Chiếu chùm tia sáng là tập hựp của hai loại ánh sáng đơn sắc gồm màu đó và màu tím vào một thấu kính hội tụ sao cho chùm tia tới song song với trục chính.. Khi chiếu ánh sáng trắng qua c
Trang 1— + 0.5 2 18 + 0.52i [2 0 6 J : 30 (vân sáng).
3 Tìm các ánh sáng dơn sấc có \ ân sániỉ trùne với vị trí có loạ dộ X = 3.3mm
Gia xử tại toạ dộ X = 3.3mm có vàn sáng bậc k của bức xạ \'ới bước sóng X.
1 Muốn quan sát dược vàn uiao thoa thì V tối thiêu phái bàim bao nhiêu?
2 Cho y = 1.8m tính khoáng vàn và số \'ân sáng quan sát dược trCm màn
lỉướng dẫn giải
Kiến thức cư hản:
Với hài toán giao thoa bàng lưỡng thấu
kính Billet, ta cần nhớ các kiến thức sau;
Khoảng cách hai khe S 1S2:
a = S|S, = 0 , 0 , — —
dCông thức thấu kính:
Trang 2Khoảng cách hai khe: S.S-, = (d + d ') = - ^ ( 6 0 0 + 300) = 3mm.
Vỉ du 3: Cho hai gương phăng hợp với nhau một góc a = 5.10 \a d Khoảim cách từ giao
tuyến I cùa hai gương den nguồn sáng s và màn quan sát E lần lượt là di = o.lm và d2 = Im Nguồn sáng s phát ra ánh sáng dơn sẳc có bước sóng X = 0.5pm Tính số vân sáng quan sát
dược trong trường giao thoa?
A 17 vân B 19 vân c 21 vân
ỉỉỉtởng dẫn giải
Kiến thức cfí hản:
Với bài toán giao thoa bàng lưỡng
uương phăm> Eresnel ta cần nhớ các kiến g^/ o c w
thức sau:
Khoáng cách hai khe S 1S2:
Trong đó: ơ là góc nho hợp bởi hai gương
SI là khoang cách từ nguồn sáng đến giao tuyến của hai gương
Be rộng trường giao thoa: MN = 20I.Ơ (2)
Trang 3[Chủ^ề^j^ Bài tập vể tán sắc ánh sáng ị
Vỉ (lu 1: MỘI bế sâu Im, chứa đầv nước Một tia sánu Mặt Trời rọi vào mặt nước bỏ dưới góc
tới i = 45'’ Chiết suất cúa nước đối với ánh sáng dỏ và ánh sáim tím lan lư\Tt là 1.328 \ à 1.343
Bô rộng của qưaim phô do tia sáng tạo ra ó dãy bc là
lỉu óng (lẫn giải
Bc rộnư quaim phố là doạn 14) như trên hình \ c
l'a có: 11) ■= IIĐ i r r ()ll.tan(i\i) Oll.tanír,)
sini 'T,, 1.328sin r, n, 1
Ví (lu 2: Chiếu một tia sáng trẳim tới vuông góc với mặt phănu phàn giác góc chiết quang cua
một lănu kính Biết uóc chiết quaim A = ó", chiết suất của lăim kính doi vói tia sáng do và tia sánu tím lần lưcrt là 1.5 và 1.56 Góc uiữa các tia ló mcàu do và màu tím là
A AI) = 0.042" B AI) - 0.036" c AI) 0 0 4 8
Hướng dẫn gidi
Do lia sáim chiôu \'uônu góc với mặt phănu phàn
giác cua góc chict quaim nên iióc tới i = ~ Như
\ ậy cả i \'à A đều là các góc nhó áp diing cc3nu thức
tính uóc lệch của tia sáng qua lăim kính tronu truờnu
hợp uóc tới và góc chict quami nho ta có;
I) Al) 0.024"
IIỉ)
Góc lệch cua tia dó qua lăng kính: 1)^1 = A(n^| -1 )
Góc lệch của tia tím qua lănu kính: í), = A(n, -1)
Góc hợp bơi uiữa tia màu do \ à màu tím khi khúc xạ qua lănu kính;
AD = I), - I ) j = A(n, - n j = 6.(1.56 -1.5) = 0.36".
Ví (lu 3: Góc chiết quanu cua một lănu kính là = 4" ( 4 Ũ C U một lia sánu tranu \ ào mặt bôn gần góc chiết quang cua lãnu kính theo phưoim \ u(3nu uỏc với mật phãnu phàn uiác cua uóc chiết quanu Dặt màn quan sát sau lămz kính, sonu song với mặt phân uiác cua lăim kính và cách mặt phân uiác nàv 2m Cdiiốl suất cua lănu kính doi với tia do là 1.50 v à dôi v ới lia tím là 1.54 Dộ rộng cua quang phô licn tục trên màn quan sát là
Trang 4lỉmrnỊỊ dẫn ỊỊÌải
+ (ióc lệch cua tia do: 1)^1 = /\(n 1) - 4.(1.5 -1 ) = 2“
+ Góc lệch cua tia tím: D| = A(n - 1 ) = 8.(1.54-1) = 2.16''
Bồ rộim quana phò (tirơng tự hình \c ở \ í dụ 2):
D r = ril DH - O ll.ta n l), OlI.tanD^ =2(tan2.16" - tan2") = 5.59.10 'm
1)1' = 5.59mm
\'í du 4: Một thấu kính dặt Iroim chất lonu troim suốt, dược giới hạn bơi hai mặt cong, mặt
coim lồi có bán kính là 20cm mặt cone lõm có bán kính 40cm C'hicu vào thấu kính một chùm ánh sáne ưom hai thành phần dưn sac do và tím theo phương soim song với tiỊic chính Biết chict sưấl tuyệt dối cua thấu kính dối với ánh sáng do là 1.5; với ánh sámz tím là 1.6 Ghict suất tuyệt dối của chất lónu dối với ánh sánư đo là 1.328 dối với ánh sáim tím là 1.343 rim khoanu cách ưiữa hai dicm hội tụ do và tím sau khi khúc xạ qua thấu kính dó?
Dôi \ ới ánh sáng tím:
t',
\í ' IK
' M I R, R,
1.61.343
20 (-40)
= 3.24.10 ■ => =308.64cm
= 4.78.10 ■ =209.02cm
Khoang cách giữa hai diêm hội tụ dỏ và tím là: Af = - 1'| = 308.64 - 209.02 = 99.62cm
V'í du 5: Cho lăng kính có tict diện ngang là một tam giác đều đặt trong chân không Chiết suât
cua chất làm lăng kính dối với tia do và tím lần lượt là \Ỉ2 và \/n Chiếu vào mặt bCm của lăng kính lia sáng gom hai màu dỏ \'à tím Ban đầu tia sáng màu đỏ đạt góc lệch cực ticu I lỏi phải xoa\ lăng kính quanh dính A một góc bang bao nhiêu đe lia tím dạt góc lệch cực tiêu?
Trang 5I .sin i = v3 sin 30“ r::i> i 'i = 60".
Nhu vậy phái quay lăng kính một góc Aa = i 'i - i| = 60" - 45" = 15"
Ví du 6: Một bản mặt song song đặt trong chân không, có chiều dày h = 50cm, chiết suất của
bản mỏng với tia đò và tia tím lần lượt là nj = 1.5; Iid = 1.6 Chiếu vào bản mỏng một chùm sáng gồm hai màu đỏ và tím song song có bề rộng d với góc tới i = 60" Tìm bề rộng tối đa của chùm tia tới để chùm tia ló ra khói bản mong chi có hai màu dỏ và tím?
= l,24cm B = 1.58cm c d,„,,^ = l,36cm D d,„^,^ = 1.12cm.
Hưởng dẫn giải
Góc khúc xạ từ chân không vào ban móng thoá mãn: n, sin i = n, sin r
Với tia đỏ; 1 sin 60" = 1.5sin => r^ = 35.26”
Với tia tím: 1 sin 60" = 1.6sin => r, =32.77"
Bề rộng quang phổ ở đáy bên dưới cúa bán mặt song song:
DT = h(tan - tan r,)
= 50(tan 35,26" - tan 32.77“) = 3,16cm
Chùm sáng khúc xạ qua bản mỏng ở mặt bên thứ hai
là chùm sáng song song với nhau và song song với chùm
sáng ban đầu Đê chi thu được hai chùm tia đỏ và tím thì
dải sáng tới bề mặt thứ nhất là đoạn l |l 2 < D |T| vì nếu
I|L > DịTị sẽ xuất hiện một vùng chồng chập của bức xạ màu đó và tím lên nhau và như vậy chùm khúc xạ qua thấu kính sẽ có 3 vùng song song nhau gồm đỏ đỏ chồng vào tím và tím
Từ hình vẽ suy ra độ rộng của chùm tia tới thoá mãn:
d = Ụ 2 cosi < D|T| cosi ‘^max ” D|T| cosi =3,16cos60" = l,58cm
Trang 6Vi (lu 7: Chiếu một tia sáng gồm hai màu dó và tím yởi góc tới i = 45** từ không khí vào bồ
mặt cúa một chất lỏng tronu suốt Chiốt suất của chất long đối với các tia đỏ và tím lần lượt
là n^và n, Gọi II là chân dường vuông góc của pháp tuyốn di qua diêm tới ở bcn dưới dáy
bc tia sáng dở tia tím lần lượt cát đáy bể tại các diếm r và I) có n r = —IID Tìm moi Hôn
Với tia sáng đỏ la cỏ: cot" =
Với lia sáng tím ta có; cot" r,
Iij - sin" i sinM
h n : - s i n I
** — 1 IIT" sinM
Trang 7Ịchủ đễ 7: Bẳi tặp vễ tần số và bước sóng của tia Rơnghen
Vi du: Cho biết hiệu diện thế uiữa anôt và catôt cua ốim lia Rơnghcn lả uAK = 20kV Bo qua
động năng ban đầu của các hạt clcctron khi bút ra khỏi catôl Tìm birớc sóng nlio nliât /.„1111 ' à tần số lớn nhất có the phát ra của ống tia Rơnghcn
Trang 8PHẨN 3 TÓM TẮT CÔNG THỨC GIẢI NHANH BÀI TẬP
1 Công thức về giao thoa ánh sáng
- Cônu thức khoáim \ ân: i
- Xét đoạn MN trên trườim uiao thoa, dố tìm số vân sáng, vân tối Ị\|
trên đoạn MN trình tự như sau:
Chọn trục tọa dộ Ox trùng với MN gốc o trung với vân trung p
- Khi ánh sáim truycn từ môi trường này sang môi trường khác thì tần số không dôi còn
\'ận lốc bước sóim và khoáng vân giao thoa phụ thuộc vào chiết suất cua môi trường theo côm’thức: V, _ Ằ, _ i, _ n,
( 8 )
v_, Â_, i_, n,
Chú ỷ: Trong các công thức (4) và (5) ncư dầu bài chi yêu cầu tính so vân sáng trong
khoáng MN (khôim kc hai đầu mút M và N) thì khi giải bài tập ta chi lấy dấu " < " không lấy dấu ■■<"
Tronu công thức (6); (7) dấu [ ]" dược hiêu là lav phần nguvcn cua phép toán
2 Các công thức về giao thoa bang ánh sáng tông họp
