Đang tải... (xem toàn văn)
LÝ THUYẾT và bài tập SÓNG ÁNH SÁNG LÝ THUYẾT và bài tập SÓNG ÁNH SÁNG LÝ THUYẾT và bài tập SÓNG ÁNH SÁNG LÝ THUYẾT và bài tập SÓNG ÁNH SÁNG LÝ THUYẾT và bài tập SÓNG ÁNH SÁNG LÝ THUYẾT và bài tập SÓNG ÁNH SÁNG LÝ THUYẾT và bài tập SÓNG ÁNH SÁNG LÝ THUYẾT và bài tập SÓNG ÁNH SÁNG LÝ THUYẾT và bài tập SÓNG ÁNH SÁNG LÝ THUYẾT và bài tập SÓNG ÁNH SÁNG
LÝ THUYẾT VÀ BÀI TẬP SĨNG ÁNH SÁNG TĨM TẮT LÝ THUYẾT: 1.Hiện tượng tán sắc ánh sáng : a Định nghĩa: Là phân tách chùm ánh sáng phức tạp thành chùm sáng đơn sắc Ánh sáng đơn sắc ánh sáng có màu định khơng bị tán sắc qua lăng kính b Ngun nhân tượng tán sắc ánh sáng: chiết suất chất làm lăng kính ánh sáng đơn sắc khác khác - Mỗi màu đơn sắc có tần số xác định, truyền từ mơi trường sang mơi trường khác tần số ( chu kỳ) khơng đổi, vận tốc bước sóng thay đổi Ta có kết sau: Chiết suất: nđỏ < ncam < nvàng < nLục < nLam < nchàm < ntím λ Bước sóng: λ đỏ > λ cam > λ vàng > λ Lục > λ Lam > λ chàm > tím c Ứng dụng: máy quang phổ, giải thích tượng cầu vồng Ánh sáng trắng tập hợp vơ số ánh sáng đơn sắc khác nhau, có màu đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím Hiện tượng giao thoa ánh sáng : - Những vạch sáng tập hợp điểm hai sóng gặp mà pha ( d − d1 = kλ ), có biên độ dao động tổng hợp cực đại - Những vạch tối tập hợp điểm sóng gặp mà pha ( d − d = ( k + )λ ), có biên độ dao động tổng hợp cực tiểu Kết luận : Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng giao thoa ánh sáng chứng thực nghiệm quan trọng khẳng đònh ánh sáng có tính chất sóng Vò trí vân giao thoa thí nghiệm Iâng : x k = ki = k + Vò trí vân sáng : λD a , k = 0,±1,±2 Nếu k = ±n + Vò trí vân tối : ta có vân sáng bậc n 1 λD x k ' = (k ' + )i = (k ' + ) 2 a k = ±n , k ' = 0,±1,±2 ' Nếu ta có vân tối thứ n +1 5.Khoảng vân ( i) : khoảng cách vân sáng vân tối liên tiếp : i= λD a Ứng dụng giao thoa ánh sáng: λ= đo bước sóng ánh sáng phương pháp giao thoa : BÀI TẬP DẠNG 1: XÁC ĐỊNH KHOẢNG VÂN, BƯỚC SĨNG Phương pháp: Áp dụng: ia D a.i = Dλ i= Khoảng vân: λ= Bước sóng: λD a ia D Chú ý: + Khoảng cách hai vân sáng ( hai vân tối) liên tiếp là: i + Khoảng cách vân sáng vân tối kề là: i + Khoảng cách n vân sáng ( vân tối) liên tiếp là: ( n − 1) i + Khoảng cách từ vân sáng bậc n ( vân tối n ) đến vân sáng bậc m ( vân tối m ) phía vân trung tâm là: ( m − n) i + Khoảng cách từ vân sáng bậc n ( vân tối n ) đến vân sáng bậc m ( vân tối m ) hai phía vân trung tâm là: λ= - Trong chân khơng, bước sóng ánh sáng là: λ' = - Trong mơi trường có chiết suất n thì: ( m + n) i c f v c λ = = f n f n Bước sóng ánh sáng nhìn thấy chân khơng: 0,38µm ≤ λ ≤ 0,76µm Ánh sáng đơn sắc có