Bài 7. Lăng kính trang 19, 20, 21

7.1

Hãy mô tả cấu tạo của lăng kính trong phòng thí nghiệm bằng hình vẽ và chỉ ra góc chiết quang, mặt bên, cạnh và đáy của lăng kính.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về lăng kính

Lời giải chi tiết:

Cấu tạo của lăng kính trong phòng thí nghiệm được mô tả trên Hình 7.1G.

7.2

Một tia sáng truyền qua tiết diện thẳng của một lăng kính như Hình 7.1. Góc lệch D của tia sáng có giá trị phụ thuộc các biến số độc lập nào?

A. Góc tới i₁ và góc A.

B. Góc A và chiết suất n.

C. Góc A, góc tới i₁ và chiết suất n.

D. Góc A, góc tới i₁ và góc tới i₂.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về lăng kính

Lời giải chi tiết:

Góc lệch D của tia sáng có giá trị phụ thuộc các biến số độc lập: góc A, góc tới i₁ và chiết suất n.

Đáp án: C

7.3

Tìm phát biểu sai.

A. Ánh sáng trắng là hỗn hợp của nhiều ánh sáng đơn sắc có màu từ đỏ đến tím.

B. Mặt Trời và các đèn có dây tóc nóng phát ra là ánh sáng trắng.

C. Lăng kính có tác dụng tách riêng các chùm sáng có màu sắc khác nhau trong chùm sáng trắng cho mỗi chùm đi theo một phương khác nhau.

D. Ánh sáng trắng là hỗn hợp của hai hay nhiều ánh sáng đơn sắc.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về lăng kính và ánh sáng

Lời giải chi tiết:

Ánh sáng trắng là hỗn hợp của nhiều ánh sáng đơn sắc có màu từ đỏ đến tím.

Đáp án: D

7.4

Một lăng kính có tiết diện thẳng là tam giác vuông như Hình 7.2. Biết $\widehat{ABC}$= 30°,

góc chiết quang của lăng kính có giá trị bằng

A. 30°.

B. 90°.

C. 60°.

D. 30°, 90° hoặc 60° tuỳ thuộc vào đường truyền của tia sáng.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về lăng kính

Lời giải chi tiết:

Tuỳ thuộc vào đường truyền của tia sáng; góc chiết quang có thể là góc A, B hoặc C

Đáp án: D

7.5

Một tia sáng tới vuông góc với mặt AB của tiết diện thẳng của một lăng kính có chiết suất n = 1,41 và góc ở đỉnh A 30°, B là góc vuông (Hình 7.3). Tính góc lệch của tia sáng qua lăng kính. Cho biết sin 30° = 0,5; sin 45° ≈ 0,7.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về đường truyền của tia sáng qua lăng kính

Lời giải chi tiết:

Tia tới SI $\perp$ AB → i₁ = 0; r₁ = 0; i₂ = A = 30°

sinr₂ = nsini₂ = $\sqrt{2}$sin30° = $\frac{2}{\sqrt{2}}$ → r₂ = 45°

Góc lệch của tia sáng qua lăng kính là: D = 15°.

7.6

Một tia sáng tới SI vuông góc với mặt AC của một lăng kính (ABC là tam giác vuông cân) như Hình 7.4. Biết tia sáng bị phản xạ toàn phần tại mặt BC bên trong lăng kính. Hãy vẽ tiếp đường truyền của tia sáng qua lăng kính.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về đường truyền của tia sáng qua lăng kính

Lời giải chi tiết:

Đường truyền của tia sáng được mô tả như Hình 7.2G.

