* Nguyên nhân của hiện tượng tán sắc ánh sáng là do chiết suất của ánh sáng trong cùng một mơi trường trong suốt khơng những phụ thuộc vào bản chất mơi trường mà cịn phụ thuộc vào tần
Trang 1TÁN SẮC ÁNH SÁNG
1 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 mơi
trường trong suốt Theo thứ tự: đỏ, da cam, vàng, lục,
lam, chàm, tím, trong đĩ ánh sáng đỏ lệch ít nhất, ánh
sáng tím lệch nhiều nhất
*) Nguyên nhân của hiện tượng tán sắc ánh sáng là
do chiết suất của ánh sáng trong cùng một mơi
trường trong suốt khơng những phụ thuộc vào bản
chất mơi trường mà cịn phụ thuộc vào tần số (bước
sĩng hay màu sắc) của ánh sáng Ánh sáng cĩ tần số
càng nhỏ (bước sĩng càng dài) thì chiết suất của mơi
trường càng nhỏ càng bị lệch ít và ngược lại
*) Hiện tượng tán sắc ánh sáng được ứng dụng trong
máy quang phổ để phân tích thành phần cấu tạo của chùm ánh sáng do các nguồn sáng phát ra và là cơ sở giải thích một số hiện tượng quang học như cầu vồng hay quầng sáng…
*) Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng khơng bị tán sắc khi qua lăng kính mà chỉ bị lệch đường về phía đáy lăng kính Mỗi ánh
sáng đơn sắc cĩ tần số đặc trưng xác định Khi một ánh sáng đơn sắc truyền từ mơi trường này sang mơi trường khác (ví
dụ truyền từ khơng khí vào nước) thì vận tốc truyền, phương truyền, bước sĩng cĩ thể thay đổi nhưng tần số, chu kì, màu sắc, năng lượng photon thì khơng đổi
Bước sĩng của ánh sáng đơn sắc khi truyền trong chân khơng là 0 = c/f trong mơi trường cĩ chiết suất n là = 0/n
*) Chiết suất của mơi trường trong suốt phụ thuộc vào màu sắc và tần số ánh sáng Đối với ánh sáng màu đỏ là nhỏ nhất,
màu tím là lớn nhất Trong cùng một mơi trường ánh sáng cĩ màu sắc khác nhau cĩ vận tốc khác nhau, vận tốc ánh sáng giảm dần theo màu sắc từ ánh sáng đỏ đến ánh sáng tím
*) Ánh sáng trắng (0,38m 0,76m) là tập hợp của vơ số ánh sáng đơn sắc cĩ màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím
2 Giải thích màu sắc của vật – màu sắc tấm kính
*) Ánh sáng trắng là tập hợp vơ số ánh sáng đơn sắc khác nhau Một vật cĩ màu sắc nào thì nĩ phản xạ ánh sáng đơn sắc màu đĩ đĩ và hấp thụ các mà sắc khác, bơng hoa màu đỏ vì nĩ phản xạ ánh sáng đơn sắc màu đỏ và hấp thụ các màu cịn lại, vật màu trắng phản xạ tất cả các màu đơn sắc, vật màu đen hấp thụ tất cả màu đơn sắc
*) Ánh sáng trắng là tập hợp vơ số ánh sáng đơn sắc khác nhau Tấm kính trong cĩ màu nào chứng tỏ nĩ cho ánh sáng đơn sắc màu đĩ đi qua và hấp thụ tất cả các màu cịn lại, tấm kính
trong suốt cho tất cả các màu đi qua
3 Các cơng thức áp dụng làm bài tốn tán sắc
*) Vận dụng định luật khúc xạ ánh sáng: n 1 sini 1 = n 2 sini 2
n
*) Cơng thức tính gĩc lệch trong trường hợp khi gĩc chiết quang A và gĩc tới i đều nhỏ hơn 100: D = (n – 1).A
*) Khi gĩc chiết quang A và gĩc tới i đều nhỏ hơn 100: Drad = (ntím – nđỏ).Arad và xrad = (ntím – nđỏ).Arad .d với Drad là gĩc hợp bởi tia tím và đỏ (gĩc quang phổ), xrad là bề rộng quang phổ thu được trên màn cách lăng kính đoạn d
+ R > 0: mặt cầu lồi; R < 0: mặt cầu lõm; R : mặt phẳng
+ n: chiết suất tuyệt đối của chất làm thấu kính; N: chiết suất tuyệt đối của môi trường 2 bên thấu kính
*) Sự phản xạ toàn phần: Ánh sáng truyền từ môi trường có chiết quang hơn sang môi trường chiết quang kém và góc tới phải lớn hơn góc giới hạn: i > igh trong đĩ: sin i = n n (ngh 2 1 2 < n1)
Trang 24 BẢNG LIÊN HỆ CHIẾT SUẤT – TẦN SỐ - MÀU SẮC…
Bài 1: Phát biểu nào sau đây là đúng khi nói về hiện tượng tán sắc ánh sáng?
