Vat_ly_12_-_Song_anh_sang_c6708d4225

HIỆN TƯỢNG TÁN SẮC ÁNH SÁNG + Sự tán sắc ánh sáng là sự phân tách một chùm ánh sáng phức tạp thành các chùm sáng đơn sắc.. + Chùm ánh sáng trắng sau khi qua lăng kính thì bị phân tách th

Đ T

TRƯỜNG THPT AN KHÁNH

TỔ VẬT LÝ- CÔNG NGHỆ

NỘI DUNG ÔN TẬP TẠI NHÀ

TỪ NGÀY 30/3 ĐẾN 04/4/2020

Ninh Kiều, ngày 29 tháng 3 năm 2020

CHỦ ĐỀ: SÓNG ÁNH SÁNG

I Hệ thống kiến thức

TÁN SẮC ÁNH SÁNG

I HIỆN TƯỢNG TÁN SẮC ÁNH SÁNG

+ Sự tán sắc ánh sáng là sự phân tách một chùm ánh

sáng phức tạp thành các chùm sáng đơn sắc

+ Chùm ánh sáng trắng sau khi qua lăng kính thì bị phân

tách thành các chùm sáng đơn sắc đồng thời bị lệch về phía đáy của lăng kính

+ Ánh sáng trắng là hỗn hợp của nhiều ánh sáng đơn sắc có màu biến thiên liên tục từ

đỏ đến tím

II ÁNH SÁNG ĐƠN SẮC

+ Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng có một màu nhất định và không bị tán sắc khi truyền qua lăng kính

+ Chiết suất (kí hiệu n) của môi trường trong suốt phụ thuộc vào màu sắc ánh sáng

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

do cam vàng luc lam ch mà tím

+ Góc lệch (kí hiệu D) của các chùm sáng đơn sắc khác nhau thì khác nhau Góc lệch với chùm sáng tím lớn nhất, chùm sáng đỏ lệch ít nhất

D đỏ < D cam < D vàng < < D tím

+ Tốc độ ánh sáng đối với một trường (kí hiệu v): v c

n

do cam vang luc lam cham tim

+ Bước sóng của ánh sáng đơn sắc  v f

+ Bước sóng của ánh sáng đơn sắc truyền từ môi trường có chiết suất n1 sang môi trường có chiết suất n2:

2 2

1 2

1

n

n v

v









với nck = 1, nkk 1

III ÁNH SÁNG TRẮNG

+ Ánh sáng trắng (ánh sáng Mặt Trời, ánh sáng đèn dây tóc, ánh sáng đèn măng sông ) là hỗn hợp của nhiều ánh sáng đơn sắc có màu biến thiên từ đỏ tới tím

+ Đối với ánh sáng trắng:















tím đo

tím đo

n n







+ Ánh sáng khả kiến (ánh sáng nhìn thấy) có bước sóng:

Vùng đỏ  : 0,640 m 0,760 m

Vùng cam  : 0,590 m 0,650 m

Vùng vàng  : 0,570 m 0,600 m

Vùng lục  : 0,500 m 0,575 m

Vùng lam  : 0,450 m 0,510 m

Vùng chàm  : 0,440 m 0,460 m

Vùng tím  : 0,38 m 0,440 m

IV ÔN TẬP KIẾN THỨC LĂNG KÍNH

1) Cấu tạo

+ Lăng kính là một khối chất trong suốt được giới hạn bởi hai mặt phẳng không song song Trong thực tế, lăng kính là khối lăng trụ có tiết diện chính là một tam giác

+ Một lăng kính đặc trưng bởi: góc chiết quang A và chiết suất n

2) Đường truyền của tia sáng

Xét tia sáng đơn sắc truyền qua lăng kính trong mặt phẳng tiết

diện chính

- Tia sáng khúc xạ ở hai mặt bên

- Tia ló lệch về đáy so với tia tới

3) Công thức lăng kính

- Trường hợp tổng quát:

) 4 ( A i i D

) 3 ( r r A

) 2 ( r sin n i sin

) 1 ( r sin n i sin

2 1

2 1

2 2

1 1















- Trường hợp góc tới nhỏ thì ta có các công thức xấp xỉ sinx ≈ x để đánh giá gần đúng:











2 2

1 1

nr i

nr i

→ D = (n-1)A.

