Question

[Hoàng Đức Long]

Một lăng kính có góc chiết quang 600, làm bằng thuỷ tinh trong suốt mà chiết suất phụ thuộc vào bước sóng của ánh sáng đơn sắc trong chân không như đồ thị trên hình. 

1) Xác định vận tốc truyền trong thuỷ tinh đó của các ánh sáng đơn sắc màu tím ( λ t = 0 , 4 μ m ) , màu vàng ( λ t = 0 , 6 μ m )  và màu đỏ  ( λ t = 0 , 75 μ m )

2) Chiếu một chùm ánh sáng trắng hẹp tới mặt bên AB (gần A) dưới góc tới i sao cho góc lệch tia ló và tia tới ứng với ánh sáng màu vàng là cực tiểu. Tính góc hợp bởi hai tia giới hạn ló ra khỏi mặt bên AC.

Answer 1

[Vũ Thành Nam]

Hướng dẫn:

1) Dựa vào đồ thị chiết suất của thuỷ tinh đối với các ánh sáng đơn sắc lần lượt là:

Với tia tím λ t = 0 , 4 μ m  thì n t = 1 , 7.  

Với tia vàng λ v = 0 , 6 μ m thì  n v = 1 , 625.

Với tia đỏ λ d = 0 , 75 μ m  thì  n d = 1 , 6.

+ Mặt khác, theo định nghĩa chiết suất n = c v ,  suy ra, công thức xác định vận tốc theo chiết suất:  v = c n .

Với tia tím thì  v t = c n t = 3.10 8 1 , 7 ≈ 1 , 765.10 8 ( m / s ) .

Với tia vàng thì  v v = c n v = 3.10 8 1 , 625 ≈ 1 , 846.10 8 ( m / s ) .

Với tia đỏ thì  v d = c n d = 3.10 8 1 , 6 ≈ 1 , 875.10 8 ( m / s ) .

2) Khi tia vàng có góc lệch cực tiểu: r 1 v = r 2 v = A 2 = 30 0 sin i 1 = n v . sin r 1 v  

⇒ sin i 1 = n v . sin r 1 v = 1 , 625. sin 30 0 ⇒ i 1 ≈ 54 , 34 0  

+ Sử dụng công thức lăng kính: s i n i 1 = n . sin r 1 s i n i 2 = n . sin r 2 A = r 1 + r 2 D = ( i 1 + i 2 ) − A cho các tia sáng đơn sắc:

Tia tím:  s i n i 1 = n t . sin r 1 t A = r 1 t + r 2 t s i n i 2 t = n t . sin r 2 t ⇒ s i n 54 , 34 0 = 1 , 7. sin r 1 t ⇒ r 1 t ≈ 28 , 55 0 r 2 t = 60 0 − r 1 t = 60 0 − 30 , 52 0 = 29 , 48 0 s i n i 2 t = n t . sin r 2 t = 1 , 7. sin 31 , 45 0 ⇒ i 2 t ≈ 62 , 50 0

Tia đỏ:  s i n i 1 = n d . sin r 1 d A = r 1 d + r 2 d s i n i 2 d = n d . sin r 2 d ⇒ s i n 54 , 34 0 = 1 , 6. sin r 1 d ⇒ r 1 t ≈ 30 , 52 0 r 2 d = 60 0 − r 1 t = 60 0 − 30 , 52 0 = 29 , 48 0 s i n i 2 d = n d . sin r 2 d = 1 , 6. sin 29 , 48 0 ⇒ i 2 d ≈ 51 , 94 0

+ Góc hợp bởi hai tia giới hạn ló ra khỏi mặt bên AC là

i 2 t − i 2 d = 62 , 50 0 − 51 , 94 0 = 10 , 56 0  

Chú ý: Nếu trong chùm sáng hẹp chiếu vào lăng kính có một màu nào đó cho góc lệch cực tiểu thì sẽ không có màu nào cho góc lệch cực tiểu. Muốn màu khác cho góc lệch cực tiểu thì ta phải thay đổi góc tới i₁ bằng cách quay lăng kính hoặc quay tia ló hoặc cả hai:

sin i 1 = n . sin A 2 ⇒ i 1 = ? sin i ' 1 = n ' . sin A 2 ⇒ i ' 1 = ?