a Trirờng hợp giao thoa hằng ánh sáng trang
a
- Côim thức tính so bức xạ cho vân sáng trùng nhau tại một đicm có tọa độ X trên trường uiao thoa (có bao nhiêu ưiá trị của k thì có bấ\ nhiêu bức xạ):
Trang 9b Trường hợp giao thoa bằng hai ánh sáng đơn sắc
- Điều kiện để các vàn sáng bậc ki cúa bức xạ Xị trùng với vân sáng bậc k2 của bức xạ Xi:
k , i , = k , i « k , ^ = k , ^ o ) ^ = ị ì = ^ (13)
- Khoảng cách nhỏ nhất giữa hai vân sáng trùng nhau:
Trong đó: k| k2 là hai số nguvên nhở nhất ihoả mãn công thức (13)
3 Các công thức về độ dịch chuvển của hệ vân
- Khi đặt bản mỏng có chiều dày là e chiết suất n phía sau một Ironu hai khe Y-âng thì hệ
- 1- I I ẻ - 1 IX e ( n - l ) D
a
- Khi nguồn sáng s dịch chuyên một doạn y theo phương vuông góc với trung trực cùa hai
khe Y-âng hộ vân dịch chuyến ngược chiềư: X = Dy
Trong đó; D’ là khoảng cách từ nguồn sáng s tới hai khe Y-âng
Trang 104 Tần số và bưóc sóng ciia tia Ronghen
Bước sóng nhỏ nhất và tần số lớn nhất có thế phát ra cúa ống tia Rưnghcn:
Công thức tính tiêu cự cua thấu kính; — =
Trang 11PHẦN 4 MỘT SỔ BÀI TẬP T ổN G HỢP CHỌN LỌC
I CÂU HỎI LÝ THUYẾT
1 H iên tương tán sắc ánh sáng:
Câu 1 Chọn câu S(ii\
A 'lan sẳc là sự phân tích một chùm sáim phức tạp thành các chùm sánu đơn sắc khác nhau
B .Ánh sáng dơn sắc khôim bị tán sẳc mà chi bị lệch khi đi qua lănu kính Ánh sánu trănu là tònu hợp cua \ô sô các ánh sáim dơn săc có màu bicn dòi licn tục lừ dỏ dcn tím
c Chiết suất cua một môi trườim nhất dịnh với mồi thành phan dơn sắc phụ thuộc \'ào hăng
số điện môi và độ từ thâm cua môi trưừnti
đơn sẳc khác nhau là khác nhau Góc lệch cua tía sáng qua lăng kính ti lệ thuận với chiêt suât, chiết suất càng lớn góc lệch càng lớn
Câu 2 Chọn đáp án đúng: Một lia sáng có cấu tạo phức tạp:
A Luôn tán sẳc khi triợ cn qua hai mòi trường trong suốt có bán chất khác nhau,
lì I.Liôn tán sac khi khúc xạ qua lănu kính
c Luôn tán sác khi khúc xạ qua lănu kính hoặc truvồn qua hai môi trưừnu có ban chât khác nhau
1) 'Lùy thuộc uỏc tới lănu kính C(S trường hợp tia sánu khôim bị tán sac qua lăng kinh
Câu 3 Chọn câu đúng; Tia sánu đa sắc khi khúc xạ qua lăng kính dặt trong khôim khí hiện trượng tán săc xá\ ra;
A Chi ơ mặt bên thứ nhai khi lan dầu licn tia sáim khúc xạ \'ào lănu kính
B Chi ở mặt bôn thử hai khi tia sáim khúc xạ ra khoi lăng kính,
c 0 ca hai mặt bèn
I) d ùv thuộc vào góc tới ban đầu hiện lượng tán sắc chi diỗn ra ờ một tronư hai mặt bên
Câu 4 Chiếu một dai mỏng tập hcTp gồm nhiồu tia sánu trang tới mặt bôn cua lăng kính thì:
A Chùm khúc xạ phía sau lăng kính là chùm tia màu trang
B Chùm khúc xạ phía sau lăng kính là chùm tia màu cầu vồim
c Tùv thuộc \ ào \ ị trí tươim đôi uiữa chùm tia chicLi tới và lăng kính mà có thò thu dược chùm màu câu vông hoặc chùm lia sáng trăng
1) Chùm tia khúc xạ khônu bị lan sác và \ ần cỏ màu trăng
Câu 5 Chọn càu sai.
A Mọi tia sáng trang khi di qua lăim kính khônu những bị khúc xạ \ ô phía đáy lăng kính so với tia tới mà còn bị tán sẳc thành một dai màu gionu như màu cầu vồnư biốn dôi licn tục từ do
đe tím
B Mọi tia sáng sau khi di qua lănu kính dcu hướng vồ phía dáy cua lăng kính
c Ảnh sáng trắng là tập hợp của vò so các ánh sáng dơn sac cỏ màu bicn đôi liên tục từ do dến tím
D rống hợp vô số các ánh sáim đơn sác khác nhau có màu biến dôi liên tỊic từ đỏ dên tím ta ihu dược ánh sáng trang
Trang 12Câu 6 Trontỉ thí nghiệm về tán sắc qua lănu kính, góc chiết quang A và góc tới i| đêu là góc
nhỏ tia sáng chicu tới vuông góc với mặt phăim phân giác của uóc chiết quang A màn hứng lia khúc xạ đặt song soim với mặt phăng phân giác và cách mặt phăng nà> một khoáng L không đôi Ncu giữ nguyên góc tới ii giám góc chiết quang A thì bổ rộng quang phố quan sát được trôn màn:
Câu 7 Chọn câu díutỊỊ:
A Xót các ánh sáng đơn sắc khi iruycn trong cùng một môi trường thì chict sLiàt cua môi truÌTng ti lộ nghịch \'ứi birức sóng
B Các ánh sáng dơn sắc khi lru>'ền trong cùng một môi trường thi chict sưât cua môi trường
phụ thuộc vào tần số và birớc sóng, đồ thị sự phụ thuộc cúa chict suất theo bước sóng có dạng dường cong liN pebol bậc 2
c Xcl hai lia sáng dcrn sẩc có bước sóng À, \'à khi triụền trong cùng một môi trường
Câu 8 Chọn câu sai: Ảnh sáng dcTii sac;
.A Là ánh sáng có một tần so một màu sắc một năng lượng xác dịnh
B Ảnh sáng dơn sac là ánh sáng cỏ một bước sóng xác dịnh.
c 'Lrong một môi trưèTiig mỗi ánh sang đơn sắc có một bước sóng \'à một chiêt suât xác dịnh.1) Ảnh sáng dơn sắc không bị tán sắc và không bị dối màư khi di qua lăng kính, nó chi bịlệch về phía dáy của lăng kính so với tia tới
Câu 9 Chọn dáp án chính xác và dầy du nhất: Ảnh sáng dơn sắc luôn cỏ:
A Một lần so xác dịnh
B Một tần số và màu sẳc xác dịnh.
c Bước sóng, chiêt suất, vận tôc truyên di xác định
I) Một tần số màu sác bước sóng, chiet suất \ ận loe truyền di xác dịnh
Câu 10, Chọn câu sai:
A Ảnh sáng đơn sẳc là ánh sáng không bị lán sác khi di qua lăng kính, trong một môi trường trong suốt và dồng tính, mồi ánh sáng dơn sẳc cỏ một màu sac một bước sóng và một chiêl suâl xác dịnh
B Chiết suất cua môi trirừng trong suốt doi \ ởi ánh sáng dơn sắc khác nhau là khác nhau,
chiết suất dối \ ới tia dỏ là nhỏ nhất, chict suất dối với tia tím là lớn nhất
c Trong cùng một môi trirờng trong suốt \'à dồng lính, loe độ của ánh sảng dỏ nhó nhât, cua ánh sáng tím lớn nhất
D Khi ánh sáng trăng bị tán săc qua lăng kính, lia đo bị lệch ít nhât, tia tím lệch nhiêu nhât nhât
Trang 13Câu 11 Chiếu chùm tia sáng là tập hựp của hai loại ánh sáng đơn sắc gồm màu đó và màu tím
vào một thấu kính hội tụ sao cho chùm tia tới song song với trục chính Phía sau thấu kính quan sát thấy:
A Có điêm sáng màu đỏ và màu tím trên trục chính, điểm màu đỏ gần quang tâm cúa thấu kính hơn
B Có điem sáng màu do và màu tím trên trục chính, đicm màu tím gần quang tâm cúa thấu
kính hơn
c Khôiiíi có diêm sáng nào nằm trên trục chính, các tia khúc ,xạ qua thấu kính không cắt nhau
D Chi có một điếm màu đỏ và tím nằm trùng nhau trên trục chính.
Câu 12 Chiếu một tia sáng trắnti từ chất lỏng trong suốt ra ngoài không khí với góc tới khác 0 thí:
A 'Ha sáng không bị tán sẳc khi khúc xạ vào không khí
B Tia sáng trang bị tán sắc tia đó nằm gần pháp tuyến đi qua đicm tới hơn các tia khác,
c Tia sáng trắng bị tán sẳc, tia tím nam gần pháp tuyến đi qua điếm tới hơn các tia khác
D Tia sáng trang bị tán sấc tia đỏ hoặc tia tím nàm gần hay xa pháp tuyến đi qua diếm tới
là tùy thuộc vào góc tới và chiết suất của chất lỏng
Câu 13 Chiếu một tia sáng trang từ không khí với góc tới khác 0 vào chất lỏng trom> suốt thì:
A Tia sáng khôna bị tán sắc khi khúc xạ vào nước
B Tia sáng trăng bị tán săc tia do nam gần pháp tuyến đi qua đicm lới hơn các tia khác,
c Tia sáng trăng bị tán sac tia tím nam gần pháp tuyến đi qua dicm tới hơn các tia khác
D Tia sáng trăng bị tán sác tia dó hoặc tia tím nằm ưần hay xa pháp tuyến di qua diêm tới
là tùy thuộc vào góc tới và chiết suất của chất lỏng
Câu 14 Chiếu tia sáng trang với góc tới khác 0 qua một bản móng song song thì chùm khúc xạ
ra khởi bản mỏng là:
A Chùm tia đơn sấc phân kì
B Chùm tia đơn sắc hội tụ.
c Chùm tia đơn sac song song với tia sáng tới
Câu 16 Chiêu một chùm tia sáng song song tới mặt bên của lăng kính, chùm tia ló ra khởi lãng
kính là một chùm tia song song Chùm lia sáng tới lăng kính là;
A Chùm tia sáng đa sắc B Chùm tia sáng đơn sắc.
C Chùm tia sáng chỉ có hai màu đơn sắc D Chùm tia sáng trẳng.
Trang 14Câu 17 Sự xuất hiện cầu vồng sau ccyn mưa do hiện tượng nào tạo nên?
