Sự truyền sáng qua lăng kính lớp 9 (cách giải + bài tập)

Chuyên đề phương pháp giải bài tập Sự truyền sáng qua lăng kính lớp 9 chương trình sách mới hay, chi tiết với bài tập tự luyện đa dạng giúp học sinh ôn tập, biết cách làm bài tập Sự truyền sáng qua lăng kính.

Sự truyền sáng qua lăng kính lớp 9 (cách giải + bài tập)

1. Phương pháp giải

Chiếu tới mặt bên AB của lăng kính một tia sáng SI. Tia sáng này sẽ bị khúc xạ tại I với i₁ là góc tới, r₁ là góc khúc xạ. Khi tia sáng tới J với góc tới i₂ thì bị khúc xạ và ló ra ngoài lăng kính theo tia ló JR với góc khúc xạ r₂.

Đường đi của tia sáng (SIJR) nằm trong mặt phẳng tiết diện chính ABC.

Góc D hợp bởi tia tới SI và tia ló JR được gọi là góc lệch của tia sáng khi đi qua lăng kính.

Khi tia sáng truyền từ không khí đến mặt bên của lăng kính thì tia ló ra khỏi lăng kính lệch về phía đáy so với tia tới.

2. Ví dụ minh hoạ

Câu 1. Một tia sáng truyền qua tiết diện thẳng của một lăng kính như hình vẽ. Góc lệch D của tia sáng có giá trị phụ thuộc các biến số độc lập nào?

A. Góc tới i, 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 i, và góc tới i₂.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

Góc lệch D của tia sáng có giá trị phụ thuộc vào góc A, góc tới i₁ và chiết suất n.

Câu 2. Đường đi của tia sáng qua lăng kính đặt trong không khí hình vẽ nào là không đúng?

A. Hình 1       

B. Hình 2       

C. Hình 3       

D. Hình 4

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

Tia sáng khi đi qua lăng kính cho tia ló lệch về phía đáy của lăng kính.

Câu 3. 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 vẽ).Tính góc lệch của tia sáng qua lăng kính. Cho biết sin 30° = 0,5; sin 45° $\approx$ 0,7.

Hướng dẫn giải

Tia tới SI vuông góc với AB nên: $i_1=0^{\circ };i_2=A={30}^{\circ }$(cùng phụ với góc AJI)

Ta có: $n\sin i_2=1.\sin r_2\Rightarrow \sin r_2=n\sin i_2=1,41.0,5\approx 0,7$$\Rightarrow r_2={45}^{\circ }$

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

3. Bài tập tự luyện

Câu 1. Chiếu một tia sáng tới một mặt bên của lăng kính thì

A. luôn luôn có tia sáng ló ra ở mặt bên thứ hai của lăng kính.

B. tia ló lệch về phía đáy của lăng kính so với tia tới.

C. tia ló lệch về phía đỉnh của lăng kính so với tia tới.

D. đường đi của tia sáng đối xứng qua mặt phân giác của góc ở đỉnh.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

Chiếu một tia sáng tới một mặt bên của lăng kính thì tia ló lệch về phía đáy của lăng kính so với tia tới.

Câu 2. Hiện tượng chùm ánh sáng trắng đi qua lăng kính, bị phân tách thành các chùm sáng đơn sắc là hiện tượng

A. phản xạ toàn phần.

B. phản xạ ánh sáng.  

C. tán sắc ánh sáng.   

D. giao thoa ánh sáng.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

Hiện tượng chùm ánh sáng trắng đi qua lăng kính, bị phân tách thành các chùm sáng đơn sắc là hiện tượng tán sắc ánh sáng.

Câu 3. Chiếu một tia sáng đến lăng kính thì thấy tia ló ra là một tia sáng đơn sắc. Có thể kết luận tia sáng chiếu tới lăng kính là

A. ánh sáng trắng.      

B. ánh sáng đơn sắc.  

C. tạp sắc.       

D. ánh sáng đa sắc.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

Vì ánh sáng đơn sắc không bị tán sắc khi đi qua lăng kính nên khi tia ló là ánh sáng đơn sắc thì tia tới cũng là ánh sáng đơn sắc.

