NGUYỄN VĂN TRUNG : 0915192169 GIAO THOA VÀ TÁN SẮC ÁNH SÁNG Phần 1: Tán sắc ánh sáng. Nhiễu xạ ánh sáng. Giao thoa ánh sáng I. Hiện tượng tán sắc ánh sáng: Hiện tượng tán sắc ánh sáng là sự phân tán một chùm sáng trắng thành nhièu chùm sáng có màu sắc khác nhau. Dải cầu vồng : đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm,tím gọi là quang phổ của ánh sáng trắng. Tia đỏ bị lệch ít nhất, tia tím bị lệch nhiều nhất +. Ánh sáng trắng gồm vô số các ánh sáng đơn sắc khác nhau có màu từ đỏ đến tím +. Chiết suất của chất làm lăng kính đối với các ánh sáng đơn sức khác nhau thì khác nhau. Chiết suất đối với ánh sáng đỏ thì nhỏ nhất và với ánh sáng tím thì lớn nhất +. Tốc độ truyền ánh sáng trong môi trường trong suốt phụ thuộc vào tần số của ánh sáng. Vì vậy chiết suất của môi trường trong suốt phụ thuộc vào tần số và bước sóng của ánh sáng( ánh sáng có tần só càng nhỏ (bước sóng càng dài) thì chiết suất của môi trường càng bé. Ứng dụng của sự tán sắc ánh sáng: +. Trong máy quang phổ +. Giải thích hiện tượng cầu vồng II. Ánh sáng đơn sắc: Là ánh sáng không bị tán sắc khi đi qua lăng kính mà chỉ bị lệch khi đi qua + Mỗi ánh sáng đơn sắc có một màu nhất định gọi là màu đơn sắc + Ánh sáng đơn sắc có một tần số xác định (hay bước sóng xác định trong mỗi môi trường) Bước sóng ánh sáng trong chân không: 0 λ = c f = c.T Bước sóng ánh sáng trong môi trường: v f λ = = v.T III. Ánh sáng trắng: Ánh sáng trắng là tập hợp (hay hỗn hợp) của vô số ánh sáng đơn sắc khác nhau có màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím. Ánh sáng trắng còn gọi là ánh sáng phức tạp, hay ánh sáng đa sắc IV. Nhiễu xạ ánh sáng: Là hiện tượng ánh sáng không tuân theo định luật truyền thẳng, quan sát được khi ánh sáng truyền qua các lỗ nhỏ hoặc gần mép những vật không trong suốt Giải thích: Do ánh sáng có tính chất sóng, lỗ nhỏ được chiếu sáng có vai trò như một nguồn phát sóng ánh sáng mới V. Giao thoa ánh sáng: - Hiện tượng khi hai chùm sáng gặp nhau, trong vùng gặp nhau xuất hiện những vạch sáng và vạch tối xen kẽ nhau một cách đều đặn gọi là hiện tượng giao thoa ánh sáng . - Hiện tượng giao thoa ánh sáng là một bằng chứng thực nghiệm quan trọng khẳng định ánh sáng có tính chất sóng . - Ánh sáng là một loại sóng điện từ VI. Bước sóng và màu sắc ánh sáng: + Mỗi ánh sáng đơn sắc có một bước sóng( tần số) xác định. Màu ứng với ánh sáng đó gọi là màu đơn sắc + Mọi ánh sáng ta nhìn thấy có bước sóng trong khoảng từ 0,38 m µ (ánh sáng tím) đến 0,76 m µ ( ánh sáng đỏ) + Bước sóng ánh sáng rấtnhỏ so với bước sóng cơ + Các màu không đơn sắc là hỗn hợpcủa nhiều màu đơn sắc với những tỉ lệ khác nhau NGUYỄN VĂN TRUNG : 0915192169 Dạng 1: Tán sắc ánh sáng Phương pháp giải: Áp dụng các công thức của lăng kính : + Công thức tổng quát: - sini 1 = n sinr 1 - sini 2 = n sinr 2 - A = r 1 + r 2 - D = i 1 + i 2 – A +Trường hợp i và A nhỏ - i 1 = nr 1 i 2 = nr 2 D = (n – 1)A +Góc lệch cực tiểu: D min 1 2 min 1 1 2 2 2 A r r D i A i i  = =  ⇔ ⇒ = −   =  +Công thức tính góc lệch cực tiểu: min sin sin 2 2 D A A n + = ♦ Điều kiện để có phản xạ toàn phần: n 1 > n 2 i > i gh với sini gh = 2 1 n n ♦ Với ánh sáng trắng: tim do tim do n n n λ λ λ λ ≥ ≥   ≤ ≤  Dạng 2: Giao thoa ánh sáng đơn sắc Phương pháp giải: Gọi : + r 1 là khoảng cách từ từ S 1 đến M + r 2 là khoảng cách từ S 2 đến M + a là khoảng cách hai khe S 1 và S 2 + D là khoảng cách từ S 1 S 2 đến màn + λ là bước sóng ánh sáng + x = OM Hiệu quang trình: δ = r 2 – r 1 = ax D Vị trí các vân sáng của giao thoa: x s = D k a λ ( k = 0, ± 1, ± 2… ) + k = 0 ⇒ x SO = 0: Tại O là vân sáng trung tâm + k = ± 1 ⇒ x S1 = ± D a λ : vị trí vân sáng bậc 1 Vị trí