Bài giảng môn Vật lí Lớp 11 - Bài 28: Lăng kính (Bản hay)

P 
Trời tạo ra “cầu vịng”,Ta sẽ tạo ra 3 dãi lụa đào, .v.v... 
LĂNG KÍNH 
( P rism ._tiết 55 ) 
Kiểm tra bài cũ 
Câu 1 : Phát biểu nào sau đây là Sai . 
A.Hiện tượng khúcxạ ánh sáng là hiện tượng tia sáng bị đổi phương đột ngột khi truyền qua mặt phân cách của hai môi trường trong suốt 
B. Góc khúc xạ và góc tới tỉ lệ với nhau 
C. Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới và ở về phía bên kia pháp tuyến so với tia tới 
D. Tia khúc xạ và tia tới ở trong hai môi trường khác nhau 
Đáp án câu 1 
B 
Kiểm tra bài cũ 
Câu 2 : Chọn câu trả lời đúng : Trong hiện tượng khúc xạ 
A. Nếu môi trường 1 chiết quang kém môi trường 2 thì v 2 <v 1 
B. Nếu môi trường 1 chiết quang kém môi trường 2 thì v 1 <v 2 
C. Nếu môi trường khúc xạ chiết quang hơn môi trường tới thì góc khúc xạ lớn hơn góc tới 
D.Câu A và C đều đúng 
Đáp án câu 2 
A 
Kiểm tra bài cũ 
Câu 3 :Chiếu một tia sáng từ môi trường trong suôt có chiết suất n 1 đến môi trường trong suốt có chiết suất có chiết suất n 2 , góc tới là i 1 , góc giới hạn phản xạ toàn phần là i gh . Điều kiện để có tia sáng phản xạ toàn phần là 
A. n 1 > n 2 và i < i gh 
B. n 1 > n 2 và i > i gh 
C. n 1 < n 2 và i < i gh 
D. n 1 i gh 
Đáp án câu 3 
B 
Kiểm tra bài cũ 
Câu 4 : Chọn kết luận Sai . 
A. Chiết suất tỉ đối của môi trường trong suốt này đối với môi trường trong suốt kia có thể lớn hơn 1 hay nhỏ hơn 1 
B. Chiết suất tuyệt đối của một môi trường trong suốt luôn lớn hơn 1 
C. Khi ánh sáng đi từ môi trường chiết quang hơn sang môi trường chiết quang kém thì độ sáng tia khúc xạ tăng dần còn độ sáng tia phản xạ giảm dần 
D. Chiết suất tuyệt đối của một môi trường trong suốt cho biết vận tốc ánh sáng truyền trong môi trường đó nhỏ hơ trong chân không bao nhiêu lần 
Đáp án câu 4 
C 
LĂNG KÍNH 
1.Cấu tạo của lăng kính 
Lăng kính là một khối chất trong suốt,đồng chất(thuỷ tinh , nhựa ) thường có dạng lăng trụ tam giác 
A 
B 
C 
B 1 
C 1 
A 1 
A ’ 
C ’ 
B ’ 
1. Cấu tạo của lăng kính 
Hai mặt phẳng giới hạn ở trên được gọi là hai mặt bên (ABB’A’ và ACC’A’) của lăng kính 
B 
C 
B 1 
C 1 
A 1 
A ’ 
C ’ 
A 
B ’ 
1. Cấu tạo của lăng kính 
B 
C 
B 1 
C 1 
A 1 
A ’ 
C ’ 
A 
B ’ 
Giao tuyến của hai mặt bên gọi là cạnh (AA ’ ) 
Mặt đối diện với cạnh là đáy của lăng kính 
Tiết diện vuông góc với cạnh của lăng kính gọi là tiết diện thẳng (A 1 B 1 C 1 ) 
Góc nhị diện giữa hai mặt bên gọi là góc chiết quang (A) 
1.Cấu tạo của lăng kính 
Về phương diện quang học , một lăng kính đặc trưng bởi góc chiết quang A và chiết suất n 
Chỉ xét những tia sáng truyền qua lăng kính nằm trong cùng một tiết thẳng 
A 
B 
C 
n 
Chú ý : 
2.Đường truyền của tia sáng qua lăng kính 
 a.Tác dụng tán sắc ánh sáng trắng : 
2.Đường truyền của tia sáng qua lăng kính 
 a.Tác dụng tán sắc ánh sáng trắng : 
Lăng kính có tác dụng phân tích chùm ánh sáng trắng truyền qua nó thành nhiều chùm sáng có màu sắc khác nhau . Đó là sự tán sắc ánh sáng 
Đây là hiện tượng gì?Em hãymô tả hiện tượng này 
2.Đường truyền của tia sáng qua lăng kính 
A 
B 
C 
I 1 
I 2 
S 
i 1 
i 2 
r 1 
r 2 
R 
Nhận xét về đường đi của tia sáng qua lăng kính ? 
