Sóng ánh sáng NC

Định nghĩa: Quang phổ vạch phát xạ là loại quang phổ gồm những vạch màu đơn sắc nằm trên một nền tối.. Đặt một đèn hơi Natri trên đường truyền tia sáng trước khi đến khe của máy quang ph

SĨNG ÁNH SÁNG

I GIAO THOA VỚI ÁNH SÁNG ĐƠN SẮC

1 Khoảng vân: k 1 k;

D

a

λ

+

( 1)

sáng:

; với 0; 1; 2; 3;

tối: ( ) ( )

ks

k t

D

x ki k

D

a

λ

λ

+





3 Hiệu quang trình(Hiệu đường đi) : d2 d1 ; ax

D

δ = − δ=

4 Khoảng cách giữa n vân sáng liên tiếp nhau là l: l= (n− 1)i

5 Tại vị trí M mà

: Vân sáng thứ

1 : Vân tối thứ ( 1) 2

i

i

 =







6 Số vân sáng (vân tối) cĩ trong bề rộng trường giao thoa MN: n =

i

MN

2

a Số vân sáng: N s= 2n+ 1 ( n: lấy phần nguyên) b Số vân tối: N s = 2n+ 1

7 Dịch chuyển hệ vân giao thoa:

a Đặt bản mặt song song trên một đường truyền của tia sáng:

Trước khi cĩ bản mặt song song; vân sáng trung tâm là: δ = S O S O2 − 1 = 0

Khi cĩ bản mặt song song cĩ chiết suất n, bề dày e:

Đường đi từ S1 đến M: d1' = + − d1 ( n 1) e

Đường đi từ S2 đến M: d2' = d2

Hiệu quang trình: e d2 d1' d2 d1 ( n 1) ; e d2 d1 ax

D

Khi cĩ bản mặt song song (cĩ chiết suất n, bề dày e)

vân sáng trung tâm dịch về phía khe bị chắn bỡi bản mặt song song một đoạn: x (n 1)eD

a

−

=

b Nguồn sáng dịch chuyển một đoạn y:

Hiệu quang trình: ( 'S S2 S O2 ') ( 'S S S O1 1 ') ( 'S S S S2 ' ) (1 S O S O2 ' 1 ') ay ax

d D

Vị trí vân sáng: ay ax k

δ = + = λ Vị trí vân tối: (2 1)

2

λ

Vân sáng trung tâm: k 0 x yD

d

= ⇒ = −

Chú ý: Vân sáng trung tâm sẽ dịch chuyển ngược chiều với chiều dịch chuyển của nguồn.

II GIAO THOA VỚI ÁNH SÁNG PHỨC TẠP (HỖN HỢP)

1 Mắt nhìn thấy ánh sáng cĩ bước sĩng λ: với 0,76

0,40

Đ

T

m m

=



2 Bề rộng quang phổ bậc k: k (Đ T) ( Đ T)

D

3 Vị trí vân sáng bậc k1của bức xạ λ1 trùng với vị trí vân sáng bậc k2của bức xạ λ2: k1 1 λ =k2 2 λ

4 Vị trí vân sáng bậc k1của bức xạ λ1 trùng với vị trí vân tối bậc k2của bức xạ λ2: 1 1 ( 2 1 ) 2

2

k λ = k + λ

Chú ý: Trong không khí (chân không): c

f

λ = ; trong môi trường có chiết suất n:

c v n

v c

f nf

λ

 =





 = =



Chú ý: Khoảng vân trong không khí là i; trong môi trường có chiết suất n khoảng vân i mt= i

n

III QUANG PHỔ

1 Máy quang phổ:

a Định nghĩa: Máy quang phổ là dụng cụ dùng để phân tích chùm sáng có nhiều thành phần thành những thành phần đơn sắc khác nhau

b Cấu tạo:

Ống chuẩn trực là tạo ra chùm tia song song

Lăng kính để phân tích song song thành những thành phần đơn sắc song song khác nhau

Buồng ảnh là kính ảnh đặt tại tiêu điểm ảnh của thấu kính L2 để quan sát quang phổ

c Nguyên tắc hoạt động:

Chùm tia qua ống chuẩn trực là chùm tia song song đến lăng kính

Qua lăng kính chùm sáng bị phân tích thành các thành phần đơn sắc song song

Các chùm tia đơn sắc qua buồng ảnh được hội tụ trên kính ảnh

2 Quang phổ liên tục:

a Định nghĩa: Quang phổ liên tục là dải màu biến thiên liên tục, quang phổ liên tục của ánh sáng là dải màu biến thiên liên tục từ đỏ tới tím

b Nguồn phát: Các chất rắn, chất lỏng, chất khí có tỉ khối lớn nóng sáng phát ra quang phổ liên tục

c Đặc điểm, tính chất:

Quang phổ liên tục không phụ thuộc thành phần hóa học của nguồn phát mà chỉ phụ thuộc vào nhiệt của nguồn phát

Ở nhiệt độ 500 C0 , các vật bắt đầu phát ra ánh sáng màu đỏ; ở nhiệt độ 2500K đến 3000K các vật phát ra quang phổ liên tục có màu biến thiên từ đỏ đến tím Nhiệt độ của bề Mặt Trời khoảng 6000K, ánh sáng của Mặt Trời là ánh sáng trắng

3 Quang phổ vạch phát xạ:

a Định nghĩa: Quang phổ vạch phát xạ là loại quang phổ gồm những vạch màu đơn sắc nằm trên một nền tối

b Các chất khí hay hơi có áp suất thấp bị kích thích phát ra.

c Đặc điểm:

