Giáo án vật lý - TIẾT 49:LĂNG KÍNH

TIẾT 49: LĂNG KÍNH I. MỤC ĐÍCH YÊU CẦU: A. Trọng tâm: - Đặc điểm của đường đi của tia sáng qua một lăng kính. - Các công thức về lăng kính. - Khái niệm về góc lệch cực tiểu. Điều kiện để góc lệch của tia ló là cực tiểu. Công thức tính góc lệch cực tiểu. B. Kỹ năng: vận dụng các công thức về lăng kính và về góc lệch cực tiểu để giải một số bài toán về lăng kính. C. Phương pháp: Diễn giảng, gợi mở. II. CHUẨN BỊ: - Học sinh xem Sgk. - GV: Lăng kính thủy tinh; hình vẽ 5.23, 5.24, 5.25 Sgk trang 129, 130, 131. III. TIẾN HÀNH LÊN LỚP: A. Ổn định B. Kiểm tra: không C. Bài mới: PHƯƠNG PHÁP NỘI DỤNG I. GV trình bày: lăng kính là gì? Và một số định nghĩa? Ví dụ: lăng kính làm bằng thủy tinh có chiết suất ntt , đặt lăng kính trong không khí có nkk = 1. Thì chiết suất của lăng kính là chiết suất tỉ đối giữa thủy tinh với không khí. Với: ? n n n kk tt  II. Đặt một lăng kính có chiết suất n2 = n trong không khí có nkk = 1 = n1 - Một tia sáng đơn sắc SI tới đập vào mặt bên AB tại I: có góc tới i. Theo định luật khúc xạ thì: I. Lăng kính và một số khái niệm: Lăng kính là một khối trong suốt (thạch anh, thủy tinh…) có hình trụ đứng, tiết diện thẳng là một tam giác. Hai mặt của lăng kính để sử dụng gọi là hai mặt bên (giả sử ABB’A’ và ACC’A’). Mặt còn lại là mặt đáy (BCC’B) Góc nhị diện A tạo bởi hai mặt bên gọi là góc chiết quang của lăng kính. Giao tuyến AA’ của hai mặt bên gọ là cạnh của lăng kính. Mặt phẳng cắt vuông góc với cạnh của lăng kính gọi là tiết diện thẳng. Chiết suất tỉ đối n của chất làm lăng kính đối với môi trường trong đó đặt lăng kính thì gọi là chiết suất của lăng kính. * Chú ý: ta chỉ khảo sát các tia sáng đi qua lăng kính là những tia sáng cùng nằm trên một mặt phẳng .        n n n rsin isin? rsin isin 1 2 vì n > 1 => rˆ?iˆ (i > r) * Chứng minh các công thức lăng kính: - Theo định luật khúc xạ, ta dễ dàng suy ra: Tại I: sin i1 = ? J: sin i2 = ? - Xét INJ: 1Nˆ = ? ( 1Nˆ = r1 + r2) mà tứ giác AINJ là tứ giác nội tiếp. => 1 Nˆ =? ( 1 Nˆ = Â) => Â = ? (Â = r1 + r2) II. Đường đi của một tia sáng đơn sắc qua lăng kính – Góc lệch: 1. Điều kiện khảo sát: - Tia sáng khảo sát là tia đơn sắc (tia sáng một màu) - Chiết suất của lăng kính đối với tia này là n > 1 - Tia tới từ phía đáy đi lên. 2. Đường đi của tia sáng đơn sắc qua lăng kính: - Tia sáng truyền theo hướng SI tới mặt bên AB (góc tới i1) vì n > 1 => i1 > r1  tia khúc xạ IJ bị lệch về phía đáy BC. - Tiếp đó, tia IJ tới đập vào bên AC; tia sáng bị khúc xạ và truyền ra ngoài. Vì n > 1 => i2 > r2, tia ló lại bị lệch thêm về phía đáy. Vậy: Tia sáng sau khi qua lăng kính có chiết suất n > 1 thì hướng của tia ló bị lệch về phía đáy nhiều hơn so với tia tới. 3. Góc lệch: Góc lệch D giữa tia ló và tia tới là góc phải quay tia tới SI sao cho nó trùng về phương và chiều với tia ló IR. - Xét IDJ: D =? D = DIJ + DJI => D = (i1 – r1) + (i2 – r2) = i1 + i2 – (r1 + r2) = ? III. Công thức lăng kính: Gọi i1 là góc tới, r1 là góc khúc xạ tại điểm I i2 là góc tới, r2 là góc khúc xạ tại điểm J A là góc chiết quang; D: góc lệch, Ta có: sin i1 = n sin r1 Sin i2 = n sin r2 A = r1 + r2 D = i1 + i2 – A IV. Thí nghiệm: * GV trình bày thí nghiệm như SGK trang 131 IV. Góc lệch cực tiểu: Thí nghiệm: Đặt một lăng kính lên bàn quay sao cho cạnh của lăng kính trùng với trục quay của bàn. Chiếu một chùm tia sáng hẹp S đến cạnh của lăng kính sao cho cạnh của lăng kính không che hết tia sáng (hay một phần tia sáng không qua lăng kính). Đặt màn ảnh E thẳng góc với phương SA để hứng các tia sáng. Ta thấy: - Tia không qua lăng kính đi thẳng theo phương * Chứng minh công thức tính góc lệch cực tiểu. Thực nghiệm thì khi có góc lệch cực tiểu Dmin thì góc tới i1 bằng góc ló i2 (i1 = i2) => r1 = r2. Vì r1 = r2 thay vào biểu thức: A = r1 r2 => r1 = ? (r1 = 2 A ) vì i1 = i2 và D = Dmin => bt: D = i1 + i2 – A => i1 = ?         2 AD i min1 Thay i1, r2 vào bt: sin i1 = n sin r1 => Công thức tính góc lệch cực tiểu? SA tới đập vào màn tại H. - Tia qua lăng kính bị lệch về phía M tạo một góc lệch D so với phương SA ban đầu. Quay từ từ bàn ta thấy vệt sáng M di chuyển dần lên H  góc lệch D giảm dần, đến một lúc nào đó thì M dừng hẳn  lúc này góc lệch D gọi là góc lệch cực tiểu (Dmin ). Nếu tiếp tục quay, thì M lại di chuyển xa H  góc D tăng dần. Công thức góc lệch cực tiểu: Dmin 2 A sin.n 2 AD sin min        - Vậy: Dmin phụ thuộc vào A và n Dùng thí nghiệm đo được Dmin => n - Để Dmin từ thực nghiệm ta có i1 = i2 ; r1 = r2. D. Củng cố: Nhắc lại các khái niệm trên. E. Hướng dẫn: - BTVN: 3, 4, 5: Sgk trang 132 - Chuẩn bị tiết sau: “Bài tập”