Nội Dung
Hướng dẫn giải Bài 28. Lăng kính sgk Vật Lí 11. Nội dung bài Giải bài 1 2 3 4 5 6 7 trang 179 sgk Vật Lí 11 bao gồm đầy đủ phần lý thuyết, câu hỏi và bài tập, đi kèm công thức, định lí, chuyên đề có trong SGK để giúp các em học sinh học tốt môn vật lý 11, ôn thi tốt nghiệp THPT quốc gia.
LÍ THUYẾT
I – Cấu tạo của Lăng Kính
– Lăng kính là một khối chất trong suốt (thủy tinh, nhựa …) thường có dạng lăng trụ 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.
Ta khảo sát lăng kính đặt trong không khí.
II – Đường truyền của tia sáng qua lăng kính
1. Tác dụng tán sắc ánh sáng trắng
Ta đã biết, ánh sáng trắng (ánh sáng mặt trời) gồm nhiều ánh sáng màu và lăng kính có tác dụng phân tích chùm sáng 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.
Dưới đây, ta chỉ xét sự truyền của một chùm tia sáng hẹp đơn sắc (có một màu nhất định) qua một lăng kính.
2. Đường truyền của tia sáng qua lăng kính
Chiếu đến mặt bên của lăng kính một chùm tia sáng hẹp đơn sắc SI.
Khi có tia ló ra khỏi lăng kính thì tia ló bao giờ cũng 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
Xét đường truyền của tia sáng qua lăng kính.
Áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng và một số định lý hình học về góc, ta thiết lập được các công thức lăng kính sau đây:
sini1 = nsinr1; A = r1 + r2;
sini2 = nsinr2 ; D = i1 + i2 – A.
Đây là các công thức về khúc xạ ánh sáng và mối quan hệ hình học giữa các góc.
IV – Công dụng của lăng kính
Lăng kính có nhiều công dụng trong khoa học kỹ thuật như:
1. Máy quang phổ.
2. Lăng kính phản xạ toàn phần.
CÂU HỎI (C)
1. Trả lời câu hỏi C1 trang 177 Vật Lý 11
Tại sao ánh sáng truyền từ không khí vào lăng kính, luôn có sự khúc xạ và tia khúc xạ lệch gần tia pháp tuyến hơn so với tia tới.
Trả lời:
Vì chiết suất của các chất làm lăng kính bao giờ cũng lớn hơn chiết suất của không khí: n > 1.
Do ánh sáng truyền từ không khí vào lăng kính là từ môi trường chiết quang kém sang môi trường chiết quang hơn ⇒ luôn có tia khúc xạ.
Mặt khác, theo công thức của định luật khúc xạ ta có:
\(\sin {i_1} = n\sin {r_1} > \sin {r_1}\)
i1 > r1 luôn có sự khúc xạ và tia khúc xạ lệch gần pháp tuyến hơn so với tia tới.
2. Trả lời câu hỏi C2 trang 177 Vật Lý 11
Hãy thiết lập công thức lăng kính.
Trả lời:
Từ hình 28.4, theo định luật khúc xạ trên mặt bên AB và mặt bên AC ta có:
\(\begin{array}{l}{{\mathop{\rm sini}\nolimits} _1} = n\sin {r_1}\\\sin {i_2} = n\sin {r_2}\end{array}\)
Mặt khác:
A = góc N1 ( góc có cạnh tương ứng vuông góc)
góc N1 = r1 + r2 ( góc ngoài của tam giác IJN1)
⇒ A = r1 + r1
Tương tự:
D = góc ngoài của tam giác MIJ
D = (i1 – r1 ) + (i2 – r2 ) = i1 + i2 – (r1 + r2)
D = i1 + i2 – A
3. Trả lời câu hỏi C3 trang 178 Vật Lý 11
Giải thích sự phản xạ toàn phần ở mặt phân cách bên lăng kính ở hình 28.7.
Trả lời:
Lăng kính phản xạ toàn phần là lăng kính có tiết diện thẳng là tam giác vuông cân ABC vuông tại A.
Như vậy góc B = góc C = 45o.
