Công thức vật lý 12 chương 5: sóng ánh sáng, bài 1: hiện tượng tán sắc

$v=\lambda f$

Khái niệm: 

- Sự tán sắc ánh sáng: Tán sắc ánh sáng là sự phân tách một chùm sáng phức tạp thành các chùm sáng đơn sắc.

- Ánh sáng đơn sắc: Là ánh sáng không bị tán sắc khi đi qua lăng kính. Mỗi ánh sáng đơn sắc có một màu nhất định gọi là màu đơn sắc. Mỗi màu đơn sắc có một bước sóng xác định trong mỗi môi trường.

- Ánh sáng trắng: Là tập hợp của vô số ánh sáng đơn sắc khác nhau có màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím.

- Quang phổ của ánh sáng trắng: Là dải có màu như cầu vồng (có vô số màu, được chia thành 7 màu chính là đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím).

- Ánh sáng qua các môi trường:

+ Khi truyền qua các môi trường trong suốt khác nhau, tần số của ánh sáng không thay đổi. Vận tốc và bước sóng của ánh sáng thay đổi tỉ lệ thuận với nhau.

+ Chiết suất của các chất trong suốt biến thiên theo màu sắc ánh sáng và tăng dần từ đỏ đến tím.

$n_{đỏ}<n_{cam}<n_{vàng}<n_{lục}<n_{lam}<n_{chàm}<n_{tím}$

$n=A+\frac{B}{{\lambda }^2}$

Công thức:

$n=A+\frac{B}{{\lambda }^2}$

Với A, B là hằng số.

     n : Chiết suất của môi trường

     $\lambda :$ Bước sóng ánh sáng $\left(m\right)$

$\lambda \text{'}=\frac{v\text{'}}{f}=\frac{\lambda }{n}=\frac{c}{fn}$

Với $v\text{'}$: Vận tốc ánh sáng trong môi trường n $\left(m/s\right)$

       $f:$Tần số của sóng ánh sáng $\left(Hz\right)$

       $\lambda$: Bước sóng ánh sáng trong không khí $\left(m\right)$

       c : Vận tốc ánh sáng trong chân không $\left(m/s\right)$

       n: Chiết suất của môi trường với ánh sáng đó 

$∆D=D_{tím}-D_{đỏ}$

Công thức lăng kính:

$$\begin{gathered} \sin \left(i\right)=n\sin \left(r\right) \\ \sin \left(i\text{'}\right)=n\sin \left(r\text{'}\right) \\ r+r\text{'}=A \\ D=i+i\text{'}-A=i-A+arc\sin \left(n\sin \left(A-arc\sin \left(\frac{\sin \left(i\right)}{n}\right)\right)\right) \end{gathered}$$

Với n là chiết suất của môi trường với ánh sáng đó

$∆D=D_{tím}-D_{đỏ}=$$arc\sin \left(n_{tím}\sin \left(A-arc\sin \left(\frac{\sin \left(i\right)}{n_{tím}}\right)\right)\right)-arc\sin \left(n_{đỏ}\sin \left(A-arc\sin \left(\frac{\sin \left(i\right)}{n_{đỏ}}\right)\right)\right)$

$∆D=\left(n_{tím}-n_{đỏ}\right)A$

Công thức lăng kính:

$$\begin{gathered} \sin \left(i\right)=n\sin \left(r\right) \\ \sin \left(i\text{'}\right)=n\sin \left(r\text{'}\right) \\ r+r\text{'}=A \\ D=i+i\text{'}-A=i-A+arc\sin \left(n\sin \left(A-arc\sin \left(\frac{\sin \left(i\right)}{n}\right)\right)\right) \end{gathered}$$

góc nhỏ : 

$$\begin{gathered} i=nr , i\text{'}=nr\text{'} \\ D=\left(n-1\right)A \end{gathered}$$

Với n là chiết suất của môi trường với ánh sáng đó

$∆D=D_{tím}-D_{đỏ}=\left(n_{tím}-n_{đỏ}\right)A$

$$\begin{gathered} D=i+i\text{'}-A \\ =i-A+arc\sin \left(n\sin \left(A-arc\sin \left(\frac{\sin \left(i\right)}{n}\right)\right)\right) \end{gathered}$$

