Sóng ánh sáng lượng tử ánh sáng

Full lý thuyết giảng dạy và bài tập toàn bộ chương Giao thoa ánh sáng + Tán sắc ánh sáng+ Nhiễu xạ và giao thoa ánh sáng+ Quang phổ+ Các loại tia+Các bài tập trắc nghiệm và tự luận các dạng từ cơ bản đến nâng cao Full lý thuyết giảng dạy và bài tập toàn bộ chương Lượng tử ánh sáng+ Hiện tượng quang điện và các định luật quang điện+ Quang trở và pin quang điện+ Mẫu nguyên tử Bo và quang phổ vạch nguyên tử Hidro+ Sự phát quang và sơ lược về laze+Các bài tập trắc nghiệm và tự luận các dạng từ cơ bản đến nâng cao

Sóng ánh sáng

A Tán sắc ánh sáng

1 Định nghĩa:

- Khi đi qua lăng kính, chùm ánh sáng trắng sẽ :

+ Bị lệch về phía đáy của lăng kính , tuân theo định luật khúc xạ ánh sáng

+ Bị tách thành nhiều chùm sáng có màu khác nhau từ đỏ đến tím Trong đó chùm tia màu đỏ lệch ít nhất và chùm tia màu tím lệch nhiều nhất.

- Hiện tượng ánh sáng trắng bị tách thành nhiều màu từ đỏ đến tím khi đi qua lăng kính gọi là hiện tượng tán sắc ánh sáng.

- Dải sáng nhiều màu từ đỏ đến tím gọi là quang phổ của ánh sáng trắng , nó gồm 7 màu chính : đỏ , cam, vàng , lục , lam chàm tím

- Góc lệch của các tia sáng : D đỏ < D cam < D vàng < < D tím

2 Nguyên nhân:

- Ánh sáng trắng là hỗn hợp của nhiều ánh sáng đơn sắc từ đỏ đến tím

- Chiết suất của chất dùng làm lăng kính đối với các ánh sáng đơn sắc khác nhau thì khác nhau

(n = g() ) Chiết suất đối với áng sáng đỏ thì nhỏ nhất , đối với ánh sáng tím thì lớn nhất

Tức là : n đỏ < n cam < < n tím

- Tính chất này là tính chất chung cho mọi môi trường trong suốt Khi ánh sáng trắng truyền qua các môi trường trong suốt như lưỡng chất phẳng ,bản mặt song song , thấu kính , lăng kính đều xảy ra hiện tượng tán sắc nhưng thể hiện rõ nhất khi truyền qua lăng kính Hiện tượng tán sắc xảy ra đổng thời với hiện tượng khúc xạ ánh sáng

3 Ứng dụng:

- Ứng dụng trong máy quang phổ: Tách chùm sáng đa sắc thành các thành phần đơn sắc.

- Giải thích các hiện tượng xảy ra trong tự nhiên như cầu vồng bảy sắc.

- Là hỗn hợp của nhiều ánh sáng đơn sắc có màu biến thiên từ đỏ đến tím.

6 Chiết suất – Vận tốc và bước sóng:

- Chiết suất của một môi trường đối với môi trường khác là chiết suất tỉ đối

- Chiết suất của một môi trường đối với chân không là chiết suất tuyệt đối của môi trường đó Chiết suất của chân không/ không khí = 1



  

- Vì chiết suất của một môi trường vật chất là n > 1 nên   n

- Chiết suất của thủy tinh biến thiên theo màu sắc của ánh sáng và tăng dần từ màu đỏ tới màu tím.

7 Các công thức liên quan:

- Phản xạ ánh sáng: i = i’

- Khúc xạ ánh sáng: Hiện tượng khi ánh sáng truyền qua bề mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt bị gãy

khúc đổi hướng đột ngột ở mặt phân cách được gọi là hiện tượng khúc xạ ánh sáng n sin i n sin r1  2

- Phản xạ toàn phần: Cho 2 môi trường 1 và 2 với độ chiết suất tương ứng là n1 và n2 với n1 > n2 Khi một tiasáng đi từ môi trường 1 tới bề mặt phân cách giữa môi trường 1 với môi trường 2 mà góc tới đạt giá trị đủ lớngh

i i với igh

là góc khúc xạ giới hạn thì tia sáng sẽ phản xạ ngược lại môi trường cũ thay vì khúc xạ sang môi trường mới

2 gh 1

nsin i

n

 ( n1  n2)

*Lăng kính: Là một khối chất trong suốt (thủy tinh, thạch anh…), hình

lăng trụ đứng, có tiết diện thẳng là một hình tam giác

- Góc giữa hai mặt bên của lăng kính được gọi là góc chiết quang A

- Góc lệch giữa tia đỏ và tia tím là:   D Dtim Ddo

* Thấu kính: Là một khối chất trong suốt giới hạn bởi

thể là mặt phẳng Với thấu kính mỏng thì hai chỏm cầu

rất nhỏ so với bán kính R1 và R2

- Căn cứ vào hình dạng và tác dụng của thấu kính

người ta chia nó ra làm 2 loại: thấu kính hội tụ (rìa

mỏng hơn giữa), thấu kính phân kì (rìa dày hơn giữa).

