Chuyên đề ôn thi đại học phần sóng ánh sáng

Nhận thấy trên mạng hiện nay nhu cầu tìm kiếm tài liệu trên mạng xã hội hay việc học sinh tham gia các lớp học trực tuyến đang rất được chú ý và có tiềm năng, vậy nên trên nhu cầu đó tôi sưu tập và biên soạn bộ tài liêu SÓNG ÁNH SÁNG này giúp các sĩ tử có thể thỏa mãn nhu cầu tìm kiếm kiến thức. Bộ chuyên đề được biên soạn đầy đủ kiến thức, các dạng toán của chương sóng ánh sáng, đáp ứng được nhu cầu ôn thi Đại Học cho các sĩ tử cũng như tài liệu tuyệt vời cho viếc ôn thi học sinh giỏi các cấp

Chuyên đề 1 :

TÁN SẮC ÁNH SÁNG

A Tóm tắt lí thuyết

1 Thớ nghiệm về sự tỏn sắc ỏnh sỏng của Niu-Tơn (1672)

- Chiếu ỏnh sỏng Mặt Trời qua một lăng kớnh thuỷ tinh

P thấy vệt sỏng F’ trờn màn M bị dịch xuống phớa đỏy

lăng kớnh đồng thời bị trải dài thành một dải màu sặc

sỡ Đú cũng đỳng là bảy màu của cầu vồng

- Dải sỏng màu này gọi là quang phổ của ỏnh sỏng Mặt

Trời Ánh sỏng Mặt Trời là ỏnh sỏng trắng Hiện tượng

trờn gọi là sự tỏn sắc ỏnh sỏng

2 Ánh sỏng đơn sắc

Ánh sỏng đơn sắc là ỏnh sỏng chỉ cú một màu nhất

định, cú bước súng nhất định và khụng bị tỏn sắc khi

truyền qua lăng kớnh.

3 Giải thớch hiện tượng tỏn sắc

- Ánh sỏng trắng khụng phải là ỏnh sỏng đơn sắc mà là hỗn hợp của vụ số ỏnh sỏng đơn sắc khỏc nhau cú màu biến thiờn liờn tục từ đỏ đến tớm Do chiết suất của lăng kớnh cú giỏ trị khỏc nhau đối với

ỏnh sỏng đơn sắc khỏc nhau nờn khi đi qua lăng kớnh cỏc ỏnh sỏng đơn sắc sẽ bị lệch về đỏy lăng kớnhvới cỏc gúc lệch khỏc nhau Do đú chỳng khụng chồng chất lờn nhau nữa mà tỏch ra thành một dải gồmnhiều màu liờn tục

- Với ỏnh sỏng đỏ, lăng kớnh cú chiết suất nhỏ nhất, vỡ vậy tia đỏ cú gúc lệch nhỏ nhất Với ỏnh sỏng tớm, lăng kớnh cú chiết suất lớn nhất, vỡ vậy tia tớm cú gúc lệch lớn nhất:

do cam vang luc lam cham tim

n <n <n <n <n <n <n ⇒vdo >v cam >v vang >v luc >v lam >v cham >n tim

Vậy, sự tỏn sắc ỏnh sỏng là sự phõn tỏch một chựm sỏng phức tạp thành cỏc chựm sỏng đơn sắc.

Chỳ ý:

- Chiết suất của một mụi trường được tớnh theo: n A B2

λ

= + (A và B là hằng số)

- Khi truyền qua cỏc mụi trường trong suốt khỏc nhau vận tốc của ỏnh sỏng thay đổi, bước súng

của ỏnh sỏng thay đổi cũn tần số của ỏnh sỏng thỡ khụng thay đổi nờn màu sắc khụng đổi.

- Mỗi ỏnh sỏng đơn sắc cú màu sắc nhất định, ở trong cỏc mụi trường khỏc nhau thỡ bước súng

khỏc nhau, trong chõn khụng bước súng của chỳng thuộc khoảng:

4 Ứng dụng của hiện tượng tỏn sắc

- Hiện tượng tỏn sắc ỏnh sỏng được dựng trong mỏy quang phổ để phõn tớch thành phần cấu tạo củachựm ỏnh sỏng do cỏc nguồn sỏng phỏt ra

- Cầu vồng là kết quả của sự tỏn sắc ỏnh sỏng Mặt Trời chiếu qua cỏc giọt nước mưa

- Màu sắc sặc sỡ của viờn kim cương là do hiện tượng tỏn sắc ỏnh sỏng

F ’

Mặt Trời

Đỏ Cam Vàng Lục Lam Chàm Tớm

- Hiện tượng tán sắc làm cho ảnh của một vật trong ánh sáng trắng qua thấu kính không rõ nét mà bịnhòe, lại bị viền màu sắc (gọi là hiện tượng sắc sai).

