LĂNG KÍNH

Đối với môn Vật lý chưa có ebook thống nhất như đối với môn Toán và môn Hóa học trong 1 quyển sổ tay mà được tách ra theo từng năm.

Tiết :

Bài 05

LĂNG KÍNH

I MỤC TIÊU :

• Cấu tạo lăng kính ; Đường đi của tia sáng qua lăng kính

• Các ông thức cơ bản của lăng kính ; Sự biến thiên của góc lệch của tia sáng qua lăng kính khi góc tới biến thiên

• Góc lệch cực tiểu và đương đi của tia sáng trong trường hợp này

• Các trường hợp lăng kính phản xạ toàn phần

• Biết cách vẽ đường đi của tia s1ng qua lăng kính

• Biết ứng dụng định luật khúc xạ ánh sáng và phản xạ ánh sáng vào trường hợp lăng kính

• Vận dụng tốt các ông thức về lăng kính ; Biết cách tính góc lệch của tia ló đối với tia tới

II PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY : Phương pháp thực nghiệm và nêu vấn đề

III THIẾT BỊ , ĐỒ DÙNG DẠY HỌC :

- Lăng kính thủy tính tiết diện thẳng là một tam giác đều

- Lăng kính thủy tính tiết diện thẳng là một tam giác vuông cân

- Nguồn sáng là một đèn bấm Laze

IV TIẾN TRÌNH GIẢNG DẠY 

10’ a Định nghĩa sự khúc xạ ánh sáng

b Phát biểu định luật khúc xạ ánh sáng

c Hãy kể lại một vài ứng dụng của hiện tương phản xạ

toàn phần

d Bài tập 1, 2 , 3 SGK trang 24

Nêu câu hõi và đánh giá kết quả trả lời Trả lới

5’

I Cấu tạo lăng kính

1 Cấu tạo lăng kính

Lăng kính là một khối trong suốt, đồng nhất, được giới

hạn bởi hai mặt phẳng không song song.

2 Các yếu tố của lăng kính

- Hai mặt phẳng giới hạn trên được gọi là mặt bên của

lăng kính

- Cạnh của lăng kính: Giao tuyến của hai mặt bên

- Đáy của lăng kính : Mặt phẳng đối diện với cạnh

- Mặt phẳng tiết diện chính : Mặt phẳng bất kì vuông

góc với cạnh Trong thực tế, lăng kính là một khối lăng trụ

có tiết diện là một tam giác

- Góc A làm bởi hai mặt lăng kính được gọi là góc chiết

quay hay góc ở đỉnh của lăng kính

II.Đường đi của tia sáng qua lăng kính

Chiếu tới mặt bên AB của lăng kính một tia sáng đơn sắc

SI

Tia sáng này sẽ bị khúc xạ tại I và J khi đi qua các mặt

bên, và ló ra theo tia JR

Đường đi của tia sáng SIJR nằm trong mặt phẳng tiết

GV : Nhắc lại một vài ý chính trong bài

khúc xạ ánh sáng

Cấu tạo lăng kính

GV :

Cho Hs xem các lăng kính và giới thiệu

các yếu tố của lăng kính Vẽ lăng kính và tiết diện chính

Đường đi của tia sáng qua lăng kính

Tiến hành thí nghiệm Chỉ rõ các đường đi của tia sáng khi qua lăng kính

Thông báo tên gọi các góc lệch của tia sáng khi qua lăng kính

Chú ý : Tiến hành thí nghiệm vơ ánh sáng đơn sắc

Quan sát và ghi nhớ

Quan sát và ghi nhớ

diện chính BAC

Gọi :

- i : Góc tới của tia sáng đi tới lăng kính.

- i’ : Góc ló của tia sáng đi qua lăng kính

- D : góc lệnh của tia sáng đi qua lăng kính (Làm bởi tia

tới SI và tia ló và tia ló JR )

III Các công thức lăng kính

Gọi ;

r là góc khúc xạ tại I

r’ là góc tới tại J

Định luật khúc xạ cho ta :

Xét tam giác IJM, ta có góc lệch

D = M I J + M JˆI= (i – r) + (i’ – r’’) = i + i’ – (r + r‘)

Mà r + r’= A (Xét tam giác IKJ)

 D = i + i’ - A

Các công thức của lăng kính :













− +

=

= +

=

=

A 'i i D

A 'r r

'r sin n 'i sin

r sin n i sin

IV Biến thiên của góc lệnh theo góc tới

a 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 Ko trên màn E Phần chùm tia

Hướng dẫn HS tự lập công thức dựa vào định luật khúc xạ ánh sáng

Cho bài tập áp dụng

 Lưu ý cho HS :

•Các công thức lăng kính chỉ áp dụng trong trường hợp lăng kính đặt trong không khí

•Các công thức lăng kính có thể áp dụng trong môi trường khác không khí nếu coi n là chiếc suất tỷ đối của lăng kính với môi trường ngoài

Biến thiên của góc lệnh theo góc tới Thí nghiệm

GV : Tiến hành thí nghiệm Cho một chùm tia sáng hẹp song song đi qua đỉnh của lăng kính Hãy nhận xét đường

di của các chùm tia

HS tự lực

HS tự lực chứng minh Nếu các góc là nhỏ ta có thể dùng các công thức sau :

( )













−

=

= +

=

=

A 1 n D

A 'r r

' nr 'i

nr i

Quan sát va øtrả lời

Yêu cầu HStrả lời câ hỏi H1

đi qua lăng kính, bị lệch đi một góc là D, cho trên màn E

một vệt sáng K

b Nhận xét

Thí nghiệm cho biết, 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

GV : Cho góc tới thay đổi Hãy nhận xét khi góc tới thay đổi thì góc lệnh có thay đổi không ?