$D=\left(n-1\right)A$

Công thức lăng kính:

$$\begin{gathered} \sin \left(i\right)=n\sin \left(r\right) \\ \sin \left(i\text{'}\right)=n\sin \left(r\text{'}\right) \\ r+r\text{'}=A \\ D=i+i\text{'}-A=i-A+arc\sin \left(n\sin \left(A-arc\sin \left(\frac{\sin \left(i\right)}{n}\right)\right)\right) \end{gathered}$$

Với n là chiết suất của môi trường với ánh sáng đó

Khi góc nhỏ : $D=\left(n-1\right)A$

Tại mặt bên :$i_{gh}=arc\sin \left(\frac{1}{n}\right)=r\text{'}$

Ánh sáng có chiết suất từ : $n_{tím}\to n$ sẽ bị phản xạ

Ánh sáng có chiết suất từ : $n\to n_{đỏ}$ sẽ bị ló

Bước 1: Xác định góc $r\text{'}$ của ánh sáng có chiết suất n trong lăng kính

Bước 2 : Xác định góc giới hạn của ánh sáng chiết suất n 

$i_{gh}$với ánh sáng có chiết suất n $i_{gh}=arc\sin \left(\frac{1}{n}\right)$

$r\text{'}<i_{gh}$ : Ánh sáng n bị ló

$r\text{'}>i_{gh}$: Ánh sáng n bị ló ra ngoài

$r\text{'}=i_{gh}$: Tia ló đi theo mặt phân cách

Bước 3: So sánh chiết suất của các màu

$n_{tím}>...>n>...>n_{đỏ}$

$\Rightarrow {i_{gh}}_{tím}<...<i_{gh}<...<{i_{gh}}_{đỏ}$

Ánh sáng có chiết suất từ : $n_{tím}\to n$ sẽ bị phản xạ

Ánh sáng có chiết suất từ : $n\to n_{đỏ}$ sẽ bị ló

$∆x=h\left(\tan \left(D_{tím}\right)-\tan \left(D_{đỏ}\right)\right)$

Bước 1 : Xác định góc ló của tia đỏ và tím:

$$\begin{gathered} \left\{\begin{array}{l}\sin \left(i\right)=n_{đỏ}\sin \left(r_{đỏ}\right)\\ \sin \left(i\right)=n_{tím}\sin \left(r_{tím}\right)\end{array}\right.\Rightarrow r_{đỏ};r_{tím} \\ \left\{\begin{array}{l}{i}_{2đỏ}=arc\sin \left(\frac{r_{đỏ}}{n_{đỏ}}\right)\\ i_{2tím}=arc\sin \left(\frac{r_{tím}}{n_{tím}}\right)\end{array}\right. \end{gathered}$$

Bước 2: Xác định góc lệch của tia đỏ và tia tím

$$\begin{gathered} D_{đỏ}=i+i_{2 đỏ}-A \\ {D}_{tím}=i+i_{2 tím}-A \end{gathered}$$

Bước 3: Xác định bề rộng quang phổ trên màn

$∆x=h\left(\tan \left(D_{tím}\right)-\tan \left(D_{đỏ}\right)\right)$

Với h là khoảng cách từ tia phân giác của lăng kính tới màn $\left(m\right)$

$∆x:$ Bề rộng quang phổ trên màn $\left(m\right)$

$∆x=h\left(D_{tím}-D_{đỏ}\right)=Ah\left(n_{tím}-n_{đỏ}\right)$

Khi góc nhỏ :

$$\begin{gathered} D_{đỏ}=\left(n_{đỏ}-1\right)A \\ {D}_{tím}=\left(n_{tím}-1\right)A \end{gathered}$$

Khi đó bề rộng quang phổ trên màn:

$\sin \left(x\right)\approx \tan \left(x\right)\approx x$

$∆x=h\left(\tan \left(D_{tìm}\right)-\tan \left(D_{đỏ}\right)\right)=h.A\left(n_{tím}-n_{đỏ}\right)$

$i<arc\sin \left(n_{đỏ}\sin \left(A-arc\sin \left(\frac{1}{n_{đỏ}}\right)\right)\right)$

 Do $n_{tím}>n_{đỏ}$nên nếu tia màu đỏ bị phản xạ thì các tia còn lại cũng đều bị phản xạ.