B Ph©n d¹ng vµ ph¬ng ph¸p gi¶i bµi tËp

Dạng 1 : TÁN SẮC QUA LĂNG KÍNH – PHẢN XẠ TOÀN PHẦN

♦ Định luật khúc xạ: sinr sini = n21 = 2 1

1 2

n =v = hằng số

♦ Điều kiện để xảy ra phản xạ toàn phần:

- Ánh sáng đi từ môi trường n1 sang n2 (với n 1 > n 2)

Đặc biệt khi im = i = i/ ; rm = r = r/ thì: D = D min

Điều kiện để có tia ló ra cạnh bên :

- Đối với góc chiết quang A: A ≤ 2.i gh

- Đối với góc tới i: i ≥ i 0 với sini 0 = n.sin(A – i gh )

⇒Bài toán: Tính bề rộng quang phổ quan sát được trên màn khi A

Hướng dẫn:

Khi góc A, i ≤ 100 thì: D = (n – 1)A Do đó: Dđ = (nđ - 1)A; Dt = (nt – 1)A

Góc tạo bởi tia đỏ và tia tím sau khi ló ra lăng kính là:

∆D = Dt – Dđ = (nt – nđ)Arad.Vậy bề rộng quang phổ quan sát được trên màn là: ∆ = ∆ =L l D l n .( tđ−n A rad)

Bài tập vận dụng: Cho một lăng kính có góc chiết quang nhỏ A=60 và có chiết suất n=1,62 đối với ánhsáng màu lục Chiếu một chùm tia tới song song, hẹp, màu lục, vào cạnh của lăng kính, theo phương

E A

Dmin = 2i – A

r = r/ = A/2

® T

vuông góc với mặt phẳng phân giác của góc chiết quang A, sao cho một phần của chùm tia sáng khôngqua lăng kính và một phần qua lăng kính Trên một màn ảnh E đặt song song với mặt phân giác của gócchiết quang và cách nó 1m ta thấy có hai vết sáng màu lục.

1 Xỏc định khoảng cỏch giữa hai vết sỏng đú.

2 Cho lăng kớnh dao động quanh cạnh của nú, về hai bờn vị trớ đó cho, với một biờn độ rất nhỏ.Cỏc vết sỏng trờn màn ảnh E sẽ di chuyển như thế nào?

3 Nếu chựm tia tới núi trờn là chựm tia sỏng trắng và chiết suất của lăng kớnh đối với ỏnh sỏngmàu tớm là 1,68; đối với ỏnh sỏng màu đỏ là 1,61 Tớnh độ rộng của quang phổ trờn màn quan sỏt

Bài 2: Một lăng kính có góc chiết quang A=600, làm bằng thuỷ tinh

trong suốt mà chiết suất phụ thuộc vào bớc sóng của ánh sáng đơn sắc

trong chân không nh đồ thị trên hình.

1) Xác định vận tốc truyền trong thuỷ tinh đó của các ánh sáng đơn sắc

màu tím λv =0, 4( )àm , màu vàng λv =0,6( )àm và màu đỏ

( )

0,75

2) Một chùm ánh sáng trắng hẹp tới mặt bên AB (gần A) dới góc tới i

sao cho góc lệch tia ló và tia tới ứng với ánh sáng màu vàng là cực tiểu

Tính góc hợp bởi hai tia giới hạn ló ra khỏi mặt bên AC

Hướng dẫn

1) Dựa vào đồ thị chiết suất của thuỷ tinh đối với các ánh sáng đơn sắc lần lợt là:

Với tia tím λt =0,4( )àm thì n t =1,7 3.108 8( )

1,765.10 /1,7

t t

d d

t t

t t

r sin n i sin

r r A

r sin n i sin

2 2

2 1

1 1

0 2

2

0 0

0 1

0 2

0 1

0 1

1

506245

3171

453155286060

55287

1

3454

, i

, sin , r sin n i sin

, ,

r r

, r

,

, sin n

i sin r

sin

t t

t t

t t

t t

d

d d

d d

r sin n i sin

r r A

r sin n i sin

2 2

2 1

1 1

0 2

2

0 0

0 1

0 2

0 1

0 1

1

945148

2961

482952306060

52306

1

3454

, i

, sin , r sin n i sin

, ,

r r

, r

,

, sin n

i sin r

sin

d d

d d

d d

d d

d

• Góc hợp bởi hai tia giới hạn ló ra khỏi mặt bên AC là i2t −i2d =62,500 −51,940 =10,560

