Đang tải... (xem toàn văn)
Ôn luyện vật lý 12 - Sóng ánh sáng tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập lớn về tất cả các lĩ...
Email: doanvluong@gmail.com; doanvluong@yahoo.com ĐT : 0915718188 - 0906848238 Trang 1 CHƯƠNG : TÍNH CHẤT SÓNG CỦA ÁNH SÁNG A. TÓM TẮT LÝ THUYẾT I. Tán sắc ánh sáng . * 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, ánh sáng trắng -Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng không bị tán sắc khi đi qua lăng kính. Mỗi ánh sáng đơn sắc có một màu gọi là màu đơn sắc.Mỗi màu đơn sắc trong mỗi môi trường có một bước sóng xác định. -Khi truyền qua các môi trường trong suốt khác nhau vận tốc của ánh sáng thay đổi, bước sóng của ánh sáng thay đổi còn tần số của ánh sáng thì không thay đổi. -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. -Dải có màu như cầu vồng (có có vô số màu nhưng được chia thành 7 màu chính là đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím) gọi là quang phổ của ánh sáng trắng. -Chiết suất của các chất trong suốt biến thiên theo màu sắc ánh sáng và tăng dần từ màu đỏ đến màu tím. * Ứng dụng của sự tán sắc ánh sáng -Máy quang phổ phân tích một chùm sáng đa sắc, do các vật sáng phát ra, thành các thành phần đơn sắc. -Hiện tượng cầu vồng xảy ra do sự tán sắc ánh sáng, các tia sáng Mặt Trời đã bị khúc xạ và phản xạ trong các giọt nước trước khi tới mắt ta. 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 II. Nhiễu xạ ánh sáng – Giao thoa ánh sáng. a. Nhiểu xạ ánh sáng: Nhiễu xạ ánh sáng là hiện tượng truyền sai lệch với sự truyền thẳng của ánh sáng khi đi qua lỗ nhỏ hoặc gặp vật cản. Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng chứng tỏ ánh sáng có tính chất sóng . b. Hiện tượng giao thoa ánh sáng -Hai chùm sáng kết hợp là hai chùm phát ra ánh sáng có cùng tần số và cùng pha hoặc có độ lệch pha không đổi theo thời gian. -Khi hai chùm sáng kết hợp gặp nhau chúng sẽ giao thoa: +Những chổ hai sóng gặp nhau mà cùng pha nhau, chúng tăng cường lẫn nhau tạo thành các vân sáng. +Những chổ hai sóng gặp nhau mà ngược pha với nhau, chúng triệt tiêu nhau tạo thành các vân tối. -Nếu ánh sáng trắng giao thoa thì hệ thống vân của các ánh sáng đơn sắc khác nhau sẽ không trùng nhau: +Ở chính giữa, vân sáng của các ánh sáng đơn sắc khác nhau nằm trùng nhau cho một vân sáng trắng gọi là vân trắng chính giữa ( vân trung tâm) . +Ở hai bên vân trung tâm, các vân sáng khác của các sóng ánh sáng đơn sắc khác nhau không trùng với nhau nữa, chúng nằm kề sát bên nhau và cho những quang phổ có màu như ở màu cầu vồng. Email: doanvluong@gmail.com; doanvluong@yahoo.com ĐT : 0915718188 - 0906848238 Trang 2 -Hiện tượng giao thoa ánh sáng là bằng chứng thực nghiệm khẵng định ánh sáng có tính chất sóng. c.Vị trí vân, khoảng vân trong giao thoa ánh sáng khe Young + Vị trí vân sáng: x s = k a D ; với k Z. + Vị trí vân tối: x t = (2k + 1) a D 2 ; với k Z. + Khoảng vân : i = a D . => Bước sóng: ia D + Giữa n vân sáng liên tiếp có (n – 1) khoảng vân. => Vị trí vân sáng: x s = ki => Vị trí vân tối: x t = (2k + 1)i/2 