Xét $i_{g{h}_{đỏ}}=arc\sin \left(\frac{1}{n_{đỏ}}\right)$ để xr phản xạ : $r{\text{'}}_{đỏ}=arc\sin \left(\frac{1}{n_{đỏ}}\right)$

Mà 

$$\begin{gathered} r+r\text{'}=A \\ \Rightarrow r_{đỏ}=A-r{\text{'}}_{đỏ}<A-arc\sin \left(\frac{1}{n_{đỏ}}\right) \end{gathered}$$

Và 

$$\begin{gathered} \left\{\begin{array}{l}{r}_{đỏ}<A-arc\sin \left(\frac{1}{n_{đỏ}}\right)\\ \sin \left(i\right)=n_{đỏ}\sin \left(r_{đỏ}\right)\end{array}\right. \\ \Rightarrow i<arc\sin \left(n_{đỏ}\sin \left(A-arc\sin \left(\frac{1}{n_{đỏ}}\right)\right)\right) \end{gathered}$$

Trong công thức ta dùng radian

Mở rộng nếu chùm sáng có những chiết suất bất kì ta chọn ánh sáng có chiết suất thấp nhất.

Điều kiện xảy ra phản xạ toàn phần của chùm sáng

$\left\{\begin{array}{l}{n}_2>n_1\\ i>i_{g{h}_{đỏ}}=arc\sin \left(\frac{1}{n_{đỏ}}\right)\end{array}\right.$

Chứng minh ta có : $n_{đỏ}<...<n_{tím}$ $\Rightarrow i_{g{h}_{đỏ}}>..>i_{g{h}_{tím}}$

Vậy ánh sáng sẽ bị phản xạ hết $i>i_{g{h}_{đỏ}}$

$Trong chân không,kk: v_{đỏ}=v_{cam}=..=v_{tím}=c$

$$\begin{gathered} Trong môi trường khác trên: \\ {v}_{đỏ}>v_{cam}>v_{vàng}>v_{lục}>v_{lam}>v_{chàm}>v_{tím} \end{gathered}$$

Trong chân không hoặc không khí các ánh sáng đơn sắc chuyển động cùng vận tốc

$v_{đỏ}=v_{cam}=..=v_{tím}=c$

Khi chúng cùng chuyển động qua cùng 1 môi trường

Ta có : $v=\frac{c}{n}$

mà 

$$\begin{gathered} Trong môi trường khác trên: \\ {n}_{đỏ}<n_{cam}<n_{vàng}<n_{lục}<n_{lam}<n_{chàm}<n_{tím} \end{gathered}$$

ta suy ra trong cùng một môi trường:

$v_{đỏ}>v_{cam}>v_{vàng}>v_{lục}>v_{lam}>v_{chàm}>v_{tím}$

Kết luận : Vận tốc của ánh sáng đơn sắc đơn lớn nhất và của ánh sáng đơn sắc tím là nhỏ nhất khi chúng đi qua cùng một môi trường khác không khí.

$$\begin{gathered} ∆D=r_{đỏ}-r_{tím} \\ =arc\sin \left(\frac{\sin \left(i\right)}{n_{đỏ}}\right)-arc\sin \left(\frac{\sin \left(i\right)}{n_{tím}}\right) \end{gathered}$$

Khi ánh sáng đi từ môi trường kk vào môi trường n:

Theo định luật khúc xạ ta có : $\left\{\begin{array}{l}\sin \left(i\right)=n_1\sin \left(r_1\right)\\ \sin \left(i\right)=n_2\sin \left(r_2\right)\end{array}\right.$

Gỉa sử $n_2>n_1$

Khi đó góc lệch : $∆D=r_1-r_2$

Khi tìm giữa góc lệch tia đỏ và tia tím :

$∆D=r_{đỏ}-r_{tím}=arc\sin \left(\frac{\sin \left(i\right)}{n_{đỏ}}\right)-arc\sin \left(\frac{\sin \left(i\right)}{n_{tím}}\right)$

Nếu ban đầu $i=0 thì ∆D=0$ ánh sáng không bị tách.