Xét một lăng kính có chiết suất n đặt trong không khí . Chiếu 
một chùm tia sáng hẹp đơn sắc SI 1 nằm trong một tiết diện 
thẳng ABC của lăng kính từ không khí vào mặt bên AB từ đáy lên , xét trường hợp có khúc xạ thì 
SI 1 : tia tới , I 2 R: tia ló ,i 1 : góc tới , i 2 : góc ló 
b.Đường truyền của tia sáng : 
 qua hai lần khúc xạ tia ló bị lệch về phía đáy của lăng kính so với tia tới 
2. Đường truyền của tia sáng qua lăng kính 
Góc giữa phương của tia tới và phương của tia ló gọi là góc lệch(D ) 
A 
B 
C 
I 1 
I 2 
S 
i 1 
i 2 
D 
r 1 
r 2 
R 
Góc lệch là góc như thế nào ? 
b.Đường truyền của tia sáng : 
3.Công thức lăng kính 
A 
B 
C 
I 1 
I 2 
R 
S 
i 1 
i 2 
D 
r 1 
r 2 
Aùp dụng định luật khúc xạ ánh sáng , ta có : 
sin i 1 
sin r 1 
= n 
 sin i 1 = nsin r 1 
Tương tự : 
sin r 2 
sini 2 
= 
1 
n 
 sin i 2 = nsin r 2 
M 
a.Trường hợp tổng quát 
Áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng tại mặt AB? 
Áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng tại mặt AC? 
mà M = r 1 + r 2 ( góc ngoài của tam giác I 1 MI 2 ) 
3.Công thức lăng kính 
Ta có : A = M ( góc có cạnh tương ứng vuông góc ) 
 
A = r 1 + r 2 
Tuơng tự D =( i 1 – r 1 ) + (i 2 – r 2 ) 
 D = (i 1 + i 2 ) – ( r 1 + r 2 ) 
 suy ra D = i 1 + i 2 - A 
1.Trường hợp tổng quát 
A 
B 
C 
I 1 
I 2 
R 
S 
i 1 
i 2 
D 
r 1 
r 2 
M 
III.Công thức lăng kính 
Ghi nhớ : Các côngthức lăng kính 
sin i 1 = nsin r 1 
sin i 2 = nsin r 2 
A = r 1 + r 2 
D = i 1 + i 2 - A 
A 
B 
C 
I 1 
I 2 
R 
S 
i 1 
i 2 
r 2 
r 1 
D 
1.Trường hợp tổng quát 
3.Công thức lăng kính 
Trường hợp i 1 nhỏ và A nhỏ (<10 0 ) coi các góc gần bằng sin của chúng , ta có các công thức gần đúng 
	i 1 = nr 1 , i 2 = nr 2 A = r 1 + r 2 
 i 1 + i 2 = nr 1 +nr 2 = n(r 1 + r 2 ) = nA 
	 suy ra D = i 1 + i 2 – A hay D = A(n – 1) 
A 
B 
C 
I 1 
I 2 
R 
S 
i 1 
i 2 
r 2 
r 1 
D 
2.Trường hợp góc nhỏ 
3.Công thức lăng kính 
Ghi nhớ : Các côngthức lăng kính 
 i 1 = n r 1 
 i 2 = n r 2 
A = r 1 + r 2 
D = (n-1)A 
A 
B 
C 
I 1 
I 2 
R 
S 
i 1 
i 2 
r 2 
r 1 
D 
2.Trường hợp góc nhỏ : 
S 
D 
D min 
4.Biến thiên của góc lệch theo góc tới 
a.Thí nghiệm : 
E 
K 0 
K m 
K 
A 
Lưu ý : Phần này là phần mở rộng cho học sinh khá 
Em có nhận xét gì về sự phụ thuộc của góc lệch theo gocù tới ? 