Các chất khí hay hơi ở áp suất thấp khác nhau cho những quang phổ vạch khác nhau cả về số lượng vạch, vị trí, màu sắc của các vạch và độ sáng tỉ đối của các vạch

Mổi chất khí hay hơi ở áp suất thấp có một quang phổ vạch đặc trưng

4 Quang phổ vạch hấp thụ:

a Định nghĩa: Quang phổ vạch hấp thụ là một hệ thống các vạch tối nằm trên một nền một quang phổ liên tục

b Cách tạo:

Chiếu vào khe của máy quang phổ một ánh sáng trắng ta nhận được một quang phổ liên tục

Đặt một đèn hơi Natri trên đường truyền tia sáng trước khi đến khe của máy quang phổ, trên nền quang phổ xuất hiện các

vạch tối ở đúng vị trí các vạch vàng trong quang phổ vạch phát xạ của Natri.

d Điều kiện: Nhiệt độ của đám khí hay hơi hấp thụ phải thấp hơn nhiệt độ của nguồn sáng phát ra quang phổ liên tục

e Hiện tượng đảo sắc: Ở một nhiệt độ nhất định, một đám khí hay 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

Chú ý: Quang phổ của Mặt Trời mà ta thu được trên Trái Đất là quang phổ hấp thụ, Bề mặt của Mặt Trời phát ra quang phổ liên tục.

BẢNG TÓM TĂT

GV sưu tầm: Trần Minh Giang

2

-IV SĨNG ĐIỆN TỪ

c f

λ =

Vùng đỏ λ : 0, 640 µm÷ 0, 760 µm Tia gamma Dưới 10− 12m Vùng cam λ : 0, 590 µm÷ 0, 650 µm

Tia Roengent 10− 12m đến 10− 9m Vùng vàng λ : 0, 570 µm÷ 0, 600 µm

Tia tử ngoại 10− 9m đến 3,8.10− 7m Vùng lục λ : 0, 500 µm÷ 0, 575 µm

Ánh sáng nhìn thấy 3,8.10− 7m đến 7,6.10− 7m Vùng lam λ : 0, 450 µm÷ 0, 510 µm

Tia hồng ngoại 7, 6.10− 7m đến 10− 3m Vùng chàm λ : 0, 440 µm÷ 0, 460 µm

Sĩng vơ tuyến 10− 3m trở lên Vùng tím λ : 0,38 µm÷ 0, 440 µm

1 Tia hồng ngoại:

a Định nghĩa: Tia hồng ngoại là những bức xạ khơng nhìn thấy, cĩ bước sĩng lớn hơn bước sĩng cùa ánh sáng đỏ (

0,76 m

λ > µ )

b Nguồn phát sinh:

Các vật bị nung nĩng dưới 500 C0 phát ra tia hồng ngoại

Cĩ 50% năng lượng Mặt Trời thuộc về vùng hồng ngoại

Nguồn phát tia hồng ngoại là các đèn dây tĩc bằng Vonfram nĩng sáng cĩ cơng suất từ 250 W − 1000 W

c Tính chất, tác dụng:

Cĩ bản chất là sĩng điện từ

Tác dụng nổi bật nhất là tác dụng nhiệt

Tác dụng lên một loại kính ảnh đặc biệt gọi là kính ảnh hồng ngoại

Bị hơi nước hấp thụ

d Ứng dụng: Sấy khơ sản phẩm, sưởi ấm, chụp ảnh hồng ngoại

2 Tia tử ngoại:

a Định nghĩa: Tia hồng ngoại là những bức xạ khơng nhìn thấy, cĩ bước sĩng nhỏ hơn bước sĩng cùa ánh sáng tím (

0,38 m

λ < µ )

b Nguồn phát sinh:

Các vật bị nung nĩng trên 3000 C0 phát ra tia tử ngoại

Cĩ 9% năng lượng Mặt Trời thuộc về vùng tử ngoại

Nguồn phát tia tử ngoại là các đèn hơi thủy ngân phát ra tia tử ngoại

c Tính chất, tác dụng:

Cĩ bản chất là sĩng điện từ

Tác dụng rất mạnh lên kính ảnh

Làm phát quang một số chất

Tác dụng làm ion hĩa chất khí

Lọai

Định

nghĩa

gồm một dãy sáng

có màu biến đổi liên tục gồm các vạch màu riêng rẽ nằm trên nền tối gồm các vạch tối nằm trên nền quang phổ liên tục

ĐK

phát

sinh

do các chật rắn, lỏng, khí cĩ áp suất

cao (cĩ tỉ khối lớn)

bị nun nóg phát ra

do chất khí hoặc hơi ở áp suất thấp phát ság phát ra

chùm as trắng bay ngang qua khí hoặc hơi bị nun nóng ở t0 <

0

NStrắng t

Đặc

điểm

+ Không phụ thuộc thành phần cấu tạo

mà chỉ phụ thuộc nhiệt độ của nguồn

sáng

+ t0 càng cao miền phát sáng càng mở

rộng về phía as có bước sóng ngắn

+ Các nuyên tố khác nhau thì cho quang phổ vạch khác nhau về: số lượng, vị trí, màu sắc, độ ság các vạch

+ Mỗi ngtố cho qpvạch phát xạ riêng đặc trưng cho ngtố

+ HT đảo sắc :Khi bỏ nguồn ság trắg thì các vạch tối trở thành các vạch màu

+ Nguyên tố phát ra as đơn sắc nào thì có khả năng hấp thụ as đó

+ Mỗi ngtố cho qpvạch hấp thụ riêng đặc trưng cho ngtố

Ứng

dụng

xác định t0 của nguồn sáng xđ các thành phần cấu tạo của

nguồn phát sáng

xđ các thành phần cấu tạo của nguồn phát sáng

Gõy ra một số phản ứng quang húa, quang hợp.