♦ Trường hợp hình 28.7a:
Chùm tia sáng tới song song tới góc vuông với mặt bên AB, sẽ truyền thẳng vào lăng kính tới đáy BC dưới góc tới trên mặt đáy BC là \(i_2 = 45^0\) . Chất làm lăng kính có chiết suất n thỏa mãn điều kiện sao cho góc giói hạn \(i_{gh}<i_2=45^0\) . Tức là:
\(\sin {i_{gh}} = \dfrac{1}{n} < \sin {45^0} = \dfrac{1}{{\sqrt 2 }} \Rightarrow n > \sqrt 2 \)
Khi đó sẽ thõa mãn điều kiện phản xạ toàn phần tại đáy BC.
Ta thu được tia phản xạ với góc phản xạ \(i_2’=i_2 = 45^0\). Như vậy tia này sẽ vuông góc với mặt bên AC nên sẽ truyền thẳng ra ngoài không khí mà không bị khúc xạ.
♦ Trường hợp hình 28.7b:
Chùm tia sáng tới song song tới vuông góc với mặt đáy BC, sẽ truyền thẳng vào lăng kính tới mặt bên AB dưới góc tới trên mặt bên AB là i1 = 45o. Chất lăng kính có chiết suất n thỏa mãn điều kiện sao cho góc tới giới hạn igh < i1 = 45o. Tức là:
\(\sin {i_{gh}} = \dfrac{1}{n} < \sin {45^0} = \dfrac{1}{{\sqrt 2 }} \Rightarrow n > \sqrt 2 \)
Khi đó sẽ thỏa mãn điều kiện phản xạ toàn phần tại mặt bên AB. Ta thu được tia phản xạ với góc phản xạ i1‘ = i1 = 45o. Như vậy tia sáng này sẽ song song với mặt đáy BC nên sẽ truyền thẳng tới mặt bên AC dưới góc tới i2= 45o. Như vậy tại mặt AC cũng thỏa mãn góc tới lớn hơn góc giới hạn ⇒ Phản xạ toàn phần tại AC.
⇒ Ta thu được tia phản xạ với góc phản xạ \(i_2’=i_2=45^0\). Như vậy tia này sẽ vuông góc với mặt bên BC nên sẽ truyền thẳng ra ngoài không khí mà không bị khúc xạ.
CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP
Dưới đây là phần Hướng dẫn Giải bài 1 2 3 4 5 6 7 trang 179 sgk Vật Lí 11 đầy đủ và ngắn gọn nhất. Nội dung chi tiết bài giải (câu trả lời) các câu hỏi và bài tập các bạn xem sau đây:
❓
1. Giải bài 1 trang 179 Vật Lý 11
Lăng kính là gì? Nêu cấu tạo và các đặc trưng quang học của lăng kính.
Trả lời:
– Lăng kính là một khối chất trong suốt (thủy tinh, nhựa …) thường có dạng lăng trụ 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.
2. Giải bài 2 trang 179 Vật Lý 11
Trình bày tác dụng của lăng kính đối với sự truyền ánh sáng qua nó. Xét hai trường hợp:
– Ánh sáng đơn sắc;
– Ánh sáng trắng.
Trả lời:
– Ánh sáng đơn sắc: qua lăng kính sẽ bị khúc xạ.
– Ánh sáng trắng: gồm nhiều ánh sáng màu và lăng kính có tác dụng phân tích chùm sáng truyền qua nó thành nhiều chùm sáng màu khác nhau ⇒Hiện tượng tán sắc ánh sáng.
3. Giải bài 3 trang 179 Vật Lý 11
Nêu các công dụng của lăng kính.
Trả lời:
Lăng kính có nhiều công dụng trong khoa học kỹ thuật như:
– Máy quang phổ: dùng để nhận biết các thành phần cấu tạo của một chùm sáng phức tạp do một nguồn sáng phát ra.
– Lăng kính phản xạ toàn phần: được dùng để tạo ảnh thuận chiều.
?
1. Giải bài 4 trang 179 Vật Lý 11
Có ba trường hợp truyền tia sáng qua lăng kính như Hình 28.8
Ở (các) trường hợp nào sau đây, lăng kính không làm lệch tia ló về phía đáy?
A. Trường hợp 1.
B. Trường hợp 2 và 3.
C. Ba trường hợp 1, 2 và 3.
D. Không trường hợp nào.
Bài giải:
Ở các trường hợp trên, trường hợp nào lăng kính cũng làm tia ló lệch về phía đáy.
⇒ Đáp án: D.
2. Giải bài 5 trang 179 Vật Lý 11
Cho tia sáng truyền tới lăng kính như Hình 28.9.