A: Mọi ánh sáng qua lăng kính đều bị tán sắc
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 qua lăng kính 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: Vầng màu xuất hiện ở váng dầu mỡ hoặc bong bóng xà phòng có thể giải thích do hiện tượng tán sắc ánh sáng
Bài 2: Chọn câu sai:
A: Đại lượng đặc trưng cho ánh sáng đơn sắc là tần số
B: Vận tốc của ánh sáng đơn sắc khơng phụ thuộc mơi trường truyền
C: Chiết suất của chất làm lăng kính đối với ánh sáng đỏ nhỏ hơn đối với ánh sáng màu lục
D: Sĩng ánh sáng cĩ tần số càng lớn thì vận tốc truyền trong mơi trường trong suốt càng nhỏ
Bài 3: Phát biểu nào sau đây là sai khi nĩi về ánh sáng trắng và ánh sáng đơn sắc?
A: Ánh sáng trắng là tập hợp của vơ số các ánh sáng đơn sắc khác nhau cĩ màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím B: Chiết suất của chất làm lăng kính là giống nhau đối với các ánh sáng đơn sắc khác nhau
C: Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng khơng bị tán sắc khi đi qua lăng kính
D: Khi các ánh sáng đơn sắc đi qua một mơi trường trong suốt thì chiết suất của mơi trường đối với ánh sáng đỏ là
nhỏ nhất, đối với ánh sáng tím là lớn nhất
Bài 4: Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về ánh sáng đơn sắc?
A: Mỗi ánh sáng đơn sắc có một màu xác định gọi là màu đơn sắc
B: Trong cùng một mơi trường mỗi ánh sáng đơn sắc có một bước sóng xác định
C: Vận tốc truyền của một ánh sáng đơn sắc trong các môi trường trong suốt khác nhau là như nhau
D: Ánh sáng đơn sắc không bị tán sắc khi truyền qua lăng kính
Bài 5: Một tia sáng đi qua lăng kính lĩ ra chỉ cĩ một màu duy nhất khơng phải màu trắng thì đĩ là:
A: ánh sáng đơn sắc C: ánh sáng đa sắc
B: ánh sáng bị tán sắc D: lăng kính khơng cĩ khả năng tán sắc
Bài 6: Tìm phát biểu đúng về ánh sáng đơn sắc
A: Ánh sáng đơn sắc luơn cĩ cùng một bước sĩng trong các mơi trường
B: Ánh sáng đơn sắc luơn cĩ cùng một vận tốc khi truyền qua các môi trường
C: Ánh sáng đơn sắc khơng bị lệch đường truyền khi đi qua một lăng kính
D: Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng khơng bị tán sắc khi đi qua một lăng kính
Bài 7: Chọn câu trả lời sai Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng:
A: Có tần số khác nhau trong các môi trường truyền khác nhau
B: Khơng bị tán sắc khi qua lăng kính
C: Bị khúc xạ khi đi qua lăng kính
D: Cĩ vận tốc thay đổi khi truyền từ mơi trường này sang mơi trường khác
Bài 8: Một sĩng ánh sáng đơn sắc được đặc trưng nhất là:
B: Vận tốc truyền D: Chiết suất lăng kính với ánh sáng đĩ
Trang 3Bài 9: Chọn câu đúng trong các câu sau :
A: Sóng ánh sáng có phương dao động dọc theo phương trục truyền ánh sáng
B: Ứng với mỗi ánh sáng đơn sắc, sóng ánh sáng có chu kỳ nhất định
C: Vận tốc ánh sáng trong môi trường càng lớn nếu chiết suất của môi trường đó lớn
D: Ứng với mỗi ánh sáng đơn sắc, bước sóng không phụ thuộc vào chiết suất của môi trường ánh sáng truyền qua
Bài 10: Phát biểu nào sau đây là sai khi đề cập về chiết suất môi trường?
A: Chiết suất của một môi trường trong suốt tùy thuộc vào màu sắc ánh sáng truyền trong nó
B: Chiết suất của một môi trường có giá trị tăng đần từ màu tím đến màu đỏ
C: Chiết suất của môi trường trong suốt tỉ lệ nghịch với vận tốc truyền của ánh sáng trong môi trường đó
D: Việc chiết suất của một môi trường trong suốt tùy thuộc vào màu sắc ánh sáng chính là nguyên nhân của hiện tượng tán sắc ánh sáng
Bài 11: Một tia sáng đi từ chân không vào nước thì đại lượng nào của ánh sáng thay đổi ?
(I) Bước sóng (II) Tần số (III) Vận tốc
A: Chỉ (I) và (II) B: C hỉ (I) và (III) C: Chỉ (II) và (III) D: Cả (I), (II) và (III) Bài 12: Chọn câu sai:
A: Ánh sáng trắng là tập hợp gồm 7 ánh sáng đơn sắc: đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím
B: Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng khơng bị tán sắc khi qua lăng kính
C: Vận tốc của sĩng ánh sáng tuỳ thuộc mơi trường trong suốt mà ánh sáng truyền qua
D: Dãy cầu vồng là quang phổ của ánh sáng trắng
Bài 13: Trong các phát biểu sau đây, phát biểu nào là sai?
A: Ánh sáng trắng là hợp của nhiều ánh sáng đơn sắc cĩ màu biến thiên liên tục từ đỏ tới tím
B: Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng khơng bị tán sắc khi đi qua lăng kính
C: Hiện tượng chùm sáng trắng, khi đi qua một lăng kính, bị tách ra thành nhiều chùm sáng cĩ màu sắc khác nhau là
hiện tượng tán sắc ánh sáng
D: Ánh sáng do Mặt Trời phát ra là ánh sáng đơn sắc vì nĩ cĩ màu trắng
Bài 14: Hiện tượng tán sắc ánh sáng trong thí nghiệm của Niu tơn được giải thích dựa trên:
A: Sự phụ thuộc của chiết suất vào môi trường truyền ánh sáng
B: Góc lệch của tia sáng sau khi qua lăng kính và sự phụ thuộc chiết suất lăng kính vào màu sắc ánh sáng
C: Chiết suất môi trường thay đổi theo màu của ánh sáng đơn sắc
D: Sự giao thoa của các tia sáng ló khỏi lăng kính
Bài 15: Phát biểu nào sau đây là đúng khi nĩi về chiết suất của một mơi trường?
A: Chiết suất của một mơi trường trong suồt nhất định đối với mọi ánh sáng đơn sắc là như nhau
B: Chiết suất của một mơi trường trong suốt nhất định đối với mỗi ánh sáng đơn sắc khác nhau là khác nhau C: Với bước sĩng ánh sáng chiếu qua mơi trường trong suốt càng dài thì chiết suất của mơi trường càng lớn
D: Chiết suất của mơi trường trong suốt khác nhau đối với một loại ánh sáng nhất định thì cĩ giá trị như nhau Bài 16: Chiếu ba chùm đơn sắc: đỏ, lam, vàng cùng song song với trục chính của một thấu kính hội tụ thì thấy:
A: Ba chùm tia lĩ hội tụ ở cùng một điểm trên trục chính gọi là tiêu điểm của thấu kính
B: Ba chùm tia lĩ hội tụ ở ba điểm khác nhau trên trục chính theo thứ tự (từ thấu kính) lam, vàng, đỏ
C: Ba chùm tia lĩ hội tụ ở ba điểm khác nhau trên trục chính theo thứ tự (từ thấu kính) đỏ, lam, vàng
D: Ba chùm tia lĩ hội tụ ở ba điểm khác nhau trên trục chính theo thứ tự (từ thấu kính) đỏ, vàng, lam
Bài 17: Chiết suất của một môi trường trong suốt đối với các ánh sáng đơn sắc khác nhau là đại lượng
A: Có giá trị bằng nhau đối với mọi ánh sáng đơn sắc từ đỏ đến tím
B: Có giá trị khác nhau, lớn nhất đối với ánh sáng đỏ và nhỏ nhất đối với ánh sáng tím
C: Có giá trị khác nhau, ánh sáng đơn sắc có bước sóng càng lớn thì chiết suất càng lớn
D: Có giá trị khác nhau, ánh sáng đơn sắc có tần số càng lớn thì chiết suất càng lớn
Bài 18: Chọn câu sai trong các câu sau:
A: Chiết suất của mơi trường trong suốt nhất định phụ thuộc vào bước sĩng của ánh sáng sắc
B: Chiết suất của một mơi trường trong suốt nhất định đối với ánh sáng cĩ bước sĩng dài thì lớn hơn đối với ánh
sáng cĩ bước sĩng ngắn
C: Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng cĩ bước sĩng nhất định
D: Màu quang phổ là màu của ánh sáng đơn sắc
Bài 19: Phát biểu nào sau đây là sai?
A: Ánh sáng trắng là tập hợp của vơ số các đơn sắc cĩ màu biến đổi liên tục từ đỏ đến tím
B: Chiết suất của chất làm lăng kính đối với các ánh sáng đơn sắc là khác nhau
C: Ánh sáng đơn sắc khơng bị tán sắc khi đi qua lăng kính
D: Khi chiếu một chùm ánh sáng mặt trời đi qua một cặp hai mơi trường trong suốt thì tia tím bị lệch về phía mặt
phân cách hai mơi trường nhiều hơn tia đỏ
Trang 4Bài 20: Một ánh sáng đơn sắc màu cam có tần số f được truyền từ chân không vào một chất lỏng có chiết suất là 1,5 đối với
ánh sáng này Trong chất lỏng trên, ánh sáng này có:
Bài 21: Chọn câu đúng Tấm kính đỏ:
A: Hấp thụ mạnh ánh sáng đỏ C: Hấp thụ ít ánh sáng đỏ
B: Không hấp thụ ánh sáng xanh D: Hấp thụ ít ánh sáng xanh
Bài 22: Lá cây màu xanh lục sẽ:
B: Biến đổi ánh sáng chiếu tới thành màu lục D: Cho ánh sáng lục đi qua
Bài 23: Phát biểu nào sau đây là đúng?
A: Tấm kính màu đen có thể cho mọi ánh sáng đơn sắc đi qua
B: Tấm kính trong suốt hấp thụ toàn bộ ánh sáng đơn sắc
C: Tấm kính có màu sắc nào sẽ hấp thụ màu sắc đó
D: Tấm kính có màu sắc nào thì nó sẽ cho màu sắc đó đi qua và không hấp thụ hoặc hấp thụ rất ít
Bài 24: Khi chập 2 tấm kính màu xanh lục tuyệt đối và màu đỏ tuyệt đối rồi cho ánh sáng mặt trời đi qua ta sẽ thấy ánh:
Bài 25: Chiếu xiên một chùm sáng hẹp gồm hai ánh sáng đơn sắc là vàng và lam từ không khí tới mặt nước thì:
A: Chùm sáng bị phản xạ toàn phần
B: So với phương tia tới, tia khúc xạ vàng bị lệch ít hơn tia khúc xạ lam
C: Tia khúc xạ chỉ là ánh sáng vàng, còn tia sáng lam bị phản xạ toàn phần
D: So với phương tia tới, tia khúc xạ lam bị lệch ít hơn tia khúc xạ vàng
Bài 26: Từ không khí người ta chiếu xiên tới mặt nước nằm ngang một chùm tia sáng hẹp song song gồm hai ánh sáng
đơn sắc: màu vàng, màu chàm Khi đó chùm tia khúc xạ
A: gồm hai chùm tia sáng hẹp là chùm màu vàng và chùm màu chàm, trong đó góc khúc xạ của chùm màu vàng lớn
hơn góc khúc xạ của chùm màu chàm
B: chỉ là chùm tia màu vàng còn chùm tia màu chàm bị phản xạ toàn phần
C: gồm hai chùm tia sáng hẹp là chùm màu vàng và chùm màu chàm, trong đó góc khúc xạ của chùm màu vàng
nhỏ hơn góc khúc xạ của chùm màu chàm
D: vẫn chỉ là một chùm tia sáng hẹp song song
Bài 27: 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
A: Có màu trắng dù chiếu xiên hay chiếu vuông góc
B: Có nhiều màu dù chiếu xiên hay chiếu vuông góc
C: Có nhiều màu khi chiếu xiên và có màu trắng khi chiếu vuông góc
D: Có nhiều màu khi chiếu vuông góc và có màu trắng khi chiếu xiên
Bài 28: Trong chân không ánh sáng một đơn sắc có bước sóng là λ = 720nm, khi truyền vào nước bước sóng giảm còn λ‟
= 360nm Tìm chiết suất của chất lỏng?
Bài 32: Một thấu kính hội tụ mỏng có hai mặt cầu cùng bán kính 10cm Chiết suất của thấu kính đối với tia tím bằng 1,69
và đối với tia đỏ là 1,60 Khoảng cách giữa tiêu điểm của tia màu tím và tiêu điểm của tia màu đỏ bằng :
Bài 33: 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 thấu kính đối tia đỏ và tia tím là:
Trang 5Bài 35: Chiếu một tia sỏng trắng vào một lăng kớnh cú gúc chiết quang A= 4 dưới gúc tới hẹp Biết chiết suất của lăng kớnh đối với ỏnh sỏng đỏ và tớm lần lượt là 1,62 và 1,68 Độ rộng gúc quang phổ của tia sỏng đú sau khi lú khỏi lăng kớnh là:
Bài 36: Góc chiết quang của lăng kính bằng 60 Chiếu một tia sáng trắng vào mặt bên của lăng kính theo ph-ơng vuông góc với mặt phẳng phân giác của góc chiết quang Đặt một màn quan sát, sau lăng kính, song song với mặt phẳng phân giác của góc chiết quang của lăng kính và cách mặt này 2m Chiết suất của lăng kính đối với tia đỏ là: nđ = 1,50 và đối với tia tím là nt = 1,56 Độ rộng của quang phổ liên tục trên màn quan sát bằng:
A: 6,28 mm B 12,57 mm C 9,30 mm D 15,42 mm
Bài 37: Chiếu chựm ỏnh sỏng trắng, hẹp từ khụng khớ vào bể đựng chất lỏng cú đỏy phẳng, nằm ngang với gúc tới 600 Chiết suất của chất lỏng đối với ỏnh sỏng tớm nt = 1,70, đối với ỏnh sỏng đỏ nđ = 1,68 Bề rộng của dải màu thu được ở đỏy chậu là 1,5 cm Chiều sõu của nước trong bể là:
Bài 38: Một cỏi bể sõu 1,5m chứa đầy nước Một tia sỏng Mặt Trời rọi vào mặt nước bể dưới gúc tới i, cú tani = 4/3 Biết
chiết suất của nước đối với ỏnh sỏng đỏ và ỏnh sỏng tớm lần lượt là nđ = 1,328 và nt = 1,343 Bề rộng của quang phổ do tia sỏng tạo ra ở đỏy bể bằng:
Bài 41: Chiếu từ nước ra khụng khớ một chựm tia sỏng song song rất hẹp (coi như một tia sỏng) gồm 5 thành phần đơn
sắc: tớm, lam, đỏ, lục, vàng Tia lú đơn sắc màu lục đi là là mặt nước (sỏt với mặt phõn cỏch giữa hai mụi trường) Khụng
kể tia đơn sắc màu lục, cỏc tia lú ra ngoài khụng khớ là cỏc tia đơn sắc màu:
Bài 42: Chiếu xiờn từ khụng khớ vào nước một chựm sỏng song song rất hẹp (coi như một tia sỏng) gồm ba thành phần đơn
sắc: đỏ, lam và tớm Gọi rđ, rl, rt lần lượt là gúc khỳc xạ ứng với tia màu đỏ, tia màu lam và tia màu tớm Hệ thức đỳng là :
A: rl = rt = rđ B rt < rl < rđ C rđ < rl < rt D rt < rđ < rl
GIAO THOA ÁNH SÁNG
I Vũ trớ vaõn saựng – vũ trớ vaõn toỏi – khoaỷng vaõn
Hieọu ủửụứng ủi ỏnh sỏng (hieọu quang loọ) (SS2S A) (SS S A) d2 1 1 2d1 ax
D
S
Trang 62) Vị trí vân tối: Đó là chỗ mà hiệu quang lộ bằng một số nguyên lẻ lần nửa bước sóng ax (2k 1)
k = 0, k = -1: Vân tối thứ nhất ; k = 1, k = -2: Vân tối thứ hai ; k = 2, k = -3: Vân tối thứ ba
Chú ý: Trong hiện tượng giao thoa ánh sáng nếu ta tăng cường độ chùm sáng thì độ sáng của vân sáng sẽ tăng cịn vân
tối vẫn là tối (khơng sáng lên)
3) Khoảng vân i: Khoảng cách giữa hai vân sáng (hoặc hai vân tối) liên tiếp:
5) Khoảng cách 2 vị trí vân m, n bất kì: x = xm – xn(m, n cùng bên x m , x n cùng dấu; m, n khác bên x m , x n trái dấu)
II Bề rộng giao thoa trường – tìm số vân sáng, số vân tối, số khoảng vân (áp dụng cho mục III):
1) Xác định số vân sáng, vân tối trong vùng giao thoa (trường giao thoa) cĩ bề rộng L (đối xứng qua vân trung tâm)
Đặt n = L
i và n chỉ lấy phần nguyên Ví dụ: n = 6,3 lấy giá trị 6
*) Nếu n là số chẵn thì: Vân ngồi cùng là vân sáng, số vân sáng là n + 1, số vân tối là n
*) Nếu n là số lẻ thì: Vân ngồi cùng là vân tối, số vân tối là n + 1, số vân sáng là n
2 ) Xác định số vân sáng, vân tối giữa hai điểm M, N cĩ toạ độ x1, x2 bất kì (giả sử x1 < x2)
Vân sáng: x1 < k.i < x2 ; Vân tối: x1 < (k + 0,5).i < x2
(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 , x 2 cùng dấu M và N khác phía với vân trung tâm thì x 1 , x 2 khác dấu
3) Xác định khoảng vân i trong khoảng cĩ bề rộng L Biết trong khoảng L cĩ n vân sáng
*) Nếu 2 đầu là hai vân sáng thì:
1
L i n
*) Nếu 2 đầu là hai vân tối thì: i = L/n
*) Nếu một đầu là vân sáng cịn một đầu là vân tối thì:
0, 5
L i
4) Số vân nhiều nhất quan sát được trên giao thoa trường L: Gọi a là khoảng cách 2 khe, là bước sĩng, k Z
*) Số vân sáng nhiều nhất quan sát được là số giá trị k Z thỏa: -a a
*) Số vân tối nhiều nhất quan sát được là số giá trị k Z thỏa: - a - 0,5 a - 0,5
III Giao thoa với nhiều bức xạ - ánh sáng trắng:
Chú ý: Hiện tượng giao thoa ánh sáng của 2 khe thứ cấp S1,S2 chỉ xảy ra nếu ánh sáng cĩ cùng bước sĩng và cùng xuất phát từ 1 nguồn sáng sơ cấp điều đĩ cĩ nghĩa là:
*) Hai ngọn đèn dù giống hệt nhau cũng khơng thể giao thoa nhau do ánh sáng từ 2 ngọn đèn khơng thể cùng pha
*) Khi bài tốn cho giao thoa với nhiều bức xạ ta phải hiểu đĩ là hiện tượng giao thoa của từng bức xạ riêng biệt, chứ
khơng phải giao thoa giữa các bức xạ với nhau vì các bức xạ cĩ bước sĩng khác nhau khơng thể giao thoa nhau
1 Giao thoa với 2 bức xạ 1 và 2 :
Bài tốn: Thực hiện giao thoa khe I-âng với 2 bức xạ đơn sắc 1 và 2 Hãy:
a) Tìm số vị trí vân sáng của 2 bức xạ trùng nhau trên tồn bộ trường giao thoa L và trên đoạn M,N (xM < xN)
b) Tìm số vân sáng quan sát được của 2 bức xạ trên tồn bộ trường giao thoa L và trên đoạn M,N (xM < xN)
c) Tìm số vân sáng cĩ màu sắc của bức xạ 1 trên tồn bộ trường giao thoa L và trên đoạn M,N (xM < xN)
d) Tìm số vị trí vân tối của 2 bức xạ trùng nhau trên tồn bộ trường giao thoa L và trên đoạn M,N (xM < xN)
e) Tìm số vị trí trùng nhau giữa 1 vân sáng và 1 vân tối của 2 bức xạ trên tồn bộ trường giao thoa L và trên
đoạn M,N (xM < xN)
f) Tìm số vân tối quan sát được trên tồn bộ trường giao thoa L và trên đoạn M,N (xM < xN)
Trang 7Bài làm a) Tìm số vị trí vân sáng của 2 bức xạ trùng nhau trên tồn bộ trường giao thoa L và trên đoạn M,N (xM < xN)
Vị trí vân sáng trùng nhau: x1 = x2 k 1 D
c là phân số tối giản (với n, k1, k2 Z) và số giá trị nguyên của n là số lần trùng nhau
Khi đĩ 1
2
kk
Gọi số giá trị nguyên của n hay số vân sáng trùng nhau của 2 bức xạ là N
*) số vân sáng trùng nhau của 2 bức xạ trên đoạn M,N (xM , xN) là số giá trị nguyên của n thỏa mãn:
1
Db.n λa
x x Gọi số giá trị nguyên của n hay số vân sáng trùng nhau của 2 bức xạ là N
(Chú ý: M,N cùng bên so với vân trung tâm thì xM , xN cùng dấu, khác bên thì trái dấu)
b) Tìm số vân sáng quan sát được trên tồn bộ trường giao thoa L và trên đoạn M,N (xM < xN)
*) Tìm số vân sáng quan sát được trên tồn bộ trường giao thoa L
b 1 : Tìm tổng số vân sáng của cả 2 bức xạ trên tồn bộ trường giao thoa L là (N1 + N2) (đã biết ở mục II)
b 2 : Tìm số vân sáng trùng nhau của 2 bức xạ trên tồn bộ trường giao thoa L là N
Số vân sáng quan sát được trên L là N = N1 + N2 - N
*) Tìm số vân sáng quan sát được trên đoạn M,N cĩ tọa độ xM , xN với xM < xN
b 1 : Tìm tổng số vân sáng của cả 2 bức xạ trên đoạn M,N là (N1 + N2) (đã biết ở mục II)
b 2 : Tìm số vân sáng trùng nhau của 2 bức xạ trên đoạn M,N là N
Số vân sáng quan sát được trên đoạn M,N là N = N1 + N2 - N
c) Tìm số vân sáng cĩ màu sắc của bức xạ 1 trên tồn bộ trường giao thoa L và trên đoạn M,N (xM < xN)
*) Tìm số vân sáng cĩ màu sắc của bức xạ 1 trên tồn bộ trường giao thoa L
b 1 : Tìm số vân sáng của bức xạ 1 trên tồn bộ trường giao thoa L là N1 (đã biết ở mục II)
b 2 : Tìm số vân sáng trùng nhau của 2 bức xạ trên tồn bộ trường giao thoa L là N
Số vân sáng cĩ màu sắc của bức xạ 1 quan sát được trên L là N = N1 - N
*) Tìm số vân sáng cĩ màu sắc của bức xạ 1 trên đoạn M,N cĩ tọa độ xM , xN với xM < xN
b 1 : Tìm số vân sáng của bức xạ 1 trên đoạn M,N cĩ tọa độ xM , xN với xM < xN (đã biết ở mục II)
b 2 : Tìm số vân sáng trùng nhau của 2 bức xạ trên đoạn M,N cĩ tọa độ xM , xN với xM < xN là N
Số vân sáng cĩ màu sắc của bức xạ 1 quan sát được trên đoạn M,N là N = N1 - N
d) Tìm số vị trí vân tối của 2 bức xạ trùng nhau trên tồn bộ trường giao thoa L và trên đoạn M,N (xM < xN)
Vị trí vân tối trùng nhau: xtối 1 = xtối 2 1
D2k +1
2a .1 = 2
D2k +1
2a .2
1 2
1 2
Trang 8*) số vân tối trùng nhau của 2 bức xạ trên đoạn M,N (xM , xN) là số giá trị nguyên của n thỏa mãn:
x x Gọi số giá trị nguyên của n hay số vân tối trùng nhau của 2 bức xạ là N
(Chú ý: M,N cùng bên so với vân trung tâm thì xM , xN cùng dấu, khác bên thì trái dấu)
e) Tìm số vị trí trùng nhau giữa 1 vân sáng và 1 vân tối của 2 bức xạ trên tồn bộ trường giao thoa L và trên đoạn
M,N (xM < xN)
Vị trí vân tối trùng nhau: xsáng 1 = xtối 2 k 1 D
a .1 = 2
D2k +1
Gọi số giá trị nguyên của n là N
*) số vị trí trùng nhau giữa 1 vân sáng và 1 vân tối của 2 bức xạ trên đoạn M,N (xM , xN) là số giá trị nguyên của n thỏa mãn: 1
D
b 2n + 1 λ
a
x x Gọi số giá trị nguyên của n là N
(Chú ý: M,N cùng bên so với vân trung tâm thì xM , xN cùng dấu, khác bên thì trái dấu)
f) Tìm số vân tối quan sát được trên tồn bộ trường giao thoa L và trên đoạn M,N (xM < xN)
*) Tìm số vân tối quan sát được trên tồn bộ trường giao thoa L
b 1 : Tìm tổng số vân tối của cả 2 bức xạ trên tồn bộ trường giao thoa L là (N1 + N2) (đã biết ở mục II)
b 2 : Tìm số vân tối trùng nhau của 2 bức xạ trên tồn bộ trường giao thoa L là N1 (mục d)
b 3 : Tìm số vân tối của bức xạ 1 trùng với vân sáng của 2 trên tồn bộ trường giao thoa L là N2 (mục e)
b 4 : Tìm số vân tối của bức xạ 2 trùng với vân sáng của 1 trên tồn bộ trường giao thoa L là N3 (mục e)
Số vân tối quan sát được trên L là N = N1 + N2 - N1 - N2 - N3
*) Tìm số vân tối quan sát được trên đoạn M,N cĩ tọa độ xM , xN với xM < xN