Gõy hiệu ứng quang điện

Tỏc dụng sinh học: hủy hoại tế bào, giết chết vi khuẩn, …

Bị thủy tinh, nước hấp thụ rất mạnh Thạch anh gần như trong suốt đối với cỏc tia tử ngoại

d Ứng dụng: Chụp ảnh; phỏt hiện cỏc vết nứt, xước trờn bề mặt sản phẩm; khử trựng; chữa bệnh cũi xương

3 Tia Rửentgen( Tia X):

a Định nghĩa: Tia Rửentgen là những bức xạ điện từ cú bước súng từ 10 m−12 đến 10 m−8 (tia Rửentgen cứng, tia

Rửentgen mềm)

b Cỏch tạo ra tia Rơnghen: Khi chựm tia catốt đập vào tấm kim loại cú nguyờn tử lượng phỏt ra

c Tớnh chất, tỏc dụng:

Khả năng đõm xuyờn

Tỏc dụng mạnh lờn kớnh ảnh

Làm ion húa khụng khớ

Làm phỏt quang nhiều chất

Gõy ra hiện tượng quang điện

Tỏc dụng sinh lớ: hủy diệt tế bào, diệt tế bào, diệt vi khuẩn, …

d Ứng dụng: Dũ khuyết tật bờn trong cỏc sản phẩm, chụp điện, chiếu điện, chữa bệnh ung thư nụng, đo liều lượng tia

Rửentgen, …

BÀI TẬP Dạng 1 một bức xạ - ánh sáng đơn sắc

I Phơng pháp

+ Khoảng vân: i .D

a

λ Trong đó: D là khoảng cách từ hai nguồn đến màn; a = S1S2 khoảng cách của hai nguồn; λ là bớc sóng của ánh sáng đơn sắc

+ Vị trí vân sáng: x k .D

a

λ

= (k Z ∈ ) + Vị trí vân tối: ( 1) .

2

D

x k a

λ

= + (k Z ∈ )

II Bài tập

Bài 1: Hai khe Young cách nhau 1mm, nguồn sáng đơn sắc có bớc sóng 0,6àm cách đều hai khe Tính khoảng cách giữa hai

vân sáng (hay tối) nằm liền kề nhau ở trên màn đợc đặt song song và cách đều hai khe một khoảng 0,2cm Đ/s: i = 0,12mm

Bài 2: Trong thí nghiệm Young, khoảng cách giữa hai khe sáng là 1mm Khoảng cách từ hai khe đến màn ảnh là 1m B ớc

sóng ánh sáng dùng trong thí nghiệm là 0,6àm

1 Tính hiệu đờng đi từ S1 và S2 đến màn và cách vân trung tâm 1,5cm

2 Tính khoảng cách của hai vân sáng liên tiếp Đ/s: 1 δ = 15 m à ; 2 i = 0,6 mm

Bài 3: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng với hai nguồn kết hợp S1, S2 cách nhau 2mm và cách màn

D = 1,2m, ta đợc khoảng vân i = 0,3mm Tính bớc sóng của ánh sáng đơn sắc đã dùng Đ/s: 0,5àm

Bài 4: Hai khe Young cách nhau 0,5mm Nguồn sánh cách đều các khe phát ra ánh sáng đơn sắc có bớc sóng λ = 0,5 m à Vân giao thoa hứng đợc trên màn E cách các khe là 2m Tìm khoảng cách giữa hai vân sáng (hay hai vân tối) liên tiếp Đ/s: i = 2mm

Bài 5: Quan sát giao thoa ánh sáng trên màn E ngời ta đo đợc khoảng cách giữa hai vân sáng liên tiếp là 1,5mm Khoảng cách

từ hai khe đến màn là 2m, khoảng cách hai khe là 1mm Tính bớc sóng dùng trong thí nghiệm Đ/s:λ=0, 75 mà

Dạng 2 Hai bức xạ - ánh sáng trắng

I Phơng pháp

+ Trờng hợp 1.

Đặt vấn đề: Cho biết vị trí vân sáng (hay vân tối) – x, cho khoảng giới hạn của bớc sóng Tìm cực đại, cực tiểu của hai bức xạ

trùng nhau?

Giải quyết vấn đề: Hai vân sáng trùng nhau, ta có: x1 = x2 1 1 2 2 1 2 2

1

.

k λ k λ k λ k

λ

trong đó k1, k2 là bội số

+ Trờng hợp 2 ánh sáng trắng

D a x

x k

a k D

= ⇒ = mà ? ? ? . ? ? ?

a x

k

k D

λ

< < ⇔ < < ⇒ < <

Có bao nhiêu k có bấy nhiêu bức xạ có cực đại trùng nhau

GV sưu tầm: Trần Minh Giang

4

Cực tiểu: 2

(2 1)

x k

+ mà

2

(2 1)

a x

k

λ

+

Có bao nhiêu giá trị của k thì có bấy nhiêu bức xạ có cực tiểu trùng nhau

- Vị trí bức xạ bị tắt (cực tiểu): x suy ra λ mà 0, 4 à m < < λ 0,76 à m

II Bài tập

Bài 1: Thí nghiệm giao thoa ánh sáng với nguồn sáng là hai bức xạ có bớc sóng lần lợt là λ1=0,5à λm; 2=0,6àm Xác định

vị trí các vân sáng của hai hệ vân trùng nhau

Bài 2: Hai khe Young cách nhau 2mm, đợc chiếu bằng ánh sáng trắng Hiện tợng giao thoa quan sát đợc trên màn E đặt song

song và cách S1S2 là 2m Xác định bớc sóng của những bức xạ bị tắt tại vị trí cách vân sáng trung tâm 3,3mm