$∆x=h\left(\tan \left(r_{đỏ}\right)-\tan \left(r_{tím}\right)\right)$

Gọi $r_{đỏ}$ là góc khúc xạ của ánh sáng đơn sắc màu đỏ $\left(rad\right)$

      $r_{tím}$ là góc khúc xạ của ánh sáng đơn sắc màu tím $\left(rad\right)$

      $∆x$ là chiều dài quang phổ dưới đáy bể $\left(m\right)$

      $h:$ Độ cao của nước trong bể $\left(m\right)$

$∆x=h\left(\tan \left(r_{đỏ}\right)-\tan \left(r_{tím}\right)\right)$

$r_{đỏ}<r_{cam}<r_{lục}<r_{lam}<r_{chàm}<r_{tím}$

Khi ánh sáng đi từ môi trường có n ra kk:

Theo định luật khúc xạ ta có : $\left\{\begin{array}{l}{n}_{đỏ}\sin \left(i\right)=\sin \left(r_{đỏ}\right)\\ ..........\\ ..........\\ n_{tím}\sin \left(i\right)=\sin \left(r_{tím}\right)\end{array}\right.$

Ta lại có :$n_{đỏ}<n_{cam}<n_{vàng}<n_{lục}<n_{lam}<n_{chàm}<n_{tím}$

$$\begin{gathered} \Rightarrow \sin \left(r_{đỏ}\right)<...<\sin \left(r_{lục}\right)<...<\sin \left(r_{tím}\right) \\ \Rightarrow r_{đỏ}<r_{cam}<r_{lục}<r_{lam}<r_{chàm}<r_{tím} \end{gathered}$$

Kết luận :

Từ đỏ đến tím góc khúc xạ càng tăng $r_{đỏ} min ;r_{tím} max$

Từ đỏ đến tím góc lệch càng giảm $D=i-r$; $D_{tím} min ; D_{đỏ} max$

Từ đỏ đến tím góc hợp bởi tia khúc xạ và mặt phân cách càng giảm $\alpha =\frac{\pi }{2}-r$

$∆D=r_{tím}-r_{đỏ}=arc\sin \left(n_{tím}\sin \left(i\right)\right)-arc\sin \left(n_{đỏ}\sin \left(i\right)\right)$

Khi ánh sáng đi từ môi trường n ra không khí:

Th1 : $i<arc\sin \left(\frac{1}{n_{tím}}\right)$

Theo định luật khúc xạ ta có : $\left\{\begin{array}{l}{n}_{đỏ}\sin \left(i\right)=\sin \left(r_{đỏ}\right)\\ n_{tím}\sin \left(i\right)=\sin \left(r_{tím}\right)\end{array}\right.$

Khi đó góc lệch : $∆D=r_2-r_1$

Khi tìm giữa góc lệch tia đỏ và tia tím :

$∆D=r_{tím}-r_{đỏ}=arc\sin \left(n_{tím}\sin \left(i\right)\right)-arc\sin \left(n_{đỏ}\sin \left(i\right)\right)$

Nếu ban đầu $i=0 thì ∆D=0$ ánh sáng không bị tách.

Trường hợp tia bị phản xạ : $i>arc\sin \left(\frac{1}{n_{tím}}\right)$

Tia tím bị phản xạ toàn phần

$∆D=\frac{\mathrm{\pi }}{2}-i+r_{đỏ}=\frac{\mathrm{\pi }}{2}-i+arc\sin \left(n_{đỏ}\sin \left(i\right)\right)$

Trường hợp tia bị phản xạ : $i=arc\sin \left(\frac{1}{n_{tím}}\right)$

Lúc này tia tím nằm trên mpc

$∆D=\frac{\mathrm{\pi }}{2}-i-r_{đỏ}=\frac{\mathrm{\pi }}{2}-i-arc\sin \left(n_{đỏ}\sin \left(i\right)\right)$

$n_1\ge \frac{1}{\sin \left(i\right)} ; Bị phản xạ$

$n_2<\frac{1}{\sin \left(i\right)} ; Bị ló$

Ban đầu cho góc tới i và chiết suất của các ánh sáng đơn sắc :$n_1 ; n_2;n_3$

Xác định chiết suất của ánh sáng bị phản xạ với góc tới i

$$\begin{gathered} \sin \left(i_{gh}\right)=\sin \left(i\right)=\frac{1}{n} \\ \Rightarrow n=\frac{1}{\sin \left(i\right)} \end{gathered}$$