- Góc lệch giữa tia đỏ và tia tím: D = (ntím – n đỏ)A.

- Bề rộng quang phổ trên màn: L = d(tanDtím – tanDđỏ)

với d: khoảng cách từ lăng kính đến màn

4) Sự biến thiên của góc lệch D theo góc tới

- Lí thuyết và thực nghiệm chứng tỏ khi góc tới i thay đổi thì góc lệch D cũng thay đổi và

có một giá trị cực tiểu Dmin khi i1 = i2 = i, từ đó r1 = r2 = r =  Dmin = 2i – A

GIAO THOA ÁNH SÁNG

1 Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng

Hiện tượng nhiễu xạ ánh là hiện tượng truyền sai lệch so với sự truyền thẳng khi ánh sáng gặp vật cản Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng chứng tỏ ánh sáng có tính chất sóng

2 Thí nghiệm Y-âng:

* Chứng tỏ rằng hai chùm ánh sáng cũng có thể giao thoa được với nhau, nghĩa là ánh sáng có tính chất sóng

* Giao thoa ánh sáng là hiện tượng xảy ra trong miền 2 chùm sáng kết hợp gặp nhau tạo

ra các vân sáng tối xen kẻ

* Vân tối : là chỗ 2 sóng ánh sáng triệt tiêu lẫn nhau (2 sóng ngược pha).

* Vân sáng: là chỗ 2 sóng ánh sáng tăng cường lẫn nhau (2 sóng cùng pha)

3 Hiệu đường đi (hiệu quang trình hay quang lộ)

2 1

ax

d - d =

D

- Tại những điểm mà hiệu số đường đi của hai sóng bằng một số nguyên lần bước sóng

thì ở đó là vân sáng:

d2 – d1 = kλ (k 0; 1; 2; 3;     )

o

M x

F1

F

2

d1

d2 a

Sáng bậc 1

Sáng bậc 1 Tối thứ 1

Tối thứ 1

- Tại những điểm mà hiệu số đường đi của hai sóng bằng một số nửa nguyên lần bước

sóng thì ở đó là vân tối:

d2 – d1 = (k' 1

2

 )λ(k' 0; 1; 2; 3;     )

4 Khoảng vân

Khoảng vân i là khoảng cách giữa hai vân sáng hoặc hai vân tối liên tiếp.

Công thức: i = λD

a

 : Bước sóng ánh sáng (m, mm,…)

D: Khoảng cách từ 2 khe đến màn (m, mm,…)

a: Khoảng cách giữa 2 khe (m, mm,…)

5 Công thức xác định vị trí vân sáng:

a

D k ki

x   (k 0; 1; 2; 3;     )

◦ k = 0: vân sáng trung tâm (vân sáng chính giữa)

◦ k   1: vân sáng bậc 1

◦k   2: vân sáng bậc 2

vd: Vân sáng bậc 2 k 2

6 Công thức xác định vị trí vân tối: x ( ' 0,5)k i ( ' 0,5)k D

a



◦ k’= 0 ; k’= - 1: vân tối thứ nhất

◦ k’= 1 ; k’= - 2 : vân tối thứ hai

◦ k’= 2 ; k’= - 3 : vân tối thứ ba

vd: Vân tối thứ 2  k’ = 1 (bên +)

k’ = - 2 (bên -)

Chú ý : có thể dùng : x t    (n 0,5)i n=1,2,3… …( dấu ± nói lên hệ vân có tính đối

xứng qua vân trung tâm, có 2 vân tối thứ 1 ứng với ới n=1 vân tối thứ 1 , 2 vân tối thứ 2 với n=2 …… )

7 Hai nguồn kết hợp trong hiện tượng giao thoa ánh sáng là 2 nguồn phát ra hai sóng

ánh sáng có cùng tần số, độ lệch pha không đổi theo thời gian

8 Điều kiện để có giao thoa là 2 nguồn phải là hai nguồn kết hợp.

