PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TOÁN
VỀ TÁN SẮC ÁNH SÁNG
1. Phương pháp
Ta nhắc lại một số kiến thức cần nhớ:
Định luật khúc xạ ánh sáng.
+ Tia khúc xạ nằm trong cùng mặt phẳng với tia tới và ở bên kia pháp tuyến so với pháp tuyến.
+ Đối với hai môi trường trong suốt nhất định, tỉ số giữa sin góc tới (sin i) với sin góc khúc xạ (sin r) luôn luôn là một hằng số. Tức là nếu tia sáng truyền từ môi trường có chiết suất n1 sang môi trường có chiết xuất n2 thì ta có:


Công thức lăng kính:
Chiếu tia sáng từ không khí (chiết suất xấp sỉ 1) vào mặt bên thứ nhất của lăng kính (có chiết suất n, có góc chiết quang A) với góc tới i1, góc khúc xạ khi ánh sáng qua mặt bên thứ nhất là r1, góc tới mặt bên thứ hai là r2, và góc khúc xạ khi ánh sáng qua mặt bên thứ hai là i2. Khi đó ta có:
+ Công thức lăng kính:







+ Trường hợp i và A nhỏ, sử dụng
ta có:





+ Góc lệch cực tiểu:

+ Công thức tính góc lệch cực tiểu:

Điều kiện để có phản xạ toàn phần:
+ Ánh sáng từ môi trường chiết quang hơn sang môi trường chiết quang kém (n1> n2)
+ Góc tới phải lớn hơn hoặc bằng góc giới hạn
với

Với ánh sáng trắng: ta có

2. Ví dụ minh họa:
Ví dụ 1:Gọi
và
lần lượt là chiết suất của một môi trường trong suốt đối với các ánh áng đơn sắc đỏ, tím và vàng. Sắp xếp nào sau đây đúng
A.
B.
C.
D.

Lời giải
Ta có:
nên

Đáp án: A
Ví dụ 2: Bước sóng của ánh sáng đỏ trong không khí là
. Tính bước sóng của ánh sáng đó trong nước biết chiết suất của nước đối với ánh sáng đỏ là

A.
B.
C.
D.

Lời giải
Vì không khí có chiết xuất xấp xỉ bằng 1 nên có thể coi bước sóng của một ánh sáng đơn sắc trong không khí bằng bước sóng của nó trong chân không. Trong chân không, bước sóng của ánh sáng đơn sắc là
. Trong môi trường có chiết suất n, bước sóng của ánh sáng đơn sắc là

Thay số, ta được

Đáp án B
STUDY TIP

Bước sóng ánh sáng trong môi trường có chiết suất n:

Với
là bước sóng ánh sáng trong chân không.


Ví dụ 3: Một lăng kính có góc chiết quang là 60°. Biết chiết suất của lăng kính đối với ánh sáng đó là 1,5. Chiếu tia sáng màu đỏ vào mặt bên của lăng kính với góc tới 60°. Góc lệch của tia ló và tia tới là:
A.
B.
C.
D.

Lời giải
Sử dụng công thức lăng kính, ta có:


Mặt khác

Vậy góc lệch

Đáp án C
STUDY TIP

Bài toán này thuần sử dụng công thức lăng kính, mục đích để bạn đọc nhớ lại công thức!


Ví dụ 4: Một lăng kính thủy tinh có góc chiết quang
, có chiết suất đối với tia đỏ là 1,514; đối với tia tím là 1,532. Góc lệch cực tiểu của hai tia này là:
A.
và
B.
và

C.
và
D.
và

Lời giải
Đối với tia đỏ:

Từ đó suy ra:

Đối với tía tím:

Từ đó suy ra:

Đáp án A

STUDY TIP

Bài toán nhắc lại công thức góc lệch cực tiểu. Với mỗi ánh sáng khác nhau sẽ có góc lệch cực tiểu khác nhau


Ví dụ 5: Một lăng kính thủy tinh có góc chiết quang
, đặt trong không khí. Chiết suất của lăng kính đối với ánh sáng đỏ và tím lần lượt là 1,643 và 1,685. Chiếu một chùm tia sáng hẹp gồm hai bức xạ đỏ và tím vào mặt bên của lăng kính theo phương vuông góc với mặt này. Góc tạo bởi tia đỏ và tia tím sau khi ló ra khỏi mặt bên kia của lăng kính gần nhất với
A.
B.
C.
D.

Lời giải
Vì góc chiết quang nhỏ hơn 10° nên ta có thể dùng công thức góc lệch

Ta có
và

Góc tạo bởi tia ló đỏ và tia ló tím là:


Đáp án A
Ví dụ 6: Chiếu một tia sáng đơn sắc màu vàng từ không