Bài 3: Chiếu một chùm tia sáng trắng hẹp song song coi nh một tia sáng vào mặt bên AB của lăng kính

có A=500, dới góc tới i1 =600 Chùm tia ló ra khỏi mặt AC gồm nhiều màu sắc biến thiên liên tục từ

đỏ đến tím Biết chiết suất của chất làm lăng kính đối với tia đỏ và tia tím lần lợt là: n d =1,54;58

=

−+

0 0

2 1

0 2

2 2

2

0 1

2 2

1

0 1

0 1

1 1

763450762460

7624

7815

223460

, ,

A i i D

, r

sin n r sin r

sin n i sin

, r

A r A r r

, r

n

sin r

sin r

sin n i sin

d

d d

d d

d d

2d d d d

d d

d d

=

−+

0 0

2 1

0 2

2 2

2

0 1

2 2

1

0 1

0 1

1 1

1375012760

127

7616

243360

, ,

A i i D

, r

sin n r sin r

sin n i sin

, r A r A r r

, r

n

sin r

sin r

sin n i sin

t

t t

t t

t t

2t t t t

t t

t t

t

i

• Vậy góc hợp bởi giữa hai tia đỏ và tia tím sau khi ló ra khỏi lăng kính: D t −D d =2,340

Bài tập vận dụng: Một lăng kính có tiết diện thẳng là tam giác ABC có góc chiết quang A=600, chiếtsuất của lăng kính đối với tia tím và tia đỏ lần lợt là n t =1,54 và n d =1,5

1) Một chùm ánh sáng trắng hẹp tới mặt bên AB (gần A) dới góc tới 0

1) Một chùm tia sáng đơn sắc màu lam hẹp song song đến mặt AB theo phơng vuông góc

cho tia ló đi là là trên mặt AC Tính chiết suất của chất làm lăng kính đối với tia màu lam

2) Thay chùm tia màu lục bằng chùm tia sáng trắng gồm 5 màu cơ bản đỏ, vàng, lục, lam,

tím thì các tia ló ra khỏi mặt AC gồm những màu nào? Giải thích

Hướng dẫn:

1) áp dụng định luật khúc xạ tại điểm I:

3

290

Bài 5: Một lăng kớnh thủy tinh cú tiết diện thẳng là một tam giỏc cõn ABC đỉnh

A Một tia sỏng rọi theo phương vuụng gúc với mặt bờn AB của lăng kớnh Sau

hai lần phản xạ toàn phần trờn hai mặt AC và AB thỡ lú ra khỏi đỏy BC theo

phương vuụng gúc với đỏy BC

1 Tớnh gúc chiết quang A của lăng kớnh

2 Tỡm điều kiện mà chiết suất lăng kớnh này phải thỏa món

3 Cho rằng chiết suất của lăng kớnh đối với tia sỏng màu lục vừa đủ

thỏa món điều kiện trờn Khi đú, nếu tia sỏng tới là tia màu trắng thỡ tia sỏng lú

ra khỏi đỏy BC theo phương vuụng gúc với đỏy BC cú cũn là tia màu trắng nữa

khụng? Giải thớch?

Hướng dẫn:

1) Tia tới SI ⊥ AB tới AC dới góc tới i= A

• Áp dụng định luật phản xạ cho J, K

• Để xảy ra phản xạ toàn phần tại J thì Â≥i gh

• Để xảy ra phản xạ toàn phần tại K thì 2Â≥i gh

• Để xảy ra phản xạ toàn phần tại J, K thì chỉ cần

71

1

n sin

i sin A sin i

2) Ta có: n do <ncam <n vang < nluc <n lam <nchàm <n t mớ

⇒ Các tia lục, lam, chàm, tím, thoả mãn chiết suất ≥ 1,7 nờn 4 màu: lục, lam, chàm, tím ló ra khỏi BC

Bài tập vận dụng: Một lăng kính thuỷ tinh có tiết diện thẳng là tam giác ABC góc chiết quang

2) Khi chiếu chùm tia tới là chùm ánh sáng hẹp gồm bốn ánh sáng đơn sắc: đỏ, vàng, lục và tímthì tia ló ra khỏi AC gồm những màu nào? Giải thích

