Lăng kính có dạng hình lăng trụ đứng, với đáy là mặt phẳng đối diện với cạnh của lăng kính. Tiết diện của lăng kính là một tam giác vuông cân, với hai mặt phẳng giới hạn là các mặt bên của lăng kính. Mời các bạn tham khảo bài viết dưới đây.
Mục lục bài viết
1. Lăng kính phản xạ toàn phần có tiết diện là?
A. Tam giác đều
B. Tam giác cân
C. Tam giác vuông
D. Tam giác vuông cân
Đáp án: D Tam giác vuông cân.
Lăng kính phản xạ toàn phần là lăng kính thuỷ tinh có tiết diện thẳng là một tam giác vuông cân. Lăng kính phản xạ toàn phần được sử dụng để tạo ảnh thuận chiều trong ống nhòm, máy ảnh…
Sử dụng lăng kính phản xạ toàn phần để làm thiết bị đảo ảnh, đổi góc quan sát hoặc thực nghiệm phản xạ trong giáo dục học tập, thí nghiệm vật lý. Lăng kính được chế tạo bằng thủy tinh quang học chất lượng cao, mang lại tính chất phản xạ toàn phần, giúp đổi góc quan sát hoặc phản xạ lại chùm tia sáng tới, ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau.
Lăng kính là một khối chất trong suốt có dạng hình lăng trụ đứng. Lăng kính tam giác có tiết diện thẳng là một hình tam giác. Hai mặt phẳng giới hạn ở trên gọi là các mặt bên của lăng kính. Giao tuyến của hai mặt bên gọi là cạnh của lăng kính. Mặt đối diện với cạnh là đáy của lăng kính. Góc hợp bởi hai mặt lăng kính gọi là góc chiết quang hay góc ở đỉnh của lăng kính.
2. Ứng dụng của lăng kính phản xạ toàn phần:
Lăng kính phản xạ toàn phần có nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực quan trọng, đặc biệt là trong các thiết bị quang học. Dưới đây là một số ứng dụng chính:
+ Ống nhòm và máy ảnh: Lăng kính phản xạ toàn phần được sử dụng trong hệ thống lăng kính của ống nhòm và máy ảnh để tạo ảnh rõ nét và sáng tương phản cao. Đồng thời, chúng đóng vai trò trong việc giảm mất mát ánh sáng và làm giảm hiện tượng lóa, cung cấp trải nghiệm quan sát và chụp ảnh chất lượng cao.
+ Kính hiển vi: Trong các kính hiển vi, lăng kính phản xạ toàn phần được tích hợp để cải thiện chất lượng hình ảnh và độ sáng. Điều này giúp người sử dụng có khả năng quan sát mẫu với độ chi tiết cao, đồng thời cung cấp trải nghiệm quan sát chính xác và chất lượng.
+ Ống kính đèn soi và thiết bị quang học y khoa: Trong lĩnh vực y khoa, lăng kính phản xạ toàn phần được sử dụng để cung cấp ánh sáng chất lượng và giảm thiểu mất mát ánh sáng. Điều này giúp nâng cao chất lượng hình ảnh trong quá trình sử dụng các ống kính đèn soi và thiết bị quang học y khoa, đồng thời hỗ trợ trong các quá trình quan sát và chẩn đoán y tế.
+ Máy quét và máy chiếu: Các máy quét và máy chiếu sử dụng lăng kính phản xạ toàn phần để tạo ra hình ảnh chất lượng cao và ngăn chặn mất mát ánh sáng trong quá trình truyền. Việc tích hợp lăng kính phản xạ toàn phần giúp cải thiện hiệu suất quang học của máy quét và máy chiếu, đồng thời đảm bảo rằng hình ảnh được truyền đạt với độ sáng và chi tiết tối ưu.
+ Công nghiệp quang học: Trong các ứng dụng công nghiệp, lăng kính phản xạ toàn phần có thể được sử dụng trong các hệ thống quang học để cải thiện hiệu suất quang học và tăng sáng độ của hình ảnh. Sử dụng lăng kính phản xạ toàn phần trong các ứng dụng công nghiệp giúp đạt được chất lượng hình ảnh cao và đáp ứng các yêu cầu chính xác của các quy trình công nghiệp.
+ Thiết bị quang học khoa học và nghiên cứu: Trong các thiết bị quang học được sử dụng trong nghiên cứu khoa học, lăng kính phản xạ toàn phần chơi một vai trò quan trọng trong việc cung cấp hình ảnh chất lượng và giảm thiểu sự mất mát ánh sáng. Sự tích hợp của lăng kính này giúp nâng cao hiệu suất quang học của thiết bị, đồng thời đảm bảo rằng thông tin quan trọng được thu thập và xử lý một cách chính xác và đáng tin cậy trong quá trình nghiên cứu khoa học.