Khi có ánh sáng đơn sắc 

$$\begin{gathered} n_1>n \\ \Rightarrow i_{g{h}_1}<i_{gh} \end{gathered}$$

Khi đó ánh sáng $n_1$ bị phản xạ

Khi có ánh sáng đơn sắc 

$$\begin{gathered} n_2<n \\ \Rightarrow i_{g{h}_2}>i_{gh} \end{gathered}$$

Khi đó ánh sáng $n_2$ bị ló

$n\ge n_{as mpc}$ bị phản xạ

$n<n_{as mpc}$ bị ló

Gỉa sử ánh sáng ở mặt phân cách có chiết suất n:

$i_{gh }=arc\sin \left(\frac{1}{n}\right)$

Ta lại có : $n_{đỏ}<n<n_{tím}$

$\Rightarrow i_{g{h}_{đỏ}}>i_{gh}>i_{g{h}_{tím}}$

Vậy ánh sáng có chiết suất từ n đến $n_{tím}$ bị phản xạ

ánh sáng có chiết suất từ $n_{đỏ}$ đến trước ánh sáng n  bị phản xạ

$d=2h.\left(\tan \left(r_{đỏ}\right)-\tan \left(r_{tím}\right)\right).\cos \left(i\right)$

Phía dưới đặt một gương phẳng nên ánh sáng bị  phản xạ

Gỉa sử ta chiếu ánh sáng tại I: bể cao $h$

Xét tia đỏ : có $\widehat{IHH\text{'}}=2r_{đỏ}$ ; $IHH\text{'} cân$

$IH\text{'}=2.h\tan \left(r_{đỏ}\right)$

Tương tự với tia tím : $IA\text{'}=2.h\tan \left(r_{tím}\right)$

$\Rightarrow A\text{'}H\text{'}=2h.\left(\tan \left(r_{đỏ}\right)-\tan \left(r_{tím}\right)\right)$

Do ánh sáng bị phản nên ánh sáng ló có phương với mặt phân cách như lúc chiếu $\alpha =\frac{\mathrm{\pi }}{2}-i$

Dựng H'D vuông góc với tia ló tím ta được khoảng cách cần tìm

$DH\text{'}=d=2h.\left(\tan \left(r_{đỏ}\right)-\tan \left(r_{tím}\right)\right).\cos \left(i\right)$

$\alpha =\frac{\pi }{2}-i$

$d=e\left(\tan \left(r_{đỏ}\right)-\tan \left(r_{tím}\right)\right).\cos \left(i\right)$

Bản mỏng có bề dày e , ta chiếu ánh sáng tới với góc i:

Chiều dài quang phổ ở đáy dưới bản mỏng:

$∆x=e\left(\tan \left(r_{đỏ}\right)-\tan \left(r_{tím}\right)\right)$

Khoảng cách giữa hai tia :

$$\begin{gathered} sin\left(\alpha \right)=\frac{d}{∆x} \\ \Rightarrow d=e\left(\tan \left(r_{đỏ}\right)-\tan \left(r_{tím}\right)\right).\cos \left(i\right) \end{gathered}$$

$\frac{1}{f}=\left(n-1\right)\left(\frac{1}{R_1}+\frac{1}{R_2}\right)$

$\frac{1}{f}=\left(n-1\right)\left(\frac{1}{R_1}+\frac{1}{R_2}\right)$

$f:$Tiêu cự của thấu kính $\left(m\right)$

$R:$ Bán kính cong của thấu kính $\left(m\right)$

n: Chiết suất của thấu kính theo ánh sáng 

Lưu ý : $$\begin{gathered} R=\infty mặt phẳng \\ R>0 mặt lồi \\ R<0 mặt lõm \end{gathered}$$

Nhận xét : Tiêu cự đối với màu đỏ lớn nhất , màu tím là nhỏ nhất.

Ánh sáng sáng đơn sắc là ánh sáng có 1 màu ,có tần số và chu kì xác định.

${\lambda }_{đỏ}>{\lambda }_{cam}>{\lambda }_{vàng}>{\lambda }_{lục}>{\lambda }_{lam}>{\lambda }_{chàm}>{\lambda }_{tím}$

Ánh sáng sáng đơn sắc là ánh sáng có 1 màu ,có tần số và chu kì xác định.

