Sách bài tập KHTN 9 Bài 7 (Kết nối tri thức): Lăng kính

Giải SBT KHTN 9 Bài 7: Lăng kính

Bài 7.1 trang 19 Sách bài tập KHTN 9: Hãy mô tả cấu tạo của lăng kính trong phòng thí nghiệm bằng hình vẽ và chỉ ra góc chiết quang, mặt bên, cạnh và đáy của lăng kính.

Lời giải:

Cấu tạo của lăng kính trong phòng thí nghiệm được mô tả như sau:

Bài 7.2 trang 19 Sách bài tập KHTN 9: Một tia sáng truyền qua tiết diện thẳng của một lăng kính như Hình 7.1. Góc lệch D của tia sáng có giá trị phụ thuộc các biến số độc lập nào?

A. Góc tới i, và góc A.

B. Góc A và chiết suất n.

C. Góc A, góc tới i₁ và chiết suất n.

D. Góc A, góc tới i₁ và góc tới i₂.

Lời giải:

Đáp án đúng là: C

Góc lệch D của tia sáng có giá trị phụ thuộc các biến số độc lập: Góc A, góc tới i₁ và chiết suất n.

Bài 7.3 trang 19 Sách bài tập KHTN 9: Tìm phát biểu sai.

A. Ánh sáng trắng là hỗn hợp của nhiều ánh sáng đơn sắc có màu từ đỏ đến tím.

B. Mặt Trời và các đèn có dây tóc nóng phát ra là ánh sáng trắng.

C. Lăng kính có tác dụng tách riêng các chùm sáng có màu sắc khác nhau trong chùm sáng trắng cho mỗi chùm đi theo một phương khác nhau.

D. Ánh sáng trắng là hỗn hợp của hai hay nhiều ánh sáng đơn sắc.

Lời giải:

Đáp án đúng là: D

Ánh sáng trắng là hỗn hợp của nhiều ánh sáng đơn sắc có màu từ đỏ đến tím.

Bài 7.4 trang 20 Sách bài tập KHTN 9: Một lăng kính có tiết diện thẳng là tam giác vuông như Hình 7.2. Biết góc ABC = 30°, góc chiết quang của lăng kính có giá trị bằng

A. 30°.

B. 90°.

C. 60°.

D. 30°, 90° hoặc 60° tuỳ thuộc vào đường truyền của tia sáng.

Lời giải:

Đáp án đúng là:

Theo như Hình 7.2, góc A = 90⁰, góc B = 30⁰, vậy góc C = 60⁰ (Tổng 3 góc của một tam giác bằng 180⁰).

Tuỳ thuộc vào đường truyền của tia sáng, góc chiết quang có thể là góc A, B hoặc C trong tam giác ABC nên góc chiết quang của lăng kính có thể có giá trị bằng 90°, 30° hoặc 60°.

Bài 7.5 trang 20 Sách bài tập KHTN 9: Một tia sáng tới vuông góc với mặt AB của tiết diện thẳng của một lăng kính có chiết suất n = 1,41 và góc ở đỉnh A = 30°, B là góc vuông (Hình 7.3).Tính góc lệch của tia sáng qua lăng kính. Cho biết sin 30°= 0,5; sin 45° $\approx$ 0,7.

Lời giải:

Tia tới SI $\perp$ AB $\Rightarrow i_1=0;r=0;i_2=A={30}^{°}$

$\mathrm{s}{\text{inr}}_2=n\sin i_2=\sqrt{2}\sin {30}^{°}=\frac{\sqrt{2}}{2}\Rightarrow r_2={45}^{°}$

Góc lệch của tia sáng qua lăng kính là: D = ${15}^{°}$.

Bài 7.6 trang 20 Sách bài tập KHTN 9: Một tia sáng tới SI vuông góc với mặt AC của một lăng kính (ABC là tam giác vuông cân) như Hình 7.4. Biết tia sáng bị phản xạ toàn phần tại mặt BC bên trong lăng kính. Hãy vẽ tiếp đường truyền của tia sáng qua lăng kính.

Lời giải:

Đường truyền của tia sáng được mô tả như Hình 7.2G.

Bài 7.7 trang 20 Sách bài tập KHTN 9: Em có một tấm kính lọc A màu đỏ và một tấm kính lọc B màu lục.

a) Nếu nhìn một tờ giấy trắng qua cả hai tấm kính lọc đó thì em sẽ thấy tờ giấy đó màu gì? Giải thích.

b) Đặt tấm lọc A trước tấm kính lọc B hoặc đặt tấm kính lọc B trước tấm kính lọc A thì màu tờ giấy trong hai trường hợp có như nhau không? Giải thích

Lời giải:

Ta biết: chiếu ánh sáng trắng qua tấm kính lọc màu nào thì sẽ nhìn thấy được ánh sáng có màu của tấm kính lọc đó.

a) Ta sẽ thấy màu đen. Vì ánh sáng trắng được hắt lên từ tờ giấy sau khi qua tấm kính lọc A màu đỏ thì chỉ có ánh sáng đỏ truyền qua được. Ánh sáng đó không đi qua được tấm kính lọc B màu lục, nên ta thấy màu đen.

b) Nếu cho ánh sáng đi qua tấm kính lọc B trước rồi mới qua tấm kính lọc A thì hiện tượng xảy ra như trên và ta vẫn thấy tờ giấy màu đen.

Bài 7.8 trang 21 Sách bài tập KHTN 9: Giải thích tại sao khi đặt một vật màu tím dưới ánh sáng trắng ta thấy vật có màu tím, còn đặt một vật có màu vàng dưới ánh sáng trắng ta lại thấy vật có màu vàng.

Lời giải:

Trong chùm ánh sáng trắng có đủ các màu biến thiên từ đỏ đến tím. Khi đặt một vật màu tím dưới ánh sáng trắng, ta thấy nó có màu tím vì nó phản xạ tốt ánh sáng tím trong chùm ánh sáng trắng. Tương tự, vật có màu vàng phản xạ tốt ánh sáng vàng trong chùm ánh sáng trắng.

Bài 7.9 trang 21 Sách bài tập KHTN 9: Lăng kính trong câu 7.6 được gọi là lăng kính phản xạ toàn phần. Hãy thiết kế một kính tiềm vọng sử dụng hai lăng kính như thế và mô tả đường truyền của tia sáng bằng hình vẽ.

Lời giải:

Sơ đồ của kính tiềm vọng sử dụng hai lăng kính phản xạ toàn phần và đường truyền của tia sáng từ S qua kính tới mắt người quan sát tại C được mô tả như hình vẽ:

Bài 7.10 trang 21 Sách bài tập KHTN 9: Lăng kính thuỷ tinh có tiết diện thẳng là tam giác ABC cân tại đỉnh A. Một tia sáng đơn sắc được chiếu vuông góc tới mặt bên AB. Sau hai lần phản xạ toàn phần trên hai mặt AC và AB, tia sáng ló ra khỏi đáy BC theo phương vuông góc với BC. Vẽ đường truyền của tia sáng và tính góc chiết quang A.

Lời giải:

Đường truyền của lăng kính được mô tả như sau:

Có $\stackrel{\Lambda }{I_1}=\stackrel{\Lambda }{I_2}=i=\stackrel{\Lambda }{A}$ (góc có cạnh tương ứng vuông góc);

$\stackrel{\Lambda }{J_1}=\stackrel{\Lambda }{J_2}=\stackrel{\Lambda }{J}=2i=\stackrel{\Lambda }{B}$ (góc có cạnh tương ứng vuông góc).

$\Rightarrow \stackrel{\Lambda }{B}=2\stackrel{\Lambda }{A}$

Mặt khác: $\stackrel{\Lambda }{A}+2\stackrel{\Lambda }{B}={180}^{°}\Rightarrow \stackrel{\Lambda }{A}={36}^{°},\stackrel{\Lambda }{B}={72}^{°}$

Bài 7.11 trang 21 Sách bài tập KHTN 9: Sử dụng bìa giấy cắt thành một tấm bìa hình tròn, vẽ các hình rẻ quạt liên tiếp nhau trên mặt bìa, rồi tô màu các hình rẻ quạt ấy lần lượt theo thứ tự (đỏ - 1, da cam - 2, vàng - 3, lục - 4, lam - 5, chàm - 6, tím - 7) như Hình 7.5a. Khoét một lỗ tròn nhỏ giữa tấm bìa sao cho xuyên vừa chiếc bút chì. Dùng tay xoay bút để tấm bìa xoay nhanh dần (Hình 7.5b). Quan sát mặt tấm bìa và cho biết các màu sắc trên mặt tấm bìa thay đổi như thế nào và giải thích hiện tượng.

Lời giải:

Khi cho đĩa tròn đã tô màu quay tròn nhanh dần, ta sẽ thấy các màu sắc trên mặt đĩa bị “trộn lẫn” và biến thành màu trắng xám. Như vậy, kết quả thí nghiệm cho thấy khi các ánh sáng có nhiều màu khác nhau (đỏ, da cam, vàng, lục, lam, chàm, tím) tổng hợp lại sẽ có màu trắng.

Lý thuyết KHTN 9 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.

Về phương diện quang hình 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

Hiện tượng tác sắc ánh sáng là khi chiếu một chùm ánh sáng trắng hẹp đi qua lăng kính, ta sẽ thu được dài màu từ đỏ đến tím. Dải màu này là quang phổ của ánh sáng trắng.

- 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 => Lăng kính tạo được quang phổ của ánh sáng trắng.

- 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

- 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.

- Chiết suất của lăng kính đối với các ánh sáng đơn sắc khác nhau là khác nhau, chiết suất lớn nhất với tia tím, chiết suất nhỏ nhất với tia đỏ nên tia đỏ lệch ít nhất, tia tím lệch nhiều nhất.

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 những 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 nhau.

- Trong thực tế, người ta còn có thể tạo ra ánh sáng đơn sắc bằng cách chiếu ánh sáng trắng qua một tấm lọc màu (tấm lọc màu có thể là tấm kính màu hoặc mảnh giấy bóng có màu). Tấm lọc màu nào thì hấp thụ ít ánh sáng có màu đó nhưng hấp thụ mạnh ánh sáng có màu khác.