔNG DỤNG CỦA LĂNG KÍNH: Lăng kính có nhiều công dụng trong khoa học và kỷ thuật. Tiêu biểu là: 1. Máy quang phổ lăng kính: Trong đó lăng kính là bộ phận chính. Máy nầy 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.
14. 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
15. C3: Hãy giải thích sự phản xạ toàn phần ở hai mặt bên của lăng kính như hình sau:
16. 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: 12 sini= = i 420 gh1,5 3 gh H.1: Chùm tia sáng // đi vào lăng kính vuông góc với mặt bên AB nên đi thẳng gặp mặt đáy BC với 0 góc tới i = 45 i gh tia sáng bị phản xạ toàn phần một lần tại BC rồi đi vuông góc với mặt bên AC ra ngoài.
17. 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 0 i= 45 igh tia sáng bị phản xạ toàn phần lần 1 rồi tới gặp mặt bên AC với góc tới 0 i= 45 igh tia sáng bị phản xạ toàn phần lần 2 rồi đi vuông góc với mặt đáy BC ra ngoài.