1 Ôn luyện vật lý khối 12 phần-TÍNH CHẤT SÓNG CỦA ÁNH SÁNG I.TÓM TẮT LÝ THUYẾT 1. Hiện tượng tán sắc ánh sáng. * Đ/n: Là hiện tượng ánh sáng bị tách thành nhiều màu khác nhau khi đi qua mặt phân cách của hai môi trường trong suốt. * Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng không bị tán sắc Ánh sáng đơn sắc có tần số xác định, chỉ có một màu. Bước sóng của ánh sáng đơn sắc v f l = , truyền trong chân không 0 c f l = 0 0 c v n l l l l = =Þ Þ * Chiết suất của môi trường trong suốt phụ thuộc vào màu sắc ánh sáng. Đối với ánh sáng màu đỏ là nhỏ nhất, màu tím là lớn nhất. * Ánh sáng trắng là tập hợp của vô số ánh sáng đơn sắc có màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím. Bước sóng của ánh sáng trắng: 0,4 µm ≤ λ ≤ 0,76 µm. 2. Hiện tượng giao thoa ánh sáng (chỉ xét giao thoa ánh sáng trong thí nghiệm Iâng). * Đ/n: Là sự tổng hợp của hai hay nhiều sóng ánh sáng kết hợp trong không gian trong đó xuất hiện những vạch sáng và những vạch tối xen kẽ nhau. Các vạch sáng (vân sáng) và các vạch tối (vân tối) gọi là vân giao thoa. * Hiệu đường đi của ánh sáng (hiệu quang trình) 2 1 ax d d d D = - =D Trong đó: a = S 1 S 2 là khoảng cách giữa hai khe sáng D = OI là khoảng cách từ hai khe sáng S 1 , S 2 đến màn quan sát S 1 M = d 1 ; S 2 M = d 2 x = OM là (toạ độ) khoảng cách từ vân trung tâm đến điểm M ta xét * Vị trí (toạ độ) vân sáng: ∆d = kλ ⇒ ; D x k k Z a l = Î 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 ⇒ ( 0,5) ; D x k k Z a l = + Î k = 0, k = -1: Vân tối thứ (bậc) nhất k = 1, k = -2: Vân tối thứ (bậc) hai k = 2, k = -3: Vân tối thứ (bậc) ba * Khoảng vân i: Là khoảng cách giữa hai vân sáng hoặc hai vân tối liên tiếp: D i a l = * 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 = Trong đó: D là khoảng cách từ 2 khe tới màn D 1 là khoảng cách từ nguồn sáng tới 2 khe d là độ dịch chuyển của nguồn sáng TRƯỜNG THPT HƯỚNG HÓA-GIÁO VIÊN:LÊ CAO(lecaoly@gmail.com) S 1 D S 2 d 1 d 2 I O x M a 2 Ôn luyện vật lý khối 12 phần-TÍNH CHẤT SÓNG CỦA ÁNH SÁNG * 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 khoảng vân trên nũa bề rộng miền giao thoa được tính như sau: n m k i L += 2 + Số vân sáng (là số lẻ): N 0 =2k+1 + Số vân tối (là số chẵn): N=2k nếu n m <0,5;N=2k+2 nếu n m >0,5 * 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 Lưu ý: 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 = - * Sự trùng nhau của các bức xạ λ 1 , λ 2 . (khoảng vân tương ứng là i 1 , i 2 .) + Trùng nhau của vân sáng: x s = k 1 i 1 = k 2 i 2 = . ⇒ k 