Ánh sáng nhìn thấy có bước sóng trong không khí nằm trong khoảng $0,38 \left(\mu m\right)\le \lambda \le 0,76 \left(\mu m\right)$

Bước sóng của ánh sáng :${\lambda }_{đỏ}>{\lambda }_{cam}>{\lambda }_{vàng}>{\lambda }_{lục}>{\lambda }_{lam}>{\lambda }_{chàm}>{\lambda }_{tím}$

Bước sóng màu đỏ lớn nhất và màu tím là nhỏ nhất

Ranh giới giữa các màu liền kề không có sự phân biệt rõ ràng.

Trong các môi trường khác nhau thì bước sóng cũng thay đổi theo

Bước sóng ánh sáng tỉ lệ nghịch với tần số.

$\lambda =\frac{c}{f}$

Với $\lambda$ Bước sóng ánh sáng đơn sắc $\left(\mu m\right)$

      c: Tốc độ ánh sáng trong chân không $\left(m\right)$

      f: tần số của ánh sáng $\left(Hz\right)$

Khi ánh sáng đi từ kk vào nước : v giảm

Khi ánh sáng đi từ kk vào nước : v giảm

$v\text{'}=\frac{v}{n}=\frac{c}{n}$

Khi ánh sáng đi từ kk vào nước : v giảm

Khi ánh sáng đi từ kk vào nước : v giảm

Tần số của ánh sáng không thay đổi khi qua các môi trường.

$f_{tử ngoại}<f_{đỏ}<f_{cam}<f_{vàng}<f_{lục }<f_{lam}<f_{chàm}<f_{tím}<f_{hồng ngoại}$

 

Tần số của ánh sáng đặc trưng cho ánh sáng đó :

+ Tần số của ánh sáng không thay đổi khi qua các môi trường.

+ Đặc trưng cho màu sắc của ánh sáng.

+$f_{tử ngoại}<f_{đỏ}<f_{cam}<f_{vàng}<f_{lục }<f_{lam}<f_{chàm}<f_{tím}<f_{hồng ngoại}$

Ánh sáng trắng :hỗn hợp ánh sáng đơn sắc liên tục từ đỏ đến tím.

Chết suất mt với as :$n_{đỏ}<n_{cam}<n_{vàng}<n_{lục }<n_{lam}<n_{chàm}<n_{tím}$

 

Chiếu ánh sáng trắng qua mặt bên của lăng kính

Trong thí nghiệm tán sắc của newton qua lăng kính : ta thu được ánh sáng nhiều màu biến thiên từ đỏ đến tím gọi là quang phổ khi qua lăng kính. Ta đi đến kết luận

+ Ánh sáng trắng là hỗn hợp vô số ánh sáng đơn sắc có màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím.

Nguồn phát : mặt trời, đèn dây tóc

+ Mỗi ánh sáng màu có chiết suất khác nhau khi đi qua cùng lăng kính .

+Tia đỏ lệch ít nhất , tia tím bị lệch nhiều nhất.

+ $n_{đỏ}<n_{cam}<n_{vàng}<n_{lục }<n_{lam}<n_{chàm}<n_{tím}$

Chứng minh khi xét góc nhỏ , cùng góc tới i : $D=\left(n-1\right)A$

$D_{tím}>D_{đỏ}\Rightarrow n_{tím }>n_{đỏ}$ 

Ứng dụng : cầu vồng

Khi góc lệch đạt cực tiểu 

$i=\frac{D-A}{2}$

$i=arc\sin \left(n\sin \frac{A}{2}\right)$

Khi góc lệch đạt cực tiểu : $r=r\text{'}=\frac{A}{2}$.$i=i\text{'}$.$D=2i-A$

$i=arc\sin \left(n\sin \frac{A}{2}\right)$

$\alpha =\left|i_2-i_1\right|=\left|arc\sin \left(n_2\sin \frac{A}{2}\right)-i_1\right|$

Gỉa sử ban đầu ánh sáng $n_1$ chiếu qua lăng kính. ta phải quay lăng kính như thế nào để ánh sáng $n_2$ có góc lệch cực tiểu