Câu 4. Góc lệch của tia sáng khi truyền qua lăng kính là góc tạo bởi

A. hai mặt bên của lăng kính.

B. tia tới và pháp tuyến.

C. tia tới lăng kính và tia ló ra khỏi lăng kính.          

D. tia ló và pháp tuyến.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

Góc lệch của tia sáng khi truyền qua lăng kính là góc tạo bởi tia tới lăng kính và tia ló ra khỏi lăng kính.

Câu 5: Chiếu chùm sáng trắng hẹp đi qua lăng kính, ta thu được chùm sáng có đặc điểm gì?

A. Chùm sáng ra khỏi lăng kính là chùm sáng trắng.

B. Chùm sáng ra khỏi lăng kính là chùm sáng song song.

C. Chùm sáng ra khỏi lăng kính là dải màu như cầu vồng.

D. Chùm sáng ra khỏi lăng kính là chùm sáng phân kì.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

Chiếu chùm sáng trắng hẹp đi qua lăng kính, ta thu được trên màn chắn một dải màu như cầu vồng, gọi là quang phổ của ánh sáng trắng.

Câu 6: Nguyên nhân của hiện tượng tán sắc ánh sáng khi truyền qua lăng kính là gì?

A. Do ánh sáng chiếu tới lăng kinh là ánh sáng màu.

B. Do chiết suất của môi trường đối với các ánh sáng đơn sắc khác nhau là khác nhau.

C. Do lăng kính có hình tam giác nên dễ phân tích ánh sáng màu.

D. Do ánh sáng được chiếu xiên tới lăng kính.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

Theo lí thuyết về ánh sáng, chiết suất của môi trường đối với các ánh sáng đơn sắc khác nhau là khác nhau. Chiết suất của thủy tinh dùng làm lăng kính tăng dần theo thứ tự từ ánh sáng màu đỏ đến màu tím. Theo định luật khúc xạ ánh sáng, tia đỏ bị lệch ít nhất và tia tím bị lệch nhiều nhất. Vì vậy sau khi qua lăng kính, các tia sáng có màu khác nhau bị tách ra tạo thành dải các màu sắp xếp liên tục.

Câu 7: Chiếu các chùm sáng đơn sắc khác nhau qua lăng kính, ta thu được 

A. luôn luôn có chùm tia đi ra khỏi lăng kính ở mặt bên thứ hai của lăng kính.

B. chùm tia đi ra khỏi lăng kính luôn lệch về phía đáy của nó. 

C. chùm tia đi ra khỏi lăng kính luôn lệch về phía đỉnh của nó.

D. đường đi của tia sáng đối xứng qua mặt phân giác của góc ở đỉnh.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

Theo lí thuyết về ánh sáng, chiết suất của môi trường đối với các ánh sáng đơn sắc khác nhau là khác nhau. Do vậy sau khi đi ra khỏi lăng kính, các ánh sáng đơn sắc khác nhau bị lệch khác nhau và luôn lệch về phía đáy của lăng kính.

Câu 8. Một lăng kính có góc chiết quang là 60⁰. Biết chiết suất của lăng kính đối với ánh sáng đỏ là 1,5. Chiếu tia sáng màu đỏ vào mặt bên của lăng kính với góc tới 60⁰. Tính góc lệch của tia ló so với tia tới.

A. 38,8⁰

B. 40,6⁰

C. 42,5⁰

D. 37,3⁰

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là A

+ Ta có: sinr₁ = $\frac{\sin i_1}{n}$ $\iff$ $\sin r_1=\frac{\sin {60}^0}{1,5}\Rightarrow r_1=35,3^0$$\Rightarrow$ r₂ = A – r₁ = 24,7⁰;

$\sin i_2=n\sin r_2\iff \sin i_2=1,5.\sin 24,7^0\Rightarrow i_2=38,8^0$

+ Vậy góc lệch của tia ló với tia tới là D = i₁ + i₂ – A = 38,8⁰.