Bài 6: Một máy quang phổ có lăng kính thuỷ tinh góc chiết quang A=600 Chiếu đồng thời các bứcxạ màu đỏ, màu lục, màu tím có bớc sóng lần lợt là λ1,λ2 λ3 vào máy quang phổ Thấu kính chuẩntrực và thấu kính buồng ảnh đều có tiêu cự f =40( )cm Biết chiết suất của chất làm lăng kính đối với

các bức xạ đơn sắc λ1,λ2 λ3 lần lợt là: n1 =1,608;n2 =1,617; n3 =1,635 Lăng kính đợc đặt sao chobức xạ λ2 cho góc lệch cực tiểu

1) Tính góc tới của chùm sáng tới lăng kính và góc lệch qua lăng kính ứng với λ2

2) Tính góc lệch qua lăng kính ứng với hai bức xạ còn lại

3) Xác định khoảng cách giữa hai vạch trên mặt phẳng tiêu diện của thấu kính buồng ảnh tơng ứng vớihai bức xạ đơn sắc λ1 vàλ3

B

A

C S

I

2) Sử dụng công thức lăng kính cho các tia sáng đơn sắc còn lại ⇒D t =49,68 ;0 D d =47,020

3) Góc hợp bởi hai tia tím và đỏ đến thấu kính buồng ảnh là :δ =D t −D d =2,640 hay0,046(rad) Khoảng cách giữa hai vạch trên mặt phẳng tiêu diện của thấu kính: l= f.δ =40.0,046 1,84≈ ( )cm

Bài 7: Cho một lăng kớnh tiết diện thẳng là một tam giỏc đều ABC, đỏy BC

ở dưới và gúc chiết quang là A Chiết suất thủy tớnh làm lăng kớnh phụ thuộc

bước súng của ỏnh sỏng theo cụng thức:

c) Gúc tới của tia sỏng trờn mặt AB phải thỏa món điều kiện nào thỡ khụng cú tia nào trong chựm sỏngtrắng lú ra khỏi mặt AC?

A r

Vỡ i2 < i1 nờn phải quay lăng kớnh quanh cạnh AC ngược chiều kim đồng hồ (giảm i) gúc 150

c) Ở mặt AB: Với cựng gúc tới i1, vỡ nt > nđ nờn r1đ > r1t Do đú ở mặt AC: Với cựng gúc tới r2 thỡ r2t > r2đ

Để khụng cú tia sỏng nào lú ra khỏi mặt AC thỡ:

i

CB

A

S

I

1) Tính góc tới của chùm sáng tới lăng kính và góc lệch qua lăng kính ứng với λ2.

2) Muốn cho góc lệch ứng với λ1 đạt cực tiểu thì phải quay lăng kính một góc bao nhiêu? Theo chiềunào

Dạng 2: TÁN SẮC QUA THẤU KÍNH – BẢN SONG SONG – LƯỠNG CHẤT PHẲNG

+ nTK và nMT là chiết suất của chất làm thấu kớnh và chiết suất của mụi trường đặt thấu kớnh

⇒Bài toỏn: Tớnh khoảng cỏch của tiờu điểm tia đỏ và tia tớm:

sinsin

d d

t t

i r

n i r

• Tia lú luụn luụn song song tia tới, cỏc chựm tia màu sắc song song và tỏch rời nhau

• Nếu chiết suất của chất làm ra bản lớn hơn chiết suất mụi trường đặt bản thỡ ảnh qua bản dời

theo chiều truyền ỏnh sỏng một đoạn: 

♦ Lưỡng chất phẳng:

• Sử dụng định luật khỳc xạ tại mặt phõn cỏch cho cỏc tia:

t t d

d sin r n sin r n

i

Bài 1: Một thấu kính mỏng hai mặt lồi cùng bán kính R1 =R2 =10( )cm , chiết suất của chất làm thấukính đối với tia đỏ và tia tím lần lợt là n d =1,61; n t =1,69 Chiếu một chùm ánh sáng trắng song songvới trục chính

1) Tớnh độ dài đoạn sỏng nằm dọc theo trục chớnh của thấu kớnh và ở phớa bờn kia thấu kớnh

2) Đặt một màn ảnh vuông góc trục chính và đi qua tiêu điểm của tia đỏ Tính độ rộng của vệt sáng trênmàn Biết thấu kính có rìa là đờng tròn có đờng kính d =25( )cm

2) Các tia tím gặp màn tại C và D và vệt sáng tạo nên trên màn có tâm màu đỏ, mép màu tím Độrộng của vệt sáng trên màn, đợc xác định từ: 0,951 3, 281( )

Bài tập vận dụng: Một thấu kính mỏng hai mặt lồi cùng bán kính R1 =R2 =20( )cm chiết suất củachất làm thấu kính đối với tia đỏ và tia tím lần lợt là n d =1,63;n t =1,71 Chiếu một chùm ánh sángtrắng song song với trục chính.