A Hiện tượng giao thoa ánh sáng B I liện lượng khúc xạ ánh sáng,
c Hiện tượng phản xạ ánh sáng I) 1 liện tượng tán sẳc ánh sáng
Câu 18 Sự xuất hiện màu cầu vồng trôn váng dầu và màng xà phòng là do:
A I liện tượng giao thoa ánh sáng B 1 liện tượng khúc xạ ánh sáng,
c Hiện tượng phàn xạ ánh sánii I) Hiện tượng tán sac ánh sáng
2 H iên tương giao thoa ánh sáng:
Câu 19 Chọn câu sai Chiếu một chùm ánh sáng dưn săc vào một tròn có dường kính rât nhỏ
khi dó:
A Ảnh sáng khi đi qua lồ tròn không còn luân theo dịnh luật truyền thăng
B, Lồ tròn lúc này dónu \ ai trò như một nguòn sáim diêm
c Khi thu nhỏ lỗ tròn đến một mức nào dó thi trôn màn quan sát dùng dê hứng chùm ánh sáng sau khi xuyên qua lồ tròn sẽ chi thu dược một vệt sáng hình tròn
D Khi thu nhỏ lồ tròn dcn một mức nào đó thì trCm màn quan sát dùng đê hứng chùm ánh sáng sau khi xuyên qua lồ tròn sẽ chi thu dược nhiều vết tròn sáng và tối bao quanh xen
kẽ nhau
Câu 20 Chọn câu sai Khi nói về hiện tượnư giao thoa ánh sáng:
A Khi giao Uioa banu ánh sáng tráng có the xáy ra hiện tượng giao thoa giữa các tia sáng khác màu
B 11 iện tượnu xuất hiện những \'àn sáng \ à tối xen kẽ nhau một cách dều đặn trên trường giao thoa được uiai thích bằng sự giao thoa cua hai sóng ánh sáng phát đi từ hai nguồn kèt hợp
B Hai sóng có cùng tần số, có hiệu số pha thay dôi theo thời gian
c Hai scSng phát ra lừ hai muiồn sáng bất kỳ nhưim dan xen vào nhau
I) 1 lai sóng ihoá màn diều kiện cùng có cùng tần số và dộ lệch pha không dôi theo thời gian
Câu 22 Trong thí nuhiệm Yàng vê giao thoa ánh sánư \'ới ánh sáng dơn săc vân sáng là:
A Tập hợp các diem có hiệu khoáng cách den hai nmiồn bảng một số nguyên lần buớc sóng
B rập hợp các điem có hiệu khoảng cách dén hai nuuồn bàng một số le lần nứa bước sóng,
c Tập họp các diêm có hiệu quang trinh dến hai nguồn bằng một số nguyên lần bước sóng
1 ) Tập hợp các diêm có hiệu quang trình dồn hai nguồn bằng một số lé lần nửa bước sóng
Trang 15Câu 23 Troim thí ngliiệm Yâng \ e giao thoa ánh sáng với ánh sáng dơn sac \ ân tối là:
A. Tập hẹrp các dicm có hiệu khoam: cách dcn hai nmion banu một so nmiNcn làn bước sónu.
B rập hợp các dicm cỏ hiệu khoanu cách dên hai nmiòn bãnt’ một so Ic lân nửa bước sónu
c Tập hợp các đicm có hiệu quaim trinh dồn hai imưon bam> một so nuu\ òn lan bước sóim I) Tập hợp các diêm có hiệu qưang trình dcn hai nmiồn baim một so neưvôn Ic lần nưabước sóng
Câu 24 Chiếu vào hai khc Y-àng các bức xạ dơn sắc dirợc phát ra từ một dòn khí hidro khi dó
trên màn quan sát có thô tha\' tối da bao nhiêu loại \'àn sánu có màu khác nhau:
Câu 25 Chọn câu sai:
A Khi tăng khoáng cách giữa hai khc Yâim thì khoánu \ ân uiam.
B Giữ nguyên khoảnu cách của hai khc \ à hước sóng ánh sáng, khi dịch chuyên màn quan sát lại gan hai khc thì bề rộnti trườnu giao thoa uiam
c Giữ nguvên khoánu cách cua hai khe và bước sóim ánh sánu khi dịch chuyên màn quan sát lại gàn hai khe thì khoáim vân uiám
I) Khi uiao thoa bằiVu ánh sáng trăng thì vàn sáim'bên cạnh \'ận sáng trunu tàm C(S màu do
Câu 26 Chọn câu sai: Khi uiao thoa \'ới dồng thời hai bức xạ có bưtVc sóim /v| \ à Â ,;
A Luôn có các \ ’ân sáng của hai bức xạ trùim lên nhau Khi có các \'ân tối cua hai bức
xạ trùng lèn nhau thi khônu có hiện lượnu vân sáng cua bức xạ này Iriinu vào \'ãn lối cua bức xạ kia
B Neu có \ ân tối cua bức xạ thử nhất irùnu vào \ àn sáng cua hức xạ thứ hai thì cìing sẽ có
\ ân tối cua bức xạ thứ hai trùnu \ ào \ àn sáim cua bức xạ thứ nhát
c Khi có hiện tượng các \'ân tối cua hai bức xạ irùim dược lên nhau thi trên trườnu giao thoa các vân sáng trùng nhau luôn xen kè các vân toi irùnu nhau nhữim khoanu deu dận.
1) Khi có hiện tượng các vân toi trùnu nhau, khoanu cách uiữa hai \ân toi liên liep trùnu nhau luôn bănu khoáng cách giữa hai \ ân sáim liên tiếp irùnu nhau
Câu 27 T iên hành giao thoa với hai khe Y ânu hai khe được chiều bới hai bức xạ cỏ bước
sóng À, < thuộc vùng ánh sáng nhìn thấy Khi dỏ trên màn quan sát du rộng, người ta thấ\
hệ các vàn giao thoa cách nhau deu dặn rim bước sóng cua mồi bức xạ:
A = 0 4 5 p m ;/ = 0 75pm B = 0.4pm ;À , ={).6|Lim
c = 0.38pm;X, = 0.76pm 1) Chưa du diêu kiện dê lìm bước sỏnu
Trang 163 M áy quang phố:
Câu 28 Chọn câu sai.
A Máy quang phổ là dụng cụ để phân tích chùm sáng có cấu tạo phức tạp ra các thành phần đon sắc khác nhau Máy quang phổ có 3 bộ phận là: ống chuẩn trực, lăng kính và buồng ảnh
B Ông chuấn trực gồm một khe hẹp s (nơi ánh sáng chiếu vào máy) nằm tại tiêu điểm ảnh
của của thau kính hội tụ (hoặc hệ thấu kính có độ tụ dương)
c Ồng chuấn trực có tác dụng tạo ra chùm sáng song song trước khi chiếu tới lăng kính; lăng kính có tác dụng tán sấc chùm ánh sáng đi qua nó; buồng ảnh có tác dụng tạo ra ảnh của từng chùm ánh sáng đơn sắc cùng màu khi đi qua lăng kính
D Buồng ảnh gồm một thấu kính hội tụ (hoặc hệ thấu kính có độ tụ dương) và một màn ảnh
đặt tại tiêu diện của thấu kính (hoặc hệ thấu kính) đó
Câu 29 Chọn câu đúng về máy quang phổ lăng kính:
A Khe hẹp dùng đế chiếu ánh sáng vào máy quang phổ đặt tại tiêu diện, trên trục chính phía trước thấu kính hội tụ của ống chuẩn trực
B Ong chuân trực có tác dụng tạo ra chùm sáng đon săc song song tới lăng kính.
c Chùm tia khúc xạ qua lăng kính là các chùm đơn sắc, các chùm sáng này song song với nhau
D Buồng ảnh gồm thấu kính hội tụ có tác dụng hội tụ các tia sáng đơn sắc song song cùng
màu màn ảnh hứng các vạch sáng đơn sắc đặt ở tiêu điểm phía sau thấu kính
Câu 30 Chọn câu sai:
A Quang phổ liên tục là một dái sáng có màu biến đồi liên tục từ đỏ đến tím (giống như màu cầu vồng)
B, Quang phố vạch phát xạ là hệ thống những vạch màu riêng rẽ nằm trên một nền tối.
c Quang phổ liên tục thiếu đi một số vạch màu do bị chất khí (hay hơi kim loại) hấp thụ được gọi là quang phổ vạch hấp thụ của khi (hay hơi) đó
I) Quang pho cúa ánh sáng Mặt Trời thu được trên bề mặt Trái Đất là một quang phổ liên tục
Câu 31 Chọn câu sai:
A Nguồn phát quang phố liên tục là nguồn phát ra ánh sáng trắng Các vật rắn, lòng hoặc những khối khí có ti khối lớn bị nung nóng đều phát ra quang phổ liên tục
B Khí hay hơi ở áp suất thấp khi bị kích thích bằng tia lửa điện sỗ phát ra quang phổ vạch
phát xạ
c Khi chiếu ánh sáng trắng qua các đám khí hay hơi trước khi tới khe của máy quang phổ (sao cho nhiệt độ của các đám khí hay hơi cao hơn nhiệt độ của nguồn phát ánh sáng trắng) ta thu được quang phồ vạch hấp thụ
D ơ một nhiệt độ nhất định, một đám khí hay hơi có khả năng hấp thụ ánh sáng đơn sắc
nào thì cũng có khả năng phát xạ ánh sáng đơn sắc đó Hiện tượng trên được gọi là hiện tượng đáo săc ánh sáng
Trang 17Câu 32 Chọn câu sai: Quang phổ liên tục;
A Quang phổ liên tục không phụ thuộc vào cấu tạo mà chỉ phụ thuộc vào nhiệt của
Câu 33 Chọn câu sai:
A Quang phổ vạch phát xạ phụ thuộc vào cấu tạo của nguồn sáng.
B Quang phổ vạch phát xạ của các nguyên tố khác nhau thì khác nhau về số lượng vạch; vị trí, khoảng cách các vạch; màu sắc các vạch và độ sáng tỉ đối của các vạch đó
c Quang phổ vạch hấp thụ của các nguyên tố khác nhau thì khác nhau về số lượng vạch; vị trí, khoảng cách các vạch; màu sắc các vạch và độ sáng tỉ đối của các vạch đó
D Có thể nhận biết thành phần cấu tạo, sự có mặt, tỉ lệ phần trăm của các chất trong các đèn khí hay hơi nhờ phép phân tích quang phố
Câu 35 Chọn câu sai:
A Tia hồng ngoại là những bức xạ không nhìn thấy được có bước sóng lớn hơn bước sóng
ánh sáng đỏ, nhỏ hơn bước sóng vô tuyến {0,76.l0'^’m đến 10'^m)
B Tác dụng nổi bật nhất của tia hồng ngoại là tác dụng nhiệt nên dùng để sấy khô, sưởi ấm
c Tia hồng ngoại không bị hơi nước, khí CO2 hấp thụ
D Tia hồng ngoại có khả năng gây ra một số phản ứng hóa học, tác dụng lên một số phim ảnh, được dùng để chụp ảnh về ban đêm
Trang 18Câu 36 Chọn câu ía/.T ia hồng ngoại:
A Tia hồng ngoại có thể biến điệu được như sóng điện từ.
B Tia hồng ngoại được dùng trong các bộ điều khiển từ xa của tivi
c Gây ra hiệu ứng quang điện với một số chất bán dẫn
D Bị nước và thủy tinh hấp thụ mạnh.
Câu 37 Tìm phát biểu sai về tia hồng ngoại.
A Các vật muốn phát ra tia hồng ngoại phải có nhiệt độ lớn hơn 0 K, vật có nhiệt độ nhỏ
hơn 0 K thì không thể phát ra tia hồng ngoại
B Các vật có nhiệt độ < 500°c chỉ phát ra tia hồng ngoại Các vật có nhiệt độ > 500°C bắt
đầu phát ra ánh sáng nhìn thấy
c Mọi vật có nhiệt độ lớn hơn độ không tuyệt đối (0 K) đều phát ra tia hồng ngoại
D Nguồn phát ra tia hồng ngoại thưÒTìg là các bóng đèn dây tóc có công suất từ 200 đến
1000W
Câu 38 Tìm phát biếu sai về tia hồng ngoại:
A Tia hồng ngoại có bản chất là sóng điện từ.
B, Tia hồng ngoại làm ion hóa nhiều chất khí chất khí.
c Vật nung nóng ở nhiệt độ thấp chỉ phát ra tia hồng ngoại, nhiệt độ của vật trên 500°c thì bát đầu phát ra ánh sáng nhìn thấy
D Tia hồng ngoại nàm ngoài vùng ánh sáng nhìn thấy, tần số của tia hồng ngoại nhỏ hơn
tần số của ánh đỏ và lớn hơn tần số sóng vô tuyến
4.2 Tia tử ngoại:
Câu 39 Chọn câu sai:
A Tia tử ngoại là những bức xạ không nhìn thấy có bước sóng ngắn hơn bước sóng ánh
sáng tím, lớn hơn bước sóng của tia Rơnghen (từ 1 0 'm đến 0 ,3 8 1 0 'm)
B Những vật bị nung nóng đến 2000°c đều phát tia tử ngoại,
c Tia từ ngoại không bị nước, thuỷ tinh hấp thụ
D Tia tử ngoại tác dụng rất mạnh lên kính ảnh, làm một số chất phát quang, ion hoá không
khí và gây ra một số phản ứng quang hoá, quang hợp, diệt nấm mốc
Câu 40 Nói về đặc điểm của tia tứ ngoại, chọn câu phát biếu sai: Tia tử ngoại:
A Tầng Ôzôn hấp thụ hầu hết các tia tứ ngoại có bước sóng nhở hơn 0,3p.m.
B Làm ion hoá không khí và làm phát quang một số chất,
c Bị thủy tinh và nước hấp thụ mạnh
D Các bức xạ có bước sóng từ 0,18 pm đến 0,4 pm không truyền qua được thạch anh Câu 41 Tìm phát biểu sai về tia tử ngoại.
A Tia tử ngoại gây ra các phản ứng quang hóa, quang họp, diệt khuẩn, diệt nấm mốc.
B Thuỷ tinh và nước là trong suốt đối với tia từ ngoại.
c Những vật được nung nóng sáng đến 2000"c đều phát ra tia tử ngoại
D Các hồ quang điện với nhiệt độ trên 4000"c thường được dùng làm nguồn tia tử ngoại.
Trang 19Câu 42 Tìm phát biểu sai về tác dụng và công dụng của tia từ ngoại:
A Tia tử ngoại có tác dụng rất mạnh lên kính ảnh.
B Tia tử ngoại có thê gây ra các phản ứng quang hoá, quang hợp
c Tia tử ngoại có tác dụng sinh học, huỷ diết tế bào, khử trùng
D Tia tử ngoại trong công nghiệp được dùng đê sấy khô các sản phẩm nông nghiêp công
nghiệp
4.3 Tia Rơnghen:
Câu 43 Chọn câu sai:
A Ổng Rơnghen thực chất là ống tia âm cực, áp suất bên trong rất thấp khoảng 10'^mmHg,
hiệu điện thế Uak vào khoảng vài vạn vôn
B Đối âm cực được làm bằng kim loại có nguyên tử lượng lớn và khó nóng chảy,
c Đối âm cực có cùng điện thế với anốt
D Trong ống tia Rcmghen, khoảng 99% năng lượng của mỗi electron trong dòng tia catot
khi đập vào đối catot biến thành nhiệt làm nóng đối catôt
Câu 44 Chọn câu sai:
A Bản chất của tia Ronghen là sóng điện từ có bước sóng ngắn, ngấn hơn bước sóng tia tứ
ngoại và lớn hơn bước sóng của tia gamma Bước sóng của tia Rơnghen từ 10'"m (tia Rơnghen cứng) đến 10'**m (tia Rơnghen mềm)
B Tia Rơnghen có khả năng đâm xuyên mạnh nên được dùng đê chiếu điện, chụp điện, dò
các khuyết tật bên trong sản phẩm công nghiệp
c Tia Rơnghen khi xuyên qua những chất có nguyên tử lượng lớn dễ dàng hơn những chất
có nguyên tử lưọTig nhò
D Tia Rơnghen gây ra được hiện tượng quang điện với hầu hết các kim loại.
Câu 45 Chọn câu sai:
A Theo thứ tự sau bước sóng giảm dần: Sóng vô tuyến, tia hồng ngoại, ánh sáng nhìn thấy,
tia tử ngoại, tia Rơnghen, tia gamma
B Các tia có bước sóng càng ngan thì có tính đâm xuyên càng mạnh, dễ tác dụng lên kính
ảnh, dễ làm phát quang các chất và dễ iôn hóa chất khí
c Các tia có bước sóng càng dài, càng dễ quan sát hiện tượng giao thoa giữa chúng
D Tia Rơnghen là một loại sóng điện từ nên nó bị lệch hướng khi đi vào trong điện trường,
từ trường
Câu 46 Nói về đặc điếm và ứng dụng của tia Rơnghen, chọn câu phát biếu đúng'.
A Có tác dụng nhiệt mạnh, có thể dùng đế sấy khô hoặc sưởi ấm.
B Chỉ gây ra hiện tưọng quang điện cho các tế bào quang điện có catốt làm bằng kim loại kiềm,
c Không đi qua được lóp chì dày vài mm, nên người ta dùng chì để làm màn chắn bảo vệtrong kĩ thuật dùng tia Rơnghen
D Không tác dụng lên kính ảnh, không làm hỏng phim ảnh khi chiếu vào chúng.
Trang 20Câu 47 Chọn phát biểu đúng Tia Rơnghen là:
A Bức xạ điện từ có bước sóng từ lOnm đến lOpm.
B Bức xạ do âm cực cúa ống Rơnghen phát ra
c Các bức xạ do catốt của ống Rơnghen phát ra
D Các bức xạ mang điện tích.
Câu 48 Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về tính chất và tác dụng của tia tia Rcmghen?
A Tia Ronghen không có khả năng ion hóa không khí
B Tia Rơnghen có khả năng đâm xuyên mạnh nhưng không xuyên qua được tấm chì dày
vài mm
c Tia Rơnghen có tác dụng sinh lý
D Tia Rơnghen tác diing mạnh lên kính ảnh, làm phát quang một số chất.
Câu 49 Trong ống Rơnghen:
A Phần lớn động năng của electron khi đập vào đối âm cực biến thành năng lượng của tia
Ronghen
B Đối âm cực có cùng điện thế với âm circ.
c Đối âm cực làm bằng kim loại có nguyên tử lượng lón và khó nóng chảy
D Có áp suất cao.
Câu 50 Chọn câu đúng: Một nguồn sáng phát ra ánh sáng nhìn thấy, chọn đáp án đúng:
A Nhiệt độ của vật đang trên 500"c.
B Nhiệt độ của vật đang trên 1500"c
c Nhiệt độ của vật đang dưới 500“c
D Nhiệt độ của vật tùy thuộc vào cách thức và nguồn gốc phát sáng.
II BÀI TẬP
1 Bải táp v ẻ tán sắc ánh sáng
Câu 1: 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 chiêt quang A = 6° theo phưong vuông góc với mặt phăng của góc chiết quang Chiết suất của lăng kính đối với tia sáng màu đỏ là nd = 1,64 và đối với tia tím
là nt = 1,68 Góc tạo bởi tia ló màu đỏ và tia ló màu tím là bao nhiêu?
Câu 2: Một bể sâu 2m, chứa đầy chất lỏng trong suốt Một tia sáng Mặt Trời rọi từ không khí
vào mặt nước với góc tới i = 30“ Chiết suất của chất lỏng đối với ánh sáng đở và ánh sáng tím lần lượt là 1.6 và 1,68 Bề rộng của quang phổ do tia sáng tạo ra ở đáy bế là
A 19,66 mm B 24,64mm c 44,86 mm D 34,46 mm.
Câu 3: Góc chiết quang của một lăng kính là 5“ Chiếu một tia sáng trắng vào mặt bên của lăng
kính theo phưcmg vuông góc với mặt phang phân giác của góc chiết quang Đặt một màn quan sát sau lăng kính, song song với mặt phân giác của lăng kính và cách mặt phân giác này 2m Chiết suất của lăng kính đối với tia đỏ là 1,60 và đối với tia tím là 1,64 Độ rộng của quang phổ liên tục trên màn quan sát là;
A 5,92mm B 8,4mm c 7mm D 9,3mm.
Trang 21Câu 4: Tính tỉ số giữa tiêu cự của thấu kính đối với ánh sáng đỏ và đối với ánh sáng tím Biết
chiết suất của thấu kính đối với ánh sáng đỏ là 1,64; với ánh sáng tím là 1,68
A -^ = 1,0625 B ^ = 0,9412
f
c ^ = 0,9812 D ^ = 1,0825.
2 Bài tâp v ẻ giao thoa ánh sáng
Câu 5: Hai khe của thí nghiệm Y-âng được chiếu sáng bằng ánh sáng trắng (bước sóng của
ánh sáng tím là 0,40)j,m, của ánh sáng đỏ là 0,75|j,m) Hỏi ở đúng vị trí vân sáng bậc 4 của ánh sáng đỏ có bao nhiêu vạch sáng của những ánh sáng đon sắc khác nằm trùng ở đó?
Câu 6: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng dùng hai khe Y-âng, biết khoảng cách giữa hai
khe a = 0,35mm, khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe đến màn quan sát D = l,5m và bước sóng ánh sáng đon sắc X = 0,7|a,m Tìm khoảng cách giữa hai vân sáng liên tiếp i.
Câu 7: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng dùng hai khe Y-âng, hai khe được chiếu bàng ánh
sáng có bước sóng X = 0,5pm, biết S 1S2 = a = 0,5mm, khoảng cách từ mặt phang chứa hai khe
đến màn quan sát là D = Im Tính khoảng cách giữa vân sáng bậc 1 và vân tối thứ 3 ớ cùng bên so với vân trung tâm
Câu 8: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng dùng hai khe Y-âng, hai khe được chiếu bàng ánh
sáng có bước sóng X = 0,5)j.m, biết S 1S2 = a = 0,5mm, khoảng cách từ mặt phang chứa hai khe
đến màn quan sát là D = Im Tại vị trí M cách vân trung tâm một khoảng X = 3,5mm, có vân sáng hay vân tối, bậc mấy?
A Vân sáng bậc 3 B Vân tối thứ 4 c Vân sáng bậc 4 D Vân tối thứ 2.
Câu 9: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng dùng hai khe Y-âng, hai khe được chiếu bàng ánh
sáng có bước sóng X = 0,5 pm, biết S 1S2 = a = 0,5mm, khoảng cách từ mặt phang chứa hai khe đến màn quan sát là D = Im Bề rộng vùng giao thoa quan sát được trên màn là L = 13mm Tính số vân tối quan sát được trên màn
Câu 10: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng dùng hai khe Y-âng, hai khe được chiếu bằng
ánh sáng có bước sóng X = 0,5pm, biết S 1S2 = a = 0,5mm, khoảng cách từ mặt phang chứa hai
khe đến màn quan sát là D = Im Be rộng vùng giao thoa quan sát được trên màn là L = 13mm Tính số vân sáng quan sát được trên màn
Câu 11: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng dùng hai khe Y-âng, biết D = Im, a = Imm
Khoảng cách từ vân sáng thứ 4 đến vân sáng thứ 10 ở cùng bên với vân trung tâm là 3,6mm Tính bước sóng ánh sáng
Trang 22Câu 12: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng dùng hai khe Y-âng, tại vị trí cách vân trung tâm
3,6mm, ta thu được vân sáng bậc 3 Vân tối thứ 3 cách vân trung tâm một khoảng:
Câu 13: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng dùng hai khe Y-âng, tại vị trí cách vân trung tâm
4mm, ta thu được vân tối thứ 3 Vân sáng bậc 4 cách vân trung tâm một khoảng:
Câu 14: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng dùng hai khe Y-âng, khoảng cách giữa hai vân
sáng bậc 4 (ở hai phía của vân trung tâm) đo được là 9,6mm Vân tối thứ 3 cách vân trung tâm một khoảng:
Câu 16: Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, a = l,5m m , D = 2m, hai khe được
chiếu sáng đồng thời hai bức xạ X\ = 0,5pm và 7.2 = 0,6p,m Vị trí 2 vân sáng của hai bức xạ nói trên trùng nhau gần vân trung tâm nhất, cách vân trung tâm một khoảng:
Câu 17: Ta chiếu sáng hai khe Y-âng bàng ánh sáng trắng với bước sóng ánh sáng đỏ A,| = 0,75pm
và ánh sáng tím 7.2 = 0,4|am Biết a = 0,5mm, D = 2m Bề rộng quang phổ bậc 4 là
Câu 18: Trong giao thoa với khe Y-âng, khoảng cách giữa hai khe là a = l,5m m , khoảng cách
từ mặt phang hai khe tới màn quan sát D = 3m Trên trường giao thoa có tất cả 7 vân sáng mà
khoảng cách giữa hai vân sáng ngoài cùng là 9mm Tìm 7 •
A 7 = 0.75pm B 7 = 0,6pm c x = 0,55|Ltm D Ằ = 0,45pm
Câu 19: Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, người ta đo được khoảng vân là
l,12mm Xét hai điểm M và N nàm cùng một phía với vân sáng chính giữa có OM = 5,6mm và
ON = 12,88mm Giữa M, N có bao nhiêu vân sáng?
