70 Bài tập về Lăng kính (2024) có đáp án chi tiết nhất

1900.edu.vn xin giới thiệu: Tổng hợp các dạng bài tập Lăng kính Vật lí 11. Đây sẽ là tài liệu tham khảo hữu ích, giúp các bạn học sinh ôn tập và củng cố kiến thức đã học, tự luyện tập nhằm học tốt môn Vật lí 11, giải bài tập Vật lí 11 tốt hơn. Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết bài viết dưới đây.

Bài tập về lăng kính

Kiến thức cần nhớ

1. Cấu tạo của lăng kính

- Lăng kính là một khối chất trong suốt, đồng chất (thủy tinh, nhựa…), thường có dạng lăng trụ tam giác.

Lý thuyết Lăng kính | Vật lí lớp 11 (ảnh 1)

- Lăng kính được biểu diễn bằng tam giác tiết diện thẳng.

- Về phương diện quang học, một lăng kính được đặc trưng bởi:

+ Góc chiết quang A (góc hợp bởi hai mặt của lăng kính).

+ Chiết suất n.

Lý thuyết Lăng kính | Vật lí lớp 11 (ảnh 1)

2. Đường truyền của tia sáng qua lăng kính

a. Tác dụng tán sắc ánh sáng trắng

Chùm ánh sáng trắng khi đi qua lăng kính sẽ bị phân tích thành nhiều chùm sáng đơn sắc khác nhau do chiết suất của chất làm lăng kính đối với mỗi ánh sáng khác nhau là khác nhau.

⇒ Đó là hiện tượng tán sắc ánh sáng bởi lăng kính.

Lý thuyết Lăng kính | Vật lí lớp 11 (ảnh 1)

b. Đường truyền của tia sáng (ánh đơn sắc) qua lăng kính

 Tia ló ra khỏi lăng kính luôn lệch về đáy lăng kính so với tia tới.

- Góc tạo bởi tia ló và tia tới gọi là góc lệch D của tia sáng khi truyền qua lăng kính.

Lý thuyết Lăng kính | Vật lí lớp 11 (ảnh 1)

- Vẽ đường đi của tia sáng đơn sắc qua lăng kính:

+ Khi tia sáng vuông góc với mặt lăng kính sẽ đi thẳng.

+ Nếu r2 < igh : tia sáng khúc xạ ra ngoài, với góc ló i2 (sini2 = nsinr2)

+ Nếu r2 = igh  i2 = 900, tia ló đi sát mặt bên thứ 2 của lăng kính.

+ Nếu r2 > igh tia sáng sẽ phản xạ toàn phần tại mặt bên này (Giả sử tại J có góc i’ là góc khúc xạ và tính được sini’ >1  phản xạ toàn phần tại J).

3. Các công thức lăng kính

-  Công thức lăng kính đặt trong không khí:

sini1 = nsinr1  

 sini2 = nsinr2

A = r1 + r2

D = i1 + i2 – A

Trong đó:

+ A: góc chiết quang

+ D: góc lệch

- Trong trường hợp góc i1 và góc chiết quang A nhỏ (< 100) thì:

i1 = nr1 

i2 = nr2

A = r1 + r2

D = (n - 1)A

4. Công dụng của lăng kính

a. Máy quang phổ

- Lăng kính là bộ phận chính của máy quang phổ.

Lý thuyết Lăng kính | Vật lí lớp 11 (ảnh 1)

- Máy quang phổ phân tích ánh sáng từ nguồn phát ra thành các thành phần đơn sắc, nhờ đó xác định được cấu tạo của nguồn sáng.

Lý thuyết Lăng kính | Vật lí lớp 11 (ảnh 1)

b. Lăng kính phản xạ toàn phần

- Lăng kính phản xạ toàn phần là lăng kính thủy tinh có tiết diện thẳng là một tam giác vuông cân.

Lý thuyết Lăng kính | Vật lí lớp 11 (ảnh 1)

- Lăng kính phản xạ toàn phần được sử dụng để tạo ảnh thuận chiều (ống nhòm, máy ảnh…)

 Lý thuyết Lăng kính | Vật lí lớp 11 (ảnh 1)

Lý thuyết Lăng kính | Vật lí lớp 11 (ảnh 1)

 

Bài tập tự luyện có hướng dẫn

Bài 1. Lăng kính có góc ở đỉnh là 60o. Chùm tia song song qua lăng kính có độ lệch cực tiểu là Dmin = 42o. Tìm chiết suất của lăng kính.