1 λ 1 = k 2 λ 2 = . + Trùng nhau của vân tối: x t = (k 1 + 0,5)i 1 = (k 2 + 0,5)i 2 = . ⇒ (k 1 + 0,5)λ 1 = (k 2 + 0,5)λ 2 = . Lưu ý: Vị trí có màu cùng màu với vân sáng trung tâm là vị trí trùng nhau của tất cả các vân sáng của các bức xạ. * Trong hiện tượng giao thoa ánh sáng trắng (0,4 µm ≤ λ ≤ 0,76 µm) - Bề rộng quang phổ bậc k: đ ( ) t D x k a l l = -D với λ đ và λ t là bước sóng ánh sáng đỏ và tím - Xác định số vân sáng, số vân tối và các bức xạ tương ứng tại một vị trí xác định (đã biết x) + Vân sáng: ax , k Z D x k a kD l l = =Þ Î Với 0,4 µm ≤ λ ≤ 0,76 µm ⇒ các giá trị của k ⇒ λ + Vân tối: ax ( 0,5) , k Z ( 0,5) D x k a k D l l = + =Þ Î + Với 0,4 µm ≤ λ ≤ 0,76 µm ⇒ các giá trị của k ⇒ λ - Khoảng cách dài nhất và ngắn nhất giữa vân sáng và vân tối cùng bậc k: đ [k ( 0,5) ] Min t D x k a λ λ ∆ = − − axđ [k ( 0,5) ] M t D x k a λ λ ∆ = + − Khi vân sáng và vân tối nằm khác phía đối với vân trung tâm. axđ [k ( 0,5) ] M t D x k a λ λ ∆ = − − Khi vân sáng và vân tối nằm cùng phía đối với vân trung tâm. TRƯỜNG THPT HƯỚNG HÓA-GIÁO VIÊN:LÊ CAO(lecaoly@gmail.com) 3 Ôn luyện vật lý khối 12 phần-TÍNH CHẤT SÓNG CỦA ÁNH SÁNG II.BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM Bài 1:Chiếu một chùm tia sáng trắng hẹp từ không khí vào chậu nước có đáy nằm ngang dưới góc tới bằng 60 0 .chiều sâu của nước trong chậu là h=0,5m.chiết suất của nước đối với ánh sáng tím là:n t =1,34;đối với ánh sáng đỏ là n đ =1,33.Tính bề rộng của dải màu thu được ở đáy chậu. A:0,45mm; B:4,5mm; C:0,045mm; D:45mm Bài 2:Chiếu một chùm tia sáng hẹp vào mặt bên của một lăng kính thuỷ tinh có góc chiết quang A=60 0 dưới góc tới 60 0 .Biết chiết suất của lăng kính đối với ánh sáng đỏ là n đ =1,5 và đối với ánh sáng tím là 1,54.Tính góc tạo bởi tia ló màu đỏ và tia ló màu tím. A:3 0 12’; B:13 0 ; C:1,3 0 ; D:2 0 15’. Bài 3::Một lăng kính thuỷ tinh có góc chiết quang A=4 0 ,chiết suất của thuỷ tinh đối với ánh sáng đỏ n đ =1,64;đối với ánh sáng tím là n t =1,68.Chiếu một chùm tia sáng hẹp coi như một tia sáng đến lăng kính tại A theo phương vuông góc với mặt phân giác của góc chiết quang A.Quang phổ được hứng trên màn E song song và cách mặt phân giác của A 1m.Trả lời các câu hỏi sau: Câu 1:Tính góc hợp bởi tia ló màu tím và tia ló màu đỏ. A:0,00279rad; B:0,0279rad; C:0,279rad; D:2,79rad. Câu 2:Tính bề rộng quang phổ thu được trên màn. A:0,279mm; B:2,79mm; C:0,0279mm; D:0,00279mm Bài 4:Chiếu một chùm ánh sáng trắng song song hẹp coi như một tia sáng SI vào một bể đựng nước với độ sâu 1m với