d. Thí nghiệm Young có bản mặt song song : - Do có bản mỏng có bề dày là e, chiết suất n : + Quang lộ từ S 1 đến M là : S 1 M = (d 1 – e)+ n.e + Quang lộ từ S 2 đến M là : S 2 M = d 2 - Hiệu quang trình : = S 2 M – S 1 M = d 2 – d 1 – e )1( n = D xa. - e )1( n - Vị trí vân sáng : x s = k a D + )1( . n a De - Vị trí vân tối : x t = (k + 0,5) a D + )1( . n a De - Hệ vân dời một đoạn 0 x về phía có đặt bản SÓNG ÁNH SÁNG Chủ đề TÁN SẮC ÁNH SÁNG GIAO THOA ÁNH SÁNG I CÁC KIẾN THÚC CƠ BẢN CẦN NHỚ Tán sắc ánh sáng Hiện tượng chùm sáng trắng (hoặc chùm sáng phức tạp) qua lăng kính bị tách thành chùm sáng có màu sắc khác gọi tượng tán sáng ánh sáng (Hình 1.1) Nguyên nhân tượng tán sắc ánh sáng tốc độ truyền ánh sáng môi trường suốt phụ thuộc vào tần số ánh sáng Vì vậy, chiết suất môi trường phụ thuộc vào tần số (và bước sóng) ánh sáng Ánh sáng đơn sắc Ánh sáng đơn sắc (còn gọi xạ (đơn sắc)) ánh sáng không bị tán sắc mà bị lệch qua lăng kính Mỗi ánh sáng đơn sắc có màu định (màu quang phổ) sóng điện từ ứng với bước sóng định Đôi gọi tắt ánh sáng - Bước sóng ánh sáng đơn sắc chân không: c 0 = (c = 3.108m/s, f tần số ánh sáng) f - Bước sóng ánh sáng đơn sắc môi trường: = n Ánh sáng đơn sắc có tần số nhỏ (bước sóng dài) chiết suất môi trường nhỏ Ánh sáng trắng Ánh sáng trắng hỗn hợp nhiều ánh sáng đơn sắc có màu từ đỏ đến tím Ví dụ: ánh sáng Mặt Trời, ánh sáng hồ quang điện, ánh sáng đèn điện dây tóc Nhiễu xạ ánh sáng Hiện tượng ánh sáng không tuân theo định luật truyền thẳng, quan sát ánh sáng truyền qua lỗ nhỏ, gần mép vật suốt không suốt, gọi nhiễu xạ ánh sáng Hiện tượng nhiễu xạ chứng tỏ ánh sáng có tính chất sóng Giao thoa ánh sáng - Hai sóng ánh sáng kết hợp (có tần số có độ lệch pha không đổi) hai nguồn sáng kết hợp phát ra, giao thoa với gặp nhau, tạo nên vân sáng (cực đại giao thoa) vân tối (cực tiểu giao thoa) quan sát Hiệu đường hai sóng vân sáng là: d1 - d2 = k (k = 0, ± 1, ± 2, ) vân tối là: d1 - d2 = (2k + 1) - Tại điểm M quan sát ax E (Hình 1.2): d1 - d2 = D (a khoảng cách hai nguồn kết hợp S1 S2); D khoảng cách từ S1S2 đến màn; OM = x) D ki - Vị trí vân sáng bậc k: x k a D với i = khoảng vân (khoảng cách hai vân sáng hai vân tối); k = ứng với vân sáng a (vân sáng trung tâm, hay vân sáng số 0); k = ±1, ±2, ứng với vân sáng bậc 1, bậc Xen vân sáng vân tối; hai bên vân sáng trung tâm hai vân tối thứ nhất, tiếp sau vân tối thứ hai, thứ ba i Khoảng cách vân sáng vân tối kề Khoảng cách từ vân tối thứ k (tính từ vân sáng trung tâm) đến vân sáng trung tâm bằng: 1 D k i k 2 2 a Trong trường hợp ánh sáng trắng, vân sáng trung tâm có màu trắng; vân sáng bậc tất cá thành phần đơn sắc tạo nên quang phổ bậc (bờ tím phía O) - Điều kiện xảy tương giao thoa hai nguồn phát sáng phải hai nguồn kết hợp thí nghiệm Y-âng, hai nguồn kết hợp S1, S2 tạo cách chiếu vào hai khe hẹp song song S1, S2 chùm sáng phát từ nguồn S Có thể tạo hai nguồn kết hợp nhờ lưỡng lăng kính Fre-nen, bán thấu kính Bi-ê, hai gương phằng Fre-nen II PHƯƠNG PHÁP GIẢI CÁC DẠNG TOÁN CƠ BẢN (tự luận trắc nghiệm) Đăng ký mua file