A.1,2

B. 2,5

C. 1,55

D. 3,21

Đáp án: C

Điều kiện góc lệch cực tiều: D = Dmin ⇒ i1 = i2 = i

Khi đó:

Bài 2. Một lăng kính thủy tinh có chiết suất n = 1,5; tiết diện chính là một tam giác đều, được đặt trong không khí. Tính góc lệch của tia sáng qua lăng kính khi góc tới là 30o.

A. 47,1o

B. 22,5o

C. 36,4o

D. 40,5o

Đáp án: A

Lăng kính có tiết diện chính là một tam giác đều A = 60o.

Ta có

Định luật khúc xạ tại J: sini2 = nsinr2 = 1,5.sin40,53o ⇒ i2 = 77,1o

→ Góc lệch của tia sáng qua lăng kính là: D = i1 + i2 – A = 47,1o

Bài 3. Chọn câu trả lời đúng. Hai tia sáng song song chiếu thẳng góc vào mặt đáy của lăng kính như hình vẽ , có chiết suất n=√2. Góc giữa hai tia ló là:

A. 30o

B. 45o

C. 60o

D. 90o

Đáp án: A

Từ định luật khúc xạ suy ra góc ló ở mặt bên của mỗi tia là 45o, áp dụng tổng các góc trong tứ giác suy ra góc hợp với hai tia ló là 30o

Bài 4. Một lăng kính có góc chiết quang A và chiết suất n. chiếu một tia tới nằm trong tiết diện thẳng vào mặt bên dưới góc tới i1 = 45o, khi đó góc lệch D đặt gí trị cực tiểu và bằng 30o, tìm chiết suất của lăng kính.

A.1,2

B. √3

C. √2

D. 3,21

Đáp án: C                                                

Bài 5. Một lăng kính có góc chiết quang A = 60o. Khi ở trong không khí thì góc lệch của cực tiểu là 30o. Khi ở trong một chất lỏng trong suất chiết suất x thì góc lệch cực tiểu là 4o. Cho biết  Xác định giá trị của x.

A. 4/3

B. √3

C. √2

D. 3/2

Đáp án: A

Trong không khí:

Điều kiện góc lệch của cực tiểu khi:

Mà: sin⁡i=nsin r

Chiết suất của chất làm lăng kính là:

Trong chất lỏng chiết suất x:

Điều kiện góc lệch cực tiểu khi:

Mà: x.sini = n.sinr

Giá trị của x là:

Bài 6. Để chế tạo lăng kính phản xạ toàn phần đặt trong không khí thì phải chọn thủy tinh để chiết suất là

A. n > √2

B. n > √3

C. n > 1,5

D. √3 > n > √2

Đáp án: A

Lăng kính phản xạ toàn phần là là lăng kính có tiết diện thẳng là một tam giác vuông cân. Do đó góc tới i = 45o

Xét i = igh

Ta có

Vậy để chế tạo lăng kính phản xạ toàn phần đặt trong không khí thì phải chọn thủy tinh để chiết suất là n > √2.    

Bài 7. Có ba trường hợp truyền tia sáng qua lăng kính như hình vẽ. Ở các trường hợp nào sau đây, lăng kính không làm tia ló lệch về phía đáy?

A. Trường hợp (1)

B. Các trường hợp (1) và (2)

C. Ba trường hợp (1), (2) và (3).

D. Không trường hợp nào.

Đáp án: D

Ở các trường hợp trên, trương hợp nào lăng kính cũng làm tia ló lệch về phía đáy BC

Bài 8. Cho tia sáng truyền tới lăng kính như hình vẽ. Tia ló truyền đi đi sát mặt BC. Góc lệch tạo bởi lăng kính có giá trị nào sau đây?

A. 0o

B. 22,5o

C. 45o

D. 90o

Đáp án: C

Từ hình vẽ, ΔABC vuông cân ⇒ 

SI ⊥ AC ⇒ Tia SI truyền thẳng vào môi trường trong suốt ABC mà không bị khúc xạ ⇒ góc tới ở mặt AB bằng i1 = 0, Góc khúc xạ r1 = 0

Và góc tới mặt BC là: 

Tia ló truyền sát mặt BC ⇒ góc ló i2 = 90o

→ Góc lệch tạo bởi lăng kính có giá trị:

Bài 9. Tiếp theo câu 8. Chiết suất n của lăng kính có giá trị nào sau đây? (Tính với một chữ só thập phân).