1) Tớnh độ dài đoạn sỏng nằm dọc theo trục chớnh của thấu kớnh và ở phớa bờn kia thấu kớnh.2) Đặt một màn ảnh vuông góc trục chính và đi qua tiêu điểm của tia đỏ tính độ rộng của vệtsáng trên màn Biết thấu kính có rìa là đờng tròn có đờng kính d =25( )cm

3) Để cho tiờu điểm ứng với cỏc tia màu tớm trựng với tiờu điểm ứng với cỏc tia màu đỏ, người

ta ghộp sỏt với thấu kớnh hội tụ núi trờn một thấu kớnh phõn kỡ cú hai mặt giống nhau và cũng cú bỏnkớnh 10cm Nhưng thấu kớnh này làm bằng một loại thủy tinh khỏc Tỡm hệ thức giữa chiết suất củathấu kớnh phõn kỡ đối với ỏnh sỏng tớm và chiết suất của nú với ỏnh sỏng đỏ

Bài 2: Chiếu một chựm sỏng trắng song song, hẹp coi như một tia sỏng vào một bể nước dưới gúc tới

600 Chiều sõu của bể nước là 1m Dưới đỏy bể cú một gương phẳng, đặt song song với mặt nước Chiếtsuất của nước đối với ỏnh sỏng tớm là 1,34 và đối với ỏnh sỏng đỏ là 1,33 Tớnh độ rộng chựm lú ra khỏimặt nước

Hướng dẫn:

• Đối với tia đỏ:sin600 =n d sin r d ⇒r d ≈40,630

• Đối với tia tớm: sin600 =n t sin r t ⇒r t ≈40,260

• Độ rộng chựm tia lú in trờn mặt nước:

( )mm tgr

h tgr h I

I1 2 =2 d −2 t ≈22

• Độ rộng chựm lú ra khỏi mặt nước:

sin I

Bài tập vận dụng: Một bể nước sõu 1,2m Một chựm sỏng mặt trời rọi vào

mặt nước dưới gúc i sao cho sini =4

5 Chiết suất của nước là n =

4

3, và đối

với ỏnh sỏng đỏ (λ= 700nm) và ỏnh sỏng tớm (λ= 400nm) lần lượt là: nđ

= 1,331 và nt = 1,343 Giả sử chựm sỏng mặt trời là vụ cựng hẹp Hóy tớnh

độ dài của dải quang phổ ở dưới đỏy bể

Bài 3: Chiếu một tia sáng trắng từ không khí vào một bản thuỷ tinh có e 5= ( )cm dới góc tới i=800 Biết chiết suất của thủy tinh đối với tia đỏ và tia tím lần lợt là n d =1,472; n t =1,511 Tính khoảng cách giữa hai tia ló đỏ và tím

Hướng dẫn:

• Áp dụng định luật khúc xạ tại I:

0 0

H = Đ 900 − = Đ 100 =035

C Bµi tËp ¸p dông

Bài 1: Bước sóng của ánh sáng đỏ trong không khí là 0, 75 mµ

a) Tính bước sóng của ánh sáng đỏ trong thủy tinh có chiết suất là 1,414

b) Bước sóng của ánh sáng trên trong một môi trường là 0, 6 mµ Tính chiết suất của môi trường đó

Bài 2: Một lăng kính có góc chiết quang A=5o có chiết suất với ánh sáng đỏ và tím lần lượt là 1,643

và 1,685 Một chùm sáng mặt trời hẹp rọi vuông góc với mặt phân giác của lăng kính Một màn đặt

song song với mặt phân giác lăng kính cách lăng kính một khoảng l = 1m.

a) Tính góc lệch của tia đỏ và tím ló ra khỏi lăng kính

b) Tính bề rộng quang phổ thu được trên màn

Bài 3: Một lăng kính thuỷ tinh có tiết diện thẳng là tam giác đều ABC đáy BC, góc chiết quang A

Chiết suất của thuỷ tinh đối với ánh sáng đỏ, vàng, tím lần lượt: nđ = 1,51 ; nv = 1,52 ; nt = 1,53 Chiếu chùm tia sáng trắng hẹp đến mặt AB của lăng kính sao cho tia tới nằm dưới pháp tuyến ở điểm tới Ia) Xác định góc tới của tia sáng để tia vàng có góc lệch cực tiểu

b) Trong điều kiện trên, tính góc tạo bởi tia đỏ và tia tím trong chùm ánh sáng ló

