Lý Thuyết Lăng Kính

Lý thuyết lăng kính

1. Cấu tạo lăng kính

Lăng kính là một khối chất trong suốt, đồng chất, giới hạn bởi hai mặt phẳng không song song, thường có dạng lăng trụ tam giác.

Một lăng kính được đặc trưng bởi:

  + Góc chiết quang A.

   + Chiết suất n.

2. Đường đi của tia sáng qua lăng kính

1. Tác dụng của tán sắc ánh sáng

Chùm ánh sáng trắng khi đi qua lăng kính sẽ bị phân tích thành nhiều chùm sáng đơn sắc khác nhau do chiết suất của chất làm lăng kính đối với mỗi ánh sáng khác nhau là khác nhau. Đó là sự tán sắc ánh sáng.

• Trong phần này chúng ta chỉ xét ánh sáng đơn sắc.

2. Đường truyền của tia sáng qua lăng kính

Gọi n là chiết suất tỉ đối của năng kính với môi trường chứa nó, \[n=\frac{{{n}_{langkinh}}}{{{n}_{moitruong}}}=\frac{{{n}_{1}}}{{{n}_{2}}}\]

Chiều lệch của tia sáng

. n>1: lệch về đáy lăng kính, trường hợp này thường diễn ra

. n<1: lệch về đỉnh lăng kính, trường hợp này ít gặp

                  Xét trường hợp thường gặp n > 1

                   

• Tia sáng ló JR qua lăng kính bị lệch về phía đáy của lăng kính so với phương của tia sáng tới.
• Vẽ đường đi của tia sáng đơn sắc qua lăng kính:
  • Khi tia sáng vuông góc với mặt lăng kính sẽ đi thẳng.
  • Nếu r₂ < i_gh: tia sáng khúc xạ ra ngoài, với góc ló i₂ (sini₂ = nsinr₂).
  • Nếu r₂ = i_gh ® i₂ = 90⁰: tia ló đi sát mặt bên thứ 2 của lăng kính.
  • Nếu r₂ > i_gh: tia sáng sẽ phản xạ toàn phần tại mặt bên này.

(Giả sử tại J có góc i’ là góc khúc xạ và tính sini’ > 1 ® phản xạ toàn phần tại J)

3. Công thức của lăng kính

• Công thức của lăng kính:
• 

sini₁ = nsinr₁; sini₂ = nsinr₂;

Góc chiết quang: A = r₁ + r₂

Góc lệch: D = i₁ + i₂ – A

• Nếu góc chiết quang A < 10⁰ và góc tới nhỏ, ta có: i₁ = nr₁; i₂ = nr₂; Góc chiết quang: A = r₁ + r₂

Góc lệch: D = A(n - 1) .

4. 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 = i₂ = i_m(góc tới ứng với góc lệch cực tiểu)

\[{{r}_{1}}={{r}_{2}}=\frac{A}{2}\]

\[{{D}_{m}}=2.{{i}_{m}}-A\] hay \[{{i}_{m}}=\frac{{{D}_{m}}+A}{2}\]

\[\sin \frac{{{D}_{m}}+A}{2}=n.\sin \frac{A}{2}\]

5. Điều kiện để có tia ló ra cạnh bên

• Đối với góc chiết quang A: A ≤ 2.i_gh.
• Đối với góc tới i: i ³ i₀ với sini₀ = n.sin(A – i_gh).

6. Ứng dụng

Công dụng của lăng kính.

Lăng kính có nhiều ứng dụng trong khoa học và kỉ thuật.

1. Máy quang phổ

Lăng kính là bộ phận chính của máy quang phổ.

Máy quang phổ 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 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, …)

7. Chú ý

• n là chiết suất tỉ đối của năng kính với môi trường chứa nó, \[n=\frac{{{n}_{langkinh}}}{{{n}_{moitruong}}}=\frac{{{n}_{1}}}{{{n}_{2}}}\]
• do chiết suất của chất làm lăng kính là khác nhau, với các ánh snags khác nhau nên phần này ta chỉ xét các tia đơn sắc.

- Nếu đề bài không nói lăng kính đặt trong môi trường nào thì ta hiểu lăng kính đặt trong không khí.

• Hầu hết các lăng kính đều có n > 1.

Bài viết gợi ý: