Giải Câu hỏi trang 38 SGK Khoa học tự nhiên 9

Lời giải

Câu 1.

Khi tia sáng truyền qua lăng kính thuỷ tinh đặt trong không khí, lăng kính có chiết suất lớn hơn không khí nên tại mỗi mặt tia sáng bị khúc xạ. Kết quả là tia ló ra khỏi lăng kính luôn bị lệch về phía đáy của lăng kính so với tia tới.

Đối chiếu với Hình 7.7:
- Hình A: tia ló gần như không đổi phương → sai.
- Hình B và D: tia ló chếch lên trên (lệch về phía đỉnh) → sai.
- Hình C: tia ló lệch về phía đáy lăng kính → đúng.

Vậy Hình C chỉ đúng đường đi của tia sáng qua lăng kính.

Câu 2.

Lăng kính có tiết diện là tam giác đều $ABC$ nên góc chiết quang (góc ở đỉnh) là:
$$A = 60^\circ$$
Chiết suất $n = 1{,}41 \approx \sqrt{2}$, góc tới mặt $AB$ là $i_1 = 45^\circ$.

a) Khúc xạ tại mặt $AB$ (từ không khí vào thuỷ tinh):

Áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng:
$$\sin i_1 = n\,\sin r_1$$
$$\sin r_1 = \frac{\sin 45^\circ}{1{,}41} = \frac{0{,}707}{1{,}41} \approx 0{,}5$$
$$\Rightarrow r_1 = 30^\circ$$

b) Xác định góc tới mặt $AC$:

Trong lăng kính ta có hệ thức: $r_1 + r_2 = A$
$$r_2 = A - r_1 = 60^\circ - 30^\circ = 30^\circ$$

c) Khúc xạ tại mặt $AC$ (từ thuỷ tinh ra không khí):

$$n\,\sin r_2 = \sin i_2$$
$$\sin i_2 = 1{,}41 \times \sin 30^\circ = 1{,}41 \times 0{,}5 \approx 0{,}707 = \sin 45^\circ$$
$$\Rightarrow i_2 = 45^\circ$$

Vì $i_2 = 45^\circ < 90^\circ$ nên tia sáng ló được ra ngoài ở mặt $AC$ (không bị phản xạ toàn phần).

d) Đường truyền và góc lệch:

Tia sáng tới mặt $AB$ với $i_1 = 45^\circ$, khúc xạ với $r_1 = 30^\circ$ truyền trong lăng kính, tới mặt $AC$ với góc $r_2 = 30^\circ$ rồi ló ra với $i_2 = 45^\circ$. Vì $i_1 = i_2 = 45^\circ$ nên đường truyền đối xứng qua mặt phân giác của góc $A$, tia ló lệch về phía đáy $BC$.

Góc lệch của tia ló so với tia tới:
$$D = i_1 + i_2 - A = 45^\circ + 45^\circ - 60^\circ = 30^\circ$$

Vậy tia sáng đi qua lăng kính theo đường đối xứng, bị lệch về phía đáy một góc $D = 30^\circ$.

Đáp số