7.7

Em có một tấm kính lọc A màu đỏ và một tấm kính lọc B màu lục.

a) Nếu nhìn một tờ giấy trắng qua cả hai tấm kính lọc đó thì em sẽ thấy tờ giấy đó màu gì? Giải thích.

b) Đặt tấm lọc A trước tấm kính lọc B hoặc đặt tấm kính lọc B trước tấm kính lọc A thì màu tờ giấy trong hai trường hợp có như nhau không? Giải thích.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về sự phản xạ của ánh sáng

Lời giải chi tiết:

Ta biết: chiếu ánh sáng trắng qua tấm kính lọc màu nào thì sẽ nhìn thấy được ánh sáng có màu của tấm kính lọc đó.

a) Ta sẽ thấy màu đen. Vì ánh sáng trắng được hắt lên từ tờ giấy sau khi qua tấm kính lọc A màu đỏ thì chỉ có ánh sáng đỏ truyền qua được. Ánh sáng đó không đi qua được tấm kính lọc B màu lục, nên ta thấy màu đen.

b) Nếu cho ánh sáng đi qua tấm kính lọc B trước rồi mới qua tấm kính lọc A thì hiện tượng xảy ra như trên và ta vẫn thấy tờ giấy màu đen.

7.8

Giải thích tại sao khi đặt một vật màu tím dưới ánh sáng trắng ta thấy vật có màu tím, còn đặt một vật có màu vàng dưới ánh sáng trắng ta lại thấy vật có màu vàng.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về sự phản xạ của ánh sáng

Lời giải chi tiết:

Trong chùm ánh sáng trắng có đủ các màu biến thiên từ đỏ đến tím. Khi đặt một vật màu tím dưới ánh sáng trắng, ta thấy nó có màu tím vì nó phản xạ tốt ánh sáng tím trong chùm ánh sáng trắng. Tương tự, vật có màu vàng phản xạ tốt ánh sáng vàng trong chùm ánh sáng trắng.

7.9

Lăng kính trong câu 7.6 được gọi là lăng kính phản xạ toàn phần. Hãy thiết kế một kính tiềm vọng sử dụng hai lăng kính như thế và mô tả đường truyền của tia sáng bằng hình vẽ.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về đường truyền của tia sáng qua lăng kính

Lời giải chi tiết:

Sơ đồ của kính tiềm vọng sử dụng hai lăng kính phản xạ toàn phần và đường truyền của tia sáng từ S qua kính tới mắt người quan sát tại C được mô tả như Hình 7.3G.

7.10

Lăng kính thuỷ tinh có tiết diện thẳng là tam giác ABC cân tại đỉnh A. Một tia sáng đơn sắc được chiếu vuông góc tới mặt bên AB. Sau hai lần phản xạ toàn phần trên hai mặt AC và AB, tia sáng ló ra khỏi đáy BC theo phương vuông góc với BC. Vẽ đường truyền của tia sáng và tính góc chiết quang A.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về đường truyền của tia sáng qua lăng kính

Lời giải chi tiết:

Đường truyền của lăng kính được mô tả như Hình 7.4G.

Có $\widehat{I_1}=\widehat{I_2}=i=\hat{A}$(góc có cạnh tương ứng vuông góc);

$\widehat{J_1}=\widehat{J_2}=\hat{J}=2i=\hat{B}$(góc có cạnh tương ứng vuông góc).

$\Rightarrow \hat{B}=2\hat{A}$

Mặt khác: $\hat{A}+2\hat{B}={180}^o\Rightarrow \hat{A}={36}^o,\hat{B}={72}^o$

7.11

Sử dụng bìa giấy cắt thành một tấm bìa hình tròn, vẽ các hình rẻ quạt liên do tiếp nhau trên mặt bìa, rồi tô màu các hình rẻ quạt ấy lần lượt theo thứ tự (đỏ – 1, da cam – 2, vàng – 3, lục – 4, lam – 5, chàm – 6, tím – 7) như Hình 7.5a. Khoét một lỗ tròn nhỏ giữa tấm bìa sao cho xuyên vừa chiếc bút chì. Dùng tay xoay bút để tấm bìa xoay nhanh dần (Hình 7.5b). Quan sát mặt tấm bìa và cho biết các màu sắc trên mặt tấm bìa thay đổi như thế nào và giải thích hiện tượng.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về ánh sáng

Lời giải chi tiết:

Khi cho đĩa tròn đã tô màu quay tròn nhanh dần, ta sẽ thấy các màu sắc trên mặt đĩa bị “trộn lẫn” và biến thành màu trắng xám. Như vậy, kết quả thí nghiệm cho thấy khi các ánh sáng có nhiều màu khác nhau (đỏ, da cam, vàng, lục, lam, chàm, tím) tổng hợp lại sẽ có màu trắng.