Công thức Lăng kính hay nhất - Vật lí lớp 11



Công thức Lăng kính hay nhất

Bài viết Công thức Lăng kính Vật Lí lớp 11 hay nhất gồm 4 phần: Định nghĩa, Công thức, Kiến thức mở rộng và Bài tập minh họa áp dụng công thức trong bài có lời giải chi tiết giúp học sinh dễ học, dễ nhớ Công thức Lăng kính.

1. Định nghĩa

Lăng kính là một khối chất trong suốt, đồng chất, thường có dạng lăng trụ tam giác.

 Công thức Lăng kính hay nhất | Vật lí lớp 11

Một lăng kính được đặc trưng bởi:

+ Góc chiết quang A;

+ Chiết suất n.

Công thức Lăng kính hay nhất | Vật lí lớp 11

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

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

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

  Vậy, khi có tia ló ra khỏi lăng kính thì tia ló bao giờ cũng lệch về phía đáy của 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.

Công thức Lăng kính hay nhất | Vật lí lớp 11

2. Công thức – đơn vị đo

Xét một lăng kính có chiết suất n đặt trong không khí.

Công thức lăng kính:

- Tại I: sini1 = n.sin r1

- Tại J: sini2 = n.sin r2

- Góc chiết quang: A = r1 + r2

- Góc lệch của tia sáng qua lăng kính: D = i1 + i2 – A

Trong đó:

+ i1 là góc tới của tia sáng từ không khí vào lăng kính tại mặt bên thứ nhất (tại I);

+ i2 là góc ló của tia sáng đi từ lăng kính ra không khí từ mặt bên thứ hai (tại J);

+ D là góc lệch giữa tia tới và tia ló;

+ A là góc ở đỉnh

+ r1 là góc khúc xạ tại mặt bên thứ nhất (tại I)

+ r2 là góc tới của tia sáng tại mặt bên thứ hai (tại J)

3. Mở rộng

3.1 Nếu góc chiết quang A nhỏ (< 100), ta gọi lăng kính là nêm quang học. 

Chiếu tới nêm quang học một tia tới có góc tới i nhỏ (i < 100), ta có các công thức lăng kính như sau:

i1 = nr1 ; i2 = nr2

A = r1 + r2

D = (n -1).A

3.2 Khi thay đổi góc tới i thì góc lệch D thay đổi qua một giá trị Dmin.

 Khi đó 

+ Công thức Lăng kính hay nhất | Vật lí lớp 11 

+ Công thức Lăng kính hay nhất | Vật lí lớp 11 

Chú ý: Nếu đo được A và Dm bằng thực nghiệm, có thể đo được chiết suất của lăng kính theo công thức:

Công thức Lăng kính hay nhất | Vật lí lớp 11 

Khi đó đường truyền của tia sáng qua lăng kính như hình sau:

Công thức Lăng kính hay nhất | Vật lí lớp 11

3.3 Lăng kính phản xạ toàn phần là lăng kính thủy 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 (ống nhòm, máy ảnh, …)

Công thức Lăng kính hay nhất | Vật lí lớp 11Công thức Lăng kính hay nhất | Vật lí lớp 11

Đối với lăng kính đặt trong không khí, ta luôn có tia sáng đi từ không khí vào trong lăng kính, nhưng khi tia sáng đi từ lăng kính ra ngoài không khí, ta phải chú ý tính góc giới hạn phản xạ toàn phần bằng công thức:

Công thức Lăng kính hay nhất | Vật lí lớp 11 

Nếu góc tới r2 > igh thì sẽ xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần.

3.4  Nếu lăng kính đặt trong môi trường có chiết suất n’, thì công thức lăng kính là:

n’sini1 = n.sin r1

 n’sini2 = n.sin r2

A = r1 + r2

D = i1 + i2 - A

4. Bài tập ví dụ

Bài 1: Một lăng kính thủy tinh có chiết suất n = 1,41 ≈ √2. Tiết diện thẳng là một tam giác đều ABC. Chiếu một tia sáng nằm trong mặt phẳng cỉa tiết diện thẳng, tới AB với góc tới 450. Xác định đường truyền của tia sáng.

Bài giải:

Công thức Lăng kính hay nhất | Vật lí lớp 11

Tại I luôn có tia khúc xạ, ta có:

Sini1 = nsinr1

Sin r1 = Công thức Lăng kính hay nhất | Vật lí lớp 11 ⇒ r1 = 300

Tại J: r2 = 600 – 300 = 300

Áp dụng công thức thấu kính, ta có:  Sini2 = nsinr2 ⇒ i2 = 450

Bài 2: Một lăng kính thủy tinh P có chiết suất n = 1,5, tiết diện thẳng là một tam giác ABC vuông cân tại B.Chiếu vuông góc tới  mặt AB một chùm sáng song song SI // BC.

a) Khối thủy tinh P ở trong không khí.Tính góc D làm bởi tia tới và tia ló    

b) Tính lại góc D nếu khối P ở trong nước có chiết suất n’ = 1,33.

Bài giải:

a) Ta tính góc giới hạn phản xạ toàn phần của lăng kính này

sin igh = Công thức Lăng kính hay nhất | Vật lí lớp 11 ⇒ igh = 41,810 = 420

Đường truyền của tia sáng qua lăng kính như sau

Công thức Lăng kính hay nhất | Vật lí lớp 11

Tia sáng tới vuông góc với mặt bên nên truyền thẳng vào trong lăng kính.

Góc Công thức Lăng kính hay nhất | Vật lí lớp 11 = 450 > igh  ⇒ xảy ra phản xạ toàn phần  tại I.

Góc phản xạ = góc tới ⇒ góc Công thức Lăng kính hay nhất | Vật lí lớp 11 = góc Công thức Lăng kính hay nhất | Vật lí lớp 11 = 450

=> Góc Công thức Lăng kính hay nhất | Vật lí lớp 11 = 450

=> Góc Công thức Lăng kính hay nhất | Vật lí lớp 11 = 900

Góc lệch D = góc Công thức Lăng kính hay nhất | Vật lí lớp 11 =900
 b)

Đặt lăng kính vào nước, ta có hình vẽ

Công thức Lăng kính hay nhất | Vật lí lớp 11

Sin igh = Công thức Lăng kính hay nhất | Vật lí lớp 11 ⇒ igh = 630. Vì góc tới i = 450 < igh, nên sẽ xảy ra khúc xạ tại mặt AC.

Áp dụng công thức khúc xạ ánh sáng: n.sini = n’.sinr => 1,5.sin 450 = 1,33.sinr => r = 530

Góc lệch: D = |r – i| = |53 – 45| = 80

Xem thêm các Công thức Vật Lí lớp 11 quan trọng hay khác:

ĐỀ THI, GIÁO ÁN, GÓI THI ONLINE DÀNH CHO GIÁO VIÊN VÀ PHỤ HUYNH LỚP 12

Bộ giáo án, đề thi, bài giảng powerpoint, khóa học dành cho các thầy cô và học sinh lớp 12, đẩy đủ các bộ sách cánh diều, kết nối tri thức, chân trời sáng tạo tại https://tailieugiaovien.com.vn/ . Hỗ trợ zalo VietJack Official




Đề thi, giáo án các lớp các môn học
Tài liệu giáo viên