word trọn chuyên đề Vật Lý khối 10,11,12: HƯỚNG DẪN ĐĂNG KÝ Soạn tin nhắn “Tôi muốn mua tài liệu môn Vật Lý” Gửi đến số điện thoại Dạng BÀI TẬP VỀ ÁNH SÁNG ĐƠN SẮC VÀ VỀ TÁN SẮC ÁNH SÁNG A PHƯƠNG PHÁP GIẢI Để tìm tần số bước sóng ánh sáng đơn sắc: Áp dụng công thức: c - Bước sóng ánh sáng chân không: 0 = (c = 3.108m/s, f tần số ánh sáng) f v c - Bước sóng ánh sáng môi trường: = f nf n c - Tốc độ, ánh sáng môi trường có chiết suất n: v = n Để giải tập tán sắc ánh sáng cần vận dụng công thức khúc xạ ánh sáng, lăng kính, thấu kính có kể đến phụ thuộc chiết suất vào màu sắc (bước sóng) ánh sáng: - Hệ thức định luật khúc xạ ánh sáng: n1sini1 = n2sini2 - Góc lệch tia sáng qua lăng kính: D = i1 + i2 - A - Góc lệch tia sáng đơn sắc qua lăng kính có góc chiết quang nhỏ, dùng công thức: D = A(n - 1) - Công thức tính tiêu cự thấu kính: 1 (n 1) f R R' R, R' bán kính mặt cầu giới hạn thấu kính; n chiết suất chất làm thấu kính môi trường đặt thấu kính B BÀI TẬP VÍ DỤ Ví dụ Tính bước sóng xạ đơn sắc sau đây: a) Bức xạ có tần số 5.1014Hz b) Bức xạ có tần số 1,2.1015Hz Hướng dẫn giải c Áp dụng công thức f a) = c 3.108 = 0,6.10-6m = 0,60m 14 f 5.10 b) = c 3.108 = 2,5.10-7m = 0,25m 15 f 1,2.10 Ví dụ Một chùm ánh sáng hẹp, đơn sắc có bước sóng chân không = 0,60m a) Xác định chu kì, tần số ánh sáng Biết tốc độ ánh sáng chân không 3.108m/s b) Cho chùm ánh sáng nói truyền qua thủy tinh (n = 1,5) Tính tốc độ bước sóng ánh sáng đơn sắc thủy tinh Chu kì tần số ánh sáng có thay đổi không truyền từ môi trường sang môi trường khác? Hướng dẫn giải c 3.108 5.1014 Hz 0.60.106 1 Chu kì: T 2.1015 s 14 f 5.10 a) Tần số: f c 3.108 b) Tốc độ: v 2.108 m / s n 1,5 v 2.108 0,4.106 m 0,4m f 5.1014 0,6 Hay: 0,4m n 1,5 Bước sóng: Khi từ môi trường sang môi trường khác, tốc độ bước sóng ánh sáng đơn sắc bị thay đổi chu kì tần số ánh sáng không thay đổi Ví dụ Một lăng kính thủy tinh có góc chiết quang A = 4°, chiết suất thủy tinh ánh sáng đỏ nđ = 1,64; ánh sáng tím nt = 1,68 Chiếu chùm tia sáng trắng hẹp xem tia sáng đến lăng kính A theo phương vuông góc với mặt phằng phân giác góc chiết quang A Quang phổ hứng E song song cách mặt phẳng phân giác A 1m (Hình 1.3) a) Tính góc làm hai tia ló màu đỏ màu tím b) Tính bề rộng quang phổ thu ...Ôn tập Vật Lý TTLT Đại học Diệu Hiền – 43D – Đường 3/2 – TP.Cần Thơ – ĐT: 0983336601-0949355366 Trang 1 CHƯƠNG: SÓNG ÁNH SÁNG Dạng 1: Tán sắc ánh sáng 1.Tán sắc qua lưỡng chất phẳng + Sử dụng định luật khúc xạ tại mặt phân cách cho các tia: ttdd rsinn rsinnisin == = = ⇒ t t d d n isin rsin n i sin rsin 2. Tán sắc qua lăng kính + Sử dụng công thức lăng kính: ( ) −+= += = = AiiD rrA rsin.nisin rsin.nisin 21 21 22 11 + Góc lệch cực tiểu 2 A rrii 2121 ==⇒=↔ 2 A sinn 2 AD sin min = + ⇒ . + Khi A, i nhỏ ( ) −= =+ = = ⇔ A1nD Arr nri nri 21 22 11 . Áp dụng cho các ánh sáng đơn sắc: + Đối với tia đỏ: ( ) −+= = += = AiiD rsin.nisin rrA rsin.nisin d21d d2dd2 d2d1 d1d1 + Đối với tia tím: ( ) −+= = += = AiiD rsin.nisin rrA rsin.nisin t21t t2tt2 t2t1 t1t1 + Nếu tia màu vàng cho góc lệch cực tiểu thì ?i 2 A sin.nisin 2 AD ii 1 v1 minv v21 =⇒ = + == Dạng 2: Giao thoa ánh sáng đơn sắc, bước sóng λ A. Vị trí các vân giao thoa: Vị trí vân sáng a D kx S λ = với , 2,1,0k ± ± = bậc giao thoa. Ôn tập Vật Lý TTLT Đại học Diệu Hiền – 43D – Đường 3/2 – TP.Cần Thơ – ĐT: 0983336601-0949355366 Trang 2 Khi k = 0, x = 0: vân sáng chính giữa (vân sáng trung tâm) Ở hai bên vân sáng chính giữa là các vân bậc 1 với 1 k ± = , vân bậ c 2 v ớ i 2 k ± = , V ị trí vân t ố i: x t = (k + 2 1 ) a D. λ V ị trí các vân giao thoa: Kho ả ng cách t ừ vân đ ó đế n vân trung tâm B. Khoảng vân : kho ả ng cách gi ữ a hai vân sáng c ạ nh nhau. a D i λ = suy ra i) 2 1 k(x;kix tS +== C. Khoảng cách giữa vân sáng bậc k 1 và k 2 ikkxxx 212k1k −=−=∆ N ế u hai vân n ằ m cùng m ộ t phía so v ớ i vân trung tâm thì k 1 và k 2 cùng d ấ u N ế u hai vân n ằ m khác phía so v ớ i vân trung tâm thì k 1 và k 2 trái d ấ u. D. Tìm tính chất vân tại điểm M cách vân trung tâm đoạn x M . T ỉ s ố k i x M = , M là vân sáng b ậ c k T ỉ s ố 2 1 k i x M += , M là vân t ố i th ứ (k +1) e. Tìm số vân sáng hoặc tối Trường hợp 1: Tìm s ố vân sáng ho ặ c t ố i trên đ o ạ n MN bi ế t M và cách vân trung tâm l ầ n l ượ t x M và x N . Tìm tính ch ấ t vân t ạ i đ i ể m M và N Đế m s ố vân sáng ho ặ c t ố i trên đ o ạ n MN Trường hợp 2: Tìm s ố vân sáng ho ặ c t ố i trên đ o ạ n MN = L, bi ế t vân trung tâm O t ạ i trung đ i ể m c ủ a MN L ậ p t ỉ s ố m,n D 2 La i 2 L = λ = S ố vân sáng N S = 2n + 1 (luôn là s ố l ẻ ) S ố vân t ố i N t = 2n n ế u m < 5 ho ặ c N t = 2n + 2 n ế u m 5 ≥ Dạng 3: Giao thoa ánh sáng hổn hợp. Giao thoa ánh sáng trắng. 1 . Giao thoa ánh sáng hổn hợp hai thành phần, bước sóng 1 λ và 2 λ . A. Vị trí vân sáng của bức xạ 1 λ : a D kx 1 1 λ = v ớ i , 2,1,0k 1 ±±= kho ả ng vân a D i 1 1 λ = V ị trí vân sáng c ủ a b ứ c x ạ 2 λ : a D kx 1 22 λ = v ớ i , 2,1,0k 1 ±±= kho ả ng vân a D i 2 2 λ = B. Vị trí các vân trùng nhau Khi hai vân trùng nhau thì x 1 = x 2 2211 kk λ=λ⇔ . Gi ả i ph ươ ng trình tìm k 1 và k 2 , t ừ đ ó xác đị nh v ị trí các vân trùng nhau. Các vân trùng nhau luôn cách đề u nhau. 2. Giao thoa ánh sáng trắng, bước sóng td λ≥λ≥λ A. Bề rộng quang phổ bậc 1 : kho ả ng cách t ừ vân sáng b ậ c 1 màu tím đế n vân sáng b ậ c 1 màu đỏ )( a D xxx tdt1d11 λ−λ=−=∆ Ôn tập Vật Lý TTLT Đại học Diệu Hiền – 43D – Đường 3/2 – TP.Cần Thơ – ĐT: 0983336601-0949355366 Trang 3 Bề rộng quang phổ bậc N: 1tdN xN)( a D Nx ∆=λ−λ=∆ B. Tìm số vân sáng tại điểm M cách vân sáng trung tâm đoạn x M . a D kx M λ = kD ax M =λ⇔ và td λ≥λ≥λ , k = 0,1, 2, 3 S ố b ứ c x ạ cho vân sáng là s ố giá tr ị k. 1.BÀI TẬP TỰ LUẬN Bài 1. Chi ế u m ộ t tia ánh sáng tr ắ ng h ẹ p đ i t ừ không khí vào m ộ t b ể n ướ c r ộ ng d ướ i góc t ớ i 0 60=i . Chiều sâu nước trong bể ( ) m1h = . Tìm độ rộng của dãy quang phổ chiếu lên đáy bể. Biết chiết suất của nước đối với tia đỏ và tia tím lần lượt là: 33,1n d = , 34,1n t = VI. TÍNH CHẤT SÓNG CỦA ÁNH SÁNG A. TÓM TẮT LÝ THUYẾT 1. Tán sắc ánh sáng. * 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, ánh sáng trắng Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng không bị tán sắc khi đi qua lăng kính. Mỗi ánh sáng đơn sắc có một màu gọi là màu đơn sắc. Mỗi màu đơn sắc trong mỗi môi trường có một bước sóng xác định. Khi truyền qua các môi trường trong suốt khác nhau vận tốc của ánh sáng thay đổi, bước sóng của ánh sáng thay đổi còn tần số của ánh sáng thì không thay đổi. 