A 5 vân sáng B 7 vân sáng c 6 vân sáng D 8 vân sáng
Câu 20: Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng người ta đo được khoảng vân là
1,12mm Xét hai điểm M và N nằm ở hai phía của vân sáng chính giữa có OM = 5,6mm và
ON = 12,88mm Trong đoạn M, N có bao nhiêu vân sáng?
A 17 vân sáng B 14 vân sáng c 15 vân sáng D 16 vân sáng
Câu 21: Trong một thí nghiệm giao thoa ánh sáng, nguồn phát ra hai bức xạ đơn sắc có các
bước sóng lần lượt là 7-1 và 7,2 = 0,6p,m Vân sáng bậc 6 của 7,1 trùng với vân sáng bậc 5 của 72 Bước sóng 7] có giá trị là:
231
Trang 23Câu 22: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng với khe Y-âng, khoảng cách giữa hai khe
S 1S2 bằng Imm, khoảng cách từ hai khe tới màn quan sát D = 2m Be rộng trường giao thoa
L = 2,7cm Chiếu vào hai khe đồng thời hai bức xạ với bước sóng Ầi = 0,45|am và Ằ.2 = 0,60|im
Số vân sáng cùng màu với vần trung tâm trên trường giao thoa là
Câu 23: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng với khe Y-âng, khoảng cách giữa hai khe S 1S2
bàng Imm, khoáng cách từ hai khe tới màn quan sát D = 2m Bề rộng trường giao thoa L = 2,7cm Chiếu vào hai khe đồng thời hai bức xạ với bước sóng = 0,45qm và 7.2 = 0,60|am số vân sáng quan sát được trên trường giao thoa là
Câu 24: Tiến hành giao thoa bàng ánh sáng đơn sắc Nếu tịnh tiến màn một đoạn 20cm trên
trung trực của hai khe thì khoáng vân tăng lên bằng 100 lần bước sóng Tìm khoảng cách giữa hai khe Y-âng, biết bước sóng tính theo đơn vị mm
A a = l,5 m m B a = l,8 m m c a = 2mm D a = 2,5mm
Câu 25: Tiến hành giao thoa bàng ánh sáng đơn sắc với hai khe Y-âng cách nhau 2mm,
khoảng cách từ hai khe tới màn quan sát là 2m Nếu tịnh tiến màn một đoạn lOOcm trên trung trực của hai khe thì khoảng vân tăng lên 0.3mm Tìm bước sóng ánh sáng giao thoa
A A = 0,6|am B À, = 0,5|am c Ằ, = 0,45|im D 7 = 0,65|am
Câu 26: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng với khe Y-âng, khoảng cách từ hai khe tới
màn quan sát D = 2m Dịch chuyển nguồn sáng s một đoạn 4mm theo phương vuông góc với trục đối xứng của hệ Biết khoảng cách từ nguồn s đến hai khe S 1S2 là D' = 50cm Hệ vân dịch chuyển
A theo chiều chuyển động cúa nguồn sáng một đoạn 16mm
B ngược chiều chuyến động của nguồn sáng một đoạn 16mm
c theo chiều chuyển động của nguồn sáng một đoạn 8mm
D, ngược chiều chuyển động của nguồn sáng một đoạn 8mm
Câu 27: Một khe hẹp s phát ánh sáng đơn sẳc có bước sóng chiếu tới hai khe hẹp Y-âng cách nhau Imm Mặt phẳng chứa 2 khe cách nguồn sáng một đoạn bằng Im Mở rộng dần khe s về một phía, tính độ mở rộng thiểu tối của khe s để hệ vân biến mất Biết ánh sáng có bước sóng
Ấ = 0,5pm.
Câu 28: Đặt một bản mica mỏng, trong suốt có chiết suất n = 1,6 phía sau một trong hai khe
Y-âng, ta thấy vân sáng bậc 30 dịch chuyển đến vị trí của vân sáng chính giữa Nếu bước sóng của ánh sáng là Ầ = 0,45pm thì độ dày của bản mica là
Trang 24Câu 29: Cho biết hiệu điện thế giữa anôt và catôt của ống tia Rcmghen là Uak = 20kV Bỏ qua động năng ban đầu của các hạt êlectron khi bứt ra khỏi catôt Tìm bước sóng nhỏ nhất ?tniin và tần số lớn nhất có thể phát ra của ống tia Rcmghen.
A ^ =0,0245nm ; = 122,5.10'’ Hz B = 0,062nm; = 4,83.10'^Hz
c =0,0555nm ; = 54,05.10'^Hz D = 0,0362nm; = 82,87.10^Hz
Câu 30: Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng đơn sắc, chiếu vào hai khe đồng thời
ba bức xạ có bước sóng X \ = 0,4p,m; X2 = 0,48pm; 7,3 = 0,72p,m Nếu tính cả các vân trùng
nhau thì giữa hai vân sáng có màu giống như màu của vân trung tâm có tổng cộng 35 vân sáng
do bức xạ phát ra số vân sáng tổng cộng do từng bức xạ X2và Ằ.3 phát ra nằm giữa hai vân sáng kể trên là
A 27 vân sáng của bức xạ X 2 và 15 vân sáng của bức xạ Ầ3
B. 30 vân sáng của bức xạ X2 và 20 vân sáng của bức xạ Ằ.3
c 29 vân sáng của bức xạ X2 và 19 vân sáng của bức xạ Xị.
D, 31 vân sáng của bức xạ X2 và 21 vân sáng của bức xạ 7.3.
Câu 31: Trong thí nghiệm giao thoa ánh với hai khe Y-âng, nguồn s phát đồng thời 3 bức xạ
có bước sóng A,| = 0,4pm; X2 = 0,5p,m; Ầ3 = 0,75pm Giữa hai vân sáng gần nhau nhất cùng
màu với vân sáng trung tâm còn quan sát thấy có bao nhiêu loại vân sáng?
Câu 32: Thực hiện thí nghiệm giao thoa bằng khe Y-âng, khoảng cách hai khe bàng l,2mm
khoảng cách từ hai khe đến màn bằng l , 8m, nguồn sáng có bước sóng 0 ,7 5 pm đặt cách màn 2,8m Dịch chuyến nguồn sáng s theo phương song song với hai khe một đoạn y - l,5mm Hai điếm M, N có tọa độ lần lượt là 4mm và 9mm số vân sáng và số vân tối trong đoạn MN sau khi dịch chuyển nguồn là
A 4 vân sáng, 5 vân tối B 4 vân tối, 5 vân sáng,
c 5 vân sáng, 5 vân tối D 4 vân sáng, 4 vân tối
Câu 33: Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng nguồn phát đồng thời hai bức xạ đơn
sắc: A,| = 0,64pm, 7,2 = 0,48pm trên màn hứng vân giao thoa Trong đoạn giữa 3 vân sáng liên tiếp cùng màu với ván trung tâm có số vân độc lập của mỗi bức xạ là
A 4 vân của 7t|, 8 vân của X2 B 6 vân của Ầ|, 9 vân của X2.
c 4 vân của Ầi, 6 vân của x ^ D 4 vân của 7^1 9 vân của X2.
Câu 34: Thí nghiệm giao thoa ánh sáng Y-âng Chiếu hai khe ánh sáng đơn sắc có bước sóng
7,1 = 0,6pm, thì trên màn quan sát, ta thấy có 6 vân sáng liên tiếp cách nhau 9mm Neu chiếu hai khe đồng thời hai bức xạ 7-1 và 7.2 thì tại M cách vân trung tâm 10,8mm vân có màu giống vân trung tâm, trong khoảng giữa M và vân sáng trung tâm còn có 2 vị trí vân sáng giống màu vân trung tâm Bước sóng của bức xạ X2 là
Trang 25Câu 35: Trong thí nghiệm Y-âng, nguồn s phát bức xạ đom sắc Ằ,, màn quan sát cách mặt phẳng hai khe một khoảng không đổi D, khoảng cách giữa hai khe S 1S2 = a có thể thay đổi (nhumg Si và S2 luôn cách đều S) Xét điểm M trên màn, lúc đầu là vân sáng bậc 4, nếu lần lượt giảm hoặc tăng khoảng cách S 1S2 một lượng Aa thì tại đó là vân sáng bậc k và bậc 3k Nếu tăng khoảng cách S 1S2 thêm 2Aa thi tại M là
A vân tối thứ 9 B vân sáng bậc 9 c vân sáng bậc 7 D vân sáng bậc 8
Câu 36: Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, khoảng cách giữa hai khe a = 2mm,
khoảng cách từ hai khe đến màn ảnh D = 2m Nguồn s phát ánh sáng trắng có bước sóng từ 0,38p.m đến 0,76|a.m Vùng phủ nhau giữa quang phổ bậc ba và bậc bốn có bề rộng là
Câu 37: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng khe Y-âng nguồn s phát đồng thời bốn ánh sáng đơn sắc: À-I = 0,42pm; Ầ2 = 0,49pm; Ằ.3 = 0,56pm; = 0,70pm Giữa hai vân sáng có màugiống như màu vân sáng trung tâm có 139 cực đại giao thoa của bức xạ Ầ | số cực đại giao thoa của các bức xạ còn lại À.2; 7,3; lần lượt là
A 120; 104 và 84 B 119; 105 và 83 c 119; 104 và 83 D 120; 105 và 84.Câu 38: Trong thí nghiệm Y-âng giao thoa ánh sáng: Nguồn sáng phát ra hai bức xạ có
bước sóng lần lượt là Ằ,1 = 0,5|am và Ằ.2 = 0,75)im Xét tại M là vân sáng bậc 6 của vân sáng ứng với bước sóng À.1 và tại N là vân sáng bậc 6 ứng với bước sóng Ằ,2 (M, N ở cùng phía đối với tâm O) Trên MN ta đếm được
A, 5 vân sáng B 3 vân sáng c 7 vân sáng D 9 vân sáng
Câu 39: Tiến hành giao thoa với hai khe Y-âng bằng hai bức xạ A,| và À.2, người ta quan sát
thấy khoảng cách giữa hai vân tối liên tiếp là 3,6mm Tìm số vân tối và số vân sáng cùng màu với vân trung tâm trên bề rộng trường giao thoa L = 41mm đối xứng qua vân trung tâm?
