Bài 5. Tán sắc ánh sáng qua lăng kính. Màu sắc của vật

1. TÁN SẮC ÁNH SÁNG TRẮNG QUA LĂNG KÍNH

Lăng kính là một khối trong suốt, đồng chất (thuỷ tỉnh, nhựa,...) thường có dạng lăng trụ tam giác (Hình 5.1a). Lăng kính là một bộ phận quan trọng trong một số thiết bị dùng để phân tích ánh sáng.

Các phần tử của lăng kính gồm: cạnh, đáy, hai mặt bên (Hình 5.1b). Mặt phẳng ABC được gọi là tiết diện chính của lăng kính.

Giải thích sự tán sắc của ánh sáng mặt trời qua lăng kính

Khi chiếu chùm ánh sáng mặt trời qua lăng kính, người ta thu được quang phố gồm một dải màu như Hình 5.3.

Giải thích:

Ánh sáng mặt trời là hỗn hợp của nhiều ánh sáng màu. Khi chiếu chùm ánh sáng mặt trời qua lăng kính, do chiết suất của lăng kính đối với các ánh sáng đơn sắc khác nhau là khác nhau nên lăng kính có tác dụng làm lệch các chùm sáng màu có sẵn trong chùm ánh sáng mặt trời theo các phương khác nhau. Kết quả ta thu được quang phố của ánh sáng mặt trời là dải màu từ đỏ đến tim, trong đó chùm sáng màu đỏ bị lệch ít nhất còn chùm sáng màu tím bị lệch nhiều nhất.

• Ánh sáng trắng là hỏn hợp ánh sáng có nhiều màu khác nhau. Ánh sáng mặt trời là ánh sáng trắng.
• Khi chiếu một chùm sáng trắng hẹp qua lăng kính, ta sẽ thu được quang phổ là dải màu từ đỏ đến tím. Các chùm sáng có màu khác nhau này gọi là các ánh sáng màu. Ánh sáng có một màu nhất định gọi là ánh sáng đơn sắc.

2. ĐƯỜNG ĐI CỦA TIA SÁNG QUA LĂNG KÍNH

Vẽ đường đi của tia sáng màu qua lăng kính

Hình 5.4 mô tả đường đi của chùm tia sáng hẹp màu đỏ qua lăng kính. Để vẽ đường đi của tia sáng qua lăng kính, ta thực hiện các bước sau (Hình 5.5):

- Vẽ tia tới SI đến một mặt của lăng kính dưới góc tới i so với pháp tuyến N₁N'₁ tại I.

- Tại I, vẽ tia khúc xạ IJ lệch gần pháp tuyến với góc khúc xạ i'.

- Tia IJ tới mặt bên AC dưới góc tới j. Tại J, về tia khúc xạ JR lệch xa pháp tuyến N₂N'₂, với góc khúc xạ j'.

Tia JR còn được gọi là tia ló. Góc D giữa tia tới SI và tia ló JR gọi là góc lệch.

Vì chiết suất của môi trường ứng với mỗi tia sáng đơn sắc khác nhau là khác nhau nên góc lệch ứng với mỗi tia sáng cũng khác nhau.

Bằng nhiều thí nghiệm khi chiếu các chùm sáng đơn sắc khác nhau qua lăng kính, ta thu được kết quả chùm sáng đi ra khỏi lăng kính luôn lệch về phía đây của nó.

3. MÀU SẮC CỦA VẬT

Tìm hiểu màu sắc của vật

Màu sắc của vật dưới ánh sáng trắng

Chiếu ánh sáng trắng đến quả táo màu đỏ. Trên Hình 5.6, ánh sáng trắng được biểu diễn bằng mũi tên có màu từ đỏ đến tím. Quả táo phản xạ mạnh ánh sáng màu đỏ và hấp thụ hầu hết các ánh sáng màu còn lại nên ta thấy quả táo này có màu đỏ.

Màu sắc của vật dưới ánh sáng màu

Chiếu ánh sáng đỏ vào quả táo màu đỏ. Quả táo phản xạ mạnh ánh sáng màu đỏ nên ta thấy quả táo có màu đỏ (Hình 5.7a).

Chiếu ánh sáng lục vào quả táo màu đỏ. Quả táo hấp thụ hầu hết ánh sáng màu lục nên ta thấy quả táo có màu gần như đen (Hình 5.7b).

Màu sắc của vật có ánh sáng truyền qua 

Cho ánh sáng trắng đi qua một tấm lọc màu. Tấm lọc màu có thể là một tấm kính màu, một mảnh giấy bóng kính có màu, một tấm nhựa trong có màu.... Tấm lọc có màu nào thì hấp thụ ít ánh sáng có màu đó nhưng hấp thụ mạnh ánh sáng có màu khác (Hình 5.8).