Bài 3: Trong thí nghiệm giao thoa với ánh sáng trắng Tìm những vạch sáng của ánh sáng đơn sắc nào nằm trùng vào vị trí

vân sáng bậc 4 (k = 4) của ánh sáng màu đỏ có xd = 0,75 à m Biết rằng khi quan sát chỉ nhìn thấy các vân của ánh sáng có bớc sóng từ 0, 4 à m → 0,76 à m

Bài 4: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng với hai bớc sóng λ1= 0,6 à λ m ; 2 Trên màn ảnh ngời ta thấy vân tối thứ 5 của

hệ vân ứng với λ1 trùng với vân sáng thứ 5 của hệ vân ứng với λ2 Tìm bớc sóng λ2dùng trong thí nghiệm

Bài 5: Hai khe Young S1, S2 cách nhau a = 2mm đợc chiếu bởi nguồn sáng S

1 S phát ánh sáng đơn sắc có bớc sóng λ1, ngời ta quan sát đợc 7 vân sáng mà khoảng cách giữa hai vân sáng ngoài cùng đo đợc là 2,16mm Tìm bớc sóng λ1biết màn quan sát đặt cách S1S2 một khoảng D = 1,2m

2 S phát đồng thời hai bức xạ: màu đỏ có bớc sóng λ =2 640nm, và màu lam có bớc sóng λ3 = 0, 480 m à , tính khoảng vân i2, i3 ứng với hai bức xạ này Tính khoảng cách từ vân sáng trung tâm (vân số 0) đến vân sáng cùng màu gần với nó nhất

3 S phát ra ánh sáng trắng Điểm M cách vân sáng trung tâm O một khoảng OM = 1mm Hỏi tại M mắt ta trông thấy vân sáng của những bức xạ nào?

Đ/s: 1 λ1 = 0,6 m à ; 2 i2=0,384mm i; 3=0, 288mm x; min =k i2 2=k i3 3 =1,152mm; 3 k = 3, k = 4

Dạng 3 tìm khoảng vân - tính chất vân giao thoa

I Phơng pháp

- Khoảng vân: i D

a

λ

- Tính chất vân giao thoa: Giả sử vân A cách vân trung tâm một đoạn là x

n

i = (n ∈N) thì vân A là vân sáng Nếu 1

2

x n

i = + (n ∈N) thì vân A là vân tối

II Bài tập

Bài 1: Ngời ta đếm đợc trên màn 12 vân sáng trải dài trên bề rộng 13,2mm Tính khoảng vân

Đ/s: i = 1,2mm Bài 2: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng bằng khe Young, khoảng cách của hai khe là 0,3mm, khoảng cách từ hai khe đến

màn là 1m, khoảng vân đo đợc 2mm

a Tìm bớc sóng ánh sáng làm thí nghiệm

b Xác định vị trí vân sáng bậc 5 Đ/s: a.λ = 0, 6 m à ; b

s

x = ± mm

Bài 3: trong giao thoa khe Young có a = 1,5mm, D = 3m, ngời ta đếm đợc khoảng cách của vân sáng bậc 2 và vân sáng bậc 5

cùng một phía vân trung tâm là 3mm

1 Tìm bớc sóng của ánh sáng làm thí nghiệm

2 Tính khoảng cách của vân sáng bậc 3 và vân sáng bậc 8 ở cùng một phía vân trung tâm

3 Tìm số vân quan sát đợc trên vùng giao thoa có bề rộng 11mm Đ/s: 1 λ = 0,5 m à ; 2 ∆ = x 5 mm; 3 11 vân sáng

Bài 4: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng bằng khe Young có a = 1,2mm, λ = 0, 6 m à Trên màn ảnh ngời ta đếm đợc 16 vân sáng trải dài trên bề rộng 18mm

1 Tính khoảng cách từ hai khe đến màn

2 Thay ánh sáng đơn sắc trên bằng ánh sáng có bớc sóng λ ', trên vùng quan sát , ngời ta đếm đợc 21 vân sáng Tính λ '

3 Tại vị trí cách vân trung tâm 6mm là vân sáng hay vân tối? Bậc thứ mấy ứng với hai ánh sáng đơn sắc trên

Đ/s: 1 D = 2,4m; 2 λ ' 0, 45 m = à ; 3 Vân sáng bậc 5 của λ, tối thứ 7 của λ '

Bài 5: Trong giao thoa ánh sáng bằng khe Young, khoảng cách của hai khe a = 2mm, khoảng cách từ hai khe đến màn là D =

3m, ánh sáng đơn sắc có bớc sóng λ = 0,5 m à Bề rộng vùng giao thoa quan sát

L = 3cm (không đổi)

a Xác định số vân sáng, vân tối quan sát đợc trên vùng giao thoa

b Thay ánh sáng đơn sắc trên bằng ánh sáng đơn sắc có bớc sóng λ ' 0,6 m = à Số vân sáng quan sát đợc tăng hay giảm Tính số vân sáng quan sát đợc lúc này

c Vẫn dùng ánh sáng có bớc sóng λ Di chuyển màn quan sát ra xa hai khe Số vân sáng quan sát đợc tăng hay giảm? Tính số vân sáng khi khoảng cách từ màn đến hai khe D’ = 4m