Để ánh sáng $n_2$ có góc lệch cực tiểu và giữ hướng tia tới

$i_2=arc\sin \left(n_2\sin \frac{A}{2}\right)$

Khi $i_2>i_1$ : thì lăng kính quay sang phải 

Khi $i_2<i_1$: thì lăng kính quay sang trái

Với góc quay: $\alpha =\left|i_2-i_1\right|=\left|arc\sin \left(n_2\sin \frac{A}{2}\right)-i_1\right|$

Trong trường hợp ban đầu ánh sáng $n_1$ đạt cực tiểu

$\alpha =\left|i_2-i_1\right|=\left|arc\sin \left(n_2\sin \frac{A}{2}\right)-arc\sin \left(n_1\sin \frac{A}{2}\right)\right|$

Khi as chiếu vuông góc : bên dưới chỉ có một màu sáng

Khi xiên góc: $r_{đỏ}>r_{cam}>r_{lục}>r_{lam}>r_{chàm}>r_{tím}$

 

Khi as chiếu vuông góc : bên dưới chỉ có một màu sáng

Khi chiếu xiên ánh sáng đi từ môi trường kk vào môi trường n:

Theo định luật khúc xạ ta có : $\left\{\begin{array}{l}\sin \left(i\right)=n_{đỏ}\sin \left(r_{đỏ}\right)\\ ..........\\ ..........\\ \sin \left(i\right)=n_{tím}\sin \left(r_{tím}\right)\end{array}\right.$

Ta lại có :$n_{đỏ}<n_{cam}<n_{vàng}<n_{lục}<n_{lam}<n_{chàm}<n_{tím}$

$$\begin{gathered} \Rightarrow \sin \left(r_{đỏ}\right)>...>\sin \left(r_{lục}\right)>...>\sin \left(r_{tím}\right) \\ \Rightarrow r_{đỏ}>r_{cam}>r_{lục}>r_{lam}>r_{chàm}>r_{tím} \end{gathered}$$

Kết luận :

Từ đỏ đến tím góc khúc xạ càng giảm $r_{đỏ} max ;r_{tím} min$

Từ đỏ đến tím góc lệch càng tăng $D=i-r$; $D_{tím} max ; D_{đỏ} min$

Từ đỏ đến tím góc hợp bởi tia khúc xạ và mặt phân cách càng tăng $\alpha =\frac{\pi }{2}-r$

$$\begin{gathered} r_{đỏ}=arc\sin \left(\frac{\sin \left(i\right)}{n_{đỏ}}\right) \\ {r}_{tím}=arc\sin \left(\frac{\sin \left(i\right)}{n_{tím}}\right) \end{gathered}$$

Tại mặt phân cách : $$\begin{gathered} \sin \left(i\right)=n_{đỏ}\sin \left(r_{đỏ}\right)\Rightarrow r_{đỏ}=arc\sin \left(\frac{\sin \left(i\right)}{n_{đỏ}}\right) \\ \sin \left(i\right)=n_{tím}\sin \left(r_{tím}\right)\Rightarrow r_{tím}=arc\sin \left(\frac{\sin \left(i\right)}{n_{tím}}\right) \end{gathered}$$

$A=2i$

Góc giữa hai tia : $A=2i$

$\frac{f_{đỏ}}{f_{tím}}=\frac{D_{tím}}{D_{đỏ}}=\frac{n_{tím}-1}{n_{đỏ}-1}>1$

$f_{đỏ}>f>f_{tím};$$D_{đỏ}<D<D_{tím}$

$f_{đỏ}>f_{tím}$ tương tự

$f_{đỏ}>f>f_{tím}$

Với $D=\frac{1}{f}$ là độ tụ của thấu kính

$D_{đỏ}<D<D_{tím}$

Vậy tiêu cự của thấu kính tỉ lệ nghịch với chiết suất ánh sáng qua kính

$∆f=f_{đỏ}-f_{tím}=\frac{R_1{R}_2}{R_1+R_2}\left(\frac{1}{n_{đỏ}-1}-\frac{1}{n_{tím}-1}\right)$

$∆f=f_{đỏ}-f_{tím}=\frac{R_1{R}_2}{R_1+R_2}\left(\frac{1}{n_{đỏ}-1}-\frac{1}{n_{tím}-1}\right)$

Khi chiếu chùm sáng trắng qua thấu kính: Thì trên trục chính ta thu được quang phổ dài 1 đoạn $∆f$