các vân tối của giao thoa: x t = 1 ( ) 2 D k a λ + + k = 0, - 1 ⇒ x t1 = ± 1 2 D a λ : Vị trí vân tối bậc 1, tính từ vân trung tâm + k = 1, -2 ⇒ x t2 = ± 3 2 D a λ : Vị trí vân tố bậc 2, tính từ vân trung tâm Khoảng vân i: Là khoảng cách giữa 2 vân sáng(hoặc 2 vân tối kề nhau) NGUYỄN VĂN TRUNG : 0915192169 + i = x k + 1 – x k = (k + 1) D a λ – k D a λ ⇒ i = D a λ ⇒ x S = ki và x t = 1 ( ) 2 k i+ Chú ý : Tìm số vân sáng, số vân tối trên bề rộng trường giao thoa L: Xét L i = b, ta có + số vân sáng là số tự nhiên lẻ gần b nhất + số vân tối là số tự nhiên chẵn gần b nhất + Nếu b là số tự nhiên lẻ thì số vân sáng là b số vân tối là b + 1 + Nếu b là số tự nhiên chẵn thì số vân tối là b và số vân sáng là b + 1 - Tại M có toạ độ x M là vân sáng khi: M x n i = ( )n N∈ - Tại N có toạ độ x N là vân tối khi: N x i = n + 05 • Giao thoa trong môi trường chiết suất n: • Gọi λ là bước sóng ánh sáng đơn sắc trong chân không và λ ′ là bước sóng ánh sáng trong môi trường chiết suất n. Ta có n λ λ ′ = ( v là vận tốc ánh sáng trong môi trường chiết suất n) Khoảng vân : i / = D i i a n λ ′ = < ⇒ lúc này khoảng vân i giảm n lần • Khi nguồn S phát ra hai ánh sáng đơn sức có bước sóng 1 λ và 2 λ + Trên màn có hai hệ vân giao thoa ứng với ánh sáng có bước sóng 1 λ và bước sóng 2 λ + Công thức xác định vị trí vân sáng ứng với ánh sáng có bước sóng 1 λ : x S1 = k 1 1 D a λ + Công thức xác định vị trí vân sáng ứng với ánh sáng có bước sóng 2 λ : x S2 = k 2= 2 D a λ + Ở vị trí vân trung tâm hai vân sáng trùng nhau do x S1 = x S2 = 0 • ⇒ Vân sáng tại O có màu tổng hợp của hai màu đơn sắc ứng với hai ánh sáng có bước sóng 1 λ và 2 λ + Tại các vị trí M, N. … thì hai vân trùng nhau khi x S1 = x S2 1 1 2 2 k k λ λ ⇒ = (*): Màu vân sáng tại M, N… giống màu vân sáng tại O Cách khác: - Hiệu đường đi của ánh sáng (hiệu quang trình) 2 1 ax d d d D D = - = - Khoảng vân: λ . a D i = - Vị trí (toạ độ) vân sáng: ∆d = kλ ⇒ x = ki (k ∈ Z) k = 0: Vân sáng trung tâm k = ±1: Vân sáng bậc (thứ) 1 k = ±2: Vân sáng bậc (thứ) 2 - Vị trí (toạ độ) vân tối: ∆d = (k + 0,5)λ ⇒ x = (k + 0,5)i (k ∈ Z) k = 0, k = -1: Vân tối thứ nhất k = 1, k = -2: Vân tối thứ hai D d 1 d 2 M x a L NGUYỄN VĂN TRUNG : 0915192169 k = 2, k = -3: Vân tối thứ ba - Nếu thí nghiệm được tiến hành trong môi trường trong suốt có chiết suất n thì bước sóng và khoảng vân: n n n D i i n a n l l l = Þ = = - Khi nguồn sáng S di chuyển theo phương song song với S 1 S 2 thì hệ vân di chuyển ngược chiều và khoảng vân i vẫn không đổi. - Độ dời của hệ vân là: 0 1 D x d D = Khi trên đường truyền của ánh sáng từ khe S 1 (hoặc S 2 ) được đặt một bản mỏng dày e, chiết suất n thì hệ vân sẽ dịch chuyển về phía S 1 (hoặc S 2 ) một đoạn: 0 ( 1)n eD x a - = * Xác định số vân sáng, vân tối trong vùng giao thoa (trường giao thoa) có bề rộng L (đối xứng qua vân trung tâm) + Số vân sáng (là số lẻ): 2 1 2 S L N i é ù ê ú = + ê ú ë û + Số vân tối (là số chẵn): 2 0,5 2 t L N i é ù ê ú = + ê ú ë û Trong đó [x] là phần nguyên của x. Ví dụ: [4] = 4; [5,05] = 5; [6,99] = 6 * Xác định số vân sáng, vân tối giữa hai điểm M, N có toạ độ x 1 , x 2 (giả sử x 1 < x 2 ) + Vân sáng: x 1 < ki < x 2 + Vân tối: x 1 < (k+0,5)i < x 2 Số giá trị k ∈ Z là số vân sáng (vân tối) cần tìm (M và N cùng phía với vân trung tâm thì x 1 và x 2 cùng dấu. M và N khác phía với vân trung tâm thì x 1 và x 2 khác dấu.) * Xác định khoảng vân i trong khoảng có bề rộng L. Biết trong khoảng L có n vân sáng. + Nếu 2 đầu là hai vân sáng thì: 1 L i n = - + Nếu 2 đầu là hai vân tối thì: L i n = + Nếu một đầu là vân sáng còn một đầu là vân tối thì: 0,5 L i n = - Dạng 3. Hệ vân dịch chuyển khi đặt bản mặt song