Lăng kính là gì? Công thức tính và ứng dụng của lăng kính trong khoa học đời sống

Lăng kính có nhiều công dụng trong khoa học và kỹ thuật, lăng kính là bộ phận chính của máy quang phổ. Ngoài ra, lăng kính phản xạ toàn phần được sử dụng để tạo ảnh thuận chiều trong ống nhòm và máy ảnh,…

Lăng kính là gì? có cấu tạo như thế nào? Đường truyền của tia sáng (tia ló và tia tới) qua lăng kính có mối quan hệ như thế nào? Các công thức của lăng kính được viết ra sao? cùng tìm hiểu qua bài viết dưới đây của Trang tài liệu nhé!

Lăng kính là gì?

Khái niệm: Lăng kính là một dụng cụ quang học, sử dụng để khúc xạ, phản xạ và tán xạ ánh sáng sang các màu quang phổ (như màu sắc của cầu vồng). Nó là một khối trong suốt và đồng chất (làm từ thủy tinh, nhựa…), được giới hạn bởi hai mặt phẳng không song song. Lăng kính tam giác có tiết diện thẳng là một hình tam giác.

Cấu tạo của lăng kính

Cấu tạo của lăng kính:

• Hai mặt phẳng giới hạn không song song gọi là các mặt bên của lăng kính.
• Giao tuyến của hai mặt bên gọi là cạnh của lăng kính.
• Mặt đối diện của cạnh là đáy của lăng kính.
• Góc hợp bởi hai mặt lăng kính gọi là góc chiết quang hay góc ở đỉnh.

Về phương diện quang học, lăng kính có những yếu tố đặc trưng sau đây:

• Góc chiết quang A.
• Chiết suất n.

Tán sắc ánh sáng là gì?

Chùm ánh sáng trắng (ánh sáng mặt trời) 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. Đây chính là sự tán sắc ánh sáng.

Công thức tính lăng kính

Công thức lăng kính tổng quát:

• Sini₁ = n.sinr₁
• Sini₂ = n.sinr₂
• r₁ + r₂ = A
• D = i₁ + i₂ – A
• Trong đó: A: là góc chiết quang, n: chiết suất, D: Góc lệch

Công thức lăng kính trong trường hợp góc chiết quang A < 10^o và góc tới i nhỏ:

• sini ≈ i; sinr ≈ r
• i₁ = n.r₁
• i₂ = n.r₂
• D = i₁ + i₂ – A = nr₁ + nr₂ – A = n.A – A = (n – 1)A

Ứng dụng của lăng kính

Thông qua việc xác định góc lệch cực tiểu của lăng kính và góc chiết quang của lăng kính, bạn có thể tính được chiết suất của lăng kính => ứng dụng đo chiết suất của chất rắn, chất lỏng bằng giác kế.

Ánh sáng dùng trong thí nghiệm là ánh sáng đơn giản trường hợp ánh sáng tới từ nguồn sáng phức tạp thì tia ló sẽ bị tách ra thành nhiều thành phần ánh sáng có mầu sắc khác nhau.

Một số lăng kính có cấu tạo hình học và chất liệu đặc biệt có khả năng vừa cho ánh sáng đi qua vừa phản xạ toàn phần dùng đề điều chỉnh đường đi của tia sáng hoặc tạo ảnh thuận chiều trong máy ảnh, ống nhòm …

Lăng kính Abbe–König dùng để đảo ảnh 180° và thường được dùng trong các ống nhòm và một số loại Kính Thiên Văn. Nó có cấu tạo gồm 2 lăng kính thủy tinh được gắn chặt với nhau tạo thành hình chữ V lùn đối xứng. Ánh sáng đi vào vuông góc với 1 mặt, phản xạ toàn phần tại 1 mặt nghiêng 30°, rồi tiếp tục được phản xạ tại bộ phận “mái” ở đáy, sau đó ánh sáng được phản xạ tại mặt nghiêng 30° đối diện rồi đi ra vuông góc với mặt lăng kính.

​