9 Ứng dụng: Thí nghiệm giao thoa ánh sáng đo bước sóng ánh sáng

ia

D

 

MỘT CÔNG THỨC VẬN DỤNG VÀO BÀI TẬP

1) Xét tại 1 điểm M là vân gì?

2) Tính khoảng cách giữa hai vân bất kỳ: xx2  x1

- Hai vân cùng một bên so với vân trung tâm: x1 và x2 cùng dấu.

- Hai vân cùng ở hai bên so với vân trung tâm: x1 và x2 trái dấu.

3) Xác định số vân sáng và số vân tối:

- Xác định số vân sáng và số vân tối trên bề rộng vùng giao thoa L

+ Số vân sáng = 2n + 1 (kể cả vân sáng trung tâm)

+ Số vân tối = 2n (nếu p < 5)

+ Số vân tối = 2n + 2 (nếu p  5)

Vd: L = 2,6

2i thì n = 2; p = 6 => Số vân sáng: 5, số vân tối: 6

- Xác định số vân sáng và số vân tối trên đoạn MN:

+ M và N cùng phía so với vân trung tâm :

i

ON k i

OM



+ M và N hai phía so với vân trung tâm :

i

ON k i

OM





4) Vị trí vân trùng nhau: x 1 = x 2

Sự trùng nhau của các bức xạ 1 , 2 (khoảng vân tương ứng là i 1 , i 2 .):

+ Trùng nhau của vân sáng: k1 i 1 = k 2 i 2 =

 k11 = k22 =

+ Trùng nhau của vân tối: (k1 +12) i1 = (k 2 +12) i2 =

 (k1 +12) 1 = (k1 +12) 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

5) GIAO THOA ÁNH SÁNG TRẮNG (0,38 m    0,76 m)

x

i  k (nguyên) => vân sáng bậc k

k,5 ( bán nguyên) => vân tối thứ k+1

L = n,p

2i với n là phần nguyên, p là phần thập phân

- Bề rộng quang phổ bậc k: d1 t1 ( d t)

a

D k x x

x     

 với k = 1, 2, 3, …

- Xét tại vị trí điểm M cách vân sáng trung tâm 1 khoảng x là vân sáng hay vân tối:

+ Tại M cho vân sáng: x M ka D



D

k

ax M



D k

ax

38

,

 Các giá trị của k ( k nguyên)

+ Tại M cho vân tối:

a

D k

x M )

2

1 ( 





D k

ax M

).

5 ,

0

( 



D k

ax

).

5 , 0 ( 38 ,





 Các giá trị của k (k nguyên)

* Chú ý: các kết luận trên áp dụng cho 2 nguồn tạo ra giao thoa cùng pha nếu 2 nguồn

này trái pha thì những kết luận cho vân sáng sẽ được áp dụng cho vân tối và ngược lại

CÁC LOẠI QUANG PHỔ

I Máy quang phổ lăng kính

1) Định nghĩa:

Máy quang phổ là dụng cụ dùng để phân tích một chùm sáng phức tạp thành những thành phần đơn sắc

2) Cấu tạo: Gồm 3 bộ phận chính

- Ống chuẩn trực có tác dụng làm cho chùm ánh sáng cần phân tích thành chùm ánh sáng song song

- Hệ tán sắc có lăng kính là bộ phận chính tạo ra tán sắc ánh sáng

- Buồng tối là buồng ảnh để ghi lại quang phổ

3) Nguyên tắc hoạt động dựa trên hiện tượng tán sắc ánh sáng.