song trước một trong hai khe I. Phương pháp + Khi có bản mặt song song đặt trước một trong hai khe, vân sáng trung tâm dịch chuyển từ vị trí ban đầu O đến vị trí mới O’ (x 0 = OO’). Gọi e là bề dầy của bản mặt song song. Thời gian ánh sáng tryền qua bản mặt là e t v = . (1) Cũng thời gian này ánh sáng truyền trong chân không một quãng đường e’ = c.t (2) Thay (1) vào (2) ta có: ' . . e e c n e v = = (n = c/v) + Bản mặt có tác dụng làm chậm sự truyền ánh sáng hoặc tương đương với sự kéo dài đường đi của tia sáng một đoạn : ∆e = e’ – e = e.(n - 1). Nếu có bản mặt đặt trước S 1 ta có: ' 1 1 d d → d’ 1 = d 1 + ∆e = d 1 + e.(n - 1) (3) + Hiệu đường đi hay hiệu quang trình lúc này là: 2 1 2 1 ' .( 1)d d d d e n δ δ − = ⇔ − − − = NGUYỄN VĂN TRUNG : 0915192169 mà 2 1 .a x d d D − = nên 2 1 2 1 . ' .( 1) ( 1) a x d d d d e n e n D − = − − − = − − + Để O’ là vân sáng trung tâm thì 0 2 1 0 . . .( 1) 0 ' 0 ( 1) 0 a x D e n d d e n x D a δ − = ⇔ − = ⇔ − − = ⇒ = Trong đó x 0 là độ dịch chuyển của vân sáng trung tâm. Hệ vân cũng dịch chuyển một đoạn x 0 II. Bài tập Bài 1: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng bằng khe Young, hai khe S 1 và S 2 được chiếu sáng bằng ánh sáng đơn sắc. Khoảng cách của hai khe là a = 1mm. Khoảng cách giữa hai mặt phẳng chứa hai khe đến màn là D = 3m. 1. Biết bước sóng của chùm sáng đơn sắc 0,5 m λ µ = . Hãy tìm khoảng cách giữa hai vân sáng hoặc hai vân tối liên tiếp. 2. Hãy xác định vị trí vân sáng bậc hai và vân tối thứ tư trên màn quan sát. 3. Đặt ngay sau S 1 một bản mỏng hai mặt song song bề dày e = 10àm. Hỏi hệ thống vân giao thoa dịch chuyển về phía nào? Nếu chiết suát của bản mỏng là n = 1,51, tính độ dịch chuyển của vân sáng chính giữa so với khi chưa đặt bản mặt. Đ/s: 1. 1,5i mm = ; 2. 2 4 3 ; 5, 25 s t x mm x mm = = ; 3. 0 15,3x mm = Bài 2: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng bằng khe YoungKhoảng cách của hai khe a = 2mm, khoảng cách của hai khe đến màn là D = 4m. CHiếu vào hai klhe bức xạ đơn sắc. Trên màn người ta đo được khoảng cách giữa 5 vân sáng liên tiếp là 4,8mm. 1. Tìm bước sóng của ánh sáng dùng trong thí nghiệm. 2. Đặt sau khe S 1 một bản mỏng, phẳng có hai mặt song song, dày e = 5 m µ . Lúc đó hệ vân trên màn dời đi một đoạn x 0 = 6mm (về phía khe S 1 ). Tính chiết suất của chất làm bản mặt song song. Đ/s: 1. i = 0,6.10 -3 mm; 2. n = 1,6 Bài 3: Khe Young có khoảng cách hai khe a = 1mm được chiếu bởi một ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,5 m λ µ = . a. Tại vị trí cách vân trung tâm 4,2mm ta có vân sáng hay vân tối? Bậc (vân) thứ mấy? Biết khoảng cách từ hai khe đến màn là D = 2,4m. b. Cần phải đặt bản mặt có chiết suát n = 1,5 dày bao nhiêu? Sau khe nào để hệ vân dời đến vị trí trên. Đ/s: a. i = 1,2mm; Vân tối thứ 4; b. e = 3,5mm Bài 4: Trong thí nghiệm giao thoa, khoảng cách của hai khe a = 4mm, màn M cách hai khe một đoạn D = 2m. 1.Tính bước sóng của ánh sáng dùng trong thí nghiệm. Biết khoảng cách của hai vân sáng bậc 2 là 1,5mm. 2.Đặt bản mặt song song bằng thuỷ tinh có chiết suất n 1 = 1,5 sau một khe Young thì thấy hệ vân trên màn di chuyển một đoạn nào đó.Thay đổi bản mặt trên bằng một bản thuỷ tinh khác có cùng bề dày thì thấy hệ vân di chuyển một đoạn gấp 1,4 lần so với lúc đầu. Tính chiết suất n 2 của bản thứ hai. Đ/s: a) 2 0,6 ; ) 1,7m b n λ µ = = I. Phương pháp 1. Khe Young. + Hiệu quang trình: 2 1 1 2 ax r r S M S M D δ = − = − ≈ + Khoảng cách giữa hai khe: a = S 1 S 2 + Khoảng cách từ hai khe đến màn: D = IO + Vị trí vân sáng: s k D x a λ = I S 1 S 2 O M r 1 r 2 D Dạng 4. Các thiết bị tao ra vân giao thoa ánh sáng NGUYỄN VĂN TRUNG : 0915192169 + Vị trí vân tối: (2 1) 2 t D x k a λ = + 2. Lưỡng Lăng kính Fre-nen . + Khoảng cách giữa hai khe: a = S 1 S 2 = 2(n-1).A.SI + Khoảng cách từ hai khe đến màn: D = IO + SI + Bề rộng trường giao thoa: A 1 A 2 = IO.2(n-1).A + Góc lệch .