b 1 : Tìm tổng số vân tối của cả 2 bức xạ trên đoạn MN là (N1 + N2) (đã biết ở mục II)
b 2 : Tìm số vân tối trùng nhau của 2 bức xạ trên đoạn MN là N1
b 3 : Tìm số vân tối của bức xạ 1 trùng với vân sáng của 2 trên đoạn MN là N2
b 4 : Tìm số vân tối của bức xạ 2 trùng với vân sáng của 1 trên đoạn MN là N3
Số vân tối quan sát được trên đoạn MN là N = N1 + N2 - N1 - N2 - N3
2 Giao thoa ánh sáng trắng: Kết quả thu được vân trung tâm cĩ màu trắng, các vân sáng ở hai bên vân trung tâm
có màu như màu cầu vồng với vân tím ở trong (gần vân trung tâm hơn), vân đỏ ở ngoài cùng
a) Xác định chiều rộng quang phổ bậc n hay khoảng cách giữa vân tím bậc n đến vân đỏ bậc n là i:
i = n.( iđỏ - itím ) = n.D
a .( đỏ – tím ) b) Xác định số vân sáng tại vị trí x: x = k.D
a . =a.x
k.D (1 ) (k Z)
ta biết với ánh sáng trắng thì: 0,38m ≤ ≤ 0,76m 0,38m ≤ =a.x
k.D≤ 0,76m với k Z k = ? là số vân sáng tại x, thế k tìm được vào (1) ta tìm được các bức xạ tương ứng
c Xác định số vân tối tại vị trí x: x = k +1 Dλ
Lưu ý: Vị trí cĩ màu cùng màu với vân sáng trung tâm là vị trí trùng nhau của tất cả các vân sáng của các bức xạ
Trang 9
IV) Sự dịch chuyển hệ vân:
1) Quang trình = (Quãng đường) x (Chiết suất) Công thức hiệu quang trình: n d 2d1ax
D
2) Điểm M được gọi là vân sáng trung tâm khi hiệu quang trình từ các nguồn tới M bằng không hay nói cách khác quang trình từ các nguồn tới M bằng nhau
3) Khi đặt bản mỏng có chiết suất n, có bề dày e sát sau 1 khe thì hệ vân ( hay vân trung tâm) sẽ dịch chuyển về
phía khe có bản mỏng một đoạn x so với lúc chưa đặt bản mỏng và e n. 1 D
x
a
(Hình 1) 4) Nếu ta cho nguồn S dịch chuyển 1 đoạn y theo phương song song với màn thì hệ vân sẽ dịch chuyển ngược lại
với hướng dịch chuyển của S một đọan x D y
Bài 43: Hiện tượng giao thoa ánh sáng chỉ quan sát được khi hai nguồn ánh sáng là hai nguồn:
Bài 44: Chọn câu sai:
A: Giao thoa là hiện tượng đặc trưng của sĩng
B: Nơi nào cĩ sĩng thì nơi ấy cĩ giao thoa
C: Nơi nào cĩ giao thoa thì nơi ấy cĩ sĩng
D: Hai sĩng cĩ cùng tần số và độ lệch pha khơng thay đổi theo thời gian gọi là sĩng kết hợp
Bài 45: Hiện tượng giao thoa chứng tỏ rằng:
A: Ánh sáng cĩ bản chất sĩng C: Ánh sáng là sĩng ngang
B: Ánh sáng là sĩng điện từ D: Ánh sáng cĩ thể bị tán sắc
Bài 46: Trong các trường hợp được nêu dưới dây, trường hợp nào có liên quan đến hiện tượng giao thoa ánh sáng?
A: Màu sắc sặc sỡ trên bong bóng xà phòng
B: Màu sắc của ánh sáng trắng sau khi chiều qua lăng kính
C: Vệt sáng trên tường khi chiếu ánh sáng từ đèn pin
D: Bóng đen trên tờ giấy khi dùng một chiếc thước nhựa chắn chùm tia sáng chiếu tới
Bài 47: Thí nghiệm giao thoa ánh sáng, nếu dùng ánh sáng trắng thì :
A: Không có hiện tượng giao thoa
B: Có hiện tượng giao thoa ánh cùng với các vân sáng màu trắng
C: Có hiện tượng giao thoa ánh sáng với một vân sáng ở giữa là màu trắng, các vân sáng ở hai bên vân trung tâm có màu cầu vồng với màu đỏ ở trong (gần vân trung tâm), tím ở ngoài
D: Có hiện tượng giao thoa ánh sáng với một vân sáng ở giữa là màu trắng, các vân sáng ở hai bên vân trung tâm có màu cầu vồng với tím ở trong (gần vân trung tâm), đỏ ở ngoài
Bài 48: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng với 2 khe Young, nếu dời nguồn S một đoạn nhỏ theo phương song song với màn chứa hai khe thì :
A: Hệ vân giao thoa tịnh tiến ngược chiều dời của S và khoảng vân không thay đổi
B: Khoảng vân sẽ giảm
C: Hệ vân giao thoa tịnh tiến ngược chiều dời của S và khoảng vân thay đổi
D: Hệ vân giao thoa giữ nguyên không có gì thay đổi
S1
S2
D
Trang 10
Bài 49: Thửùc hieọn giao thoa bụỷi aựnh saựng traộng, treõn maứn quan saựt ủửụùc hỡnh aỷnh nhử theỏ naứo?