bước sóng khoảng λ ( µm) Màu Bước sóng 0,64( µm) →0,76( µm) Đỏ Da cam 0,59( µm) →0,65( µm) Vàng 0,57( µm) →0,60( µm) Lục 0,50( µm) →0,575( µm) Lam 0,45( µm) →0,51( µm) Chàm 0, 43( µm) →0,46( µm) Tím 0,38( µm) →0,44( µm) Câu 356: Khoảng cách từ vân sáng bậc đến vân sáng bậc bên vân trung tâm là: A x = 3i B x = 4i C x = 5i D x = 6i Câu 357: Khoảng cách từ vân sáng bậc bên vân trung tâm đến vân sáng bậc bên vân trung tâm là: A 8i B 9i C 7i D 10i Câu 358: Khoảng cách từ vân tối thứ đến vân sáng bậc bên vân trung tâm là: A 2i B 5.i C 3.i D 3i Câu 359 Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng, người ta đo khoảng cách từ vân sáng bậc đến vân sáng bậc 10 phía vân sáng trung tâm 2,4mm Khoảng vân là: A i = 4,0mm B i = 0,4mm C i = 6,0mm D, i = 0,6mm Câu 360 Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng, đo khoảng cách từ vân sáng bậc đến vân sáng bậc 10 phía vân sáng trung tâm 2,4mm Khoảng cách hai khe I-âng 1mm, khoảng cách từ chứa hai khe tới quan sát 1m Bước sóng ánh sáng dùng thí nghiệm : A λ = 0,40µm B λ = 0,45µm C λ = 068µm D λ = 0,72µm Câu 361 Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng, đo khoảng cách từ vân sáng bậc đến vân sáng bậc 10 phía vân sáng trung tâm 2,4mm Khoảng cách hai khe I-âng 1mm, khoảng cách từ chứa hai khe tới quan sát 1m Màu ánh sáng dùng thí nghiệm : A màu đỏ B màu lục C màu chàm D màu tím Câu 362: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng vàng I – âng, khoảng cách hai khe sáng 0,3mm, khoảng cách từ hai khe sáng đến D = 1m, khoảng cách vân đo i = 2mm Bước sóng ánh sáng thí nghiệm là: 6µ m 1,5mm 6µ m 1,5mm 0, µ m 1,5µ m 0, µ m 1,5µ m A B C D Câu 363: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng vàng I – âng, khoảng cách hai khe sáng 2mm, khoảng cách từ hai khe sáng đến 2m, màn, khoảng cách vân sáng vân tối gần 0,3mm Bước sóng ánh sáng thí nghiệm là: A B C D Câu 364 Trong thí nghiệm I-âng giao thoa ánh sáng, hai khe I-âng cách mm, hình ảnh giao thoa hứng ảnh cách hai khe 1m Sử dụng ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ, khoảng vân đo 0,2 mm Bước sóng ánh sáng : A 0,64µm B 0,55µm C 0,48µm D 0,40µm Câu 365: Trên ảnh đặt song song cách xa mặt phẳng chứa hai nguồn D = 0,5m , người ta đo bề rộng khoảng vân mm, tần số ánh sáng nguồn dùng thí nghiệm 5.1014 f = Hz Xác định khoảng cách a hai nguồn: µm A 0,3 mm B 1,1mm C 0,5mm D Câu 366 Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng, hai khe I-âng cách mm, hình ảnh giao thoa hứng ảnh cách hai khe 3m Sử dụng ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ, khoảng cách vân sáng liên tiếp đo 4mm Bước sóng ánh sáng : A λ = 0,40µm B λ = 0,50µm C λ = 0,55µm D λ = 0,60µm λ = 0, 5µ m Câu367: Một nguồn sáng S phát ánh sáng đơn sắc có bước sóng đến khe Y-oung F1, F2 với F1F2 = a = 0,5mm Mặt phẳng chứa F1F2 cách (M) khoảng D = 1m Tính khoảng vân: A 0,5mm B 0,1mm C 2mm D 1mm 0, 40 µ m Câu 368: Một nguồn sáng S phát ánh sáng đơn sắc có bước sóng đến khe Young F1, F2 khoảng vân đo 0,2mm Nếu dùng ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0, 60µ m mà giữ ngun khoảng cách hai khe khoảng cách hai khe đến quan sát khoảng vân là: đo A 0,5mm B 0,6mm C 0,2mm D 0,3mm DẠNG 2: XÁC ĐỊNH LOẠI VÂN SÁNG HAY TỐI TAI MỘT ĐIỂM M BẤT KỲ TRÊN TRƯỜNG GIAO THOA Phương pháp: xM = k + Giả sử điểm M vân sáng λD = k i a ( 1), với xM khoảng cách từ vân sáng trung tâm đến điểm M cho sẵn k= + Từ (1) suy xM i = a, b - Nếu b = k = a ∈Z Kết luận điểm M vân sáng bậc a ∉Z - Nếu b = k Kết luận điểm M vân tối thứ a + Câu 369 Hai khe I-âng cách 3mm chiếu ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,60µm Các vân giao thoa hứng cách hai khe 2m Tại điểm M cách vân trung tâm 1,2 mm có : A vân sáng bậc B vân sáng bậc C vân tối thứ D vân tối thứ Câu 370 Hai khe I-âng cách 3mm chiếu ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,60µm Các vân giao thoa hứng cách hai khe 2m Tại điểm N cách vân trung tâm 1,8 mm có : A vân sáng bậc B vân tối thứ C vân tối thứ D vân sáng bậc λ = 0, 45µ m Câu 371 : Một nguồn sáng S phát ánh sáng đơn sắc có bước sóng đến khe Y-oung F1, F2 cách 0,45 mm Mặt phẳng chứa F1F2 cách (M) khoảng D = 1m Tại điểm M (M) cách vân trung tâm khoảng x = 4,5mm vân sáng hay vân tối, bậc mấy? A.Vân tối thứ B.Vân sáng bậc C.Vân sáng bậc D.Vân tối thứ λ = 0, 5µ m Câu 372: Một nguồn sáng S phát ánh sáng đơn sắc có bước sóng đến khe Young F1, F2 với F1F2 = a = 0,5mm Mặt phẳng chứa F1F2 cách (M) khoảng D = 1m Tại điểm M (M) cách vân trung tâm khoảng x = 3,5mm vân sáng hay vân tối, bậc mấy? A Vân sáng bậc B Vân sáng bậc C Vân tối bậc D Vân tối bậc Câu 373 Hai khe Y-âng cách a = mm chiếu sáng ánh sáng đơn λ µm sắc có bước sóng = 0,50 Khoảng cách từ hai khe tới D = 1,5 m Điểm M cách vân trung tâm 1,25 mm có vân sáng hay vân tối thứ kể từ vân sáng trung tâm A vân sáng thứ B vân tối thứ C vân sáng thứ D vân sáng thứ Câu 374 Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng ảnh, người ta đo khoảng cách từ vân sáng bậc đến bậc 10 bên vân sáng trung tâm 2,4 mm Tại điểm M cách vân sáng trung tâm 2,2 mm vân sáng hay vân tối thứ máy kể từ vân sáng trung tâm? A vân sáng thứ B vân tối thứ C vân tối thứ D vân sáng thứ DẠNG 3: XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ VÂN SÁNG, VÂN TỐI ĐỐI VỚI ÁNH SÁNG ĐƠN SẮC Phương pháp: x k = ki = k λD a k = 