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. Dải có màu như cầu vồng (có có vô số màu nhưng được chia thành 7 màu chính là đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím) gọi là quang phổ của ánh sáng trắng. Chiết suất của các chất lỏng trong suốt biến thiên theo màu sắc của ánh sáng và tăng dần từ màu đỏ đến màu tím. * Ứng dụng của sự tán sắc ánh sáng Hiện tượng tán sắc ánh sáng được dùng trong máy quang phổ để phân tích một chùm sáng đa sắc, do các vật sáng phát ra, thành các thành phần đơn sắc. Nhiều hiện tượng quang học trong khí quyển, như cầu vồng chẳng hạn xảy ra do sự tán sắc ánh sáng. Đó là vì trước khi tới mắt ta, các tia sáng Mặt Trời đã bị khúc xạ và phản xạ trong các giọt nước. Hiện tượng tán sắc làm cho ảnh của một vật trong ánh sáng trắng qua thấu kính không rỏ nét mà bị nhòe, lại bị viền màu sắc (gọi là hiện tượng sắc sai). 2. Nhiễu xạ ánh sáng – Giao thoa ánh sáng. * Nhiểu xạ ánh sáng: Nhiễu xạ ánh sáng là hiện tượng truyền sai lệch với sự truyền thẳng của ánh sáng khi đi qua lỗ nhỏ hoặc gặp vật cản. Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng chứng tỏ ánh sáng có tính chất sóng. * Hiện tượng giao thoa ánh sáng Hai chùm sáng kết hợp là hai chùm phát ra ánh sáng có cùng tần số và cùng pha hoặc có độ lệch pha không đổi theo thời gian. Khi hai chùm sáng kết hợp gặp nhau chúng sẽ giao thoa với nhau: Những chổ 2 sóng gặp nhau mà cùng pha với nhau, chúng tăng cường lẫn nhau tạo thành các vân sáng. Những chổ hai sóng gặp nhau mà ngược pha với nhau, chúng triệt tiêu nhau tạo thành các vân tối. Nếu dùng ánh sáng trắng thì hệ thống vân giao thoa của các ánh sáng đơn sắc khác nhau sẽ không trùng khít với nhau: ở chính giữa, vân sáng của các ánh sáng đơn sắc khác nhau nằm trùng với nhau cho một vân sáng trắng gọi là vân trắng chính giữa. Ở hai bên vân trắng chính giữa, các vân sáng khác của các sóng ánh sáng đơn sắc khác nhau không trùng với nhau nữa, chúng nằm kề sát bên nhau và cho những quang phổ có màu như ở cầu vồng. Hiện tượng giao thoa ánh sáng là bằng chứng thực nghiệm khẵng định ánh sáng có tính chất sóng. * Vị trí vân, khoảng vân + Vị trí vân sáng: x s = k a D λ ; với k ∈ Z. + Vị trí vân tối: x t = (2k + 1) a D 2 λ ; với k ∈ Z. + Khoảng vân là khoảng cách giữa 2 vân sáng (hoặc 2 vân tối) liên tiếp: i = a D λ . Giữa n vân sáng liên tiếp có (n – 1) khoảng vân. * Bước sóng và màu sắc ánh sáng + Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng có một bước sóng xác định. Màu ứng với mỗi bước sóng của ánh sáng gọi là màu đơn sắc. + Mọi ánh sáng đơn sắc mà ta nhìn thấy đều có bước sóng trong chân không (hoặc không khí) trong khoảng từ 0,38µm (ánh sáng tím) đến 0,76µm (ánh sáng