Bài 4: Một lăng kính có góc chiết quang A=60o có chiết suất với ánh sáng đỏ và tím lần lượt là 1,414

và 1,732 Chiếu vào mặt bên của lăng kính một chùm sáng trắng hẹp sao cho tia đỏ có góc lệch cực tiểu

a) Tính góc tới của tia sáng và góc lệch của tia ló màu đỏ

b) Quay lăng kính quanh cạnh A một góc bằng bao nhiêu để tia tím có góc lệch cực tiểu

c) Góc tới của tia sáng phải thỏa mãn điều kiện nào để không có tia nào ló ra khỏi lăng kính

Bài 5: Một thấu kính có một mặt phẳng và một mặt lồi đặt trong không khí, bán kính mặt lồi là 80 cm

Thấu kính làm bằng thủy tinh có chiết suất đối với tia đỏ là 1,51 và đối với tia tím là 1,54 Tính khoảngcách giữa các tiêu điểm chính của thấu kính đối với tia đỏ và tia tím

Bài 6: Một cái bể sâu 1m chứa đầy nước Cho một chùm tia sáng mặt trời hẹp rọi vào mặt nước dưới

góc tới 30o Biết chiết suất của nước với ánh sáng đỏ và tím là 1,304 và 1,346 Bề rộng quang phổ quan sát được ở đáy bể bằng bao nhiêu?

Bài 7: Chiếu một tia sáng đơn sắc màu vàng từ không khí (chiết suất coi như bằng 1 đối với mọi ánh

sáng) vào mặt phẵng phân cách của một khối chất rắn trong suốt với góc tới 600 thì thấy tia phản xạ trởlại không khí vuông góc với tia khúc xạ đi vào khối chất rắn Tính chiết suất của chất rắn trong suốt đóđối với ánh sáng màu vàng

Bài 8: Chiếu một tia sáng gồm hai thành phần đỏ và tím từ không khí (chiết suất coi như bằng 1 đối với

mọi ánh sáng) vào mặt phẵng của một khối thủy tinh với góc tới 600 Biết chiết suất của thủy tinh đốivới ánh sáng đỏ là 1,51; đối với ánh sáng tím là 1,56 Tính góc lệch của hai tia khúc xạ trong thủy tinh

Bài 9: Một lăng kính thuỷ tinh có tiết diện thẳng là tam giác đều ABC đáy BC,

góc chiết quang A Chiết suất của thuỷ tinh đối với ánh sáng đỏ, vàng, tím lần

lượt: nđ = 1,51 ; nv = 1,52 ; nt = 1,53 Chiếu chùm tia sáng trắng hẹp đến mặt

AB của lăng kính sao cho tia tới nằm dưới pháp tuyến ở điểm tới I

a) Xác định góc tới của tia sáng để tia vàng có góc lệch cực tiểu

b) Trong điều kiện trên, tính góc tạo bởi tia đỏ và tia tím trong chùm ánh sáng ló

Bài 10: Một lăng kính có góc ở đỉnh là 600 nhận một chùm tia sáng song song màu đỏ dưới độ lệchcực tiểu Chiết suất của lăng kính đối với ánh sáng đỏ là 1,54

a) Tính độ lệch cực tiểu và góc tới i

b) Cũng dưới góc tới đó ta chiếu đến một chùm sáng song song màu trắng và khi ló ra khỏi lăng kínhthì tia tím có góc ló là 51031’ Chùm tia sáng ló được hứng trên một thấu kính hội tụ tiêu cự f=50cmsao cho trục chính song song với tia đỏ Vẽ đường đi của tia đỏ và tia tím qua lăng kính và thấu kính.Tính bề rộng quang phổ tại mặt phẳng tiêu của thấu kính

i

CB

A

S

I

D Bµi tËp tr¾c nghiÖm

Câu 1: Một ánh sáng đơn sắc có bước sóng của nó trong không khí là 0,7µm.và trong chất lỏng trong

suốt là 0,56µm. Chiết suất của chất lỏng đối với ánh sáng đó là:

Câu 2: Bước sóng của ánh sáng đỏ trong không khí là 0,75µm. Bước sóng của nó trong nước là bao

nhiêu? Biết chiết suất của nước đối với ánh sáng đỏ là 4/3

Câu 6: Ánh sáng đỏ có bước sóng trong chân không là 0,6563µm, chiết suất của nước đối với ánh sáng