( 1)A n ϕ = − 3. Thấu kính Biê. + Khoảng cách giữa hai khe: a = S 1 S 2 = 1 2 ' ' . . SS d d O O e SO d + = + Khoảng cách từ hai khe đến màn: D = S’I + Bề rộng trường giao thoa: A 1 A 2 = 1 2 . SI SI O O e OS d = 4. Gương Fre-nen. + · ¼ 1 2 1 2 1 2 S SS S S= ; · ¼ 1 2 1 2 1 2 S OS S S = · · · 1 2 1 2 1 2 1 1 2 2 S SS S OS S OS α ⇒ = ⇔ = ⇒ · 1 2 2S OS α = . Ta có: ( ) 1 2 . sin ; 2 S S d α α α α = ≈ = 1 2 2 .S S d α ⇒ = ( d = SO; α là góc hợp bởi 2 gương) + Khoảng cách từ hai khe đến màn: D = HO + OI + Bề rộng trường giao thoa: A 1 A 2 = 2 α .IO II. Bài tập: Bài 1: Hai lăng kính có góc chiết quang A = 10’ làm bằng thuỷ tinh có chiết suất n = 1,5, có đáy gắn chặt tạo thành lưỡng lăng kính. Một khe sáng S đặt trên mặt phẳng trùng với đáy chung, cách hai lăng kính một khoảng d=50cm phát ra ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ = 500nm. a. Tính khoảng cách giữa hai ảnh S 1 và S 2 của S tạo bởi hai lăng kính. Coi S 1 , S 2 nằm trong mặt phảng với S, cho 1’=3.10 -4 rad. b. Tìm bề rộng trường giao thoa trên màn E đặt song song và cách hai khe d’ = 150cm. Tính số vân quan sát được trên màn. Đ/S: a. a = 1,5mm; b. L = 4,5mm; n = 7 Bài 2: Một tháu kính hội tụ có tiêu cự f = 20cm được cắt làm đôi dọc theo đường kính và đưa ra xa 1mm. Thấu kính có bán kính chu vi R = 4cm. Nguồn sáng S cách thấu kính 60cm, trên trục chính và phát ra ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,6 m λ µ = . màn M đặt cáh lưỡng thấu kính 80cm. Hãy tính: a. Khoảng vân i. b. Bề rộng trường giao thoa trên màn quan sát. c. Số vân sáng, vân tối quan sát được. Đ/S: a. i = 0,2mm; b. 2,33mm; c. 11 vân sáng, 12 vân tối Bài 3: Trong thí nghiệm giao thoa khe Young, khoảng cách hai khe sáng là 0,6mm; khoảng cách từ hai khe đến màn là 1,2m. Giao thoa thực hiện với ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,75 m λ µ = . a. Xác định vị trí vân sáng bậc 9 và vân tối thứ 9 trên màn quan sát. b. Thay ánh sáng trên bằng ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ ’ thì thấy khoảng vân giảm đi 1,2 lần.Tính ' λ A S S 2 S 1 I O A 2 A 1 ϕ O 1 S S’ S 2 S 1 I O 2 d d’ O S S 1 S 2 A 2 I A 1 G 2 G 1 α H NGUYỄN VĂN TRUNG : 0915192169 c. Thực hiện giao thoa với ánh sáng trắng có bước sóng từ 0,38àm đến 0,76àm. Tìm độ rộng của quang phổ bậc 1 trên màn. Đ/S: a. x s9 = 13,5mm; x t9 = 12,75mm; b. ' 0,625 m λ µ = ; c. 0,7mm Bài 4: Hai gương phẳng M 1 , M 2 đặt nghiêng với nhau một góc rất nhỏ 3 5.10 rad α − = , khoảng cách từ giao tuyến I của hai gương đến nguồn F bằng d 1 = 1m; khoảng cách từ I đến màn quan sát M đặt song song với F 1 và F 2 bằng d 2 = 2m. Bước sóng của ánh sáng đơn sắc phát ra 540nm λ = . a. Tính khoảng vân và số vân quan sát được trên màn M. b. Nếu F là nguồn phát ra ánh sáng trắng thì tại M 1 cách vân trung tâm O một khoảng x 1 = 0,8mm có những bức xạ nào cho vân tối? c. Giữ nguyên vị trí gương M 2 , cho M 1 tịnh tiến trong mặt phẳng của nó đến vị trí I 1 M 1 với II 1 = b. Tính b để bề rộng trường giao thoa giảm đi một nửa. Biết SI tạo với M 1 góc 0 30 . β = Đ/S: a. 0,162mm; A 1 A 2 = 2cm; b/ k = 4, 5, 6; c. b = 6,7mm Bài 5: Trong thí nghiệm giao thoa khe Young, khoảng cách của hai khe 1mm, khoảng cách từ hai khe đến màn 2m, ánh sáng đơn sắc có bước sóng 1 660nm λ = . Biết độ rộng của màn 13,2mm ∆ = , vân sáng trung tâm ở chính giữa màn. a. Tính khoảng vân. Tính số vân sáng và vân tối quan sát được trên màn( kể cả hai vân ngoài cùng). b. Nếu