A. 1,4

B. 1,5

C. 1,7

D. Khác A, B, C

Đáp án: A

Ta thấy tia ló truyền đi sát mặt BC ⇒ góc tới mặt BC bằng góc giới hạn: r2 = igh

và 

Bài 10. Lăng kính thủy tinh có tiết diện thẳng là tam giác cân ABC đỉnh A. Một tia đơn sắc được chiếu vuông góc tới mặt bên AB. Sau hai lần phận toàn phần trên hai mặt AC và AB, tia ló ra khỏi đáy BC theo phương vuông góc với BC. Góc chiết quang A của lăng kính là

A. 30o

B. 22,5o

C. 36o

D. 40o

Đáp án: C

 

Ta có:

Mặt khác từ hình vẽ: SI // pháp tuyến tại J

Theo tính chất góc trong của tam giác cân ABC ta có:

Bài 11. Lăng kính được cấu tạo bằng khối chất trong suốt, đồng chất, thường có dạng hình lăng trụ. Tiết diện thẳng của lăng kính hình

A. tròn

B. elip

C. tam giác

D. chữ nhật

Đáp án: C

Vì lăng kính thường có dạng hình lăng trụ nên tiết diện thẳng của lăng kính là hình tam giác.

Bài 12. Biết một lăng kính có tiết diện thẳng là tam giác ABC, góc chiết quang A. tia sáng đi tới mặt bên AB và ló ra mặt bên AC. So với tia tới thì tia ló

A. lệch một góc chiết quang A

B. đi ra ở góc B

C. lệch về đáy của lăng kính

D. đi ra cùng phương

Đáp án: C

So với tia tới thì tia ló lệch về đáy của lăng kính

Bài 13. Chiếu một chùm sáng song song tới mặt bên của một lăng kính và có tia ló ra mặt bên còn lại. Khi thay đổi góc tới của tia tới thì góc lệch giữa tia ló so với tia tới

A. luôn tăng dần

B. luôn giảm dần

C. luôn không đổi

D. giảm rồi tăng

Đáp án: D

Khi thay đổi góc tới của tia tới thì góc lệch giữa tia ló so với tia tới giảm rồi tăng

Bài 14. Khi chiếu một chùm tia sáng vào mặt bên của một lăng kính đặt trong không khí, phát biểu nào sau đây là sai?

A. Góc khúc xạ của tia sáng tới nhỏ hơn góc tới

B. Góc tới mặt bên thứ hai nhỏ hơn góc ló ra khỏi lăng kính

C. Luôn có chùm tia sáng ló ra khỏi mặt bên thứ hai

D. Chùm sáng bị lệch về đấy khi đi qua lăng kính.

Đáp án: C

Nếu góc tới mặt bên thứ hai lớn hơn góc giới hạn igh thì sẽ không cho tia ló ra khỏi mặt bên thứ hai.

Bài 15. Trong một số dụng cụ quang, khi cần làm cho chùm sáng lệch một góc vuông, người ta thường dùng lăng kính phản xạ toàn phần thay cho gương phẳng vì

A. tiết kiệm chi phí sản xuất vì không cần mạ bạc

B. khó điều chỉnh gương nghiêng 45o, còn lăng kính thì không cần điều chỉnh

C. lớp mạ mặt sau của gương tạo nhiều ảnh phụ do phản xạ nhiều lần

D. lăng kính có hệ số phản xạ gần 100% cao hơn ở gương

Đáp án: C

Người ta thường dùng lăng kính phản xạ toàn phần thay cho gương phẳng vì lớp mạ mặt sau của gương tạo nhiều ảnh phụ do phản xạ nhiều lần.

Xem thêm các dạng câu hỏi và bài tập liên quan khác

70 Bài tập về Kính hiển vi (có đáp án)
70 Bài tập về Lăng kính (2024) có đáp án chi tiết nhất (trang 1)
Trang 1
70 Bài tập về Lăng kính (2024) có đáp án chi tiết nhất (trang 2)
Trang 2
70 Bài tập về Lăng kính (2024) có đáp án chi tiết nhất (trang 3)
Trang 3
70 Bài tập về Lăng kính (2024) có đáp án chi tiết nhất (trang 4)
Trang 4
70 Bài tập về Lăng kính (2024) có đáp án chi tiết nhất (trang 5)
Trang 5
70 Bài tập về Lăng kính (2024) có đáp án chi tiết nhất (trang 6)
Trang 6
70 Bài tập về Lăng kính (2024) có đáp án chi tiết nhất (trang 7)
Trang 7
70 Bài tập về Lăng kính (2024) có đáp án chi tiết nhất (trang 8)
Trang 8
Để xem toàn bộ tài liệu, vui lòng tải xuống
Bình luận (0)

Đăng nhập để có thể bình luận

Chưa có bình luận nào. Bạn hãy là người đầu tiên cho tôi biết ý kiến!