đỏ là 1,3311 Trong nước ánh sáng đỏ có bước sóng:

Câu 7: Một thấu kính hội tụ có hai mặt lồi có bán kính giống nhau 20cm Chiết suất của ánh sáng đỏ và

tím đối với thấu kính là: nđ =1,5, nt = 1,54 Khi đó khoảng cách từ tiêu điểm đối với tia đỏ và tia tím là:

Câu 8: Một thấu kính hội tụ gồm 2 mặt cầu lồi giống nhau bán kính R = 30cm Chiết suất của thấu

kính đối vơi ánh sáng đỏ là 1,5 và đối với ánh sáng tím là 1,54 Khoảng cách giữa tiêu điểm đối với tia

đỏ và tiêu điểm đối với tia tím của thấu kính là:

Câu 9: Một thấu kính mỏng hội tụ gồm 2 mặt cầu giống nhau, bán kính R, có chiết suất đối với tia đỏ

nà nđ = 1,60 đối với tia tím là nt = 1,69 Ghép sát vào thấu kính trên 1 thấu kính phân kỳ, 2 mặt cầugiống nhau, bán kính R Tiêu điểm của hệ thấy kính đối với tia đỏ và đối với tia tím trùng nhau Thấukinh phân kỳ có chiếu suất đối với tia đỏ (n’đ) và tia tím (n’t) liên hệ với nhau bởi:

A n’t = 2n’đ + 1 B n’t = n’d + 0,01 C n’t = 1,5n’đ D n’t = n’đ + 0,09

Câu 10: Một lăng kính thuỷ tinh có A = 450 Chiếu chùm tia sáng hẹp đa sắc SI gồm tập hợp 4 tia đỏ,vàng, lục tím đến gặp mặt bên AB theo phương vuông góc, thì có những tia nào ló ra khỏi mặt AC?(Biết chiết suất của thuỷ tinh đối với ánh sáng màu vàng là 2 )

Câu 11: Một lăng kính có góc chiết quang là 600 Chiết suất của lăng kính đối với ánh sáng đỏ là 1,5.Khi chiếu tia tới lăng kính với góc tới 600 thì góc lệch của tia đỏ qua lăng kính là:

A Dd = 18,07 B Dd = 24,74 C Dd = 48,59 D Dd = 38,88

Câu 12: Một lăng kính có góc chiết quang A= 60, chiết suất của lăng kính đối với tia đỏ n d =1,6444 vàđối với tia tím là n t =1,6852 Chiếu tia sáng trắng tới mặt bên của lăng kính dưới góc tới nhỏ Góc lệchgiữa tia ló màu đỏ và tia ló màu tím:

Câu 13: Một lăng kính có góc chiết quang A = 50, chiếu một chùm tia tới song song hẹp màu lục vàocạnh bên của lăng kính theo phương vuông góc với mặt phân giác của góc A sao cho một phần củachùm tia sáng không đi qua lăng kính và một phần qua lăng kính Biết chiết suất của lăng kính đối vớiánh sáng màu lục n = 1,55 Khi i, A bé thì góc lệch D của tia sáng qua lăng kính là:

Câu 14: Một bể nước sâu 1,2m Một chùm ánh sáng mặt trời chiếu vào mặt nước dưới góc tới i sao cho

sini = 0,8 Chiết suất của nước đối với ánh sáng đỏ là 1,331 và đối với ánh sáng tím là 1,343 Bề rộngcủa dải quang phổ dưới đáy bể là:

Câu 15: Một lăng kính có góc chiết quang A = 60 Chiếu chùm ánh sáng trắng vào mặt bên của lăngkính theo phương vuông góc với mặt phẳng phân giác của góc chiết quang tại 1 điểm rất gần A Chùmtia ló được chiếu vào 1 màn ảnh đặt song song với mặt phẳng phân giác nói trên và cách mặt phẳng này

1 khoảng 2m Chiết suất của lăng kính đối với ánh sáng đỏ là 1,5 và đối với ánh sáng tím là 1,54 Bềrộng quang phổ trên màn là:

Câu 18: Một lăng kính có tiết diện thẳng là 1 tam giác đều ABC Chiếu 1 chùm tia sáng trắng hẹp vào

mặt bên AB đi từ đáy lên Chiết suất của lăng kính đối với ánh sáng đỏ là 2 và đối với ánh sáng tím là

3 Giả sử lúc đầu lăng kính ở vị trí mà góc lệch D của tia tím là cực tiểu, hỏi phải quay lăng kính 1góc bằng bao nhiêu để tới phiên góc lệch của tia đỏ cực tiểu?