đỏ). + Những màu chính trong quang phổ ánh sáng trắng (đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím) ứng với từng vùng có bước sóng lân cận nhau. Bảng màu và bước sóng của ánh sáng trong chân không: Màu Đỏ Cam Vàng Lục Lam Chàm Tím λ ( µ m) 0,640 ÷ 0,760 0,590 ÷ 0,650 0,570 ÷ 0,600 0,500 ÷ 0,575 0,450 ÷ 0,510 0,430 ÷ 0,460 0,380 ÷ 0,440 + Ngoài các màu đơn sắc còn có các màu không đơn sắc là hỗn hợp của nhiều màu đơn sắc với những tỉ lệ khác nhau. 3. Quang phổ. * Máy quang phổ lăng kính + Máy quang phổ là dụng cụ phân tích chùm sáng có nhiều thành phần thành những thành phần đơn sắc khác nhau. + Máy dùng để nhận biết các thành phần cấu tạo của một chùm sáng phức tạp do một nguồn phát ra. + Máy quang phổ có ba bộ phận chính: - Ống chuẫn trực là bộ phận tạo Bến vinh hoa đang chờ người ham học,Bờ vực thẳm đang chờ kẻ ham chơi! Bài tập sóng ánh sáng (Dùng cho ôn thi TN-CĐ-ĐH) Câu 1: Thực hiện giao thoa I-âng với ánh sáng trắng, trên màn quan sát thu được hình ảnh giao thoa là: A. các vạch màu khác nhau riêng biệt trên một nền tối. B. vân trung tâm là vân sáng trắng, hai bên có những dải màu như cầu vồng. C. tập hợp các vạch màu cầu vồng xen kẽ các vạch tối cách đều nhau. D. một dải màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím. Câu 2: Phát biểu nào về quang phổ liên tục là đúng: A. Khi nhiệt độ tăng dần thì miền quang phổ lan dần từ bức xạ có bước sóng ngắn sáng bức xạ có bước sóng dài. B. Quang phổ liên tục phụ thuộc vào thành phần cấu tạo hoá học của nguồn sáng. C. Gồm nhiều dãi màu nối liền nhau một cách liên tục và không nhất thiết phải đầy đủ từ màu đỏ đến màu tím. D. Sự phân bố độ sáng của các vùng màu khác nhau trong quang phổ liên tục phụ thuộc vào nhiệt độ của vật Câu 3: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng đơn sắc với khe Iâng, nếu dịch chuyển S theo phương song song với S 1 , S 2 về phía S 1 thì: A. Hệ vân dịch chuyển về phía S 1 B. Vân trung tâm dịch chuyển về phía S 1 C. Hệ vân dịch chuyển về phía S 2 D. Hệ vân giao thoa không thay đổi Câu 4: Trong một thí nghiệm Iâng (Y-âng) về giao thoa ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ 1 = 540nm thì thu được hệ vân giao thoa trên màn quan sát có khoảng vân i 1 = 0,36mm. Khi thay ánh sáng trên bằng ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ 2 = 600 nm thì thu được hệ vân giao thoa trên màn quan sát có khoảng vân A. i 2 = 0,50 mm. B. i 2 = 0,40 mm. C. i 2 = 0,60 mm. D. i 2 = 0,45 mm. Câu 5: Trong thí nghiệm Iâng (Y-âng) về giao thoa ánh sáng với ánh sáng đơn sắc. Biết khoảng cách giữa hai khe hẹp là 1,2mm và khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe hẹp đến màn quan sát là 0,9m. Quan sát được hệ vân giao thoa trên màn với khoảng cách giữa 9 vân sáng liên tiếp là 3,6mm. Bước sóng của ánh sáng dùng trong thí nghiệm là A. 0,55.10 -6 m. B. 0,50.10 -6 m. C. 0,60.10 -6 m. D. 0,45.10 -6 m. Câu 6: Phát biểu nào sau đây là đúng khi nói về quang phổ? A. Để thu được quang phổ hấp thụ thì nhiệt độ của đám khí hay hơi hấp thụ phải cao hơn nhiệt độ của nguồn sáng phát ra quang phổ liên tục. B. Quang phổ hấp thụ là quang phổ của ánh sáng do một vật rắn phát ra khi vật đó được nung nóng. C. Mỗi nguyên tố hoá học ở trạng thái khí hay hơi nóng sáng dưới áp suất thấp cho một quang phổ vạch riêng, đặc trưng cho nguyên tố đó. D. Quang phổ liên tục của nguồn sáng nào thì phụ thuộc thành phần cấu tạo của nguồn sáng ấy. Câu 7: Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về ánh sáng đơn sắc? A. Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng không bị tán sắc khi đi qua lăng kính. B. Trong chân không, các ánh sáng đơn sắc khác nhau truyền đi với cùng vận tốc. C. Trong cùng một môi trường truyền (trõ ch©n kh«ng) vận tốc ánh sáng tím nhỏ hơn vận tốc ánh sáng đỏ. D. Chiết suất của một môi trường trong suốt đối với ánh sáng đỏ lớn hơn chiết suất của môi trường đó đối với ánh sáng tím. Câu 8 : Ánh sáng đơn sắc có tần số 5.10 14 Hz truyền trong chân không với bước sóng 600 nm. Chiết suất tuyệt đối của một môi trường trong suốt ứng với ánh sáng này là 1,52. Tần số của ánh sáng trên khi truyền trong môi trường trong suốt này A. vẫn bằng 5.10 14 Hz còn bước sóng lớn hơn 600nm. B. vẫn bằng 5.10 14 Hz còn bước sóng nhỏ hơn 600 nm. C. lớn hơn 5.10 14 Hz còn bước sóng nhỏ hơn 600 nm. D. nhỏ hơn 5.10 14 Hz còn bước sóng bằng 600 nm. Câu 9: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng bằng khe Y-âng, nguồn phát ra ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ . Khoảng vân i đo được trên màn sẽ tăng lên khi A. tịnh tiến màn lại gần hai khe. B. đặt cả hệ thống vào môi trường có chiết suất lớn hơn. C. thay ánh sáng trên bằng ánh sáng khác có bíc sóng λ ' > λ . D. tăng khoảng cách hai khe. Gv- Trường THPT Cát Ngạn BT-Sóng ánh sáng Trang 1/10 Bến vinh hoa đang chờ GMAIL: HONGMINHBKA 1 VẬT LÝ 12 – SÓNG ÁNH SÁNG – TÁN SẮC ÁNH SÁNG – LÝ THUYẾT Mục lục I. Ánh sáng đơn sắc, ánh sáng trắng 1 1. Mở đầu 1 2. Ánh sáng đơn sắc 1 3. Chiết suất tuyệt đối 1 4. Sự khúc xạ ánh sáng 2 5. Hiện tượng phản xạ toàn phần 3 6. Lăng kính 3 II. Tán sắc ánh sáng 6 I. Ánh sáng đơn sắc, ánh sáng trắng 1. Mở đầu Mỗi vật đều cho ta cảm giác màu sắc. Sau mỗi cơn mưa thì phía đằng xa có dải màu rất đẹp. 2. Ánh sáng đơn sắc Hỏi nhanh a) Một chiếc đèn phát ra ánh, mắt ta nhìn thấy màu nó có màu đỏ. Vậy ánh sáng như thế có được gọi là ánh sáng màu đơn sắc không? b) Tiêu chuẩn nào giúp ra đánh giá một ánh sáng nhìn thấy là đơn sắc hay không đơn sắc? Định nghĩa: Mỗi màu đơn sắc trong mỗi môi trường có một bước sóng xác định. Coi mỗi một ánh sáng đơn sắc là một sóng, thì mỗi ánh sáng đơn sắc có một bước sóng xác định. Vậy các ánh sáng đơn sắc khác nhau thì bước sóng khác nhau. Ánh sáng đơn sắc không có nghĩa là nó có một màu. 3. Chiết suất tuyệt đối Gọi v là vận tốc ánh sáng x khi truyền qua môi trường A thì tỷ số n = là chiết suất tuyệt đối của môi trường A đối với ánh sáng x. Gọi tắt là chiết suất. Tổng quát : n Hỏi nhanh: Trong chương sóng cơ, vận tốc truyền sóng phụ thuộc vào môi trường truyền sóng, nhiệt độ, áp xuất… Nhận xét: GMAIL: HONGMINHBKA 2 VẬT LÝ 12 – SÓNG ÁNH SÁNG – TÁN SẮC ÁNH SÁNG – LÝ THUYẾT Bước sóng ánh sáng trong chân không là λ = Bước sóng ánh sáng trong một môi trường trong suốt có chiết suất n là λ ’ = Khi truyền qua các môi trường trong suốt khác nhau vận tốc của ánh sáng thay đổi, bước sóng của ánh sáng thay đổi còn tần số của ánh sáng thì không thay đổi. 4. Sự khúc xạ ánh sáng Đặt vấn đề: Khi tia sáng truyền qua mặt nước thường bị lệch đi. Khi đưa chiếc bút chì xuống cốc nước thủy tinh đầy nước ta thấy cây bút nhìn bị cong. Định nghĩa: Hiện tượng khúc xạ ánh sáng xảy ra khi một tia sáng (đơn sắc) truyền xiên góc tới mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt có chiết suất khác nhau. Chú thích: SI là tia tới IK là tia khúc xạ i là góc tới, r là góc phản xạ. IN là pháp tuyến với mặt phản xạ tại điêm tói I Công thức của định luật khúc xạ ánh sáng n 1 .sin i = n 2 .sin r (*) Nhận xét: Nếu n2 > n1 thì r < i: Tia khúc xạ lệch về phía gần pháp tuyến hơn tia tới (ví dụ như khi tia sáng truyền từ không khí vào nước) Nếu n2 < n1 thì r > i: Tia khúc xạ lệch ra xa pháp tuyến hơn tia tới (ví dụ như khi tia sáng truyền từ nước ra không khí) GMAIL: HONGMINHBKA 3 VẬT LÝ 12 – SÓNG ÁNH SÁNG – TÁN SẮC ÁNH SÁNG – LÝ THUYẾT 5. Hiện tượng phản xạ toàn phần Đặt vấn đề: Từ phương trình (*) ta có sin r = > 1 thì sao? Khi đó: Xảy ra khi tia sáng truyền theo hướng từ môi trường có chiết suất lớn sang môi trường có chiết suất nhỏ hơn (n1 > n2) và toàn bộ tia sáng tới bị phản xạ trở lại môi trường thứ nhất, không có tia khúc xạ. Điều kiện để xảy ra phản xạ toàn phần Điều kiện cần: Tia sáng phải truyền theo hướng từ môi trường chiết suất lớn sang môi trường chiết suất nhỏ hơn: n1 > n2 Điều kiện đủ: Góc tới của tia sáng phải lớn hơn góc tới giới hạn: > = 1 Sin i = arcsin i gh Nghĩa là i với igh = acrsin Khi i = igh thì vẫn có tia khúc xạ, tuy vậy tia khúc xạ đi ngang mặt nước nên ta không quan sát được. 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. Dải có màu như cầu vồng (có có vô số màu nhưng được chia thành 7 màu chính là đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím) gọi là quang phổ của ánh sáng trắng. Chiết suất của các chất lỏng trong suốt biến thiên theo màu sắc của ánh sáng và tăng dần từ màu đỏ đến màu tím. 6. Lăng kính Là một khối chất trong suốt hình lăng trụ có tiết diện thẳng là một tam giác. Góc hợp bởi hai mặt bên gọi là góc chiết quang A. Chú ý: Lăng kính đặt nằm ngang, nghĩa là mặt bên của lăng trụ nằm xuống Thí nghiệm khúc ... nhiều ánh sáng đơn sắc khác ánh sáng trắng B Tập hợp hai loại ánh sáng đơn sắc khác không cho ta ánh sáng trắng C Ánh sáng trắng hỗn hợp nhiều ánh sáng đơn sắc có bước sóng khác D Ánh sáng màu... nghiệm Y-âng chiếu sáng ánh sáng trắng Ở vị trí vân sáng bậc ba ánh sáng lục natri (bước sóng 0,59m) có vân sáng ánh sáng đơn sắc khác nằm trùng đó? Biết bước sóng ánh sáng tím 0,38m, ánh sáng. .. liệu môn Vật Lý Gửi đến số điện thoại Dạng BÀI TẬP VỀ ÁNH SÁNG ĐƠN SẮC VÀ VỀ TÁN SẮC ÁNH SÁNG A PHƯƠNG PHÁP GIẢI Để tìm tần số bước sóng ánh sáng đơn sắc: Áp dụng công thức: c - Bước sóng ánh sáng