Tia ló truyền đi sát mặt BC. Góc lệch tạo bởi lăng kính có giá trị nào sau đây ?
A. 00; B. 22,50; C. 450; D. 900.
Bài giải:
ΔABC vuông cân \( ⇒ \widehat B = \widehat C = {45^o}\)
SI ⊥ AC ⇒ Tia SI truyền thẳng vào môi trường trong suốt ABC mà không bị khúc xạ
⇒ góc tới \(i\) ở mặt BC bằng: \(i = \widehat B = \widehat C = {45^o}\)
Tia ló truyền đi sát mặt BC ⇒ góc ló r = 900
Vậy góc lệch taọ bởi lăng kính có giá trị: D = 900 – 450 = 450
⇒ Đáp án: C.
3. Giải bài 6 trang 179 Vật Lý 11
Tiếp theo bài tập 5.
Chiết suất n của lăng kính có giá trị nào sau đây? (Tính tròn tới một chữ số thập phân)
A. 1,4 ; B. 1,5 ; C. 1,7;
D. Khác A, B, C.
Bài giải:
ΔABC vuông cân \( ⇒ \widehat B = \widehat C = {45^o}\)
SI ⊥ AC ⇒ Tia SI truyền thẳng vào môi trường trong suốt ABC mà không bị khúc xạ ⇒ góc tới i ở mặt BC bằng:
\(\widehat i = \widehat B = \widehat C = {45^o}\)
Tia ló truyền đi sát mặt BC
⇒ góc ló \(r = {90^o}⇒ nsini = sinr\)
\(⇒ nsin{45^o} = sin{90^o} \)
\(⇒ n = \sqrt 2 = 1,4{\rm{ }}\)
⇒ Đáp án: A.
4. Giải bài 7 trang 179 Vật Lý 11
Lăng kính thủy tinh có tiết diện thẳng là tam giác cân ABC đỉnh A. Một tia sáng đơn sắc được chiếu vuông góc tới mặt bên AB. Sau hai lần phản xạ toàn phần trên hai mặt AC và AB, tia sáng ló ra khỏi đáy BC theo phương vuông góc với BC.
a) Vẽ đường truyền của tia sáng và tính góc chiết quang A.
b) Tìm điều kiện mà chiết suất n của lăng kính phải thỏa mãn.
Bài giải:
a) Vẽ đường truyền của tia sáng và tính góc chiết quang A.
– Vẽ đường truyền của tia sáng:
– Tính góc chiết quang A.
Ta có: \(\widehat {{i_1}} = \widehat {{i_2}} = \widehat K = \widehat A\) (góc có cạnh tương ứng vuông góc)
⇒Tam giác IJK cân tại J
Mặt khác\(\widehat {{J_1}} = \widehat B\) (góc có cạnh tương ứng vuông góc)
Áp dụng số đo góc ngoài của tam giác IJK:
\(\widehat {{J_1}} = \widehat {{I_1}} + \widehat K ⇒ \widehat B = 2\widehat A\)
Xét tam giác ABC có:
\(5\widehat A = {180^0} ⇒ \widehat A = {36^0}\)
b) Tìm điều kiện mà chiết suất n phải thỏa mãn:\({i_1} \ge {i_{gh}}\)
Ta có \(i_{gh}=\widehat{A}={36^0}\)
Mặt khác:
\(sin{i_{gh}} = {\rm{ }}{1 \over n} ≥ sin{36^0} = 0,587785 ⇒ n ≥ 1,7.\)
Bài trước:
Bài tiếp theo:
Xem thêm:
- Để học tốt môn Toán 11
- Để học tốt môn Vật Lí 11
- Để học tốt môn Hóa Học 11
- Để học tốt môn Sinh Học 11
- Để học tốt môn Ngữ Văn 11
- Để học tốt môn Lịch Sử 11
- Để học tốt môn Địa Lí 11
- Để học tốt môn Tiếng Anh 11
- Để học tốt môn Tiếng Anh 11 (Sách Học Sinh)
- Để học tốt môn Tin Học 11
- Để học tốt môn GDCD 11
Trên đây là phần Hướng dẫn Giải bài 1 2 3 4 5 6 7 trang 179 sgk Vật Lí 11 đầy đủ, ngắn gọn và dễ hiểu nhất. Chúc các bạn làm bài môn Vật lý 11 tốt nhất!
“Bài tập nào khó đã có giaibaisgk.com“