Lăng kính phản xạ toàn phần không chỉ cải thiện chất lượng hình ảnh mà còn giúp tối ưu hóa hiệu suất ánh sáng trong các ứng dụng quang học đa dạng.
3. Một số bài tập liên quan đến lăng kính, lăng kính phản xạ toàn phần:
Bài tập 1. Lăng kính có chiết suất n = 1,6 và góc chiết quang A = 6o. Một chùm sáng đơn sắc hẹp được chiếu vào mặt bên AB của lăng kính với góc tới nhỏ. Tính góc lệch của tia ló và tia tới.
Bài tập 2. Một lăng kính thủy tinh có chiết suất n = √2. Tiết diện thẳng của lăng kính là một tam giác đều ABC. Chiếu một tia sáng nằm trong mặt phẳng của tiết diện thẳng, tới AB với góc tới i1 = 45o. Xác định đường truyền của tia sáng. vẽ hình minh họa
Bài tập 3. Một lăng kính có góc chiết quang A. Chiếu tia sáng SI đến vuông góc với mặt bên của một lăng kính. Biết góc lệch của tia ló và tia tới là D = 15o. Cho chiết suất của lăng kính là n = 1,5. Tính góc chiết quang A.
Bài tập 4. Hình vẽ bên là đường truyên của tia sáng đơn sắc qua lăng kính đặt trong không khí có chiết suất n = √2. Biết tia tới vuông góc với mặt bên AB và tia ló ra khỏi lăng kính đi là là mặt AC. Tính góc chiết quang của lăng kính
Bài tập 5. Một lăng kính có chiết suất n = √2. Chiếu một tia sáng đơn sắc vào mặt bên của lăng kính góc tới i = 45o, tia ló ra khỏi lăng kính vuông góc với mặt bên thứ 2 như hình vẽ. Tìm góc chiết quang A của lăng kính.
Bài tập 6. Chiếu một tia sáng đơn sắc đến mặt bên AB của một lăng kính tiết diện là một tam giác đều ABC, theo phương song song với đáy BC. Tia ló ra khỏi AC đi là là mặt AC. Tính chiết suất của chất làm lăng kính
Bài tập 7. Chiếu một tia sáng SI đến vuông góc với màn E tại I. Trên đường đi của tia sáng, người ta đặt đỉnh A của một lăng kính thủy tinh có góc chiết quang A = 5o, chiết suất n = 1,5 sao cho SI vuông góc với mặt phân giác của góc chiết quang A, tia sáng ló đến màn E tại điểm J. Tính IJ biết răng màn E đặt cách đỉnh A của lăng kính một khoảng 1m
Bài tập 8. Một lăng kính thủy tinh có chiết suất n = 1,6. Chiếu một tia sáng đơn sắc theo phương vuông góc với mặt bên của lăng kính. Tia sáng phản xạ toàn phần ở mặt bên của lăng kính. Tính giá trị nhỏ nhất của góc A.
Bài tập 9. Một lăng kính có tiết diện thẳng là tam giác vuông cân ABC, góc A = 90o được đặt sao cho mặt huyền BC tiếp xúc với mặt nước trong chậu, nước có n = 4/3.
a/ Một tia sáng đơn sắc SI đến mặt AB theo phương song song với BC. Chiết suất n của lăng kính và khoảng cách AI phải thỏa mãn điều kiện nào để tia sáng phản xạ toàn phần tại mặt BC
b/ Giả sử AI phải thoải mãn điều kiện tìm được, n = 1,41. Hãy vẽ đường đi của tia sáng.
Bài tập 10. Cho một lăng kính tam giác đều ABC, chiết suất n = √3. Chiếu tia sáng đơn sắc tới mặt bên AB của lăng kính với góc tới i =0 thì đường đi của tia sáng như thế nào?
Bài tập 11. Một lăng kính có tiết diện thẳng là một tam giác vuông cân ABC, A = 90o; B = 30o; C = 60o. Chiếu một tia sáng đơn sắc SI tới mặt bên AB của lăng kính theo phương song song với đáy BC. Tia sáng đi vào lăng kính và ló ra ở mặt bên AC. Biết chiết suất của lăng kính (ứng với ánh sáng đơn sắc chiếu tới lăng kính là n.
a/ Để tia sang ló ra khỏi mặt bên AC thì chiết suất của lăng kính phải thỏa mãn điều kiện gì.
b/ với n bằng bao nhiêu thì tia sáng phản xạ toàn phần ở mặt bên AC và ló ra khỏi mặt bên BC theo phươing vuông góc với BC.