A 11 vân sáng, 12 vân tối B 13 vân sáng, 12 vân tối
c 11 vân sáng, 10 vân tối D 13 vân sáng, 14 vân tối
Câu 40: Trong thí nghiệm giao thoa với hai khe Y-âng, nguồn sáng phát ra đồng thời 2 bức
xạ có các bước sóng lần lượt là ^1 = 0,4pm và 7,2 = 0,6pm Hai điểm M và N trên trường giao thoa nằm cùng một phía của vân trung tâm Điểm M trùng với vân sáng bậc 3 của bức xạ 7.,,điểm N nằm trùng với vân sáng bậc 11 của bức xạ 7-2 Tính số vân sáng quan sát được trong đoạn MN
A 17 vân sáng B 18 vân sáng c 19 vân sáng D 24 vân sáng
Câu 41: Trong thí nghiệm giao thoa với hai khe Y-âng, nguồn sáng phát ra đồng thời 2 bức
xạ có các bước sóng lần lượt là X\ = 0,45pm và 7-2 = 0,6pm Hai điểm M và N trên trường
giao thoa nằm ở hai phía của vân trung tâm Điểm M trùng với vân sáng bậc 9 của bức xạ 7.1, điểm N nằm trùng với vân sáng bậc 14 của bức xạ X 2 . Tính số vân sáng quan sát được trong đoạn MN
A 47 vân sáng B 49 vân sáng c 40 vân sáng D 42 vân sáng
Trang 26Câu 42: Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, nếu dùng ánh sáng có bước sóng Xị =
559nm thì quan sát trên màn có 15 vân sáng, khoảng cách giữa 2 vân sáng ngoài cùng là 6,3mm Neu dùng ánh sáng có bước sóng Ầ2 thì quan sát trên màn có 18 vân sáng, khoảng cách giữa 2 vân sáng ngoài cùng cũng là 6,3mm Tìm À,2-
A 400nm B 450nm c 485nm D 460nm.
t â u 43: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng với khe Y-âng, khe s được chiếu bằng chùm sáng trang có bước sóng 0,40|j,m < A, < 0,75qm Be rộng quang phổ bậc 1 trên màn lúc đầu đo được 0,70mm Khi dịch màn theo phưong vuông góc với mặt phang chứa hai khe một khoảng 40cm thì bề rộng quang phố bậc 1 trên màn đo được là 0,84mm Khoảng cách giữa hai khe
S 1S2 là
A l,5mm B l,2mm c Imm D 2mm.
Câu 44: Trong thí nghiệm giao thoa với khe Y-âng Nguồn sáng s gồm hai ánh sáng đơn sắc Ánh sáng có bước sóng À-I = 520nm và ánh sáng có bước sóng Ằ 2 e [620nm; 740nm] Quan sáthình ảnh giao thoa trên màn người ta nhận thấy trong khoảng giữa ba vân sáng gần nhau nhấttrùng màu với vân trung tâm, có 12 vân sáng của bức xạ A.1 nằm độc lập Bước sóng X 2 có giá trị là
A 728nm B 693,3nm c 624nm D 732nm.
Câu 45: Tiến hành giao thoa với hai khe Y-âng, biết ánh sáng chiếu vào hai khe là một dải liên
tục có bước sóng 0,45pm < Ầ < 0,72pm Khoảng cách giữa hai khe a = 2mm, khoảng cách từ mặt phang hai khe tới màn D = 2m Tìm trên trường giao thoa vùng giới hạn gần vân trung tâm nhất mà tại đó có 3 bức xạ trùng nhau:
A 2,7mm < X < 2,88mm B 2,7mm < X < 3,15mm
c 2,88mm < X < 3,15mm D 3,15mm < X < 3,45mm
Câu 46: Tiến hành giao thoa với hai khe Y âng, hai khe được chiều bởi hai bức xạ có bước
sóng < X 2 thuộc vùng ánh sáng nhìn thấy Khi đó trên màn quan sát đủ rộng, người ta thấy
hệ các vân giao thoa cách nhau đều đặn Tìm bước sóng của mỗi bức xạ:
A Xị =0,45pm;3.2 =0,75p,m B Xị =0,4|am;Ằ.2 = 0,6pm
c Ằ-I =0,38p,m;>^2 =0,76pm D Chưa đủ điều kiện để tìm bước sóng.
Câu 47: Tiến hành giao thoa với hal khe Y àng, biết ánh sáng chiếu vào hai khe \à một dài hên
Trang 27Câu 48: Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, hai khe hẹp được chiếu sáng đồng thời
hai ánh sáng đon sắc có bước sóng =0,45)am và <0,72p.m chưa biết Trên đoạn MN, quan sát được 66 vân sáng và 3 vân tối Biết hai trong ba vân tối nằm đủng tại M và N Bước sóng Ằ.2 bằng:
A 0,57 pm B 0,63 Ịim c 0,69 pm D 0,51pm
Câu 49: Trong thí nghiệm giao thoa khe Y-âng cho khoảng cách hai khe a = 2mm, khoảng
cách từ hai khe đến màn D = 2m Nguồn sáng phát đồng thời hai bức xạ có bước sóng
= 0,42pm;>u2 = 0,56pm Trên bề rộng 28,2mm đối xứng qua vân trung tâm, số vân toi trùng vào các vân sáng của bức xạ còn lại là:
Câu 50: Trong thí nghiệm giao thoa khe Y-âng cho khoảng cách hai khe a = 2mm, khoảng
cách từ hai khe đến màn D = 2m Lúc đầu chỉ chiếu bước sóng Ả.| = 0,4p.m rồi đếm số vân tối trên bề rộng L = 20mm đối xứng qua vân trung tâm Chiếu đồng thời hai bức xạ có bước sóng Ằ,, và ''ào hai khe thấy trên bề rộng ban đầu bị giảm đi 44 vân tối Tìm bước sóng 7-2 ?
Trang 28-1 Thí nghiệm Hecxo'về hiện tượng quang điện
Sơ đồ thí nghiệm như hình vẽ:
Ban đầu tấm kem tích điện âm, hai lá thép của điện nghiệm bị nhiễm
điện cùng dấu nên chúng đã đấy nhau và đang bị xoè ra Chiếu ánh sáng
hồ quang có giàu tia tứ ngoại vào bề mặt tấm kẽm, hai lá thép của điện
nghiệm từ từ bị cụp lại sau đó lại từ từ bị xoè ra Tiến hành đo điện tích
cúa tấm kẽm lúc đó thấy bị nhiễm điện dương
Như vậy khi chiếu chùm ánh sáng thích hợp (bước sóng
ngắn) vào bề mặt kim loại kẽm sẽ làm cho các êlectron bị bứt ra khỏi bề mặt cúa nó Các êlectron bị bứt ra gọi là các êlectron quang điện
Chủ ỹ: Khi chiếu liên tục ánh sáng có bước sóng thích hợp vào bề mặt kim loại thì các
êlectron chỉ bị bứt ra khỏi kim loại trong thời gian đầu, khi điện tích và điện thế trên tấm kim loại đủ lớn sẽ tạo ra một điện trường và hút các hạt êlectron bay ngược trở lại, vì vậy điện tích
và điện thế chí đạt đến một giá trị cực đại nhất định
2 Thí nghiệm vói tế bào quang điện
a Te bào quang diện:
Te bào quang điện là bình hình cầu bên
trong là chân không và có chứa hai diện cực:
Anôt (cực dương) là một vòng dây kim loại,
catôt (cực âm) là một chỏm cầu kim loại Thông
thưòng trên bề mặt catốt có phủ một lớp kim
loại kiềm hoặc kiềm thổ để có thể dễ dàng xảy
ra hiện tượng quang điện trong điều kiện ánh
sáng nhìn thấy
b Ket quả thí nghiệm:
Kết quả thứ nhất: Đóng khoá k và chiếu vào catôt chùm sáng có bước sóng dài thì cường
độ dòng điện trong mạch bàng 0 Giảm dần bước sóng tới giới hạn A.0 thì đột ngột dòng quang điện trong mạch khác 0
Trang 29-u 0 u u
Giải thích: Ban đầu bước sóng dài không làm bứt các hạt electron ra khỏi bề mặt catôt
nên mạch điện bị hở giữa hai điện cực nên dòng điện trong mạch bằng 0 Giảm bước sóng tới giới hạn X q , lúc đó các hạt electron bị bật ra khỏi catôt, ngay sau khi bật ra, mồi hạt e lập tức
chịu tác dụng của lực điện trường F = qE, lực này sẽ đây các hạt electron bay từ catôt sang anôt và tạo ra dòng chuyển rời có hướng của các hạt mang điện tích nên hình thành ra dòng quang điện
Kết luận: Dòng quang điện là dòng chuyển dời có hướng của các êlectron quang điện bị bứt
ra khỏi catôt bay sang anôt khi anôt được chiếu bởi ánh sáng có bước sóng thích hợp
Chủ ý: Dòng quang điện luôn có chiều từ anôt (+) sang catôt (- ) còn dòng êlectron quang
điện lại có chiều ngược lại từ catôt (- ) sang anôt (+)
Kết quả thứ hai: Khi thay đổi hiệu điện thế U a k thì
cường độ dòng quang điện cũng thay đổi theo và được thể
hiện như trên hình vẽ
- Ban đầu Uak bằng 0 thì dòng quang điện vẫn khác 0 vì
lúc này một số hạt electron được bứt ra từ bề mặt kim loại sẽ
có động năng lớn nhất, tự bản thân nó có thế bay đến được
anôt và tạo ra được dòng quang điện
- Khi tăng dần U a k từ 0 đến Ub thì cưòng độ dòng quang điện cũng tăng vì: Lúc này điện trường và lực điện trường tác dụng lên môi hạt electron tăng lên, làm cho sổ lượng hạt electron
bị đấy sang anôt càng nhiều hơn, vì vậy dòng quang điện tăng theo
- Khi > U|,, dòng quang điện không tăng nữa và đạt giá trị bão hòa vì: Lúc này lựcđiện trường đã rất mạnh và làm cho mọi hạt electron dù có động năng nhỏ nhất cũng bị kéo sang anôt Toàn bộ các hạt e sau khi bứt ra khỏi catôt đều bay hết sang anôt, vì vậy dòng quang
điện không thể tăng thêm và đạt giá trị
Ibh Đổi hai cực của nguồn điện thì < 0, khi đó lực điện trường đổi chiều, các hạt electron
bị đẩy ngược trở về catôt nên khi bay sang anôt chủng chuyển động chậm dần Neu giảm dần giá trị U a k (thực chất độ lớn U a k sẽ tăng dần) thì lực cản tăng lên, số lượng hạt electron bay đến được anôt càng ít đi vì vậy dòng quang điện sẽ giảm dần Khi = -U |, thì lực cản củađiện trường đã cực mạnh làm cho mọi hạt electron bứt ra từ bề mặt catôt dù có động năng lớn nhất cũng không thể tới được anôt nữa vì vậy lúc đó dòng quang điện bàng 0 và bị triệt tiêu
Kết quả thứ ba: Khi đang tồn tại dòng quang điện, nếu giữ nguyên bước sóng và thay đôi