II Các loại quang phổ:

Quang

phổ

Định nghĩa Nguồn phát Đặc điểm Ứng dụng

Dải màu

biến thiên liên

tục từ đỏ đến

tím

Chất rắn, chất lỏng hoặc chất khí ở áp suất lớn (khối lượng riêng

- Chỉ phụ thuộc nhiệt độ nguồn sáng, không phụ thuộc thành phần cấu tạo của vật

Đo nhiệt

độ của nguồn sáng

Liên

tục

lớn) bị nung nóng

- Nhiệt độ của vật càng cao, miền phát sáng càng

mở rộng về phía ánh sáng có bước sóng ngắn

Vạch

phát xạ

Gồm các

vạch màu

riêng lẻ, ngăn

cách nhau bởi

những khoảng

tối

Các chất khí hay hơi ở áp suất thấp

bị kích thích (đốt nóng hay phóng điện qua)

Các nguyên tố khác nhau

có quang phổ vạch khác nhau về: số lượng, vị trí, màu sắc và độ sáng tỉ đối giữa các vạch

Xác định thành phần cấu tạo của các chất

Vạch

hấp thụ

Là hệ thống

các vạch tối

riêng rẽ nằm

trên nền

quang phổ

liên tục

- Chiếu ánh sáng trắng qua đám khí hay hơi nung nóng ở áp suất thấp

- Nhiệt độ đám khí hay hơi hấp thụ, phải nhỏ hơn nhiệt độ của nguồn phát ra quang phổ liên tục

Vị trí các vạch tối nằm đúng vị trí các vạch màu trong quang phổ vạch phát xạ của chất khí hay hơi đó

Xác định thành phần cấu tạo của các chất

● BỔ SUNG:

* Hiện tượng đảo sắc vạch quang phổ:

Là hiện tượng vạch sáng trong quang phổ phát xạ biến thành vạch tối (đen) trong quang phổ hấp thụ của cùng 1 chấtmỗi nguyên tố hóa học chỉ hấp thụ những bức xạ nào mà có khả năng phát xạ và ngược lại chỉ phát bức xạ nào mà nó có khả năng hấp thụ

* Phân tích quang phổ:

- Là phương pháp vật lý dùng để xác định thành phần hóa học của một chất (hay hợp chất) dựa vào việc nghiên cứu quang phổ của ánh sáng do chất đó phát ra hay hấp thụ

- Ưu điểm: nhanh, nhạy, chính xác

TIA HỒNG NGOẠI -TỬ NGOẠI - TIA X - THANG SĨNG ĐIỆN TỪ

I Bản chất và tính chất chung của tia hồng ngoại và tia tử ngoại, tia X:

- Bản chất: cĩ cùng bản chất với ánh sáng và đều là sĩng điện từ

- Tính chất chung: tuân theo các định luật: truyền thẳng, phản xạ, khúc xạ, và cũng gây

được hiện tượng nhiễu xạ, giao thoa như ánh sáng thơng thường

II Tia hồng ngoại, tia tử ngoại, tia X:

Nội dung Tia hồng ngoại Tia tử ngoại Tia X (tia Rơnghen)

Định

nghĩa

Bức xạ điện từ

khơng nhìn thấy, cĩ

bước sĩng lớn hơn

bước sĩng của ánh

sáng đỏ HN  đỏ

(bước sĩng từ vài

milimet đến 0,76m)

Bức xạ điện từ khơng nhìn thấy, cĩ bước sĩng ngắn hơn bước sĩng của ánh sáng tímTN  tím(từ 380nm đến vài nanơmet )

- Sĩng điện từ cĩ bước sĩng ngắn từ

10 -11 – 10 -8 m

- Tia X cứng (bước sĩng rất ngắn)

- Tia X mềm (bước sĩng dài hơn)

Nguồn

phát

- Vật ở mọi nhiệt độ

đều phát ra tia hồng

ngoại

- Những vật cĩ nhiệt

độ cao hơn nhiệt độ

mơi trường (hay nhiệt

độ của máy thu ) phát

ra tia hồng ngoại đều

cĩ thể phát hiện

được

VD: con người cĩ thể

phát hiện tia hồng

ngoại do bếp than,

mặt trời phát ra

- Vật cĩ nhiệt độ

càng thấp phát ra bức

- Các vật cĩ nhiệt độ trên

20000C

- Nhiệt độ của vật càng cao thì phổ tử ngoại của vật càng kéo dài về phía sĩng ngắn