Bài tập 12. Một lăng kính thủy tinh có góc chiết quang A, chiết suất n = 1,5. Chiếu tia sáng qua lăng kính để có góc lệch cực tiểu bằng góc chiết quang A. Tính góc B của lăng kính biết tiết diện thẳng là tam giác ABC cân tại A.
Bài tập 13. Cho một lăng kính có chiết suất n = √3 và góc chiết quang A. Tia sáng đơn sắc sau khi khúc xạ qua lăng kính cho tia ló có góc lệch cực tiểu đúng bằng A.
a/ Tính góc chiết quang A.
b/ Nếu nhúng lăng kính này vào trong nước có chiết suất nnc”> = 4/3 thì góc tới i phải bằng bao nhiêu để góc lệch cực tiểu. Tính góc lệch cực tiểu khi đó.
Bài tập 14. Một lăng kính có tiết diện thẳng là một tam giác đều, chiết suất n = √2, đặt trong không khí. Chiếu một tia sáng đơn sắc nằm trong một tiết diện thẳng đến một mặt bên của lăng kính và hướng từ phía đáy lên với góc tới i.
a/ Góc tới i bằng bao nhiêu thì góc lệch qua lăng kính có giá trị cực tiểu Dmin. Tính Dmin
b/ Giữ nguyên vị trí tia tới. Để tia sáng không ló ra được ở mặt bên thứ 2 thì phải quay lăng kính quanh cạnh lăng kính theo chiều nào và với một góc nhỏ nhất bằng bao nhiêu.
Bài tập 15. Khi chiếu tia sáng đơn sắc màu vàng vào mặt bên của lăng kính có góc chiết quang A = 60o dưới góc tới i1 thì tia ló ra khỏi mặt AC lệch về đáy và cho góc lệch cực tiểu. Nếu thay ánh sáng màu vàng bằng ánh sáng màu đỏ thì góc lệch giữa tia tới và tia ló là bao nhiêu. Biết chiết suất của chất làm lăng kính đối với tia vàng và tia đỏ lần lượt là 1,52; nđ”>đ = 1,49.
Bài tập 16. một máy quang phổ có lăng kính thủy tinh góc chiết quang A = 60o. Chiếu đồng thời các bức xạ màu đỏ, màu lục, màu tím có bước sóng lần lượt là λ1; λ2; λ3; vào máy quang phổ. Biết chiết suất của chất làm lăng kính đối với các bức xạ đơn sắc λ2; λ3 lần lượt là n2 = 1,617; n3 = 1,635. Lăng kính được đặt sao cho bức xạ λ2 cho góc lệch cực tiểu. Tính góc lệch qua lăng kính ứng với tia tím.
Bài tập 17. Một lăng kính có tiết diện thẳng là một tam giác đều ABC. Chiếu 1 chùm sáng trắng hẹp vào mặt bên AB đi lên từ đáy. Chiết suất của lăng kính với ánh sáng đỏ là √2 đối với màu tính là √3. Giả sử ban đầu lăng kính ở vị trí mà tia tím truyền đối xứng qua lăng kính. Hỏi phải quay lăng kính một góc bằng bao nhiêu để tia ló màu đỏ truyền đối xứng qua lăng kính.
Bài tập 18. Lăng kính thủy tinh có tiết diện thẳng là tam giác đều ABC, chiết suất n = √2. Chiếu một tia sáng SI đến mặt bên AB của lăng kính tại I với góc tới i. Tính i để
a/ Tia sáng SI có góc lệch cực tiểu.
b/ không có tia ló ra ở mặt AC
Bài tập 19. Chiếu một chùm tia sáng hẹp song song sắc vào một lăng kính có tiết diện thẳng là tam giác đều ABC, chiết suất n = √3 đối với ánh sáng đơn sắc này.
a/ Tìm góc tới để có góc lệch cực tiểu. Tính góc lệch cực tiểu này.
b/ Góc tới phải có giá trị trong giới hạn nào để có tia ló ở mặt AC
Bài tập 20. Một lăng kính có tiết diện thẳng là tam giác đều ABC, n = 1,5. Một tia sáng đơn sắc được chiếu đến mặt bên AB tới I và với góc tới i1 thay đổi được. Xác định khoảng.