Khi góc tới thay đổi thì góc lệch cũng thay đổi và qua một giá trị cực tiểu D min gọi là góc lệch cực tiểu 
A 
B 
C 
I 1 
I 2 
R 
S 
D min 
i 1 
r 2 
i 2 
r 1 
4.Biến thiên của góc lệch theo góc tới 
b.Góc lệch cực tiểu 
 Góc lệch D có giá trị cực tiểu D min khi góc ló bằng góc tới (i 1 = i 2 ). Khi đó , tia ló và tia tới nằm đối xứng với nhau qua đường phân giác của góc chiết quang 
A 
B 
C 
I 1 
I 2 
R 
S 
i 1 
i 2 
r 2 
r 1 
D min 
b.Góc lệch cực tiểu 
4.Biến thiên của góc lệch theo góc tới 
Từ các công thức lăng kính , ta có : 
Khi D= D m thì i 2 = i 1 = i m = và r 1 = r 2 = 
A 
B 
C 
I 1 
I 2 
R 
S 
i 1 
i 2 
r 2 
r 1 
D min 
4.Biến thiên của góc lệch theo góc tới 
b.Góc lệch cực tiểu 
 Suy ra 
Công thức này cho thấy D min chỉ phụ thuộc vào A và n.Tính chất này là một đặc trưng quan trọng của lăng kính 
Đo được D min và A , từ trên ta sẽ tính được n là nguyên tắc đo chiết suất các chất rắn và chất lỏng bằng giác kế 
b.Góc lệch cực tiểu 
4.Biến thiên của góc lệch theo góc tới 
5.Công dụng của lăng kính : 
Định nghĩa : Lăng kính phản xạ toàn phần là lăng kính thủy tinh có tiết diện thẳng là một tam giác vuông cân ( góc giới hạn giữa thuỷ tinh và không khí khoảng 42 0 ) 
a.Lăng kính phản xạ toàn phần 
5.Công dụng của lăng kính : 
45 0 
45 0 
Đường đi của tia sáng : 
a.Lăng kính phản xạ toàn phần 
Hãy mô tả đường đi của tia sáng ? 
Công dụng : Được dùng thay thế cho gương phẳng trong một số dụng cụ quang học như ống nhòm , kính tiềm vọng ,.. Có ưu điểm là không cần lớp mạ và tỉ lệ phần trăm ánh sáng phản xạ là rất lớn 
5.Công dụng của lăng kính : 
Về cấu tạo : Bộ phận chính là lăng kính 
b.Máy quang phổ : 
Về công dụng : Phân tích ánh sáng từ nguồn phát thành các thành phần ánh sáng đơn sắc , nhờ đó xác định được cấu tạo của nguồn sáng 
5.Công dụng của lăng kính : 
b.Máy quang phổ : 
Máy quang phổ : 
Bài tập củng cố 
Bài 1 : Chọn câu trả lời đúng : Lăng kính có góc chiết quang A = 60 0 , Chiết suất n = . Góc lệch D có giá trị nào trong các giá trị sau đây ? 
A. 30 0 
B. 45 0 
C. 60 0 
D.90 0 
Đáp án bài 1 
A 
Bài tập củng cố 
Bài 2 : Chọn câu trả lời đúng : Lăng kính có góc chiết quang A = 30 0 , Chiết suất n = ở trong không khí . Tia sáng tới mặt thứ nhất với góc tới i . Không có tia ló ở mặt thứ hai khi 
A.i <15 0 
B. i >15 0 
C. i > 21 0 47’ 
D.Tất cả đều sai 
Đáp án bài2 
D