GV : Tiếp tuc cho góc tới thay đổi đến một giá trị nào đó thì D không thay đổi và đạt 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 Tính chất này cũng có thẻ chứng minh bằng lí thuyết

Hướng dẫn HS CM

Phần chùm tia không đi qua lăng kính cho một vệt sáng Ko 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

Hs : Góc lệnh cũng thay đổi

HS tự cm Tự lực CM

Ta có Dm = i + i’ –A

Khi tia sáng có góc lệch cực tiểu, đường đi tia sáng đối

xứng qua mặt phân giác của góc ở đỉnh A

Nên i’ = i = im (góc tới ứng với độ lệch cực tiểu )

2

1 r

r '

=

= (góc có cạnh tương ứng vuông góc) Vậy Dm = 2 i – A

Hay

2

A D

i= m+

==> n sinA2

2

A D sin m+ =

V Lăng kính phản xạ toàn phần

a Thí nghiệm

Bố trí thí nghiêm : như hình vẽ

Chiếu một chùm sáng song song tới vuông góc với mặt

bên AB của một lăng kính bằng thủy tinh, có chiết suất n

=1,5, tiết diện chính là một tam giác

vuông cân Lăng kính được đặt trong không khí

Thí nghiệm chứng tỏ tia sáng không ló ra ở mặt BC mà

bị phản xạ toàn phần tại mặt này rồi ló ra ở mặt AC

b Giải thích

Lăng kính phản xạ toàn phần Thí nghiệm

GV : Tiến hành thí nghiệm

Đặt một màn ành E đối diện với mặt huyền

B các em hãy nhận xét có phát hiện gì trên màn E ?

GV : Bây giờ đặt màn E đối diện với mặt

bên AC các em hãy nhận xét có phát hiện

gì trên màn E ?,

GVkết luận ; Thí nghiệm chứng tỏ tia

sáng không ló ra ở mặt BC mà bị phản xạ toàn phần tại mặt này rồi ló ra ở mặt AC Giải thích

GV : Các em hãy tính các giá trị i , j và so

sánh với góc tới giới hạn trong trường hợp này là τ

GV : Sẽ xảy ra hiện tượng gì trên mặt BC

GV : Khảo sát hiện tượng khi chiếu chùm

tia tới song song vuộng góc với mặt huyền

Quan sát và nhận xét

HS : Không nhận ra được vệt sáng trên màn

HS : ta thấy một vệt sáng xuất hiện trên màn E

Tự lực xây dựng biểu thức HS: i = 00 ,j = 450

6667 0 5 , 1

1 n

n sin

1

2 = =

= τ

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 τ= 420

 j > τ .

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

Ta cũng có thể chiếu chùm tia tới song song vuộng góc với mặt huyền BC Chùm tia này sẽ phản xạ toàn phần tại hai mặt BA và CA của góc vuông và ló ra khỏi mặt huyền BC

Lưu ý đến tác dụng đảo ngược hình trong trường hợp này

VI Ưùng dụng

- Lăng kính phản xạ toàn phần có tác dụng như một gương phẳng

- Kính tiềm vọng Người ta dùng lăng kính phản xạ toàn phần trong các kính tiềm vọng ở các tàu ngầm để làm đổi phương truyền của tia sáng

BC

GV : Lưu ý đến tác dụng đảo ngược hình

trong trường hợp này

Ưùng dụng

GV : Lăng kính phản xạ toàn phần có tác dụng giống như dụng cụ quang học nào?

GV thông báo SGK

==> τ = 42 0 Vậy j < τ

Hs : Sẽ xảy ra hiện tượng

phản xạ toàn phần trên

mặt BC ==> xuất hiện tia

ló vuông gòc với AC hướng vào E

Hs : Chùm tia này sẽ

phản xạ toàn phần tại hai mặt BA và CA của góc vuông và ló ra khỏi mặt huyền BC (Tự Gthích)

HS : Lăng kính phản xạ toàn phần có tác dụng như một gương phẳng

Ghi nhớ

Củng cố bài

giảng Dặn

dò của học

sinh

(5’)

Yêu cầu nhắc lại :

•Câu tạo của lăng kính

•Các công thức của lăng kính

•Ưùng dụng của lăng kính

•Nhấn mạnh các nội dung quan trọng Trả lời câu hỏi và làm bài tập 1,2,3,4,5 trang 32 SGK