Lăng kính là một công cụ quan trọng trong khoa học và kỹ thuật, với rất nhiều ứng dụng thú vị. Nhưng lăng kính là gì? Cấu tạo và công dụng của lăng kính ra sao? Hãy cùng Izumi.Edu.VN khám phá bí mật về lăng kính trong bài học Vật lý lớp 11.
Cấu Tạo của Lăng Kính
Lăng kính là một dụng cụ quang học được sử dụng để khúc xạ, phản xạ và tán xạ ánh sáng thành các màu sắc khác nhau, như màu sắc của cầu vồng. Nó được làm từ một khối trong suốt và đồng nhất, thường là thủy tinh hay nhựa, và có hai mặt phẳng song song nhau. Lăng kính tam giác có dạng tiết diện thẳng, tạo thành một hình tam giác.
Bạn đang xem: Lăng Kính – Khám Phá Cấu Tạo, Công Dụng và Công Thức Độc Đáo
Cấu tạo của lăng kính bao gồm:
- Hai mặt phẳng song song gọi là các mặt bên của lăng kính.
- Đường giao của hai mặt bên được gọi là cạnh của lăng kính.
- Mặt đối diện với cạnh được gọi là đáy của lăng kính.
- Góc hợp bởi hai mặt lăng kính gọi là góc chiết quang hay góc ở đỉnh.
Về mặt quang học, lăng kính có những yếu tố quan trọng như:
- Góc chiết quang A.
- Chỉ số khúc xạ n.
Tán Sắc Ánh Sáng Trắng
Khi ánh sáng trắng (như ánh sáng mặt trời) đi qua lăng kính, nó sẽ bị phân tách thành nhiều chùm sáng đơn sắc khác nhau do sự khúc xạ của lăng kính. Đây chính là hiện tượng tán sắc ánh sáng.
Đường Truyền của Tia Sáng qua Lăng Kính
Gọi n là chỉ số khúc xạ giữa lăng kính và môi trường chứa nó:
- Khi n > 1: Tia sáng bị lệch về phía đáy lăng kính.
- Khi n < 1: Tia sáng bị lệch về phía đỉnh lăng kính.
Xét trường hợp n > 1:
- Tia sáng tới lăng kính lệch so với phương ban đầu của tia sáng.
- Đường đi của tia sáng đơn sắc qua lăng kính:
- Khi tia sáng vuông góc với mặt lăng kính, nó đi thẳng.
- Nếu r2 < i * góc ló i2 (sini2 = n.sinr2).
- Nếu r2 = i * góc ló 90°, tia ló đi sát mặt bên thứ hai của lăng kính.
- Nếu r2 > i * góc ló, tia sáng sẽ bị phản xạ toàn phần tại mặt bên này.
Các Công Thức Tính Lăng Kính
Công thức lăng kính tổng quát:
- Sini1 = n.sinr1
- Sini2 = n.sinr2
- r1 + r2 = A
- D = i1 + i2 – A
Trong đó: A là góc chiết quang, n là chỉ số khúc xạ, D là góc lệch.
Công thức lăng kính trong trường hợp góc chiết quang A < 10° và góc tới i nhỏ:
- sini ≈ i; sinr ≈ r
- i1 = n.r1
- i2 = n.r2
- D = i1 + i2 – A = nr1 + nr2 – A = n.A – A = (n – 1)A
Đường đi của tia sáng qua mặt phân giác của góc chiết quang sẽ có góc lệch cực tiểu khi đi qua lăng kính. Từ đó, ta có công thức tính góc lệch cực tiểu.
Ứng Dụng Của Lăng Kính
Lăng kính có rất nhiều ứng dụng trong khoa học và kỹ thuật, bao gồm:
- Máy quang phổ: Lăng kính là phần chính của máy quang phổ, dùng để phân tích chùm tia sáng thành các thành phần đơn sắc. Máy quang phổ giúp nhận biết thành phần của một chùm sáng phức tạp từ nguồn sáng. Lăng kính đảm nhiệm nhiệm vụ tán sắc ánh sáng trong máy quang phổ.
- Lăng kính phản xạ toàn phần: Lăng kính phản xạ toàn phần được sử dụng để tạo ra ảnh thuận chiều, như trong ống nhòm, máy ảnh, v.v.
Với kiến thức về lăng kính và các công thức liên quan, bạn có thể hiểu sâu hơn về công cụ quan trọng này. Nếu bạn muốn nâng cao kiến thức về lăng kính và học trực tuyến, hãy liên hệ với Izumi.Edu.VN ngay! Chúng tôi sẽ giúp bạn đạt được điểm số cao trong bài kiểm tra và kỳ thi sắp tới.
Nguồn: https://izumi.edu.vn/
Danh mục: Công thức