0,±1,±2 Vị trí vân sáng bậc k : , Với: k : bậc giao thoa xk : khoảng cách từ vân sáng trung tâm đến điểm (mm) i : khoảng vân ( mm) a : khoảng cách hai khe sang (mm) D: khoảng cách từ hai khe đến ( m) - Nếu k = ±n ta có vân sáng bậc n Vị trí vân tối thứ k’ : k = ±n 1 λD x k ' = (k ' + )i = (k ' + ) 2 a , k ' = 0,±1,±2 ' - Nếu ta có vân tối thứ n + Câu 375: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng khe I – âng (Young) Cho biết F1F2 = a = 1mm, khoảng cách hai khe F1F2 đến (M) 2m, bước sóng ánh sáng dùng thí nghiệm λ = 0,50µ m ;x khoảng cách từ điểm M đến vân sáng (vân sáng trung tâm) Khoảng cách từ vân sáng đến vân sáng bậc là: A 2mm B 3mm C 4mm D 5mm Câu 376: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng khe I – âng (Young) Cho biết F1F2 = a = 1mm, khoảng cách giữahai khe F1F2 đến (M) 2m, bước sóng ánh sáng dùng thí nghiệm λ = 0,50µ m ;x khoảng cách từ điểm M đến vân sáng (vân sáng trung tâm) Khoảng cách từ vân sáng bậc bên vân trung tâm đến vân sáng bậc bên vân trung tâm là: A 1mm B 10mm C 0,1mm D 100mm Câu 378: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng vàng I – âng, khoảng cách hai khe sáng a = 0,3mm, khoảng cách từ hai khe sáng đến D = 1m, khoảng cách vân đo i = 2mm Xác định vị trí vân tối thứ A 13mm B 1mm C 0,1mm D 100mm 14 Câu 379: Hai nguồn sáng kết hợp S1 S2 có tần số f = 6.10 Hz cách 1mm cho hệ vân giao thoa ảnh đặt đặt song song cách hai nguồn khoảng 1m Tính khoảng cách từ vân sáng bậc đến vân sáng bậc 5: A 0,5mm B 1mm C 1,5mm D 2mm Câu 380 Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng, khoảng cách hai khe I-âng 1mm, khoảng cách từ chứa hai khe tới quan sát 1m Hai khe chiếu ánh sáng đỏ có bước sóng 0,75µm, khoảng cách vân sáng bậc đến vân sáng bậc 10 bên vân sáng trung tâm là: A 2,8mm B 3,6mm C 4,5mm D 5,2mm Câu 381 : Trong thí nghiệm I-âng giao thoa ánh sáng, hai khe I-âng cách 2mm, hình ảnh giao thoa hứng ảnh cách hai khe 1m Sử dụng ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ, khoảng vân đo 0,2mm Vị trí vân sáng bậc ba kể từ vân sáng trung tâm : A 0,4mm B 0,5mm C 0,6mm D 0,7mm DẠNG 4: GIAO THOA VỚI ÁNH SÁNG TRẮNG Phương pháp : Đặc điểm : + Vân ln vân trắng + Hai bên vân trắng dải quang phổ cầu vồng, màu tím trong, màu đỏ ngồi Tính bề rộng dải quang phổ bậc k : ( khoảng cách vân sáng bậc k màu tím đến vân sáng bậc k màu đỏ bên vân trắng trung tâm ) ∆x = x đ − xt = k D (λ đ − λ t ) a Xác định số thành phần đơn sắc cho vân sáng điểm M ( trùng M ) giao thoa, có toạ độ xM cho trước xM = k + Dùng cơng thức : λn D a ( 1) , k = 0,±1,±2 ; n = 1,2,3… λn + Từ (1) suy + Sử dụng điều kiện khoảng bước sóng ánh sáng nhìn thấy : 0,38µm ≤ λ n ≤ 0,76µm ( 2) λn + Thay giá trị vào (2) để tìm k + Số giá trị k số thành phần đơn sắc cho vân sáng M cần tìm Xác định số thành phần đơn sắc cho vân tối điểm M ( vân bị tắt trùng M ) giao thoa, có toạ độ xM cho trước Cách làm tương tự trường hợp 2, λ D x M = (k ' + ) n a Câu 385 Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng, hai khe I-âng cách mm, hình ảnh giao thoa hứng ảnh cách hai khe 3m Sử dụng ánh sáng trắng có bước sóng từ 0,40µm đến 0,75µm Trên quan sát thu dải quang phổ Bề rộng dải quang phổ sát vạch sáng trắng trung tâm là: A 0,35mm B 0,45mm C 0,50mm D 0,55mm Câu 386 Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng, hai khe I-âng cách 3mm, hình ảnh giao thoa hứng ảnh cách hai khe 3m Sử dụng ánh sáng trắng có bước sóng từ 0,40µm đến 0,75µm Trên quan sát thu dải quang phổ Bề rộng dải quang phổ thứ hai kể từ vân sáng trắng trung tâm : A 0,45mm B 0,60mm C 0,70mm D 0,85mm Câu387 Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng, hai khe I-âng cách mm, hình ảnh giao thoa hứng ảnh cách hai khe 2m Sử dụng ánh sáng trắng có bước sóng từ 0,40µm đến 0,75µm Số xạ cho vân sáng M cách vân trung tâm mm là: A B C D.7 Câu 388 Tại điểm M có vân sáng bậc 10 Dịch so với vị trí cũ 10 cm M có vân tối thứ 10 (kể từ vân sáng trung tâm) Khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe đến trước dịch A D = 1,9 m B D = 1,2 m C D = 1,5 m D D = 1,0 m Câu 389 Thực thí nghiệm giao thoa ánh sáng khơng khí, ta đo khoảng vân i = 0,6 mm Lặp lại thí nghiệm nước 43 (chiết suất ) đo khoảng vân A i’ = 0,48 mm B i’ = 0,45 mm C i’ = 0,55 mmm D i’ = 0,62 mm Câu 390 Thí nghiệm giao thoa ánh sáng khơng khí M có vân sáng bậc lặp lại thí nghiệm chất lỏng M có vân tối thứ 11 (kể từ vân sáng trung tâm) Chiết suất chất lỏng A n = 1,3333 B n = 1,3125 C n = 1,5000 D n = 1,1845 Câu 391 Chiếu sáng hai khe Y-âng ánh sáng trắng có bước sóng từ 400 nm đến 750 nm Biết hai khe cách mm, khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe đến m Bề rộng quang phổ bậc A L = 1,4 mm B L = 0,7 mm C L = 1,0 mm D L = 2,0 mm Câu392 Hai khe Y-âng chiếu sáng ánh sáng đơn săc có bước sóng µm λ = 0,62 Biết khoảng cách hai khe a = mm khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe tới D = m Số vân sáng quan sát với bề rộng MN = 10 mm (M, N nằm đối xứng qua vân sáng trung tâm) A N = 18 B N = 15 C N = 16 D N = 17 Câu 393Nguồn S phát ánh sáng đơn sắc chiếu sáng hai khe Y-âng cách 0,8 mm Khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe tới 2,5 m Giữa hai vân sáng M N cách 22,5 mm có 15 vân tối ( 15i) Với tốc độ ánh sáng 3.108 m/s tần số ánh sáng nguồn S phát A f = 6,25.1014 Hz B f = 5,12.1015 Hz C f = 