A: Vaõn trung taõm laứ vaõn saựng traộng, hai beõn coự nhửừng daỷi maứu nhử caàu voàng
B: Moọt daỷi maứu bieỏn thieõn lieõn tuùc tửứ ủoỷ ủeỏn tớm
C: Caực vaùch maứu khaực nhau rieõng bieọt hieọn treõn moọt neõn toỏi
D: Khoõng coự caực vaõn maứu treõn maứn
Bài 50: Trong thớ nghieọm giao thoa aựnh saựng vụựi hai khe Young S1 vaứ S2 Moọt ủieồm M naốm treõn maứn caựch S1 vaứ S2nhửừng khoaỷng laàn lửụùt laứ: MS1 = d1; MS2 = d2 M seừ ụỷ treõn vaõn saựng khi :
B: Xờ dịch về phớa nguồn sớm pha D: Xờ dịch về phớa nguồn trễ pha
Bài 52: Trong hiện tượng giao thoa ỏnh sỏng, nếu ta chuyển hệ thống giao thoa từ khụng khớ vào mụi trường chất lỏng
trong suốt cú chiết suất n thỡ:
Bài 53: Trong hiện tượng giao thoa ỏnh sỏng, nếu ta đặt trước khe S1 một bản thủy tinh trong suốt thỡ:
A: Vị trớ võn trung tõm khụng thay đổi C: Võn trung tõm dịch chuyển về phớa nguồn S1
B: Võn trung tõm dịch chuyển về phớa nguồn S2 D: Võn trung tõm biến mất
Bài 54: Trong cỏc thớ nghiệm sau đõy, thớ nghiệm nào cú thể sử dụng để thực hiện việc do bước súng ỏnh sỏng?
A: Thớ nghiệm tỏn sắc ỏnh sỏng của Newton C: Thớ nghiệm tổng hợp ỏnh sỏng trắng
B: Thớ nghiệm giao thoa với khe Young D: Thớ nghiệm về ỏnh sỏng đơn sắc
Bài 55: Duứng hai ngoùn ủeứn gioỏng heọt nhau laứm hai nguoàn saựng chieỏu leõn moọt maứn aỷnh treõn tửụứng thỡ :
A: Treõn maứn coự theồ coự heọ vaõn giao thoa hay khoõng tuứy thuoọc vaứo vũ trớ cuỷa maứn
B: Khoõng coự heọ vaõn giao thoa vỡ aựnh saựng phaựt ra tửứ hai nguoàn naứy khoõng phaỷi laứ hai soõng keỏt hụùp
C: Treõn maứn khoõng coự giao thao aựnh saựng vỡ hai ngoùn ủeứn khoõng phaỷi laứ hai nguoàn saựng ủieồm
D: Treõn maứn chaộc chaộn coự heọ vaõn giao thoa vỡ hieọu ủửụứng ủi cuỷa hai soựng tụựi maứn khoõng ủoồi
Bài 56: Trong thí nghiệm I-âng về giao thoa ánh sáng, nếu dùng ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ1 thì khoảng vân là i1 Nếu dùng ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ2 thì khoảng vân là:
Bài 57: Khoảng võn trong giao thoa của súng ỏnh sỏng đơn sắc tớnh theo cụng thức nào sau đõy? (cho biết i: là khoảng
võn; : là bước súng ỏnh sỏng; a : khoảng cỏch giữa hai nguồn S1S2 và D là khoảng cỏch từ mặt phẳng chứa hai khe đến màn) Gọi là hiệu đường đi của súng ỏnh sỏng từ một điểm trờn màn E đến hai nguồn kết hợp S1, S2 là:
Bài 60: Trong thớ nghiệm giao thoa ỏnh sỏng bằng khe Young, khoảng cỏch giữa hai khe sỏng a = 2 mm, khoảng cỏch từ
hai khe sỏng đến màn D = 1m Bước súng ỏnh sỏng dựng trong thớ nghiệm = 0,5m Tớnh khoảng võn:
A: 0,25 mm B 2,5 mm C 4 mm D 40 mm
Bài 61: Trong thớ nghiệm giao thoa ỏnh sỏng bằng khe Young Cho biết S1S2 = a = 1mm, khoảng cỏch giửa hai khe S1S2đến màn (E) là 2m, bước súng ỏnh sỏng dựng trong thớ nghiệm là = 0,50m; x là khoảng cỏch từ điểm M trờn màn đến võn sỏng chớnh giữa (võn sỏng trung tõm) Khoảng cỏch từ võn sỏng chớnh giữa đến võn sỏng bậc 4 là:
A: 2 mm B 3 mm C 4 mm D 5 mm
Bài 62: Một nguồn sỏng S phỏt ra ỏnh sỏng đơn sắc cú bước súng = 0,5m, đến khe Young S1, S2 với S1S2 = a = 0,5mm Mặt phẳng chứa S1S2 cỏch màn (E) một khoảng D = 1m Tại điểm M trờn màn (E) cỏch võn trung tõm 1 khoảng x = 3,5mm là võn sỏng hay võn tối, bậc mấy?
A: Võn sỏng bậc 3 B: Võn tối bậc 3 C: Võn sỏng bậc 4 D: Võn tối bậc 4
Bài 63: Trong thớ nghiệm giao thoa ỏnh sỏng bằng khe Young Cho biết S1S2 = a = 1mm, khoảng cỏch giửa hai khe S1S2đến màn (E) là 2m, bước súng ỏnh sỏng dựng trong thớ nghiệm là = 0,50m; x là khoảng cỏch từ điểm M trờn màn đến võn sỏng chớnh giữa (võn sỏng trung tõm) Muốn M nằm trờn võn tối bậc 2 thỡ:
A: xM = 1,5 mm B xM = 4 mm C xM = 2,5 mm D xM = 5 mm