cường độ chùm sáng thì cường độ dòng quang điện bão hòa cũng thay đổi theo và ti lệ với cường độ chùm sáng
2 Các định luật quang điện
fl Định luật quang điện thứ nhất
Với mỗi kim loại dùng làm catôt luôn có một bước sóng giới hạn Xo nhất định gọi là giới hạn quang điện Hiện tượng quang điện chỉ xảy ra khi bước sóng Ầ cửa ánh sáng kích thích nhò hơn hoặc bàng giới hạn quang điện (Ằ < Ầq)
Trang 30b Định luật quang điện thứ hai
Với ánh sáng kích thích có bước sóng thoả mãn định luật quang điện thứ nhất thì cường độ dòng quang điện bão hòa ti lệ thuận với cường độ của chùm ánh sáng kích thích
c Định luật quang điện thứ ba
Khi bứt ra khỏi catôt, các êlectron quang điện có một động năng ban đầu cực đại Động năng ban đầu cực đại này không phụ thuộc vào cưòmg độ chùm ánh sáng kích thích mà chỉ phụ thuộc vào bước sóng của ánh sáng kích thích và bản chất kim loại làm catôt
3 Nội dung thuyết lượng tử ánh sáng
Nguyên tử hay phân tử không hấp thụ hay bức xạ ánh sáng một cách liên tục, mà thành từng phần riêng biệt, đứt quãng Mỗi phần đó gọi là một lượng tử năng lượng hay một phôton ánh
hcsángcó năng lượng hoàn toàn xác định và phụ thuộc vào tân sô theo công thức 8 = h f = —
Ằ
(với f là tần số của ánh sáng; h là hằng số Plăng, h = 6,625.10“^‘*Js)
Chùm ánh sáng là một chùm hạt, mỗi hạt gọi là một phôtôn, khi ánh sáng truyền đi, năng lượng của mồi lượng tử ánh sáng không thay đổi, không phụ thuộc vào khoảng cách tới nguồn sáng
Cường độ chùm sáng tỉ lệ với số phôtôn trong chùm sáng đó phát ra trong 1 giây
a Công thức Anhxtanh về hiện tượng quang điện
Trong hiện tượng quang điện có sự hấp thụ trọn vẹn một phôtôn ánh sáng chiếu tới Mỗi phôtôn bị hấp thụ sẽ truyền toàn bộ năng lượng của nó cho một êlectron Đối với các êlectron nằm trên bề mặt kim loại thì phần năng lượng này được dùng vào hai việc:
- Cung cấp cho êlectron đó một công A gọi là công thoát êlectron để nó bứt ra khỏi bề mặt kim loại
- Cung cấp cho êlectron đó một động năng ban đầu
Với các êlectron nằm ngay trên bề mặt kim loại thì động năng ban đầu này đạt giá trị cực
đại và được tính theo công thức Anhxtanh: h f = — = A + — mvổ,^^^
b Giải thích định luật quang điện thứ nhất
Để có hiện tượng quang điện thì năng lượng của mỗi phôtôn phải lớn hcm hoặc bằng công
I - 1 1 hc , hc
thoát êlectron: hí = — > A = > Ả < — = A,„
c Giải thích định luật quang điện thứ hai
Với chùm sáng kích thích có khả năng gây ra hiện tượng quang điện, số êlectron bị bật ra khói catôt trong một đơn vị thời gian tỉ lệ thuận với số phôtôn trong chùm sáng đập vào catôt Mặt khác, số phôtôn đập vào catôt trong một đơn vị thời gian tỉ lệ thuận với cưòng độ chùm sáng kích thích Khi đạt trạng thái dòng quang điện bão hòa, tất cả các êlectron sau khi bật ra khỏi catôt đều bay hết về anôt, vi vậy dòng quang điện bão hòa tỉ lệ với cường độ chùm sáng
Trang 31d Giải thích định luật quang điện thứ ba
Những sóng ánh sáng có bước sóng càng ngan thì phôtôn có năng lượng lớn tính chất hạt của chúng mạnh, tính chất sóng yếu
Bài 2: Hiện tượng quang điện trong
1 Hiện tưọTig quang dẫn
Bình thường bán dần là chất cách điện, khi được chiếu bời ánh sáng thích họp bán dẫn trớ thành chất dẫn điện Hiện tượng giảm mạnh điện trở của bán dẫn khi được chiếu bởi chùm sáng có bước sóng thích hợp gọi là hiện tượng quang dẫn
Giải thích: Hiện tượng quang dẫn được giải thích dựa vào hiện tượng quang điện trong như
sau; Khi chiếu ánh sáng thích họp vào bán dẫn có hiện tượng mỗi nguyên tử của khối bán dẫn hấp thụ chọn vẹn một phôton ánh sáng và truyền năng lưọng đó cho một hạt êlectron Hạt electron nhận được năng lượng sẽ bị bứt ra khỏi liên kết nhưng vẫn nằm bên trong khối bán dẫn và chở thành electron tự do Mồi hạt e sau khi giải phóng ra cũng đề lại một lồ trống mang điện tích dương, cả lỗ trống và êlectron tự do cùng tham gia vào quá trình dẫn điện và làm cho điện trớ của bán dẫn giảm đi Lúc này nếu đặt vào hai đầu bán dẫn một nguồn điện, dưới tác dụng của lực điện trường, bên trong bán dẫn sẽ hình thành ra dòng chuyển dời có hướng của các hạt êlectron ngược chiều điện trường và các lỗ trống sẽ “di chuyến” cùng chiều điện trường
và hình thành ra dòng điện
Chú ỷ: Sự “di chuyển” cúa lỗ trống được hiểu là sự đổi vị trí cúa nó theo hướng cùng chiều
điện trường khi có một hạt êlectron bị giái phóng ra từ nguyên tử tạo ra một lồ trống mới và lấp vào lỗ trống trước đó
2 Sự khác nhau của hiện tượng quang điện trong và ngoài
Hiện tượng quang điện ngoài thường xảy ra với kim loại, hiện tượng quang điện trong thường xảy ra với bán dẫn
Hiện tượng quang điện ngoài có sự bứt các êlectron ra khỏi khối chất, còn hiện tượng quang điện trong chỉ bứt các êlectron liên kết thành êlectron dẫn ngay trong khối chất đó
Trang 32Năng lượng cần để bứt êlectron ra khỏi liên kết trong bán dẫn khá nhỏ so với công thoát êlectron khởi kim loại, nên bước sóng của giới hạn quang điện trong lớn hơn bước sóng của giới hạn quang điện ngoài Giới hạn quang điện trong thường thuộc vùng hồng ngoại nhưng giới hạn quang điện ngoài thường thuộc vùng tử ngoại hoặc Rơnghen.
3 Quang trở
Định nghĩa: Là biến trớ có trị số thay đổi theo sự biến thiên của cường độ chùm sáng chiếu
vào nó Quang trở được ứng dụng trong các mạch điều khiến tự động
Cẩu tạo: Bộ phận chính cùa quang trở là một lớp bán dẫn được phủ trên một giá đỡ cách
điện, hai đầu lớp bán dẫn này có gắn các điện cực để nối vào nguồn điện như hình vẽ
Hoạt động: Bình thường nếu không chiếu sáng, quang trở cách điện Khi chiếu ánh sáng
thích họp, bán dẫn trở thành chất dẫn điện Khi cường độ chùm sáng càng mạnh, số hạt photon đập vào bán dẫn càng nhiều, sổ hạt e tự do được sinh ra càng lớn, khả năng dẫn điện của bán dẫn càng tốt, điện trở của bán dẫn càng giảm đi
4 Pin quang điện
Định nghĩa: Pin quang điện là nguồn điện trong đó quang năng được biến đổi trực tiếp
thành điện năng
Cẩu tạo: Pin quang điện có cấu tạo như hình vẽ, gồm một lớp kim loại rất mỏng và trong
suốt để ánh sáng dễ dàng truyền qua nó, lớp kim loại này được phủ lên một lớp bán dẫn loại
p, bên dưới lớp bán dẫn loại p là bán dẫn loại n Pin có điện cực dương nối với lớp kim loại mỏng, điện cực âm nối với thanh bán dẫn loại n Giữa bán dẫn loại p và loại n hình thành ra lớp chuyển tiếp có tính chất đặc biệt là chi cho phép êlectron khuếch tán theo một chiều từ p sang n
Hoạt động: Pin quang điện phổ biến là pin đồng ôxít Khi chiếu sáng qua lớp kim loại
mỏng vào bề mặt thanh CU2O, êlectron bị bứt ra khỏi liên kết và chỉ khuếch tán từ thanh CU2O sang thanh Cu Kết quà thanh CU2O mất êlectron trở thành điện cực dương, thanh Cu thừa êlectron trở thành điện cực âm, giữa hai điện cực xuất hiện ra một hiệu điện thế quang điện
Trang 33Bài 3: Mẩu nguyên tử của Bohr - Hiện tượng phát quang
2 Hai tiên đề của Bohr
Trước những vướng mắc của mẫu hành tinh nguyên tử, Bohr tiếp tục phát triển bằng cách đưa ra hai tiên đề:
Tiên đề ỉ (Tiên đề về trạng thái dừng): Nguyên tử chỉ tồn tại trong những trạng thái có năng
lưọng xác định, gọi là trạng thái dừng Trong các trạng thái dừng, nguyên tử không bức xạ năng lượng
(Có thể hiểu đơn giản như sau; Khi nguyên tử ở trạng thái dừng thì năng lượng của nó không đổi tức các hạt electron vẫn quay quanh hạt nhân và không bức xạ ra năng lượng, nên năng lượng của các hạt electron không đổi, các electron vẫn quay trên quỹ đạo có bán kính xác định, không bị rơi vào hạt nhân nên nguyên tử vẫn bền vững.)
Tiên đề 2 (Tiên đề về hấp thụ và bức xạ năng lượng): Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái
dừng có năng lượng cao Ec sang trạng thái dừng có năng lượng thấp hơn Ej thì nguyên tử phát
ra một phôtôn có năng lượng: c = h f = E(^ -E ^ Ngược lại, nếu nguyên tử đang ở trạng thái
dừng có năng lượng thấp E t hấp thụ một phôtôn có năng lượng E = h f đúng bàng hiệu E(- - E.,
thì sẽ chuyên lên trạng thái dừng có năng lượng Ec lớn hơn.
