Bài giảng Vật lí 11 - Bài 28: Lăng kính - Nguyễn Văn Tài

Giáo án điện tử Vật Lý lớp 11 Giáo viên: Nguyễn Văn Tài Tổ VẬT LÝ SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG THPT TRẦN HỮU TRANG KIỂM TRA BÀI CŨ: Câu 1: Thế nào là phản xạ toàn phần? Nêu điều kiện để có phản xạ toàn phần. Trả lời: Phản xạ toàn phần là hiện tượng phản xạ toàn bộ tia sáng tới, xảy ra ở mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt khác nhau.Điều kiện để có phản xạ toàn phần: { 2 1n n< ghi i≥ 2 gh 1 nsini n = Câu 2: Có 3 môi trường trong suốt. Với cùng góc tới: -Nếu tia sáng truyền từ ( 1 ) vào ( 2 ) thì góc khúc xạ là -Nếu tia sáng truyền từ ( 1 ) vào ( 3 ) thì góc khúc xạ là Góc giới hạn phản xạ toàn phần ở mặt phân cách ( 2 ) và ( 3 ) là: A. B. C. D. Không tính được. 030 045 045 030 042 Giải: Ta có: 0 2 1 2 0 3 1 3 3 3 2 2 3 g h 2 0 gh nn s in i n s in 3 0 2 n 2n s in i n s in 4 5 2 n 2 n 22. 1 1 2 n n n 2 2s in i n 2 2 i 4 5 = = = = ⇒ = ⇔ = ⇔ = ⇔ = ⇔ = BÀI MỚI: Để tìm hiểu về một bộ phận chính của máy quang phổ, một dụng cụ dùng để phân tích ánh sáng ta xét Bài 28: LĂNG KÍNH 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. 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 Ánh sáng trắng bị tán sắc khi qua lăng kính i1 R i2 J r2r1 D A B C S I n >1 H 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: K - 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 ) 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 III. CÁC CÔNG THỨC CỦA LĂNG KÍNH: 1 1 2 2 1 2 1 2 sini nsinr sini nsinr A r r D i i A = = = + = + − 1 1 2 2 1 2 i n r i n r A r r D (n 1)A = = = + = − Trường hợp và A nhỏ ( < ): 1i 010 Trường hợp góc lớn: C2: Thiết lập các công thức lăng kính. 1 2 JHx A JHx r r = = + 1 2A r r⇒ = + 1 1 2 2 sin i n sinr sini n sinr = = 1 1 2 2D KIJ KJI (i r ) (i r )= + = − + − 1 2 1 2(i i ) (r r )= + − + 1 2i i A= + − Định luật khúc xạ tại I và J cho: Ta có: (cạnh t. ứngvuông góc) (góc ngoài tam giác) Tam giác KIJ cho: Khi các góc nhỏ thì sini = i, sinr = r nên: 1 1 2 2 1 2 1 2 1 2 i nr i nr A r r D nr nr A n(r r ) A = = = + = + − = + − nA A (n 1)A= − = − BÀI TẬP VÍ DỤ: Tóm tắt: Lăng kính, tdt là tam giác đều ABC. 0 1 n 1, 4 1 2 i 4 5 = ≈ = Xác định đường truyền của tia sáng Giải: Tại I luôn có tia khúc xạ nên ta có: 1 1 0 1 0 1 s in i n s in r s in 4 5 1s in r n 2 r 3 0 = ⇒ = = ⇒ = 1 2 2 1 0 0 0 2 A r r r A r r 60 30 30 = + ⇒ = − ⇒ = − = Từ: Tại J có tia khúc xạ. Do tính thuận nghịch về chiều truyền tia sáng nên góc khúc xạ .Hình vẽ như bên. g h 0 g h 2 1 2s in i 22 i 4 5 r = = ⇒ = > 0 2i 30= IV. CÔNG DỤNG CỦA LĂNG KÍNH: Lăng kính có nhiều công dụng trong khoa học và kỷ thuật. Tiêu biểu là: 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. 1. Máy quang phổ lăng kính: 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 C3: Hãy giải thích sự phản xạ toàn phần ở hai mặt bên của lăng kính như hình sau: 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: 0 gh gh 1 2sin i i 42 1,5 3 = = ⇔ ≈ H.1: Chùm tia sáng // đi vào lăng kính vuông góc với mặt bên AB nên đi thẳng gặp mặt đáy BC với góc tới tia sáng bị phản xạ toàn phần một lần tại BC rồi đi vuông góc với mặt bên AC ra ngoài. 0 ghi 45 i= > ⇒ 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 tia sáng bị phản xạ toàn phần lần 1 rồi tới gặp mặt bên AC với góc tới tia sáng bị phản xạ toàn phần lần 2 rồi đi vuông góc với mặt đáy BC ra ngoài. 0 ghi 45 i= > ⇒ 0 g hi 4 5 i= > ⇒ BÀI TẬP ÁP DỤNG (CŨNG CỐ): Bài 1: Có ba trường hợp truyền tia sáng qua lăng kính như hình sau: Trường hợp nào, lăng kính KHÔNG làm lệch tia ló về phía đáy? A. Trường hợp 1. B. Trường hợp 2 và 3. C. Trường hợp 1, 2 và 3. D. Không có trường hợp nào. Bài 2: Cho tia sáng truyền tới lăng kính như hình sau: Tia ló truyền đi sát mặt BC. Góc lệch của tia sáng tạo bởi lăng kính là: A. B. C. D. 00 022,5 045 090 DẶN DÒ: 1. Về nhà chép vào tập phần tóm tắt trang 179 SGK ( Gọi vài HS đọc tại lớp). 2. Học toàn bài (Chú trọng II và III). 3. Làm các BT 2, 6, 7 trang 179 SGK. 4. Xem trước bài 29 “Thấu kính mỏng”). Bài học của chúng ta đến đây là kết thúc.Chúc các em học tốt.