- Đường thẳng nối tâm hai mặt cầu được gọi là quang

trục chính Quang tâm O là giao điểm của trục chính với 2 chỏm cầu (do hai chỏm cầu rất mỏng nên có thể coi như hai giao điểm với trục chính trùng nhau) Các đường thẳng đi qua quang tâm, không trùng với trục chính được gọi là trục phụ của thấu kính.

- Chiếu một chùm sáng đơn sắc song song với trục chính, ta được một chùm tia ló hội tụ tại một điểm, hoặc phân

kỳ và các đường đi của tia ló kéo dài cắt nhau tại 1 điểm Điểm đó gọi là tiêu điểm của thấu kính Khoảng cách

từ tiêu điểm đến quang tâm gọi là tiêu cự f của thấu kính Mặt phẳng vuông góc với trục chính tại tiêu cự gọi là tiêu diện của thấu kính Mọi tia sáng chiếu song song song với trục phụ thì cho tia ló đi qua hoặc có đường kéo dài đi qua tiêu điểm phụ

- Độ tụ của một thấu kính

1Df

 ( đơn vị của f là mét, đơn vị của D là điốp)

- Ta quy ước, thấu kính hội tụ có tiêu cự dương, độ tụ dương, thấu kính phân kì có tiêu cự âm, độ tụ âm Đối với

Quy ước bán kính mặt lồi có giá trị dương, bán kính mặt lõm có giá trị âm, bán kính mặt phẳng là vô cực

Bài 1: Chiếu một chùm tia sáng trắng hẹp đến lăng kính thuỷ tinh có tiết diện thẳng là tam giác đều trong điều

kiện tia sáng màu lục có góc lệch cực tiểu là 400 Chiết suất của thuỷ tinh đối với ánh sáng tím là 1,554

a, Tính chiết suất của thuỷ tinh đối với ánh sáng màu lục

b, Mô tả chùm tia sáng ló ra khỏi lăng kính

ĐS: a, nL = 1,532 b, chùm ló ra khỏi lăng kính tạo thành quang phổ liên tục

Bài 2: Một lăng kính có góc chiết quang A = 600 và làm bằng thuỷ tinh có chiết suất đối với ánh sáng đỏ làd

n  1, 414 � 2 và đối với ánh sáng tím là nt  1,732 � Chiếu vào mặt bên của lăng kính một chùm tia sáng 3 trắng hẹp sao cho tia đỏ có góc lệch cực tiểu

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

b, Phải quay lăng kính quanh cạnh A một góc bằng bao nhiêu và theo chiều nào để tia tím trong chum tia đó sẽ

có góc lệch cực tiểu

ĐS: a,iđ = 450 ; Dmin = 300 b, quay quanh cạnh A một góc 150 theo chiều KĐH

Bài 3: Một chùm tia sáng trắng hẹp đến lăng kính thuỷ tinh có tiết diện thẳng là tam giác đều trong điều kiện góc

lệch của tia sáng tím cực tiểu Chiết suất của thuỷ tinh đối với ánh sáng tím nt = 1,53; với ánh sáng đỏ nđ = 1,51.Tính góc tạo bởi tia đỏ và tia tím trong chùm trong chùm tia đó

ĐS: Dmint – Dđ = 0,032rađ

Bài 4: Một lăng kính thuỷ tinh có tiết diện thẳng là tam giác đều ABC đáy BC, góc chiết quang A Chiết suất của

thuỷ tinh đối với ánh sáng đỏ, vàng, tím lần lượt: nđ = 1,51 ; nv = 1,52 ; nt = 1,53 Chiếu chùm tia sáng trắng hẹp đến mặt AB của lăng kính sao cho tia tới nằm dưới pháp tuyến ở điểm tới I

a, Xác định góc tới của tia sáng để tia vàng có góc lệch cưc tiểu

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

A Bảy vạch sáng từ đỏ đến tím, ngăn cách nhau bằng những khoảng tối

B Cách vạch màu sáng, tối xen kẻ nhau

C Ánh sáng trắng

D Một dải có màu đỏ đến tím nối liền nhau một cách liên tục.