Câu 19: Một thấu kính hội tụ có hai mặt cầu, bán kính cùng bằng 20cm Chiết suất của thấu kính đối

với tia tím là 1,69 và đối với tia đỏ là 1,60, đặt thấu kính trong không khí Độ biến thiên độ tụ của thấukính đối tia đỏ và tia tím là

A 46,1dp B 64,1dp C 0,46dp D 0,9dp

Câu 20: Một cái bể sâu 1,5m chứa đầy nước Một tia sáng Mặt Trời rọi vào mặt nước bể dưới góc tới i,

có tani = 4/3 Biết chiết suất của nước đối với ánh sáng đỏ và ánh sáng tím lần lượt là nđ = 1,328 và nt =1,343 Bề rộng của quang phổ do tia sáng tạo ra ở đáy bể bằng:

A 19,66mm B 14,64mm C 12,86mm D 16,99mm.

Chuyên đề 2 :

NHIỄU XẠ VÀ GIAO THOA ÁNH SÁNG

A Tóm tắt lí thuyết

I NHIỄU XẠ ÁNH SÁNG

Khỏi niệm: Nhiễu xạ ỏnh sỏng là hiện tượng ỏnh sỏng khụng tuõn

theo định luật truyền thẳng khi ỏnh sỏng truyền qua một lỗ nhỏ, hoặc

gần mộp những vật trong suốt hoặc khụng trong suốt

Giải thớch: Hiện tượng nhiễu xạ ỏnh sỏng chỉ cú thể giải thớch được

nếu thừa nhận ỏnh sỏng cú tớnh chất súng Hiện tượng này tương tự

như hiện tượng nhiễu xạ của súng trờn mặt nước khi gặp vật cản Sự

truyền ỏnh sỏng là một quỏ trỡnh truyền súng, ỏnh sỏng truyền tới lỗ nhỏ, lỗ nhỏ đúng vai trũ nguồnsỏng mới tạo ra hiện tượng này

Ứng dụng: Trong cỏc mỏy quang phổ cỏch tử nhiễu xạ dựng để phõn tớch chựm sỏng đa sắc thành

cỏc thành phần đơn sắc

II GIAO THOA ÁNH SÁNG

1 Hiện tượng giao thoa ỏnh sỏng

Khỏi niệm: Hiện tượng giao thoa ỏnh sỏng là hiện tượng chồng chất của hai (hay nhiều) súng kết

hợp, kết quả là trong trường giao thoa sẽ xuất hiện xen kẽ những miền sỏng, những miền tối

Giải thớch: Ta chỉ cú thể giải thớch được nếu thừa nhận ỏnh sỏng cú tớnh chất súng Cũng như

súng cơ chỉ cú cỏc súng ỏnh sỏng kết hợp mới tạo ra được hiện tượng giao thoa Nguồn sỏng kết hợp

là những nguồn phỏt ra ỏnh sỏng cú cựng tần số và cú độ lệch pha khụng đổi theo thời gian.

• Khi hai chựm sỏng kết hợp gặp nhau chỳng sẽ giao thoa với nhau: Những chỗ hai súng gặpnhau mà cựng pha với nhau, chỳng tăng cường lẫn nhau tạo thành cỏc võn sỏng Những chỗ hai súnggặp nhau mà ngược pha với nhau, chỳng triệt tiờu nhau tạo thành cỏc võn tối

• Bức tranh giao thoa:

- Đối với ỏnh sỏng đơn sắc: Võn giao thoa là những vạch sỏng tối xen kẽ nhau một cỏch đều nhau.

- Đối với ỏnh sỏng trắng: Võn sỏng trung tõm cú màu trắng, quang phổ bậc 1 cú màu cầu vồng,

tớm ở trong, đỏ ở ngoài Từ quang phổ bậc 2 trở lờn khụng rừ nột vỡ cú một phần cỏc màu chồng chấtlờn nhau

2 Giao thoa bằng khe Young với ỏnh sỏng đơn sắc

Trong đú: a = S1S2 là khoảng cỏch giữa hai khe sỏng

D = OI là khoảng cỏch từ hai khe sỏng S1, S2 đến màn quan sỏt Điều kiện : D >> a

S1M = d1; S2M = d2

x = OM là (toạ độ) khoảng cỏch từ võn trung tõm đến điểm M ta xột