3 Giải thích sự tạo thành quang phố vạch của hiđrô
Cẩu tạo nguyên tử Hidro:
Nguyên tử Hidro gồm hạt nhân và một êlectron quay quanh hạt nhân Bình thường nguyên
tử ở trạng thái cơ bản nó có mức năng lượng thấp nhất, êlectron quay trên quỹ đạo K gần hạt nhân nhất có bán kính quỹ đạo Tq =5,3.10^"m Ngoài ra khi bị kích thích, êlectron có thể quay theo một trong vô số các quỹ đạo dừng có bán kính xác định, khi ở quỹ đạo dừng thứ n
-1 3 6eVthì mức năng lượng của nguyên tử là E,, = -— Các quỹ đạo dừng của nguyên tử Hidro
n “
bao gồm:
Trang 34Số thứ tự 1 2 3 4 5 6
Bán kính ro 4ro 9ro 16ro 25ro 36ro
3 2 I
Laiman
- Quang phổ vạch phát xạ của hiđrô gồm 3 dãy:
+ Dãy Laiman gồm các vạch ở vùng tử ngoại
được tạo thành khi e từ các quỳ đạo ngoài chuyển về K 4
quỹ đạo K
+ Dãy Banme gồm các vạch được tạo thành khi e từ quỳ đạo ngoài chuyển về quỹ đao L Các vạch này một phần nằm trong vùng từ ngoại, một phần nằm trong vùng nhìn thấy, trong vùng nhìn thấy có 4 vạch gồm: vạch đỏ có À,| = 0,656pm; vạch lam Ằ.2 = 0,486pm; vạch chàm
có =0,434pm ; vạch tím có =0,410pm
+ Dãy Pasen gồm các vạch ở vùng hồng ngoại được tạo thành khi e từ các quỳ đạo ngoài chuyển về quỹ đạo M
4 Hiện tượng phát quang
Có một sổ chất khi hấp thụ năng lượng dưới một dạng dạng nào đó thì có thể phát ra những bức xạ điện từ trong miền ánh sáng nhìn thấy Hiện tưọTig đó gọi là hiện tưọng phát quang
Mỗi chất phát quang khi bị kích thích luôn có một quang phổ đặc trưng của nó, ngoài ra khi ngừng kích thích, tùy từng chất mà ánh sáng phát ra có thể bị tắt ngay hoặc vẫn còn tiếp tục kéo dài
Hiện tượng phát quang có thể tồn tại dưới các dạng hoá quang như án sáng phát ra từ đom đóm; điện quang như ánh sáng phát ra từ đèn led, phát quang catốt phát ra từ ống dòng tia catốt khi đập vào màn huỳnh quang
Hiện tượng quang phát quang là hiện tượng phát ra ánh sáng lạnh của một chất khi chất đó được kích thích bởi ánh sáng thích họp
Hiện tượng quang phát quang được phân ra hai trường họp: lân quang và huỳnh quang;Lân quang là hiện tượng ánh sáng phát quang phát ra vẫn còn tiếp tục kéo dài từ 10“*s trở lên sau khi tắt đi ánh sáng kích thích Lân quang thường xảy ra với những chất phát quang là chất rắn
Huỳnh quang là hiện tượng ánh sáng phát quang phát ra vẫn bị tắt ngay trong 10“*s đầu tiên
kể từ khi tẳt đi ánh sáng kích thích Huỳnh quang thường xảy ra với những chất phát quang là chất lỏng hoặc chất khí
Trang 35lượng cao Khi ở trạng thái dừng có mức năng lượng cao, hạt electron linh động hơn và do có
sự tương tác với các nguyên tử lân cận nên mất bót năng lượng và không tồn tai ở quỹ đạo có mức năng lượng cao được nữa, nó phải chuyển về quỹ đạo trong đồng thời phát ra photon ánh
lo
d
I
Bài 4; Hiện tượng hấp thụ và lọc lựa ánh sáng
Màu sắ c các vật - Tia laze
1 Hiện tượng hấp thụ và lọc lựa ánh sáng
Chiếu một chùm sáng có cường độ lo qua một môi trưòng trong suốt có chiều dày d như hình vẽ, chùm sáng sau khi khúc xạ qua môi trường sẽ có cường độ bị giảm đi theo quy luật hàm mũ với biểu thức: I =
Trong đó:
lo là cường độ chùm sáng ban đầu
I là cường độ chùm sáng khi ra khỏi môi trường đó
d là chiều dài đường đi của ánh sáng trong môi trường,
a là hệ số hấp thụ ánh sáng, phụ thuộc vào bản chất môi
trường và cấu tạo của chùm sáng
Chú ý: Do cưòng độ chùm sáng tỉ lệ với số hạt photon bên theo hệ thức I = N.s Mặt khác,
theo thuyết lưọng tử, khi ánh sáng truyền đi, năng lượng của môi photon không đổi, vì vậy để cưòng độ chùm sáng giảm theo quy luật hàm mũ thì số hạt photon phái bị môi trường hấp thụ
và giảm đi theo quy luật hàm mũ với biểu thức: N = No.e““‘^ Trong đó:
No là hạt photon ban đầu của chùm sáng
N là số hạt photon của chùm sáng khi ra khỏi môi trường đó
2 Màu sắc các vật
Màu sắc của vật là tổng hợp những thành phần đơn sắc vật đó không hấp thụ và bị phản chiếu tới mắt Màu sắc của vật phụ thuộc vào bản chất của vật và cấu tạo chùm sáng khi chiếu vào nó
Trang 36- Xét một vật A có màu trắng trong điều kiện ánh sáng chiếu vào nó là ánh sáng trắng (gồm
đủ các thành phần đon sắc biến đổi liên tục từ đở đến tím), điều này chứng tỏ vật A đã không hấp thụ bất cứ thành phần đơn sắc nào trong chùm sáng trắng chiếu tới nó, những thành phần không hấp thụ này được phản chiếu hết tới mắt vì vậy ánh sáng tới mắt vẫn là ánh sáng trang
và mắt quan sát thấy vật có màu trắng
Neu thay ánh sáng trắng bàng ánh sáng đơn sắc hoặc đa sắc khác, chắc chan vật A vẫn không hấp thụ thành phần đơn sắc nào trong chùm sáng chiếu vào nó Toàn bộ các thành phần đơn sẳc chiếu vào đều bị phản chiếu tới mắt, do đó nếu chùm sáng chiếu tới mắt có màu gì thì chùm sáng phản chiếu từ vật tới mắt sẽ có màu đó và màu sắc của vật sẽ giống như màu của của chùm sáng chiếu vào nó
- Xét vật B có màu đỏ trong điều kiện ánh sáng trắng, muốn vậy ánh sáng tới mắt phải là ánh sáng đơn sắc đỏ Điều này chứng tỏ các thành phần đơn sắc khác của chùm sáng trang đã
bị vật hấp thụ hết, chi còn thành phần đơn sắc đỏ vật không hấp thụ và bị phản chiếu tới mắt.Nếu chiếu vào vật B một chùm sáng đơn sắc hoặc đa sắc nhưng không chứa thành phần đơn sắc đỏ thì chắc chắn tất cả các thành phần đơn sắc chiếu vào đều bị vật hấp thụ, không còn tia sáng nào phán chiếu tới mắt và vật sẽ có màu đen
ớ trạng thái kích thích này, nếu bắn ngang qua nó một hạt photon có nâng lượng
hc
8 = hf = — = E^ - E.,., ngay lập tức nguyên tử sẽ bị cảm ứng bởi bức xạ điện từ trên và cácelectron sẽ chuyến về trạng thái cơ bản ban đầu, đồng thời phát ra một photon có cùng tần số bay song song cùng chiều với photon kích thích
Kết luận: Phát xạ cảm ứng là hiện tượng nguyên tử ở trạng thái kích thích phát ra được
photon ánh sáng khi nó bị cảm ứng bởi một bức xạ điện từ có cùng tần số
b Tia Laze
Tia laze được tạo ra bởi hiện tượng phát xạ cảm ứng theo nguyên tắc sau:
- Liên tục chiếu chùm sáng đơn sắc có năng lưọng của mỗi photon thoả mãn
Trang 37- Hai đầu mẫu chất được gắn gương phản xạ
đặc biệt là cho các hạt photon phản xạ qua lại
nhiều lần bên trên mẫu chất, mỗi lần như thế nó
kéo theo hàng loạt các hạt photon mới sinh ra
Cứ như vậy sau một thời gian rất ngắn, số lượng
photon trong chùm sáng tăng lên rất nhanh, khi
cường độ chùm sáng đủ mạnh, gương phản xạ
bị xuyên thủng, tia sáng lọt ra bên ngoài được
gọi là tia laze
Ằ
nên có bước sóng giống nhau nên ta nói laze là chùm tia có tính đon sắc
+ Các photon trong chùm tia chuyển động song song với nhau nên laze có tính định hướng rất cao
+ Số lượng photon trong chùm tia laze rất lớn nên đây là chùm tia có cường độ cao
Kểt luận: Laze là chùm tia phát xạ cảm ứng có tính đơn sắc, tính định hướng và cường độ
rất cao
Trang 38PHẦN 2: PHÂN CHỦ ĐỀ BÀI TẬP VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI
Chủ đề 1: Các bài toán đưn thuần sừ dụng công thức Anhxtanh
Ví du I : Catôt của tế bào quang điện được làm từ kim loại có công thoát êlectron là A = 2,8eV
Chiểu vào bề mặt catôt ánh sáng đon sắc có bước sóng X = 0,l5qm Xác định giới hạn quang điện của kim loại làm catôt và vận tốc cực đại của êlectron khi bật ra khỏi bề mặt catôt?
Vi du 2: Catôt của tế bào quang điện được làm từ kim loại có công thoát êlectron là A = 2,4eV
Chiếu vào bề mặt catôt ánh sáng đon sắc có bước sóng X = 0,18|am Tính hiệu điện thế đế triệt
tiêu dòng quang điện
-19
1,6.10“
= 4,5V
Trang 39Chủ đề 2: Chuyển động của electron trong điện trường và từ trường
Ví du 1: Catôt của tế bào quang điện được làm từ kim loại có công thoát êlectron là A =
3,2.10~'^J Chiếu vào bề mặt catôt ánh sáng đơn sắc có bước sóng X = 0,24|0,m Sau khi bật ra
khỏi bề mặt kim loại, êlectron được bay trong điện trưòmg đều với U a k = 8V Tính động năng cực đại của êlectron khi đập vào bề mặt anôt
w = w ; “ +e.U^^ =5,081.10^’' ' +1,6.10“'‘'.8 = 17,881.l O '’ !
Ví du 2: Công thoát êlectron của kim loại làm catôt trong tế bào quang điện là A = 3,2.10”''^J
Chiếu vào bề mặt kim loại ánh sáng đơn sắc có bước sóng X = 0,24pm Dùng màn chắn tách ra một chùm hẹp các êlectron quang điện và hướng chúng bay vào theo chiều cường độ điện trường trong lòng của tụ điện có hai bản đặt cách nhau một khoảng d = 2cm hiệu điện thế giữa hai bản của tụ điện u = 4V Tính quãng đưòng tối đa mà êlectron bay được theo chiều cưòng
F = q E , do q < 0 nên lực này ngược chiêu điện trường và làm cho êlectron chuyên động chậm dần đều với gia tốc a Khi hạt êlectron dừng lại thì toàn bộ động năng ban đầu đã chuyển hoá thành công đế thắng lực điện trường, lúc đó quãng đưòng tối đa hạt êlectron đi được là s thì:
W !r = F.s = |q| E.S = |q| — do |U | ^ .s o 5,081.10“"* = 1,6.10“'’ .s s = 0,016m = 16mm
Ví du 3: Công thoát êlectron của kim loại làm catôt trong tế bào quang điện là A = 3,2.10~'^J
Chiếu vào bề mặt kim loại ánh sáng đơn sắc có bước sóng X = 0,18pm Dùng màn chắn tách ra một chùm hẹp các êlectron quang điện và hưóng chúng bay vào vuông góc với từ trường đều
có độ lớn của cảm ứng từ là B = 5.10“*’T Xác định bán kính cực đại của quỹ đạo êlectron bay trong từ trưòng?
A Rmax = 0,04m B Rmax = 0,15m c Rmax = 0,03m D Rmax = 0,25m
Trang 40Ví du 4: Công thoát êlectron của kim loại làm catôt trong tế bào quang điện là A = 3.2.10 '"j
Chiếu vào bề mặt kim loại ánh sáng đơn sắc có bước sóng Dùng màn chắn tách ra mộtchùm hẹp các êlectron quang điện và hướng chúng bay vào vuông góc với từ trường đều có độ lớn cảm ứng từ là B = 2.10-^T Biết các hạt êlectron bay với quỹ đạo tròn bán kính lớn nhất là
^max = 0,10m Xác định bước sóng ánh sáng chiếu lên bề mặt kim loại?
B = 3,2T, công thoát của êlectron của kim loại là A = 3,2eV và vectơ vận tốc của êlectron cóphương vuông góc với vectơ cảm ứng từ B
A X = 0,248pm B Ầ = 0,288pm c Ằ = 0,362p,m D x = 0,268pm