Tại sao ánh sáng truyền từ không khí vào lăng kính, luôn có sự khúc xạ

---

Bài 28: Lăng kính

C1 trang 177 SGK: Tại sao ánh sáng truyền từ không khí vào lăng kính, luôn có sự khúc xạ và tia khúc xạ lệch gần tia pháp tuyến hơn so với tia tới.

Trả lời:

* Vì chiết suất của các chất làm lăng kính bao giờ cũng lớn hơn chiết suất của không khí: n > 1. Do ánh sáng truyền từ không khí vào lăng kính là từ moi trường chiết quang hơn => luôn có tia khúc xạ.

* Mặt khác, theo công thức của định luật khúc xạ ta có:

sin⁡i₁=n sin⁡r₁ > sin⁡r₁

i₁ > r₁ luôn có sự khúc xạ và tia khúc xạ lẹch gần pháp tuyến hơn so với tia tới.

C2 trang 177 SGK: Hãy thiết lập công thức lăng kính.

Trả lời:

Từ hình 28.4, theo định luật khúc xạ trên mặt bên AB và mặt bên AC ta có:

sin i₁ = n.sin r₁ và sin i₂ = n.sin r₂

Mặt khác: ∠IHJ = 180^o - ∠A (vì tứ giác AIHJ là tứ giác nội tiếp)

Trong ΔIHJ ta có: ∠IHJ + r₁ + r₂ ⇒ r₁ + r₁ = A

D là góc ngoài đỉnh K của tam giác IKJ → D = (i₁ - r₁) + (i₂ - r₂) = i₁ + i₂ - (r₁ + r₂)

→ D = i₁ + i₂ - A

C3 trang 178 SGK: Giải thích sự phản xạ toàn phần ở mặt phân cách bên lăng kính ở hình 28.7 SGK

Trả lời:

Lăng kính phản xạ toàn phần là lăng kính có tiết diện thẳng là tam giác vuông cân ABC vuông tại A. Như vậy góc B = góc C = 45^o.

• Trường hợp hình 28.7a: Chùm tia sáng tới song song tới góc vuông với mặt bên AB, sẽ truyền thẳng vào lăng kính tới đáy BC dưới góc tới trên mặt đáy BC là i₂ = 45^o. Chất làm lăng kính có chiết suất n thỏa mãn điều kiện sao cho góc giới hạn i_gh < i₂ = 45^o. Tức là:

Khi đó sẽ thõa mãn điều kiện phản xạ toàn phần tại đáy BC. Ta thu được tia phản xạ với góc phản xạ i'₂ = i₂ = 45^o. Như vậy tia này sẽ vuông góc với mặt bên AC nên sẽ truyền thẳng ra ngoài không khí mà không bị khúc xạ.

• Trường hợp hình 28.7b: Chùm tia sáng tới song song tới vuông góc với mặt đáy BC, sẽ truyền thẳng vào lăng kính tới mặt bên AB dưới góc tới trên mặt bên AB là i₂ = 45^o. Chất lăng kính có chiết suất n thỏa mãn điều kiện sao cho góc tới giới hạn i_gh < i₂ = 45^o. Tức là:

Khi đó sẽ thỏa mãn điều kiện phản xạ toàn phần tại mặt bên AB. Ta thu được tia phản xạ với góc phản xạ i'₂ = i₂ = 45^o. Như vậy tia sáng này sẽ song song với mặt đáy BC nên sẽ truyền thẳng tới mặt bên AC dưới góc tới i₃ = 45^o. Như vậy tại mặt AC cũng thỏa mãn điều kiện phản xạ toàn phần. Ta thu được tia phản xạ với góc phản xạ i'₃ = i₃ = 45^o. Như vậy tia này sẽ vuông góc với mặt bên BC nên sẽ truyền thẳng ra ngoài không khí mà không bị khúc xạ.