góc tới 60 0 .dưới đáy bể có một gương phẳng đặt song song với mặt nước.Tính chiều rộng của dãy màu mà ta thu được ở chùm sáng ló ra khỏi mặt nước.Cho n đ =1,33;n t =1,43. A:11mm; B:1mm; C:13mm; D:9mm. Câu 5:Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng bằng khe I Âng ,khoang cách giữa 2 khe sáng là 2mm,từ 2 khe đến màn là 1m,bước sóng ánh sáng là m µλ 5,0 = .Tại vị trí cách vân sáng trung tâm 0,75mm ta được vân loại gì?bậc mấy? A:Vân sáng bậc 2; B:Vân tối thứ 2; C:Vân sáng bậc 3; D:Vân sáng bậc 4. Bài 6:Trong một thí nghiệm giao thoa Y Âng người ta dùng ánh sáng bước sóng m µλ 4,0 1 = .Tắt bức xạ 1 λ dùng bức xạ 12 λλ > thì tại vị trí vân sáng bậc 3 của bức xạ 1 λ ta quan sát được một vân sáng của bức xạ 2 λ .xác định 2 λ và bậc của vân sáng đó. A: m µλ 2,1 2 = ,bậc 1; B: m µλ 1 2 = ,bậc 4; C: m µλ 5,0 2 = ,bậc 3; D: m µλ 6,0 2 = ,bậc 2; Bài 7:Trong thí nghiệm Y Âng về hiện tượng giao thoa các khe được chiếu sáng bằng ánh sáng đơn sắc.Biết khoảng cách giữa 7 vân sáng liên tiếp bất kỳ đo được 6mm.Hỏi có bao nhiêu vân sáng,vân tối quan sát được trên giao thoa trường có bề rộng L=21mm. A:21vân sáng và 20 vân tối; B:21 vân sáng và 22 vân tối: C:23 vân sáng và 22 vân tối; D:23 vân sáng và 24 vân tối. Bài 8: Trong một thí nghiệm Y Âng về giao thoa ánh sáng để xác định bước sóng λ của ánh sáng đơn sắc , người tư đo được S 1 S 2 =2,4mm,D=160cm khoảng cách giữa vân sáng thứ nhất với vân sáng thứ năm ở cùng một bên vân chính giữa là b=1,7mm. bước sóng đơn sắc của ánh sáng là A. λ = 0,51 µ m. B. λ = 0,7216 µ m; C. λ = 0,4438 µ m; D. λ = 0,6375 µ m. Bài 9: Trong một thí nghiệm Y Âng về giao thoa ánh sáng , khoảng cách hai khe a= S 1 S 2 =0,3mm, khoảng cách từ S 1 S 2 đến màn D=1,2 m chiếu ánh sáng màu lục có bước sóng λ = 0,55 µ m. khoảng cách AA’ giữa hai vân sáng bậc hai là A. AA’= 11mm ; B. AA’= 8,8mm ; C. AA’= 6,6mm ; D. AA’= 4,4mm. Bài 10:Thực hiện giao thoa ánh sáng bằng khe Y-Âng a=2m,D=1m.Trên màn người ta quan sát được khoảng cách từ vân sáng trung tâm đến vân sáng thứ 10 bằng 3mm.Bước sóng ánh sáng đã sử dụng trong thí nghiệm là: A: m µ 85,0 ; B: m µ 78,0 ; C: m µ 6,0 ; D: m µ 56,0 . Bài 11: Trong thí nghiệm Y Âng về giao thoa ánh sáng , người ta đo được khoảng cách hai khe S 1 S 2 =1,2 mm , khoảng cách từ hai khe đến màn D= 1,5m . chiếu vào khe S đồng thời 2 ánh sáng đơn sắc có bước sóng 1 λ =0,48 µ m và λ 2 =0,72 µ m. khoảng cách i 12 giữa hai vân sáng gần nhau nhất cùng màu với vân sáng trung tâm O là A. i 12 = 18mm; B. i 12 = 12mm; C. i 12 = 1,8mm; D. i 12 = 1,2mm. Bài 12:Làm thí nghiệm giao thoa với hai khe Y-âng S 1, S 2 cách nhau 3mm,khoảng cách từ màn E đến hai khe là 2m.