Tài liệu Bài giảng bài lăng kính vật lý 11 (15)

SỞ GD- ĐT PHU THO TRƯỜNG THPT ĐOAN HÙNG GV: NGUYỄN ĐỨC THÁI KIỂM TRA KIẾN THỨC ĐÃ HỌC Câu hỏi: 1. Viết biểu thức của định luật khúc xạ ánh sáng? Quan sát các hình vẽ sau: 2. Hãy chọn hình vẽ đúng theo định luật khúc xạ ánh sáng? n1sini = n2sinr Trường hợp 1: n1 > n2 a) b) Trường hợp 2: n1 < n2 a) b) Các em hãy quan sát các ảnh dưới đây và cho biết nó có liên quan tới dụng cụ quang học có tên gọi là gì? I. Cấu tạo của lăng kính. Lăng kính là một khối chất trong suốt, đồng chất được giới hạn bởi hai mặt phẳng không song song. Cạnh của lăng kính. A A B C B n Mặt đáy Tam giác ABC là tiết diện thẳng của lăng kính. A là góc chiết quang n là chiết suất của chất làm lăng kính C II. ĐƯỜNG ĐI CỦA TIA SÁNG QUA LĂNG KÍNH 1) Thí nghiệm Chiếu một tia sáng đơn sắc SI tới mặt bên AB của lăng kính có chiết suất n > 1 (đặt trong không khí) A S B Kết quả: Tia sáng bị lệch về phía đáy lăng kính C R II. ĐƯỜNG ĐI CỦA TIA SÁNG QUA LĂNG KÍNH 2) Cách vẽ Tại I : Vẽ tia tới SI hợp với pháp tuyến của mặt phân cách AB một góc i. Vì sin i = n sin r  Tính được góc khúc xạ r  Vẽ tia khúc xạ IJ lệch về phía đáy BC của lăng kính và gặp mặt phẳng AC tại J A i1 S Tại J : Dựng pháp tuyến thu được góc r’ (có thể tính bằng công thức ).Vì n sin r’ = sin i’  Tính được góc i’  Vẽ tia ló IR lại lệch thêm về phía đáy BC của lăng kính I r1 r2 J i2 D R III. Các công thức lăng kính. sini1 = nsinr1 sini2 = nsinr2 A = r1 + r2 D = i1 +i2 - A A (1) (2) i1 (3) S (4) K I nkk=1 r1 r2 H J i2 D n R nkk=1 + Trường hợp góc A và i nhỏ ta có công thức gần đúng D = (n-1)A (5) Các em về nhà tự chứng minh các công thức trên như bài tập về nhà IV. BIẾN THIÊN CỦA GÓC LỆCH THEO GÓC TỚI. 1) Thí nghiệm Cho một chùm tia sáng hẹp song song đi qua đỉnh của lăng kính như trên hình vẽ Phần chùm tia không đi qua lăng kính cho một vệt sáng K0 trên màn E . Phần chùm tia đi qua lăng kính, bị lệch đi một góc là D, cho trên màn E một vệt sáng K. A Dm K0 E D K III. BIẾN THIÊN CỦA GÓC LỆCH THEO GÓC TỚI. 2) Nhận xét Khi góc tới thay đổi thì góc lệnh cũng thay đổi và qua một giá trị cực tiểu (gọi là góc lệch cực tiểu), kí hiệu là Dm. Khi tia sáng có góc lệch cực tiểu, đường đi tia sáng đối xứng qua mặt phân giác của góc ở đỉnh A A Dm I ii S B r r’ J i’ R C IV. BIẾN THIÊN CỦA GÓC LỆCH THEO GÓC TỚI. 3) Công thức lăng kính khi tia sáng có góc lệch cực tiểu Gọi im : Góc tới ứng với độ lệch cực tiểu . Dm : Góc lệch cực tiểu Khi tia sáng có góc lệch cực tiểu thì i’ = i = im Và r’ = r = ½ A (góc có cạnh tương A ứng vuông góc) Dm+A Vậy Dm = 2 i –A Hay i= Dm 2 I i’ i r r’ Dm+A A J Sin = n sin (6) S 2 2 B C R III.Công dụng của lăng kính. 1. Máy quang phổ (lăng kính). 2. LĂNG KÍNH PHẢN XẠ TOÀN PHẦN 2.1) Thí nghiệm a) Bố trí thí nghiệm B S J 45o 17:01 C R A 13 2. LĂNG KÍNH PHẢN XẠ TOÀN PHẦN 2.1) Thí nghiệm b) Thí nghiệm Chiếu một chùm sáng song song đơn sắc tới vuông góc với mặt bên AB của một lăng kính bằng thủy tinh được đặt trong không khí., có chiết suất n =1,5, tiết diện chính là một tam giác vuông cân B S J 45o C 17:01 R A 14 2. LĂNG KÍNH PHẢN XẠ TOÀN PHẦN 2.1) Thí nghiệm c) Nhận xét Tia sáng không ló ra ở mặt BC mà bị phản xạ toàn phần tại mặt này rồi ló ra ở mặt AC B S J 45o C 17:01 R A 15 2. LĂNG KÍNH PHẢN XẠ TOÀN PHẦN 2.1) Thí nghiệm d) Giải thích Tại mặt AB, góc tới i = 00 nên tia sáng đi thẳng vào lăng kính, tới mặt huyền tại J với góc tới là j = 450. Góc tới giới hạn trong trường hợp này là igh = 420  j > . Do đó tia sáng bị phản xạ toàn phần tại J. Tia phản xạ vuông góc với mặt góc vuông AC nên ló thẳng ra ngoài không khí. B S J 45o 17:01 C A 16 2. LĂNG KÍNH PHẢN XẠ TOÀN PHẦN 2.1) Thí nghiệm d) Giải thích Giải thích tương tự khi chiếu chùm tia tới vuông góc với mặt huyền BC và song song với nhau  Xuất hiện chùm tia phản xạ toàn phần tại hai mặt BA và CA của góc vuông và ló ra khỏi mặt huyền BC B A 17:01 C 17 2. LĂNG KÍNH PHẢN XẠ TOÀN PHẦN 2.1) Thí nghiệm d) Giải thích  Lưu ý đến tác dụng đảo ngược hình trong trường hợp này B S J A 45o C 17:01 B R A C 18 2. LĂNG KÍNH PHẢN XẠ TOÀN PHẦN 2.1) Thí nghiệm d) Giải thích  Lưu ý đến tác dụng đảo ngược hình trong trường hợp này B B R J A 45o C 17:01 S A C 19 2. LĂNG KÍNH PHẢN XẠ TOÀN PHẦN 2.2) Ứng dụng của lăng kính Lăng kính phản xạ toàn phần có tác dụng như một gương phẳng  Làm ống nhòm , kính tiềm vọng …  17:01 20