Bài 7. Lăng kính

I. Cấu tạo của lăng kính

Lăng kính là một khối trong suốt, đồng chất, được giới hạn bởi hai mặt phẳng không song song, thường có dạng lăng trụ hình tam giác (Hình 7.1).

Hai mặt phẳng giới hạn ở trên được gọi là các mặt bên của lăng kính, giao tuyến của hai mặt bên được gọi là cạnh của lăng kính. Mặt đối diện với cạnh là đáy của lăng kính.

Góc A hợp bởi hai mặt bên của lăng kính được gọi là góc chiết quang hay góc ở đỉnh của lăng kính. Một mặt phẳng bất kì vuông góc với các cạnh được gọi là mặt phẳng tiết diện chính (Hình 7.3).

Về phương diện quang học, một lăng kính được đặc trưng bởi: góc chiết quang A; chiết suất n của chất làm lăng kính.

II. Hiện tượng tán sắc ánh sáng

Khi chiếu một chùm ánh sáng trắng hẹp đi qua lăng kính, ta sẽ thu được dải màu từ đó đến tím. Dải màu này là quang phổ của ánh sáng trắng. Hiện tượng này gọi là hiện tượng tán sắc ánh sáng.

Khi chiếu một chùm sáng trắng hẹp đi qua một lăng kính thì ta sẽ thu được nhiều chùm sáng màu khác nhau nằm sát cạnh nhau, tạo thành một dải màu như cầu vồng. Dải này có các màu: đỏ, da cam, vàng, lục, lam, chàm, tím. Lăng kính có tác dụng tách riêng các chùm sáng màu có sẵn trong chùm sáng trắng cho mỗi chùm đi theo một phương khác nhau.

Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng có một màu nhất định và không bị tán sắc khi đi qua lăng kính.

III. Sự truyền ánh sáng đơn sắc qua lăng kính

Xét lăng kính có chiết suất n đặt trong không khí. Để đơn giản, ta chỉ xét các tia sáng nằm trong mặt phẳng tiết diện chính của lăng kính và là ánh sáng đơn sắc.

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 r₂ thì bị khúc xạ và ló ra ngoài lăng kính theo tia ló JR với góc khúc xạ i₂.

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.

IV. Màu sắc của vật

Màu sắc của một vật được nhìn thấy phụ thuộc vào màu sắc của ánh sáng bị vật đó hấp thụ và phản xạ.

Dưới ánh sáng trắng, vật có màu là do nó phản xạ ánh sáng màu đó vào mắt ta và hấp thụ nhưng màu còn lại.

Vật màu đen hấp thụ tất cả các ánh sáng màu và không có ánh sáng phản xạ. Ta nhận ra vật có màu đen vì nó được đặt bên cạnh những vật có màu sắc khác.

Sự nhìn thấy màu sắc của vật dưới ánh sáng trắng được minh hoạ ở Hình 7.8.