8,50.1016 Hz D f = 2,68.1013 Hz Câu 394 Trong thí nghiệm I-âng giao thoa ánh sáng, hai khe I-âng cách 2mm, hình ảnh giao thoa hứng ảnh cách hai khe 1m Sử dụng ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ, khoảng vân đo 0,2mm Thay xạ xạ có bước sóng λ’>λ vị trí vân sáng thứ ba xạ λ có vân sáng xạ λ’ Bức xạ λ’ có giá trị đây? A λ’ = 0,48µm B λ’= 0,52µm C λ’= 0,58µm D λ’= 0,60µm DẠNG 5: XÁC ĐỊNH SỐ VÂN SÁNG, SỐ VÂN TỐI TRÊN TRƯỜNG GIAO THOA Phương pháp: Trường hợp : Xác định số vân sáng, số vân tối tồn trường giao thoa quan sát ( hai điểm M , N nằm đối xứng qua vân sáng) + B1: Xác định số khoảng vân quan sát nửa trường giao thoa: n= L = a, b 2.i Với L : bề rộng trường giao thoa + B2: Xác định số vân sáng quan sát tồn trường giao thoa: Ns = 2a + Với 2a : vân sáng phía giao thoa : vân sáng trung tâm + B3: Xác định số vân tối quan sát tồn trường giao thoa: - Nếu b < : Nt = Ns - - Nếu b ≥ : Nt = Ns + Chú ý: - Số vân sáng ln số lẻ - Số vân tối ln số chẵn Hoặc + Xác định số khoảng vân quan sát tồn trường giao thoa: n= L =a i + Nếu a = số chẵn , N s = a + N t = a N s = a N t = a + + Nếu a = số lẻ , Trường hợp : Xác định số vân sáng, số vân tối hai điểm M, N cho trước trường giao thoa Đã biết vị trí xM xN : a Số vân sáng M, N là: + ADCT: xs = k.i , k = 0,±1,±2 xM ≤ xs ≤ x N + Giải để tìm k + Số giá trị k số vân cần tìm b Số vân tối M, N là: + ADCT: xt = (k ' + ).i x M ≤ xt ≤ x N , k ' = 0,±1,±2 + Giải để tìm k’ + Số giá trị k’ số vân cần tìm Lưu ý: Nếu khơng tính hai điểm M N khơng lấy dấu ”= ” Câu 382 : Một thí nghiệm với khe Yong : a = 1mm , D = m Ánh sáng làm thí nghiệm có bước sóngλ = 0,6 μm Độ rộng vùng giao thoa hứng ảnh 13,2 mm Số vân sáng : A.9 B 11 C.13 D 15 Câu 383 : Một thí nghiệm với khe Yong : a = 1,2mm , D = m Ánh sáng làm thí nghiệm có bước sóng λ = 0,6 μm Độ rộng vùng giao thoa hứng ảnh 15 mm Số vân sáng , vân tối : A 15 ; 16 B 11, 16 C 15, 14 D 14, 15 Câu 384a : Một thí nghiệm với khe Yong : a = 1,5mm , D = m Ánh sáng làm thí nghiệm có bước sóng λ = 0,5 μm Độ rộng vùng giao thoa hứng ảnh 11 mm Số vân sáng , vân tối : A 12 ; 11 B 11 ; 12 C 12 ; 14 D 11 ; 15 Câu 384b : Một thí nghiệm với khe Yong : a = mm , D = 2,5 m Ánh sáng làm thí nghiệm có bước sóng λ = 0,5 μm M, N hai điểm nằm hai bên vân sáng trung tâm cách vân sáng trung tâm 2,1 mm 5,9 mm Xác định số vân sáng quan sát từ M đến N ? A 20 vân sáng B 19 vân sáng C 18 vân sáng D 10 vân sáng Câu 384c : Một thí nghiệm giao thoa với khe Yong Người ta thấy khoảng cách vân sáng liên tiếp cách 10 mm M, N hai điểm bên vân sáng trung tâm cách vân sáng trung tâm mm mm Xác định số vân sáng, số vân tối quan sát M N ? A.2;1 B ; C ; D ;