Ánh sáng đơn sắc dùng có bước sóng λ = 0,6 µ m.Trả lời các câu hỏi sau: Câu 1:Khoảng cách giữa 3 vân tối liên tiếp trên màn E là: A:1,2mm; B:0,9mm; C:0,8mm; D:0,6mm. Câu 2:Khoảng cách từ vân sáng trung tâm đến vân sáng thứ tư là: A:1,2mm; B:1,6mm; C:1,8mm; D:2mm. Câu 3:N là vân tối thứ 6 thì N cách vân sáng trung tâm bao nhiêu? A:2,2mm; B:2 mm; C:1,8mm; D:1,6mm. Bài 13: Làm thí nghiệm giao thoa với hai khe Y-âng S 1, S 2 cách nhau 1mm,khoảng cách từ màn E đến hai khe là 1m.Hai khe được chiếu sáng bằng ánh sáng trắng có bước sóng từ 0,4 µ m đến 0,75 µ m.Tính bề rộng quang phổ bậc 3 trên màn E. TRƯỜNG THPT HƯỚNG HÓA-GIÁO VIÊN:LÊ CAO(lecaoly@gmail.com) 4 Ôn luyện vật lý khối 12 phần-TÍNH CHẤT SÓNG CỦA ÁNH SÁNG A:0,75mm; B:1,05 mm; C:1,15mm; D:1,4mm. Bài 14:Thực hiện giao thoa ánh sáng với hai khe Y-âng S 1 ,S 2 cách nhau 0,5mm;khoảng cách từ hai khe đến màn là 2m ánh sáng đơn sắc dùng có bước sóng λ = 0,5 µ m.Trả lời các câu hỏi sau: Câu 1:Tính khoảng vân: A:1,75mm; B:2 mm; C:1,15mm; D:1,4mm. Câu 2;Tại M cách vân sáng trung tâm 7mm là vân sáng hay vân tối,bậc(thứ)mấy A:Vân tối thứ 4; B:Vân tối thứ 3; C:Vân sáng bậc 4; D:Vân sáng bậc 3. Câu 3:Tại N cách vân sáng trung tâm 10 mm là vân sáng hay vân tối,bậc(thứ)mấy A:Vân tối thứ 4; B:Vân tối thứ 5; C:Vân sáng bậc 4; D:Vân sáng bậc 5. Câu 4:Tính số vân sáng,vân tối quan sát được trên màn E,cho biết bề rộng của vùng giao thoa trên màn E là L=27mm. A:13 vân sáng và 14 vân tối; B:15 vân sáng và 16 vân tối; C:13vân sáng và 12 vân tối; D:15 vân sáng và 14 vân tối. Bài 15: Thực hiện giao thoa ánh sáng với hai khe Y-âng S 1 ,S 2 cách nhau 3 mm;khoảng cách từ hai khe đến màn là 3m.Trả lời các câu hỏi sau: Câu 1:Chiếu hai khe bởi ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ 1 ,người ta đo được khoảng cách từ vân sáng trung tâm đến đến vân sáng thứ 5 là 2mm.Tính λ 1 . A. λ = 0,50 µ m. B. λ = 0,4 µ m; C. λ = 0,45 µ m; D. λ = 0,6 µ m. Câu 2:Bây giờ chiếu hai khe bằng ánh sáng gồm hai đơn sắc có bước sóng λ 1 và λ 2 =0,50 µ m.Hỏi trên màn E có mấy vị trí tại đó vân sáng của hai hệ trùng nhau. A:2 vị trí; B:4vị trí; C:5 vị trí; D:6 vị trí. Bài 16: Thực hiện giao thoa ánh sáng với hai khe Y-âng S 1 ,S 2 cách nhau 0,2 mm;khoảng cách từ hai khe đến màn là 1 m.Hai khe được chiếu sáng bằng ánh sáng trắng có bước sóng từ 0,4 µ m đến 0,75 µ m.Hỏi tại M cách vân sáng trung tâm 27mm có những vân