chiếu đồng thời hai bức xạ 1 2 , λ λ thì vân sáng thứ 3 của bức xạ 1 λ trùng với vân sáng thứ hai của bức xạ 2 λ . Tìm 2 λ . Đ/S: a. i = 1,32mm; 11 vân sáng; 10 vân tối; b. 2 λ = 440nm Bài 6: Trong thí nghiệm giao thoa khe Young, hai khe cách nhau 0,5mm. Màn quan sát cách mặt phẳng hai khe 1m. a. Tại M trên màn quan sát, cách vân sáng trung tâm 4,4mm là vân tối thứ 6. Tìm bước sóng của ánh sáng đơn sắc làm thí nghiệm. ánh sáng đó màu gì? b. Tịnh tiến một đoạn l theo phương vuông góc với mặt phẳng chứa hai khe thì tại M là vân tối thứ 5. Xác định l và chiều di chuyển của màn. Đ/S: a. 0,4 ;m λ µ = b. D’ = 1,22m. màn rời xa một đoạn 0,22m Phần 2: Các loại quang phổ. Tia hồng ngoại. Tia tử ngoại. Tia X I. Máy quang phổ: + Là dụng cụ dùng để phân tích chùm sáng phức tạp thành những thành phần đơn sắc khác nhau (hay máy quang phổ dùng để nhận biết các thành Phần cấu tạo của một chùm sáng phức tạp do nguồn phát phát ra) + Cấu tạo và hoạt động: Máy quang phổ hoạt động dựa trên hiện tượng tán sắc ánh sáng + Cấu tạo gồm ba bộ phận chính: 1. Ống chuẩn trực 2. Lăng kính P 3. Buồng ảnh II. Quang phổ liên tục: + Là quang phổ gồm một dải màu biến đổi liên tục từ đỏ đến tím + Nguồn phát: Do các vật rắn, lỏng hoặc khí có khối lượng riêng lớn bị nung nóng phát ra + Tính chất: Không phụ thuộc vào thành phần cấu tạo của vật phát sáng mà chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ của vật + Ứng dụng: Dùng để xác định nhiệt độ của vật nóng phát sáng III. Quang phổ vạch phát xạ: + Là quang phổ gồm một hệ thống các vạch màu riêng lẻ, ngăn cách nhau bằng những khoảng tối + Nguồn phát: Do các chất khí hay hơi ở áp suất thấp bị kích thích phát sáng( do đổt nóng hoặc có dòng điện phóng qua) phát ra Sơ đồ máy quang phổ lăng kính NGUYỄN VĂN TRUNG : 0915192169 + Mỗi nguyên tố ở trạng thái khí hay hơi nóng sáng dưới áp suất thấp phát ra các bức xạ có bước sóng xác định và cho một quang phổ vạch riêng, đặc trưng cho nguyên tố đó + Quang phổ vạch phát xạ của các nguyên tố khác nhau thì khác nhau về số lượng vạch, vị trí các vạch, màu sắc vạch và cường độ sáng của các vạch + Ứng dụng: Duìng để nhận biết thành phần(định tính và định lượng) của các nguyên tố có trong mẫu vật IV. Quang phổ vạch hấp thụ: + Quang phổ vạch hấp thụ là quang phổ gồm những vạch tối trên nền quang phổ liên tục( hay quang phổ liên tục thiếu vạch màu do bị chất khí hay hơi hấp thụ được gọi là quang phổ vạch hấp thụ của khí hay hơi đó) + Điều kiện để thu được quang phổ vạch hấp thụ: nhiệt độ của đám khí hay hơi hấp thụ phải nhỏ hơn nhiệt độ của nguồn sáng phát ra quang phổ liên tục) + Hiện tượng đảo sắc: Nếu bỏ nguồn phát ánh sáng trắng thì quang phổ liên tục biến mất và tại vị trí các vạch tối xuất hiện các vạch màu của quang phổ vạch phát xạ của chính nguyên tố đó. Đó là hiện tượng đảo sắc + Định luật Kiếc – sốp: Ở một nhiệt độ nhất định, một đám hơi có khả năng phát ra những ánh sáng đơn sắc nào thì nó cũng có khả năng hấp thụ những ánh sáng đơn sắc đó và ngược lại + Ứng dụng: Quang phổ vạch hấp thụ của mỗi nguyên tố cũng có tính chất đặc trưng riêng cho nguyên tố đó V.Phân tích quang phổ : + Là phép phân tích thành phần cấu tạo của các chất dựa vào việc nghiên cứu quang phổ của chúng + Phép phân tích định tính: Cho biết sự có mặt của các thành phần khác nhau trên mẫu vật cần nghiên cứu + Phép phân tích định lượng: Cho biết nồng độ của các thành phần có trong mẫu vật cần nghiên cứu • Tiện lợi của phép phân tích quang phổ: + Đơn giản, nhanh hơn phân tích hoá học + Rất nhạy, phát hiện đựoc nồng độ rất nhỏ + Trong phép phân tích quang phổ có ưu thế tuyệt đối dùng để biết thành phần cấu tạo và nhiệt độ của các vật ở xa. Ví dụ: Mặt Trời, các thiên thể……. VI. Tia hồng ngoại: + Bản chất: Tia hồng ngoại là những bưc xạ không nhìn thấy được và có bản chất là sóng điện từ có bước sóng lớn hơn bước sóng của ánh sáng đỏ và nhỏ hơn bước sóng của sóng vô tuyến điện( từ λ > 0,76 m µ đến vài milimét) • Nguồn phát tia hồng ngoại: + Tất cả các vật dù ở nhiệt độ thấp ( lớn hơn 0 0 K) đều phát ra tia hồng ngoại: Mặt Trời, cơ thể người, bàn là…) + Nguồn phát tia hồng ngoại thường dùng các bóng đèn có dây tóc bằng vonfram nóng sáng, lò than … • Tính chất: + Tác dụng nổi bật của tia hồng ngoại là tác dụng nhiệt + Tia hồng ngoại có khả năng gây ra một số phản ứng hoá học, có thể tác dụng lên phim ảnh hồng ngoại + Tia hồng ngoại có thể biến điệu( điều biên) như sóng cao tần + Tia hồng ngoại còn có thể gây ra hiệu ứng quang điện trong ở một số chất bán dẫn • Ứng dụng: + Dùng để sưởi ấm hay sấy khô + Chụp ảnh hồng ngoại + Sử dụng ở bộ điều khiển từ xa + Trong quân sự dùng để dò tìm mục tiêu, chụp ảnh ban đêm VII. Tia tử ngoại : NGUYỄN VĂN TRUNG : 0915192169 • Bản chất: Tia tử ngoại là những bức xạ không nhìn thấy được và có bản chất là sóng điện từ, có bước sóng ngắn hơn bước sóng của ánh sáng tím ( từ λ < 0,38 m µ đến cỡ 10 -9 m) • Nguồn phát tia tử ngoại: + Các vật bị nung nóng trên 2000 0 C sẽ phát ra tia tử ngoại + Nguồn phát ra tia tử ngoại thường là: Mặt Trời, hồ quang điện, đèn thuỷ ngân… • Tính chất: + Tác dụng rất mạnh lên kính ảnh + Kích thích được một số chất phát quang + Làm ion hoá không khí + Gây ra những phản ứng quang hoá, quang hợp + Bị thuỷ tinh và nước hấp thụ rất mạnh. Tia tử ngoại có bước sóng từ 0,18 m µ đến 0,4 m µ truyền được qua thạch anh + Có một số tác dụng sinh lí + Gây ra hiện tượng quang điện • Ứng dụng: + Dùng để khử trùng, chữa bệnh còi xương + Phát hiện ra vết nứt, vết xước trên bề mặt kim loại * So sánh tia hồng ngoại và tia tử ngoại: - Đều là sóng điện từ nhưng có bước sóng khác nhau - Tính chất chung: + Cùng cho các hiện tượng phản xạ, khúc xạ, giao thoa + Cả hai đều không kích thích được dây thần kinh thị giác, nên mắt không thấy vật được rọi sáng bằng hai tia trên + Đều làm đen kính ảnh, nhưng tia hồng ngoại tác dụng yếu + Đều có tác dụng nhiệt, nhưng tia hồng ngoại tác dụng mạnh hơn VIII. Tia X (Tia Rơn – ghen): Tia Rơn – ghen là sóng điện từ có bước sóng rất ngắn, khoảng từ 10 -11 đến 10 -8 m. Tia X cứng có bước sóng ngắn và tia X mềm có bước sóng dài hơn • Tính chất và công dụng của tia Rơn – ghen: + Tia X có tính chất nổi bật là khả năng đâm xuyên mạnh, có thể truyền qua giấy, gỗ…nhưng qua kim loại thì khó hơn. Kim loại có khối lượng riêng càng lớn thì khả năng cản tia Rơn – ghen càng tốt → ứng dụng: để chiếu điện, chụp điện trong y học; Trong công nghiệp, tia Rơn – ghen dùng để dò khuyết tật bên trong sản phẩm… + Tia X có tác dụng rất mạnh lên phim ảnh → ứng dụng: để chụp điện + Tia X làm phát quang một số chất → ứng dụng: làm màn hình để chiếu điện + Tia X có khả năng ion hoá các chất khí → ứng dụng: làm máy đo liều lượng tia Rơn – ghen + Tia X có thể gây ra hiện tuợng quang điện + Tia X có tác dụng sinh lí, huỷ hoại tế bào, diệt vi khuẩn → ứng dụng: chữa một số bệnh ung thư nông, gần ngoài da IX. Thuyết điện từ về ánh sáng: + Ánh sáng là sóng điện từ có bước sóng rất ngắn( so với sóng vô tuyến điện) lan truyền trong không gian + Xét môi trường trong suốt ánh sáng đi qua có chiết suất n, hằng số điện môi ε và độ từ thẩm µ . Theo Măcxoen: c n v εµ = = Ngoài ra theo Loren thì ε phụ thuộc vào tần số f của ánh sáng nên Loren đã giải thích được hiện tượng tán sắc ánh sáng X. Thang sóng điện từ. NGUYỄN VĂN TRUNG : 0915192169 Thang sóng