3 Gọi nđ, nt và nv lần lượt là chiết suất của một môi trường trong suốt đối với các ánh sáng đơn sắc đỏ, tím và vàng Sắp xếp nào sau đây đúng?

A nđ < nv < nt

B nv > nđ > nt

C nđ > nt > nv

D nt > nđ > nv

4 Chiếu xiên góc một tia sáng gồm hai ánh sáng màu vàng và màu chàm từ không khí xuống mặt nước trong chậu, khi đó

A Góc khúc xạ của tia màu chàm lớn hơn góc khúc xạ của tia màu vàng

B Góc khúc xạ của tia màu chàm nhỏ hơn góc khúc xạ của tia màu vàng

C Góc khúc xạ của tia màu chàm lớn hơn góc tới

D Góc khúc xạ của tia màu vàng lớn hơn góc tới

5 Chiết suất của nước đối với tia đỏ là nđ, tia tím nt Chiếu tia sáng tới gồm cả hai ánh sáng đỏ và tím từ nước ra không khí với góc tới i sao cho t d

sin i

Hỏi tia sáng ló ra ngoài không khí là tia nào?

A Không có tia nào ló ra

Bài 7: Chiếu một chùm tia sáng trắng hẹp song song coi như một tia sáng vào mặt bên AB của một lăng kính có

A = 500, dưới góc tới i1 = 600 Chùm tia ló ra khỏi mặt AC gồm nhiều màu sắc biên thiên liên tục từ đỏ đến tím Biết chiết suất của chất làm lăng kính đối với các tia đỏ và tím lần lượt là nđ = 1,54 và nt = 1,58 Hãy xác địnhgóc hợp bởi tia đỏ và tia tím khi đi ra khỏi lăng kính.

A 37,10 B.24,760 C.2,340 D.3,3240

Bài 8: Một lăng kính thủy tinh có góc A = 80, B = 900, nt = 1,6644 và nđ = 1,6552 Chiếu một chùm tia sáng trắng hẹp, song song theo phương vuông góc mặt bên của lăng kính Dùng một màn ảnh song song mặt bên AB và sau lăng kính một khoảng l = 1m thu được chùm tia ló ra khỏi lăng kính Xác định khoảng cách giữa hai vệt sáng đỏ

và tím trên màn.

A.5,3152 mm B.1,3 mm C.5,2416 mm D.1,6522 mm

Bài 9: Chiếu một chùm ánh sáng hẹp song song đi từ không khí vào một bể nước dưới góc tới i = 600, chiều sâu của bể nước là h = 1m Dưới đáy bể đặt một gương phẳng song song với mặt nước Biết chiết suất của nước đối với tia tím và tia đỏ lần lượt là 1,34 và 1,33 Tính độ rộng của chùm tia ló trên mặt nước.

A.11 mm B.12 mm C.13 mm D.14 mm

Bài 10: Chiếu một chùm tia sáng trắng song song từ không khí đến mặt một khối thủy tinh nằm ngang dưới góc

tới 600 Cho chiết suất của thủy tinh đối với tia tím và tia đỏ lần lượt là nt  1,732 � và 3 nd  1, 414 � 2 thì tỉ

số giữa bề rộng chùm khúc xạ tím và đỏ trong thủy tinh là bao nhêu?

A.1,58 B.0,91 C.1,73 D.1,1

Bài 11: Chiếu một tia sáng tráng từ không khí vào một bản thủy tinh hai mặt song song nhau có chiều dày e =

10cm dưới góc tới i = 800 Biết chiết suất của thủy tinh đối với tia đỏ và tia tím lần lượt là nđ = 1,472 và nt =1,511 Tính khoảng cách giữa hai tia ló đỏ và tím.

A.1,2 mm B.2,04 mm C.0,35 mm D.0,75 mm

Bài 12: Một thấu kính mỏng 2 mặt lồi cùng bán kính R1 = R2 = 10cm, chiết suất của chất làm thấu kính đới vớitia đỏ và tia tím lần lượt là nđ =1,61; nt = 1,69 Chiếu một chùm ánh sáng trắng song song với trụ chính Đặt mộtmàn ảnh vuông góc trục chính và đi qua tiêu điểm của tia đỏ Tính độ rộng của vệt sáng trên màn Biết thấu kính

có rìa là đường tròn có đường kính d = 2,5cm.

