Cấu tạo của lăng kính, Các công thức lăng kính và ứng dụng của lăng kính - Vật lý 11 bài 28

Nội dung bài viết này giúp các em biết cấu tạo của lăng kính? Các công thức lăng kính và ứng dụng của lăng kính?

I. 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.

II. Đường đi của tia sáng qua lăng kính

1. 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. Đó là sự tán sắc ánh sáng bởi lăng kính do Niu-tơn khám phá ra năm 1669.

2. Đường truyền của tia sáng qua lăng kính

- Chiếu đến mặt bên của lăng kính một chùm tia sáng hẹp đơn sắc SI như hình sau:

- Tia ló ra khỏi lăng kính lệch về đáy lăng kính so với tia tới.

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

III. Các công thức lăng kính

• Công thức lăng kính:

 sini₁ = nsinr₁

 sini₂ = nsinr₂

 A = r₁ + r₂

 D = i₁ + i₂ – A

Trong đó:

  A: Góc chiết quang

  D: Góc lệch

• Nếu góc chiết quang A < 10⁰ và góc tới nhỏ, ta có:

 i₁ = nr₁

 i₂ = nr₂

 A = r₁ + r₂

 D = A(n - 1)

• Công thức tính góc lệch cực tiểu:

- Khi tia sáng qua lăng kính có góc lệch cực tiểu thì đường đi của tia sáng đối xứng qua mặt phân giác của góc chiết quang của lăng kính. Ta có:

 i₁ = i₁ = i_m (góc tới ứng với độ lệch cực tiểu)

 r₁ = r₂ = A/2

 D_m = 2i_m - A

• Điều kiện để có tia ló ra cạnh bên:

- Đối với góc chiết quang A: A ≤ 2i_gh

- Đối với góc tới i: i ≥ i₀ với sini₀ = nsin(A - i_gh)

IV. Công dụng của lăng kính

1. Máy quang phổ

- Lăng kính là bộ phận chính của máy quang phổ dùng được dùng để phân tích ánh sáng từ nguồn phát ra thành các thành phần đơn sắc, nhờ đó xác định được cấu tạo của nguồn sáng.

2. Lăng kính phản xạ toàn phần

- Lăng kính phản xạ toàn phần được sử dụng để tạo ảnh thuận chiều (ống nhòm, máy ảnh,...).