điện từ bao gồm các bức xạ được sắp xếp theo sự giảm dần của bước sóng +. Các sóng vô tuyến, tia hồng ngoại, ánh sáng nhìn thấy được, tia tử ngoại, tia Rơn – ghen, tia gamma xuất hiện do sự phân rã hạt nhân nguyên tử) đều có chung bản chất là sóng điện từ. Điểm khác nhau cơ bản giữa chúng là bước sóng dài, ngắn khác nhau nên tính chất của các tia khác nhau. +. Các tia có bước sóng càng ngắn( tia gamma, tia Rơn – ghen) có tính đâm xuyên càng mạnh, dễ tác dụng lên kính ảnh, dễ làm phát quang các chất và dễ ion hoá không khí +. Đối với các tia có bước sóng càng dài, ta càng dễ quan sát hiện tượng giao thoa của chúng +. Ranh rới các sóng không rõ rệt CÔNG THỨC TÍNH SỐ VÂN CÙNG MÀU VÀ VỊ TRÍ CÙNG MÀU TRONG TRƯỜNG GIAO THOA KHI CHIẾU 3 BỨC XẠ λ 1 ,λ 2 ,λ 3 +. SỐ VÂN CÙNG MÀU TRONG TRƯỜNG GIAO THOA: - Tính khoảng vân ứng với các bức xạ : i 1 = λ 1 D/a , i 2 = λ 2 D/a , i 3 = λ 3 D/a - Rồi lập tỉ số : i 1 /i 2 = λ 1 /λ 2 = a/b (*) , i 1 /i 3 = λ 1 /λ 3 = c/d (**) - Từ (*) và (**) suy ra khoảng vân trùng : i trùng = bdi 1 = adi 2 = bci 3 = (mm) chú ý : + a,b,c,d là các hằng số + biểu thức tính khoảng vân trùng phải tối giảm - Vậy số vân sáng cùng màu trong trường giao thoa có bề rộng L được cho bởi : N s = [ L/i trùng ] ε z + 1 - còn số vân sáng cùng màu với vân sáng trung tâm là : N s = [ L/i trùng ] ε z +. VỊ TRÍ CÙNG MÀU TRONG TRƯỜNG GIAO THOA: x n = n.i trùng trong đó : n : là số vị trí cùng màu ( n = 1,2,3,…….N ) i trùng : khoảng vân trùng CÔNG THỨC TÍNH SỐ VÂN GIỮA HAI VÂN CÙNG MÀU VỚI VÂN SÁNG TRUNG TÂM KHI CHIẾU 3 BỨC XẠ λ 1 ,λ 2 ,λ 3 - CÁCH 1 : * chú ý : khoảng cách giữa hai vân sáng liên tiếp cùng màu với vân sáng trung tâm là bằng khoảng vân trùng : L c = x n + 1 - x n = i trùng = bdi 1 = adi 2 = bci 3 - Nếu đề bài chưa cho biết khoảng vân , có thể tính như sau : + tính lần lượt số vân sáng của các bức xạ : - N 1 = ( L c /i 1 ) + 1 → L c = i 1 ( N 1 – 1 ) - N 2 = ( L c /i 2 ) + 1 → L c = i 2 ( N 2 – 1 ) - N 3 = ( L c /i 3 ) +1 → L c = i 3 ( N 3 – 1 ) Ta có : - L c = i trùng = bdi 1 = i 1 ( N 1 – 1 ) → N 1 = bd + 1 (chú ý : a,b,c,d là các hằng số đã biết như trên ) - L c = i trùng = adi 2 = i 2 ( N 2 – 1 ) → N 2 = ad + 1 - L c = i trùng = bci 3 = i 3 ( N 3 – 1 ) → N 3 = bc + 1 Chú ý : nếu bài toán hỏi : + Trên Đoạn của hai vân cùng màu có bao nhiêu vân không cùng màu thì giữa nguyên N 1 ,N 2 ,N 3 + Trên khoảng của hai vân cùng màu thì số vân không cùng là : - N 1 0 = N 1 – 2 - N 2 0 = N 2 – 2 - N 3 0 = N 3 – 2 + nếu bài toán hỏi tính tổng số vân sáng của ba bức xạ trong khoảng giữa hai vân sáng cùng màu với vân sáng trung tâm thì : - dạng này rất phức tạp . bước 1 : tính số vân không cùng của từng bức xạ ( như trên ) bước 2 : tính khoảng cách trùng của hai bức xạ :- x 12 = k 1 i 1 = k 2 i 2 - x 13 = k 1 i 1 = k 3 i 3 - x 23 = k 2 i 2 = k 3 i 3 Tính được số vân trùng của hai bức xạ ( có 3 cặp vân trùng của hai bức xạ ) bước 3 : Σ N = N 1 0 + N 2 0 + N 3 0 - N 12 – N 13 – N 23 [...]... người ta dùng ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ = 0,75μm Nếu thay ánh sáng trên bằng ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ' thì thấy khoảng vân giao thoa giảm đi 1,5 lần Tìm λ' A.λ' = 0,65μm B.λ' = 0,6μm C.λ' = 0,4μm D.