A.2,0012 cm B.1,69 cm C.3,281 cm D.7,246 cm

Bài 13: Một tia sáng đơn sắc truyền tới điểm I trong mặt phẳng tiết diện thẳng đi qua tâm của một giọt nước hình

cầu trong suốt có chiết suất n với góc i = 450 Tia ló truyền đến điểm J thuộc bề mặt phân cách giữa giọt nước và không khí thì bị phản xạ một phần và truyền tới điểm K sau đó khúc xạ ra ngoài Biết nđ = 1,32 và nt = 1,35 Tính góc lệch giữa tia ló màu đỏ và tia ló màu tím.

A 3,20 B.32,50 C.100 D.2,50

Bài 14: Một lăng kính thủy tinh có tiết diện thẳng là tam giác ABC góc A = 600 đặt trong không khí Một chùm tia sáng đơn sắc hẹp màu lam hẹp song song đến mặt AB theo phương vuông góc thì thu được tia ló đi là là trên mặt AC Tính chiết suất của chất làm lăng kính đối với tia màu lam.

A 0,866 B.1,115 C.1,33 D.1,414

Bài 15: Một lăng kính thủy tinh có tiết diện thẳng là tam giác ABC cân tại A.Một tia sáng đơn sắc đến AB theo

phương vuông góc với nó sau hai lần phản xạ toàn phần trên hai mặt AC, AB thì ló ra ngoài theo phương vuông góc với BC Tính góc chiết quang A.

A 720 B.360 C.900 D.450

Bài 16: Một thấu kính hội tụ mỏng có hai mặt cầu giống nhau, bán kính R, có chiết suất đối với tia đỏ là nđ =1,60, đối với ánh sáng tím là nt = 1,69 Ghép sát vào thấu kính trên là một thấu kính phân kỳ, hai mặt cầu giống nhau bán kính R Tiêu điểm của hệ thấu kính này đối với tia đỏ và tia tím trùng nhau Thấu kính phân kỳ có chiết suất đối với tia đỏ (n1) và đối với tia tím (n2) liên hệ với nhau bởi:

2 Định nghĩa:

- Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng là hiện tượng tia sáng bị lệch khỏi phương truyền thẳng khi đi gần vật cản ánh sáng Hiện tượng nhiễu xạ không giải thích bằng quang hình học, nó chỉ có thể giải thích dựa trên lý thuyết sóng ánh sáng.

II Giao thoa ánh sáng:

- Ánh sáng từ đèn Đ qua kính lọc sắc đỏ F chiếu sáng khe S làm cho khe S trở thành nguồn phát sóng ánh sáng, truyền đến hai khe S1,S2 (khe Y-âng) Hai khe S1,S2 được chiếu bởi cùng một nguồn sáng nên trở thành hai nguồn kết hợp có cùng tần số => Hai sóng phát ra là hai sóng kết hợp có cùng bước sóng và có độ lệch pha không đổi

- Tại vùng không gian hai sóng đó chồng lên nhau gọi là vùng giao thoa, xuất hiện các vạch sáng màu đỏ xen kẽ các vạch tối, song song với khe S, các vạch sáng thể hiện tập hợp điểm hai sóng giao thoa với biên độ cực đại, vạch tối thể hiện tập hợp điểm hai sóng triệt tiêu nhau.

a là

khoảng cách giữa 2 khe hẹp S1,S2

D là khoảng cách từ 2 khe S1,S2 đến màn quan sát hiện tượng giao thoa

a << D

O là điểm tại trung tâm của màn quan sát

 Xét điểm A trên màn quan sát được xác định bởi OA x,S A d ,S A d  1  1 2  2

- Vân tối không có khái niệm bậc giao thoa.

- Vị trí vân sáng là chỗ sáng nhất của vân và từ vị trí đó độ sáng sẽ giảm dần cho đến bằng 0 tại vân tối.

 Khoảng vân là khoảng cách giữa hai vân sáng hoặc hai vân tối cạnh nhau:

Dia



.

 Giao thoa ánh sáng trắng:

 Ánh sáng trắng là tập hợp nhiều ánh sáng đơn sắc có bước sóng biên thiên liên tục từ

 Khi chiếu ánh sáng trắng vào 2 khe Y-âng ta thu được hệ quang phổ như hình trên.

 Mỗi ánh sáng đơn sắc cho một hệ vân giao thoa riêng không chồng khít lên nhau Tại trung tâm, tất cả các ánh sáng đơn sắc đều có vân sáng bậc 0 nên vân trung tâm sẽ là vân màu trắng.

 Các vân sáng bậc 1,2,3,…,n của ánh sáng đơn sắc không chồng khít lên nhau nên chúng tạo thành các vạch sáng viền màu sắc tím trong và đỏ ngoài.