Câu 9. Lăng kính có tiết diện là tam giác cân ABC, góc chiết quang A = 120⁰, chiết suất của lăng kính đối với mọi loại ánh sáng đều lớn hơn $\sqrt{2}$. Chiếu tia sáng trắng tới mặt bên AB của lăng kính theo phương song song với BC sao cho toàn bộ chùm khúc xạ ở mặt AB truyền xuống BC. Tại BC chùm sáng sẽ:

A. Một phần phần chùm sáng phản xạ và một phần khúc xạ.

B. Phản xạ toàn phần lên AC rồi ló ra ngoài theo phương song song BC.

C. Ló ra ngoài theo phương song song AB.

D. Ló ra ngoài theo phương song song AC.

Đáp án đúng là  

sini_gh = $\frac{1}{n}$ <$\frac{1}{\sqrt{2}}$; i_gh < 45⁰

Xét một tia sáng bất kì, tại mặt bên AB góc tới i = 60⁰

 sinr = $\frac{\sin i}{n}$= $\frac{\sqrt{3}}{2n}$ < $\frac{\sqrt{3}}{2\sqrt{2}}$ => r < 37,76⁰ $\Rightarrow$ r_max = 37,76⁰

$\Rightarrow$ Góc tới tại mặt BC có i’ > i_gh

$\Rightarrow$ Tia sáng phản xạ toàn phần ở mặt BC tới gặp AC và ló ra khỏi AC theo phương song song với BC.

Câu 10: Hình ảnh dưới đây cho biết đường truyền của tia sáng qua lăng kính. Phát biểu nào đúng, phát biểu nào sai?

a. Ánh sáng truyền từ không khí vào lăng kính là ánh sáng đơn sắc hoặc ánh sáng trắng.

b. Khi ánh sáng truyền từ không khí vào lăng kính, tia khúc xạ IJ lệch gần pháp tuyến hơn so với tia tới SI.

c. Lăng kính có tác dụng làm thay đổi phương truyền của tia sáng.

d. Khi các ánh sáng đơn sắc đi qua lăng kính sẽ bị lệch về phía đáy lăng kính với những góc lệch như nhau.

Hướng dẫn giải

a – Đúng;

b – Đúng;

c – Đúng;

d – Sai. Vì chiết suất của lăng kính khác nhau về giá trị đối với từng loại ánh sáng đơn sắc nên khi các ánh sáng đơn sắc đi qua lăng kính sẽ bị lệch về phía đáy lăng kính với những góc lệch khác nhau. Do vậy chúng không bị chồng chất lên nhau mà tách nhau ra thành một dải màu biến thiên liên tục.

Câu 11: Chiếu tia sáng vuông góc với mặt bên của lăng kính có tiết diện là tam giác vuông cân và A = 90⁰ như hình vẽ. Xác định phương của tia ló?

Hướng dẫn giải

Tại mặt huyền BC: sin i_gh = $\frac{1}{n}=\frac{1}{1,5}$ = 0,67 ⇒ i_gh  = 42⁰

Tia sáng bị phản xạ toàn phần do i = 45⁰ >  i_gh . Vậy tia ló vuông góc với mặt bên AC.

Câu 12: Làm cách nào để đổi phương truyền của tia sáng đi 90^o hoặc 180⁰?

Hướng dẫn giải

Lăng kính có tác dụng làm thay đổi phương truyền của tia sáng. Chiếu một tia sáng tới lăng kính, tia ló lệch một góc D so với tia tới. Vật cần sử dụng lăng kính.

Xem thêm các dạng bài tập Khoa học tự nhiên 9 phần Vật Lí hay, chi tiết khác:

• Sự tạo ảnh qua các loại thấu kính
• Bài tập thấu kính hội tụ
• Bài tập thấu kính phân kì
• Bài tập kính lúp
• Tính điện trở của vật dẫn phụ thuộc vào các yếu tố

Xem thêm các loạt bài Để học tốt Vật Lí lớp 9 hay khác:

• Giải bài tập Vật lý 9
• Giải sách bài tập Vật Lí 9
• Giải VBT Vật Lí 9
• Đề thi Vật Lí 9

• Hơn 20.000 câu trắc nghiệm Toán,Văn, Anh lớp 9 có đáp án

---