Đ/s: a 41 vân sáng, 41 vân tối; b Giảm, 33 vân sáng; c Giảm, 31 vân sáng

Dạng 4 hệ vân dịch chuyển khi đặt bản mặt song song tr ớc một trong hai khe

I Phơng pháp

+ Hiệu đờng đi hay hiệu quang trình lúc này là: d2− d '1= ⇔ δ d2− − d1 e n ( − = 1) δ

mà 2 1 a x

d d

D

− = nên d2 d'1 d2 d1 e n.( 1) a x. e n( 1)

D

Trong đó x0 là độ dịch chuyển của vân sáng trung tâm Hệ vân cũng dịch chuyển một đoạn x0

II Bài tập

Bài 1: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng bằng khe Young, hai khe S1 và S2 đợc 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 bớc sóng của chùm sáng đơn sắc λ = 0,5 m à 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 t trên màn quan sát

3 Đặt ngay sau S1 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 ch a đặt bản mặt

Đ/s: 1 i = 1,5 mm; 2 xs2 = 3 mm x ; t4 = 5, 25 mm; 3 x0 = 15,3 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 ngời ta đo đợc khoảng cách giữa 5 vân sáng liên tiếp là 4,8mm

1 Tìm bớc sóng của ánh sáng dùng trong thí nghiệm

2 Đặt sau khe S1 một bản mỏng, phẳng có hai mặt song song, dày e = 5à m Lúc đó hệ vân trên màn dời đi một đoạn

x0 = 6mm (về phía khe S1) Tính chiết suất của chất làm bản mặt song song Đ/s: 1 i = 0,6.10-3mm; 2 n = 1,6

Bài 3: Khe Young có khoảng cách hai khe a = 1mm đợc chiếu bởi một ánh sáng đơn sắc có bớc sóng λ = 0,5 m à

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 = 3,5àm 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 bớc 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 n1 = 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 n2 của bản thứ hai Đ/s: a)

2

0, 6 m b n ; ) 1,7

Dạng 5 các thiết bị tạo ra vân giao thoa ánh sáng

I Phơng pháp

1 Khe Young

+ Hiệu quang trình: 2 1 1 2

ax

r r S M S M

D

+ Khoảng cách giữa hai khe: a = S1S2

+ Khoảng cách từ hai khe đến màn: D = IO

+ Vị trí vân sáng: s

k D x a

λ

= + Vị trí vân tối: (2 1)

2

t

D

a

λ

GV sưu tầm: Trần Minh Giang

6

-I

S

1

S

2

O

M r

1

r

2

DA S

S2

S1

A2

A1

ϕ

2 Lỡng Lăng kính Fre-nen

+ Khoảng cách giữa hai khe: a = S1S2 = 2(n-1).A.SI

+ Khoảng cách từ hai khe đến màn: D = IO + SI

+ Bề rộng trờng giao thoa: A1A2 = IO.2(n-1).A

+ Góc lệch ϕ =A n.( − 1)

3 Thấu kính Biê

+ Khoảng cách giữa hai khe: a = S1S2 = 1 2

.SS .d d

+

=

+ Khoảng cách từ hai khe đến màn: D = S’I

+ Bề rộng trờng giao thoa: A1A2 = O O1 2 SI e.SI

OS= d

3 Gơng Fre-nen

4.

1 2 2

S S αd

⇒ = ( d = SO; α là góc hợp bởi 2 gơng)

+ Khoảng cách từ hai khe đến màn: D = HO + OI

+ Bề rộng trờng giao thoa: A1A2 = 2α.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 lỡng 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 bớc sóng λ= 500nm

a Tính khoảng cách giữa hai ảnh S1 và S2 của S tạo bởi hai lăng kính Coi S1, S2 nằm trong mặt phảng với S, cho 1’ = 3.10-4rad

b Tìm bề rộng trờng giao thoa trên màn E đặt song song và cách hai khe d’ = 150cm Tính số vân quan sát đợc 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 đợc cắt làm đôi dọc theo đờng kính và đa 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 b ớc sóng λ = 0, 6 m à màn M đặt cáh lỡng thấu kính 80cm Hãy tính:

a Khoảng vân i

b Bề rộng trờng giao thoa trên màn quan sát

c Số vân sáng, vân tối quan sát đợc 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 bớc sóng λ = 0, 75 m à

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 bớc sóng λ’ thì thấy khoảng vân giảm đi 1,2 lần Tính λ '

c Thực hiện giao thoa với ánh sáng trắng có bớc sóng từ 0,38àm đến 0,76àm Tìm độ rộng của quang phổ bậc 1 trên màn

Đ/S: a xs9 = 13,5mm; xt9 = 12,75mm; b λ ' 0,625 m = à ; c 0,7mm Bài 4: Hai gơng phẳng M1, M2 đặt nghiêng với nhau một góc rất nhỏ α = 5.10 rad− 3 , khoảng cách từ giao tuyến I của hai gơng đến nguồn F bằng d1 = 1m; khoảng cách từ I đến màn quan sát M đặt song song với F1 và F2 bằng d2 = 2m Bớc sóng của

ánh sáng đơn sắc phát ra λ = 540nm

a Tính khoảng vân và số vân quan sát đợc trên màn M

b Nếu F là nguồn phát ra ánh sáng trắng thì tại M1 cách vân trung tâm O một khoảng

x1 = 0,8mm có những bức xạ nào cho vân tối?