* Sự hấp thụ tia tử ngoại:

+ Thủy tinh thơng thường hấp thụ mạnh các tia tử ngoại

+ Thạch anh, nước và khơng khí hấp thụ mạnh các tia cĩ bước sĩng ngắn hơn 200nm

+ Tầng ơzơn hấp thụ hầu

- Về nguyên tắc cĩ thể làm cho bất kỳ chất cĩ nguyên tử lựơng lớn phát ra tia

X bằng cách bắn phá

nĩ bằng chùm electron cĩ vận tốc lớn

Nội dung Tia hồng ngoại Tia tử ngoại Tia X (tia Rơnghen)

xạ có bước sóng càng

dài

hết các tia có bước sóng dưới 300nm phát ra từ Mặt Trời

Tính

chất, tác

dụng

- Tác dụng nổi bật là

tác dụng nhiệt.

- Tác dụng lên kính

ảnh hồng ngoại

- Có thể biến điệu để

mang thông tin (như

sóng điện từ cao tần.)

- Có thể gây ra hiện

tượng quang điện cho

một số chất bán dẫn

- Tác dụng mạnh lên kính ảnh, iôn hóa chất khí

- Kích thích phát quang nhiều chất

- Bị nước và thuỷ tinh hấp thụ mạnh, nhưng có thể truyền qua được thạch anh

- Có tác dụng sinh lí: huỷ diệt tế bào, diệt khuẩn, nấm mốc…

- Có thể gây ra hiện tượng quang điện

- Tính chất nổi bật là khả năng đâm xuyên mạnh

- Tác dụng mạnh lên phim ảnh, iôn hóa không khí

- Có tác dụng làm phát quang một số chất

- Có tác dụng gây ra hiện tượng quang điện ở hầu hết kim loại

- Có tác dụng sinh lí mạnh: hủy diệt tế bào, diệt vi khuẩn…

Ứng

dụng

- Sấy khô, sưởi ấm

- Sử dụng trong bộ

điều khiển từ xa

- Chụp ảnh hồng

ngoại

- Trong quân sự: làm

ống nhòm hồng

ngoại, quay phim ban

đêm…

- Khử trùng, diệt khuẩn

- Chữa bệnh còi xương

- Tìm vết nứt trên bề mặt kim loại

- Y học: Chụp chiếu điện, chữa trị ung thư nông

- Công nghiệp: dò tìm khuyết tật trong sản phẩm đúc

- Khoa học: nghiên cứu cấu trúc tinh thể

- Giao thông: kiểm tra hành lí của hành khách

III Thang sóng điện từ:

* Sắp xếp các loại tia (sóng điện từ) theo thứ tự có bước sóng tăng dần (tần số giảm dần):

Tia gamma tia X tia tử ngoại ánh sáng nhìn thấy tia hồng ngoại Sóng

vô tuyến

* Đặc điểm:

- Sóng điện từ có bước sóng càng dài thì thể hiện tính sóng càng rõ nét như dễ quan sát giao thoa của chúng

- Sóng điện từ có bước sóng càng ngắn thì thể hiện tính hạt càng rõ nét như có tính đâm xuyên, ion hoá chất khí, làm phát quang các chất

II Vận dụng

Câu 1: Một lăng kính có góc chiết quang A= 50, chiết suất của lăng kính đối với tia

đỏ nđ = 1,64 và đối với tia tím là nt = 1,68 Chiếu tia sáng trắng tới mặt bên của lăng kính dưới góc tới rất nhỏ Tính góc lệch giữa tia ló màu đỏ và tia tím ra khỏi lăng kính

Câu 2: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng qua khe Y-âng, nếu dùng ánh sáng đơn

sắc có bước sóng 540 nm thì khoảng vân là 0,36 mm Khi thay ánh sáng trên bằng ánh sáng đơn sắc có bước sóng 600 nm Tính khoảng vân i2.