sáng của ánh sáng đơn sắc nào trùng nhau. Bài 17:Trong thí nghiệm giao thoa áng sáng của Y-âng,các khe được chiếu sáng bằng ánh sáng có bước sóng λ 1 và λ 2 .Trên màn E thấy vân sáng bậc 4 của bức xạ λ 1 trùng với vân sáng bậc 3 của bức xạ λ 2 .Hỏi tỉ số λ 1 / λ 2 có giá trị nào: A:4/3; B:3/4; C:4/6; D:6/4. Bài 18:Thực hiện giao thoa ánh sáng hai khe Y-âng cách nhau 1,2mm,có khoảng vân là 1mm.Di chuyển màn ảnh ra xa hai khe thêm 50cm thì khoảng vân là 1,25mm.Tính bước sóng của bức xạ trong thí nghiệm. A. λ = 0,50 µ m. B. λ = 0,54 µ m; C. λ = 0,66 µ m; D. λ = 0,6 µ m. Bài 19:Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng với khe Y-âng.khoảng cách giữa hai khe là 1,5mm,khoảng cách từ hai khe đến màn quan sát là 2m.Trả lời các câu hỏi sau: Câu 1:nguồn sáng S phát bức xạ đơn sắc có bước sóng λ 1 = 0,48 µ m.Xác định khoảng cách giữa vân sáng bậc 2 và vân tối thứ 4. A:1,68mm; B:2,24 mm; C:2,64mm; D:3,18mm. Câu 2:Nguồn sáng S phát đồng thời hai bức xạ có bước sóng λ 1 và λ 2 =0,64 µ m.Xác định khoảng cách nhỏ nhất giữa vân sáng trung tâm và vân sáng cùng màu với vân sáng trung tâm. A:2,56mm; B:2,26 mm; C:1,92mm; D:2,42mm. Bài 20:Trong thí nghiệm giao thoa Y-âng nguồn sáng phát đồng thời hai bức xạ có bước sóng λ 1 = 0,42 µ m và λ 2 =0,7 µ m.Khoảng cách hai khe là 0,8mm,khoảng cách từ hai khe đến màn quan sát là 2,4m.Trả lời các câu hỏi sau: Câu 1:Tính khoảng cách giữa vân tối thứ 3 của bức xạ λ 1 và vân tối thứ 5 của bức xạ λ 2 A:9,45mm; B:6,3 mm; C:1,92mm; D:3,42mm. Câu 2:Xác định vị trí trùng nhau thứ hai của các vân sáng kể từ vân sáng trung tâm. A:2,56mm; B:22,6 mm; C:19,2mm; D:24,4mm. Bài 21: Thực hiện giao thoa ánh sáng với hai khe Y-âng S 1 ,S 2 cách nhau 1,2 mm;khoảng cách từ hai khe đến màn là 1,8 m. Nguồn sáng S phát đồng thời hai bức xạ có bước sóng λ 1 =0,66 µ m và λ 2 ,với 0,46 µ m < λ 2 <0,54 µ m.Trên màn quan sát E vân sáng bậc 3 của bức xạ λ 1 trùng với vân sáng của bức xạ λ 2 .Bậc K 2 của vân sáng này và λ 2 thỏa mản giá trị nào sau đây. A: λ 2 =0,495 µ m và k 2 =4; B: λ 2 =0,480 µ m và k 2 =3; C: λ 2 =0,495 µ m và k 2 =3; D: λ 2 =0,520 µ m và k 2 =4. TRƯỜNG THPT HƯỚNG HÓA-GIÁO VIÊN:LÊ CAO(lecaoly@gmail.com) . Ôn luyện vật lý khối 12 phần- TÍNH CHẤT SÓNG CỦA ÁNH SÁNG I.TÓM TẮT LÝ THUYẾT 1. Hiện tượng tán sắc ánh sáng. * Đ/n: Là hiện tượng ánh sáng bị tách thành. trường trong suốt. * Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng không bị tán sắc Ánh sáng đơn sắc có tần số xác định, chỉ có một màu. Bước sóng của ánh sáng đơn sắc v