O1

S2

S1

I O

2

O

S

S1

S2

A

2

I

A1 G

2

G

1

α

H

c Giữ nguyên vị trí gơng M2, cho M1 tịnh tiến trong mặt phẳng của nó đến vị trí I1M1 với II1 = b Tính b để bề rộng trờng giao thoa giảm đi một nửa Biết SI tạo với M1 góc β = 30 0 Đ/S: a 0,162mm; A1A2 = 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 bớc sóng λ =1 660nm 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 đợc trên màn( kể cả hai vân ngoài cùng)

b Nếu chiếu đồng thời hai bức xạ λ λ1, 2 thì vân sáng thứ 3 của bức xạ λ1 trùng với vân sáng thứ hai của bức xạ λ2 Tìm

2

λ

Đ/S: a i = 1,32mm; 11 vân sáng; 10 vân tối; b λ2= 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 bớc sóng của ánh sáng đơn sắc làm thí nghiệm ánh sáng đó màu gì?

b Tịnh tiến một đoạn l theo phơng 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 λ = 0, 4 à m ;b D ’ = 1,22m màn rời xa một đoạn 0,22m

Dạng 6 hiện t ợng tán sắc ánh sáng

I Phơng pháp

- Sử dụng các công thức của lăng kính:

sini1 = n sinr1; sini2 = n sinr2; A = r1 + r2; D = i1 + i2 – A; Nếu A<< thì D = (n-1).A

Nếu i1 = i2 và r1 = r2 thì sin( min ) sin( )

n

và 2.i1 = Dmin+ A

- Ta có : n a b2

λ

= + ; a và b là hằng số; λlà bớc sóng của ánh sáng đối với lăng kính có chiết suất n

- Ta có: n c

v

= hay tổng quát 2 1

n v

n =v .

II Bài tập

Bài 1: Một lăng kính có góc chiết quang A = 600, chiết suất n = 1,717 = 3nhs sáng màu vàng của natri, nhận một chùm tia sáng trắng và đợc điều chỉnh sao cho độ lệch với ánh sáng màu vàng là cực tiểu

a Tính góc tới

b tìm độ lệch với ánh sáng màu vàng

c vẽ đờng đi của tia sáng trắng qua lăng kính Đ/S: a i1 = 600; D = 600

Bài 2: Cho một lăng kính có tiết diện là một tam giác đều ABC, đáy là BC, A là góc chiết quang Chiết suất của thuỷ tinh làm

lăng kính là phụ thuộc vào bớc sóng của ánh sáng theo công thức

2

b

n a

λ

= + ; a = 1,26; b = 7,555.10-14m2, bớc sóng đo bằng mét Chiếu tia sáng trắng SI vào mặt bên AB của lăng kính sao cho tia tới nằm dới pháp tuyến của điểm tới Tia tím có λ =1 400nm và tia đỏ có λ =2 700nm

a Xác định giới hạn tới của SI trên AB sao cho tia tím có góc lệch min Tìm DMin

b Muốn cho tia đỏ có góc lệch min thì phải quay lăng kính một góc bằng bao nhiêu? Theo chiều nào?

Đ/S: a iT1 = 600; DTmin = 600; b DĐmin = 300 ; quay ngợc KĐH một góc 150

Bài 3: Một lăng kính có tiết diện là một tam giác cân ABC, góc chiết quang A = 1200, làm bằng thuỷ tinh, có chiết suất đối với tia màu đỏ là nđ = 1,414 = 2; màu tím là nt = 1,732 = 3 Đặt lăng kính vào trong không khí và chiếu một tia sáng trắng SI theo phơng song song với ddays của BC, đập vào mặt bên tại điểm tới I

1) Chứng minh rằng mọi tia khúc xạ đều phản xạ toàn phần tại đáy BC và chùm tia ló khỏi AC sẽ song song với BC Mô tả quang phổ của chùm tia đó

2) Tìm bề rộng của chùm tia ló Bề rộng đó có phụ thuộc vào điểm tới I hay không? Cho bbiết chiều cao của tam giác ABC là AH = h = 5cm

Tr

ắ c nghi ệ m

1 Phỏt biểu nào sau đõy là khụng đỳng?

A Ánh sỏng trắng là tập hợp của vụ sụ cỏc ỏnh sỏng đơn sắc cú màu biến đổi liờn tục từ đỏ đến tớm

B Chiết suất của chất làm lăng kớnh đối với cỏc ỏnh sỏng đơn sắc khỏc nhau

C Ánh sỏng đơn sắc khụng bị tỏn sắc khi đi qua lăng kớnh

GV sưu tầm: Trần Minh Giang

8

-D Khi chiếu một chùm ánh sáng mặt trời đi qua một cặp hai môi trường trong suốt thì tia tím bị lệch về phía mặt phân cách hai môi trường nhiều hơn tia đỏ

2 Phát biểu nào sau đây là đúng?

A Một chùm ánh sáng mặt trời có dạng một dải sáng mỏng, hẹp rọi xuống mặt nước trong một bể nước tạo nên ở đáy bể một vết sáng có màu trắng dù chiếu xiên hay chiếu vuông góc

B Một chùm ánh sáng mặt trời có dạng một dải sáng mỏng, hẹp rọi xuống mặt nước trong một bể nước tạo nên ở đáy bể một vết sáng có nhiều màu dù chiếu xiên hay chiếu vuông góc

C Một chùm ánh sáng mặt trời có dạng một dải sáng mỏng, hẹp rọi xuống mặt nước trong một bể nước tạo nên ở đáy bể một vết sáng có nhiều màu khi chiếu xiên và có màu trắng khi chiếu vuông góc