λ' = 0,5μm NGUYỄN VĂN TRUNG : 0915192169 Câu 41: Trong một thí nghiệm Iâng (Y-âng) về giao thoa ánh sáng với ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ1 =540nm thì thu được hệ vân giao thoa trên màn quan... λ=0,75μm Nếu thay ánh sáng trên bằng ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ' thì thấy khoảng vân giao thoa giảm đi 1,5 lần Tìm λ' Bài 36 Trong 1 thí nghiệm Iâng về giao thoa ánh sáng, 2 khe Iâng cách nhau 2mm, màn cách 2 khe 1m Sử dụng ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ , khoảng vân đo được là 0,2mm Thay bức xạ trên bằng bức xạ có bước sóng λ / > λ thì tại vị trí vân sáng bậc 3 của bức xạ λ có 1 vân sáng của bức... điểm M cách vân sáng trung tâm là 1,2cm 3 Nếu tịnh tiến màn quan sát lại gần 2 khe theo phương vuông góc với màn thì khoảng vân và vị trí vân trung tâm của hệ vân giao thoa của ánh sáng đơn sắc trên màn thay đổi như thế nào? Bài 51 Trong thí nghiệm Iang về giao thoa ánh sáng, nguồn ánh sáng đơn sắc là một khe S đặt song song và cách đều hai khe S1, S2 khoảng cách S1S2=a=0,2mm Vân giao thoa hứng được... S 1S2 một lượng ∆a thì tại đó là vân sáng bậc k và bậc 3k Nếu tăng khoảng cách S1S2 thêm 2∆a thì tại M là: A vân tối thứ 9 B vân sáng bậc 9 C vân sáng bậc 7 D vân sáng bậc 8 Câu 13: Trong thí nghiệm giao thoa với khe Y âng Nguồn sáng S là nguồn hỗn tạp gồm hai ánh sáng đơn sắc Ánh sáng λ1 = 520nm, và ánh sáng có bước sóng λ2 ∈[620nm-740nm] Quan sát hình ảnh giao thoa trên màn người ta nhận thấy trong... phổ bậc ba và bậc bốn có bề rộng là A 0,38mm B 0,76mm C 1,52mm D 0 Câu 15: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng khe I âng nguồn S phát đồng thời bốn ánh sáng đơn sắc: màu tím λ1 = 0,42µm; màu lam λ2 = 0,49µm; màu lục λ3 = 0,56µm; màu đỏ λ4 = 0,70µm Giữa hai vân sáng liên tiếp có màu giống như màu vân sáng trung tâm có 139 cực đại giao thoa của ánh sáng tím Số cực đại giao thoa của ánh lam, lục và đỏ giữa... nghiệm giao thoa ánh sáng bằng khe young Ánh sáng sử dụng gồm 3 bức xạ đỏ, lục , lam có bứơc sóng lần lượt là: λ1 = 0,64μm , λ2 = 0,54μm , λ3 = 0,48μm Vân sáng đầu tiên kể từ vân sáng trung tâm có cùng màu với vân sáng trung tâm ứng với vân sáng bậc mấy của vân sáng màu lục ? A 24 B 27 C 32 D 18 ĐA : C Câu 5 : Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng bằng khe young Nguồn S phát ra 3 ánh sáng đơn sắc có... Thực hiện giao thoa ánh sáng bằng khe Iâng với ánh sáng đơn sắc có bước sóng là λ Người ta đo khoảng cách giữa vân sáng và vân tối nằm cạnh nhau là 1,12mm Trong khoảng giữa hai điểm M và N trên màn cách vân trung tâm lần lượt là 5,6mm; 12,88mm có bao nhiêu vân sáng, vân tối khi: a) M, N nằm cùng phía so với vân sáng trung tâm b) M, N ở hai phía so với vân sáng trung tâm Giao thoa với ánh sáng trắng... ra ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ1 Quan sát trên màn ta thấy có 6 vân sáng liên tiếp cách nhau 3mm a) Tìm λ1 b) Nếu nguồn sáng có thêm ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ2 thì trên màn quan sát được vân sáng bậc 3 của ánh sáng có bước sóng λ1 trùng với vân sáng bậc 2 của ánh sáng có bước sóng λ2 Tìm bước sóng λ2 Bài 46 Một nguồn sáng điểm nằm cách đều hai khe Iang và phát ra đồng thời hai bức xạ đơn sắc. .. a' = 2,4mm D a' = 1,8mm Câu 44: Trong thí nghiệm Iâng về giao thoa ánh sáng, người ta dùng ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ=0,6µm Hiệu khoảng cách từ hai khe đến vị trí quan sát được vân sáng bậc 4 bằng bao nhiêu? A 3,6µm B 2,4µm C 1,2µm D 4,8µm Câu 45: Trong một thí nghiệm về giao thoa ánh sáng, hai khe S 1và S2 được chiếu sáng bằng ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ = 0,6 µm Biết S1S2= 0,3mm, khoảng cách... tán sắc ánh sáng Coi tiêu cự của các thấu kính L 1 và L2 không phụ thuộc vào bước sóng của ánh sáng chiếu tới Giao thoa với hai khe Young Bài 31 Hai khe Iang cách nhau 1mm Nguồn sáng đơn sắc có bước sóng λ = 0,6 µ m , cách đều hai khe Tính khoảng cách giữa hai vân sáng (hay vân tối) kế tiếp nhau trên màn đặt song song và cách hai khe một khoảng 0,2m Bài 32 Một nguồn sáng đơn sắc có λ=0,6µm chiếu vào hai