Lý Thuyết Về Lăng Kính Chi Tiết, đầy đủ Nhất - TopLoigiai

CÂU HỎI: Lăng kính là gì?

LỜI GIẢI:

Lăng kính là một dụng cụ quang học, sử dụng để khúc xạ, phản xạ và tán xạ ánh sáng sang các màu quang phổ (như màu sắc của cầu vồng). Lăng kính thường được làm theo dạng kim tự tháp đứng, có đáy là hình tam giác

Khi sử dụng lăng kính, chùm tia sáng hẹp được chiếu truyền qua lăng kính trong một mặt phẳng vuông góc với cạnh của khối lăng trụ. Do đó, lăng kính được biểu diễn bằng tam giác tiết diện phẳng.

Các phần tử của lăng kính gồm: cạnh, đáy, hai mặt bên.

Về phương diện quang học, một lăng kính được đặc trưng bởi:

+ Góc chiết quang A;

+ Chiết suất n.

CÙNG TOP LỜI GIẢI ÔN LẠI KIẾN THỨC LIÊN QUAN ĐẾN LĂNG KÍNH NHÉ!

Mục lục nội dung 1.Cấu tạo của lăng kính2. Đường truyền của tia sáng qua lăng kính3. Bài tập về 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.

Về phương diện quang học, một lăng kính được đặc trưng bởi: góc chiết quang A và chiết suất n.

2. Đường truyền của tia sáng qua lăng kính

a.Tác dụng tán sắc ánh sáng trắng

Ánh sáng trắng (ánh sáng mặt trời) gồm nhiều ánh sáng màu và lăng kính có tác dụng phân tích chùm sáng trắng truyền qua nó thành nhiều chùm sáng màu khác nhau được gọi là sự tán sắc ánh sáng bởi lăng kính.

b. Đường truyền của tia sáng qua lăng kính

Chiếu đến mặt bên của lăng kính một chùm tia sáng hẹp đơn sắc SI.

Tại I: tia khúc xạ lệch gần pháp tuyến, nghĩa là lệch về phía đáy lăng kính.

Tại J: tia khúc xạ lệch xa pháp tuyến, tức là cũng lệch về đáy lăng kính.

Vậy, khi có tia ló ra khỏi lăng kính thì tia ló bao giờ cũng lệch về đáy lăng kính so nới tia tới.

Góc tạo bởi tia ló và tia tới gọi là góc lệch D của tia sáng khi truyền qua lăng kính.

c. Các công thức lăng kính: 

Áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng và một số định lí hình học về góc, ta thiết lập được các công thức lăng kính sau đây:

sin i1 = n.sin r1 ; A = r1 + r2

sin i2 = n.sin r2 ; D = i1 + i2 - A 

Ghi chú: Nếu các góc i1 và A nhỏ ( < 10∘ ) thì các công thức này có thể viết: 

+ I1 = n.r1 ; i2 = n.r2

+ A = r1 + r2 

+ D = (n - 1).A

3. Bài tập về lăng kính

CÂU 1: Để chế tạo lăng kính phản xạ toàn phần đặt trong không khí thì phải chọn thủy tinh để chiết suất là

A. n > √2 

B. n > √3 

C. n > 1,5 

D. √3 > n > √2

ĐÁP ÁN ĐÚNG: A

Lăng kính phản xạ toàn phần là là lăng kính có tiết diện thẳng là một tam giác vuông cân. Do đó góc tới i = 45o

Xét i = igh

Ta có 

Vậy để chế tạo lăng kính phản xạ toàn phần đặt trong không khí thì phải chọn thủy tinh để chiết suất là n > √2.

CÂU 2: Lăng kính thủy tinh có tiết diện thẳng là tam giác cân ABC đỉnh A. Một tia đơn sắc được chiếu vuông góc tới mặt bên AB. Sau hai lần phận toàn phần trên hai mặt AC và AB, tia ló ra khỏi đáy BC theo phương vuông góc với BC. Góc chiết quang A của lăng kính là 

A. 30o

B. 22,5o

C. 36o

D. 40o

ĐÁP ÁN ĐÚNG: C

Ta có: 

Mặt khác từ hình vẽ: SI // pháp tuyến tại J

Theo tính chất góc trong của tam giác cân ABC ta có:

CÂU 3:  Một lăng kính thủy tinh có chiết suất n = 1,5; tiết diện chính là một tam giác đều, được đặt trong không khí. Tính góc lệch của tia sáng qua lăng kính khi góc tới là 30o.

A. 47,1o

B. 22,5o

C. 36,4o

D. 40,5o

ĐÁP ÁN ĐÚNG: A

Lăng kính có tiết diện chính là một tam giác đều A = 60o.

Ta có

Định luật khúc xạ tại J: sini2 = nsinr2 = 1,5.sin40,53o ⇒ i2 = 77,1o

→ Góc lệch của tia sáng qua lăng kính là: D = i1 + i2 – A = 47,1o

CÂU 4: Chọn câu trả lời đúng. Hai tia sáng song song chiếu thẳng góc vào mặt đáy của lăng kính như hình vẽ , có chiết suất n=√2. Góc giữa hai tia ló là: 

A. 30o

B. 45o

C. 60o

D. 90o

ĐÁP ÁN ĐÚNG: A

Từ định luật khúc xạ suy ra góc ló ở mặt bên của mỗi tia là 45o, áp dụng tổng các góc trong tứ giác suy ra góc hợp với hai tia ló là 30o

CÂU 5:  Một lăng kính có góc chiết quang A và chiết suất n. chiếu một tia tới nằm trong tiết diện thẳng vào mặt bên dưới góc tới i1 = 45o, khi đó góc lệch D đặt gí trị cực tiểu và bằng 30o, tìm chiết suất của lăng kính.

A.1,2

B. √3

C. √2

D. 3,21

ĐÁP ÁN ĐÚNG: C

CÂU 6: Lăng kính được cấu tạo bằng khối chất trong suốt, đồng chất, thường có dạng hình lăng trụ. Tiết diện thẳng của lăng kính hình

A. tròn 

B. elip 

C. tam giác 

D. chữ nhật

ĐÁP ÁN ĐÚNG: C

Vì lăng kính thường có dạng hình lăng trụ nên tiết diện thẳng của lăng kính là hình tam giác.

CÂU 7: Biết một lăng kính có tiết diện thẳng là tam giác ABC, góc chiết quang A. tia sáng đi tới mặt bên AB và ló ra mặt bên AC. So với tia tới thì tia ló

A. lệch một góc chiết quang A 

B. đi ra ở góc B

C. lệch về đáy của lăng kính 

D. đi ra cùng phương

ĐÁP ÁN ĐÚNG: C

So với tia tới thì tia ló lệch về đáy của lăng kính