D Một chùm ánh sáng mặt trời có dạng một dải sáng mỏng, hẹp rọi xuống mặt nước trong một bể nước tạo nên ở đáy bể một vết sáng có nhiều màu khi chiếu vuông góc và có màu trắng khi chiếu xiên

3 Phát biểu nào sau đây là không đúng? Cho các chùm ánh sáng sau : trắng, đỏ, vàng, tím

A Ánh sáng trắng bị tán sắc khi đi qua lăng kính

B Chiếu ánh sáng trắng vào máy quang phổ sẽ thu được quang phổ liên tục

C Mỗi chùm ánh sáng trên đều có một bước sóng xác định

D Ánh sáng tím bị lệch về phía đáy lăng kính nhiều nhất nên chiết suất của lăng kính đối với nó lớn nhất

4 Trong một thí nghiệm người ta chiếu một chùm ánh sáng đơn sắc song song hẹp vào cạnh của một lăng kính có góc chiết

quang A=80 theo phương song song với mặt phẳng phân giác của góc chiết quang Đặt một màn ảnh E song song và cách mặt phẳng phân giác của góc chiết quang 1m Trên màn E ta thu được hai vết sáng Sử dụng ánh sáng vàng, chiết suất của lăng kính là 1,65 thì góc lệch của tia sáng là :

5 Cho một chùm sáng song song hẹp từ một bóng đèn dây tóc rọi từ không khí vào một chậu nước, thì chùm sáng:

A không bị tán sắc, vì nước không giống thuỷ tinh B không bị tán sắc, vì nước không có hình lăng kính C luôn bị tán sắc D.chỉ bị tán sắc, nếu rọi xiên góc vào mặt nước

6 Tại sao khi đi qua lớp kính cửa sổ, ánh sáng trắng không bị tán sắc thành các màu cơ bản:

A Vì kính cửa sổ là loại thuỷ tinh không tán sắc ánh sáng B Vì kính cửa sổ không phải là lăng kính nên không tán sắc ánh sáng C Vì do kết quả của tán sắc, các tia màu đi qua lớp kính và ló ra ngoài dưới dạng những chùm tia chồng chất lên nhau, tổng hợp trở lại ánh sáng trắng D Vì ánh sáng trắng ngoài trời là những sóng không kết hợp nên chúng không bị tán

sắc

7 Một chùm ánh sáng đơn sắc khi truyền từ không khí vào nước sẽ xảy ra hiện tượng:

A tán sắc B giao thoa C khúc xạ D A, B, C đều sai

8 Chọn phát biểu đúng:

A Nguyên nhân của hiện tượng tán sắc ánh sáng là do ánh sáng truyền qua lăng kính bị tách ra thành nhiều ánh sáng có màu sắc khác nhau B Chỉ khi ánh sáng trắng truyền qua lăng kính mới xảy ra hiện tượng tán sắc ánh sáng C Hiện tượng

tán sắc của ánh sáng trắng cho thấy rằng trong ánh sáng trắng có vô số ánh sáng đơn sắc có màu sắc biến thiên liên tục từ đỏ

đến tím D A, B, C đều đúng

9 Chọn phát biểu sai:

A Mỗi ánh sáng đơn sắc có một màu xác định gọi là màu đơn sắc B Ánh sáng đơn sắc không bị tán sắc khi truyền qua lăng kính C Vận tốc truyền của một ánh sáng đơn sắc trong các môi trường trong suốt khác nhau là như nhau D Vận tốc

truyền của một ánh sáng đơn sắc trong các môi trường trong suốt khác nhau là khác nhau

10 Trong hiện tượng tán sắc của ánh sáng trắng khi qua một lăng kính:

A Tia màu vàng bị lệch nhiều hơn tia màu lục B Tia màu cam bị lệch nhiều hơn tia màu vàng C Tia tím có góc lệch nhỏ nhất D Tia màu tím bị lệch nhiều hơn tia màu chàm.

11 Chọn câu trả lời sai:

A Chỉ khi ánh sáng trắng truyền qua lăng kính mới xảy ra hiện tượng tán sắc ánh sáng B Trong hiện tượng tán sắc ánh sáng của ánh sáng trắng qua lăng kính, tia đỏ có góc lệch nhỏ nhất C Trong hiện tượng tán sắc ánh sáng của ánh sáng trắng qua lăng kính, tia tím có góc lệch lớn nhất D Ánh sáng đơn sắc không bị tán sắc khi qua lăng kính

12 Chiết suất của một môi trường là một đại lượng:

A đo bằng tỉ số vận tốc của một ánh sáng đơn sắc truyền trong chân không so với vận tốc của nó truyền trong môi trường đó B đo bằng tỉ số vận tốc của một ánh sáng đơn sắc truyền trong môi trường đó so với vận tốc của nó truyền trong chân không C có giá trị như nhau đối với các ánh sáng đơn sắc khác nhau D không phụ thuộc vào vận tốc truyền của ánh

sáng trong môi trường đó

13 Chiếu một chùm sáng trắng song song, hẹp coi như một tia sáng vào mặt bên của một lăng kính có A = 50, dưới góc tới i1

= 30 Biết chiết suất của lăng kính với tia tím là nt = 1,54 Góc lệch của tia màu tím bằng: A 1,950 B 2,70 C 3,050 D 4,70

14 Chiếu một chùm tia sáng trắng, hẹp coi như một tia sáng vào mặt bên của một lăng kính có A = 450 ,dưới góc tới i1 = 300 Biết chiết suất của lăng kính với tia đỏ là nđ = 1,5 Góc ló của tia màu đỏ bằng: A 48,50 B 40,30 C 300 D 450