Câu 3: Trong thí nghiệm Y-âng về hiện tượng giao thoa với ánh sáng đom sắc,

khoảng cách giữa hai khe đo được là 1,5 mm, khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe đến màn là 3 m Trên màn quan sát, người ta đếm có tất cả 7 vân sáng mà khoảng cách giữa hai vân sáng ngoài cùng là 9 mm Tính bước sóng của ánh sáng đơn sắc trong thí nghiệm

Câu 4: Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, khoảng cách giữa hai khe là

0,5 mm, khoảng cách từ hai khe đến màn quan sát là 2 m Bước sóng của ánh sáng đơn sắc dùng trong thí nghiệm là 4,5.10-7 m Trên màn quan sát, xét hai điểm M, N ở hai bên vân sáng trung tâm và cách vân sáng trung tâm lần lượt là 5,4 mm và 9 mm Tính số vân sáng trên đoạn MN

Câu 5: Trong thí nghiệm giao thoa với ánh sáng đơn sắc qua khe Y-âng, khoảng cách

giữa hai khe là 0,6mm Khoảng vân đo được là 1 mm Từ vị trí ban đầu, nếu tịnh tiến màn quan sát một đoạn 25 cm lại gần mặt phẳng chứa hai khe, khoảng vân lúc này là 0,8

mm Tính bước sóng của ánh sáng dùng trong thí nghiệm

III Luyện tập

Câu 1: Chiếu một chùm sáng đơn sắc hẹp tới mặt bên của một lăng kính thủy tinh đặt

trong không khí Khi đi qua lăng kính, chùm sáng này

A không bị lệch phương truyền và không bị tán sắc.

B bị lệch phương truyền và thay đổi tần số

C không bị lệch phương truyền, bị đổi màu.

D bị lệch phương truyền và không bị tán sắc.

Câu 2: Khi nói về chiết suất của các chất trong suốt, phát biểu nào sau đây có nội dung sai?

A Chiết suất của các chất trong suốt phụ thuộc vào màu sắc ánh sáng truyền trong nó.

B Chiết suất của các chất trong suốt có giá trị tăng dần từ màu tím đến màu đỏ.

C Chiết suất của các chất trong suốt có giá trị giảm dần từ màu tím đến màu đỏ.

D Việc chiết suất của các chất trong suốt phụ thuộc vào màu sắc ánh sáng chính là

nguyên nhân của hiện tượng tán sắc ánh sáng

Câu 3: Hiện tượng giao thoa ánh sáng chứng tỏ

A ánh sáng có thể bị tán sắc B ánh sáng là sóng điện từ

C ánh sáng là sóng ngang D ánh sáng có tính chất sóng.

Câu 4: Hiện tượng giao thoa ánh sáng chỉ quan sát được khi hai nguồn ánh sáng là hai

nguồn

A cùng truyền theo một phương B kết hợp.

C cùng cường độ sáng D cùng màu sắc.

Câu 5: Trong các phát biểu sau đây, phát biểu nào có nội dung sai?

A Máy quang phổ là dụng cụ dùng phân tích chùm sáng phức tạp thành những thành

phần đơn sắc khác nhau

B Nguyên tắc hoạt động của máy quang phổ dựa trên hiện tượng tán sắc ánh sáng.

C Bộ phận của máy quang phổ làm nhiệm vụ tán sắc ánh sáng là thấu kính.

D Máy quang phổ dùng để nhận biết thành phần cấu tạo của một chùm sáng phức tạp do một nguồn sáng phát ra.

Câu 6: Trong các phát biểu sau, phát biểu nào có nội dung sai ?

A Trong máy quang phổ, ống chuẩn trực có tác dụng tạo ra chùm tia sáng song song.

B Trong máy quang phổ, lăng kính có tác dụng phân tích chùm ánh sáng phức tạp song

song thành các chùm sáng đơn săc song song