15 Một ánh sáng đơn sắc có f = 4.1015Hz Cho vận tốc của ánh sáng trong chân không bằng 3.108 m/s Chiết suất của nước

là 4/3

A.Vận tốc của ánh sáng này trong nước là 2,25.108 m/s B Vận tốc của ánh sáng này trong nước là 4.108m/s C Tần số

của ánh sáng này trong nước là 3.1015Hz D Tần số của ánh sáng này trong nước là 5,3.1015Hz

16 Chiếu một chùm tia sáng trắng song song hẹp coi như một tia sáng vào một lăng kính có góc chiết quang A < 10o, dưới góc tới i1 = 5o Biết chiết suất của lăng kính đối với tia vàng là nv = 1,52 Góc lệch của tia màu vàng DV = 3,64o Góc chiết quang A bằng:

A A = 1,440 B A = 2,390 C A = 3,50 D A = 70

17 Chiếu một chùm tia sáng trắng, song song, hẹp (coi như một tia sáng ) vào mặt bên của một lăng kính thuỷ tinh, có góc

chiết quang A = 450 dưới góc tới i Cho nđ = 1,5; nv = 1,5 và nt = 1,54 Góc tạo bởi tia ló màu đỏ và tia ló màu tím trong

trường hợp góc lệch của tia sáng vàng là cực tiểu là: A 1,620 B 1,080 C 2,160 D.Một giá trị khác

18 Chiếu một chùm tia sáng trắng, song song, hẹp (coi như một tia sáng ) vào mặt bên của một lăng kính thuỷ tinh, có góc

chiết quang A = 600 dưới góc tới i = 600 Biết chiết suất của lăng kính với tia màu đỏ là nđ = 1,5 và đối với tia tím là nt = 1,54

Góc tạo ra bởi tia ló màu đỏ và màu tím là: A 3012’ B 13012’ C 3029’ D.Một giá trị khác

19 Bước sóng của một ánh sáng trong môi trường chiết suất n = 1,6 là 600nm Bước sóng của nó trong nước chiết suất n’ = 4/3 là:

A 450nm B 500nm C 720nm D.760nm

20 Một ánh sáng đơn sắc có tần số khi truyền trong không khí là 4.1014 Hz, khi truyền vào một chất lỏng có chiết suất n = 4/3 thì

tần số của nó bằng: A 3.1014Hz B 4.1014Hz C 5.1014Hz D 6.1014Hz

Chủ đề 2 : GIAO THOA ÁNH SÁNG, BƯỚC SÓNG VÀ MÀU SẮC ÁNH SÁNG

21.Vị trí vân sáng trong thí nghiệm giao thoa của I-âng được xác định bằng công thức nào sau đây?

A x=2k D

a

λ

B x=k D2λa C x=k Dλa D x= (2 1)

2

a

λ

+

22.Công thức tính khoảng vân giao thoa là :

A i= D

a

D

λ C i=

2

D a

aλ

23.Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng trắng của I-âng trên màn quan sát thu được hình ảnh giao thoa là :

A một dải ánh sáng chính giữa là vạch sáng trắng, hai bên có những dải màu

B một dải ánh sáng màu cầu vồng biến thiên liên tục từ đỏ đến tím

C tập hợp các vạch sáng trắng và tối xen kẽ nhau

D tập hợp các vạch màu cầu vồng xen xen kẽ các vạch tôi cách đều nhau

24.Trong thí nghiệm đo bước sóng ánh sáng thu được một kết quả λ=0,526µm Ánh sáng dùng trong thí nghiệm là :

A ánh sáng màu đỏ B ánh sáng màu lục C ánh sáng màu vàng D ánh sáng màu tím

25.Từ hiện tượng tán sắc và giao thoa ánh sáng, kết luận nào sau đây là đúng khi nói về chiết suất của một môi trường?

A Chiết suất của môi trường như nhau đối với mọi ánh sáng đơn sắc

B Chiết suất của môi trường lớn đối với những ánh sáng có bước sóng dài

C Chiết suất của môi trường lớn đối với những ánh sáng có bước sóng ngắn

D Chiết suất của môi trường nhỏ đối với môi trường có nhiều ánh sáng truyền qua

26.Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng, người ta đo được khoảng cách từ vân sáng thứ 4 đến vân sáng thứ 10 ở cùng một

phía đối với vân sáng trung tâm là 2,4mm Khoảng vân là :

27.Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng, đo được khoảng cách từ vân sáng thứ 4 đến vân sáng thứ 10 ở cùng một phía đối với

vân sáng trung tâm là 2,4mm Khoảng cách giữa hai khe I-âng là 1mm, khoảng cách từ màn chứa hai khe tới màn quan sát là 1m Bước sóng ánh sáng dùng trong thí nghiệm là :

A λ=0,40µm B λ=0,45µm C λ=068µm D λ=0,72µm

28.Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng, đo được khoảng cách từ vân sáng thứ 4 đến vân sáng thứ 10 ở cùng một phía đối với

vân sáng trung tâm là 2,4mm Khoảng cách giữa hai khe I-âng là 1mm, khoảng cách từ màn chứa hai khe tới màn quan sát là 1m Màu của ánh sáng dùng trong thí nghiệm là :

29 Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng, khoảng cách giữa hai khe I-âng là 1mm, khoảng cách từ màn chứa hai khe tới màn

quan sát là 1m Hai khe được chiếu bởi ánh sáng đỏ có bước sóng 0,75µm, khoảng cách giữa vân sáng thứ 4 đến vân sáng thứ

10 ở cùng một bên đối với vân sáng trung tâm là :

GV sưu tầm: Trần Minh Giang

10