 Độ rộng quang phổ bậc k là khoảng cách từ vân sáng đỏ bậc k đến vân sáng tím bậc k (cùng một phía đối với vân trung tâm:

1 Trong thí nghiệm Iâng về giao thoa ánh sáng , khoảng cách giữa 2 khe là a = 1,2mm ; khoảng cách từ 2 khe đến màn là

D = 2m , bước sóng  = 0,6m Tính khoảng vân giao thoa

2: Trong thí nghiệm Iâng về giao thoa với ánh đơn sắc có bước sóng =0,5 Khoảng cách từ hai khe đến màn 1m, khoảngcách giữa hai khe sáng là 0,5mm Khoảng cách giữa hai vân sáng liên tiếp :

vân tối số 4 có tọa độ

vân sáng thứ 3 đến vân sáng chính giữa là 1,8mm Bước sóng đơn sắc dùng trong thí nghiệm là

9 Trong thí nghiệm Iâng về giao thoa ánh sáng, người ta dùng ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,6 μm Hiệu khoảng cách

từ hai khe đến vị trí quan sát được vân sáng bậc 4 bằng bao nhiêu?

A 3,6 μm B 2,4 μm C 1,2 μm D 4,8 μm

 Dạng 2: Xác định khoảng cách vân, tính chất tại điểm M

a Tìm khoảng cách giữa: vân sáng 5 và sáng 2 ; vân tối 3 và tối 6 ; sáng 4 và tối 7 cùng phía

b Tìm khoảng cách giữa: vân sáng 5 và sáng 2 ; vân tối 3 và tối 6 ; sáng 4 và tối 7 cùng phía

c Xác định tính chất ánh sáng tại điểm M cách VTT 2mm ; 5,5mm ; 7,7mm

sắc dùng trong thí nghiệm là 0,5m Khoảng cách từ vân sáng bậc 1 đến vân sáng bậc 10 là:

A 4,5mm B 5,5mm C 4,0mm D 5,0mm

3 Trong thí nghiệm Iâng, 2 khe sáng cách nhau 0,1mm và cách màn 1m Khoảng cách giữa 3 vân sáng liên tiếp là 9mm.Ánh sáng thí nghiệm có bước sóng:

A 0,55 μm B 0,45 μm C.0,65 μm D 0,75 μm

4 Hai khe Iâng cách nhau 3mm được chiếu bằng ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,60 μm Các vân giao thoa được hứngtrên màn cách hai khe 2m Tại điểm M cách vân trung tâm 1,2 mm có:

A vân sáng bậc 2 B vân sáng bậc 3 C vân tối thứ 2 D vân tối thứ 3

5 Trong một thí nghiệm giao thoa ánh sáng, đo được khoảng cách từ vân sáng thứ tư đến vân sáng thứ 10 ở cùng một phíađối với vân sáng trung tâm là 2,4 mm, khoảng cách giữa hai khe Iâng là 1mm, khoảng cách từ màn chứa hai khe tới mànquan sát là 1m Bước sóng ánh sáng dùng trong thí nghiệm là:

A λ = 0,40 μm B λ = 0,45 μm C λ = 0,68 μm D λ = 0,72 μm

7 Trong giao thoa vớí khe Young có a = 1,5mm, D = 3m, người ta đếm có tất cả 7 vân sáng mà khoảng cách giữa hai vânsáng ngoài cùng là 9mm Tìm λ:

A 0,6μm B 0,4μm C 0,75μm D 0,55μm

8 Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng với khe Y-âng, biết rằng bề rộng hai khe a = 0,6 mm, khoảng cách D = 2 m Bước

A 1,2 cm B 1,4 cm C 0,6 cm D 4,8 cm

9 Trong thí nghiệm Iâng về giao thoa ánh sáng khoảng cách giữa hai khe là 2mm, khoảng cách từ hai khe đến màn là 1m, ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,5m Khoảng cách giữa vân sáng bậc 3 và vân tối thứ 5 ở hai bên so với vân sáng trung

sáng hay vân tối thứ mấy ?

vân tối thứ mấy ?

A Vân tối ứng với k = 9 B Vân tối ứng với k = 8 C Vân sáng ứng với k = 8 D Khác

A Vân tối thứ 4 B Vân sáng thứ 4 C Vân sáng bậc 6 D Vân tối thứ 5

13 Trong thí nghiệm Iâng về giao thoa với ánh đơn sắc có bước sóng = 0,5 Khoảng cách từ hai khe đến màn 1m, khoảngcách giữa hai khe sáng là 0,5mm Tạị M trên màn (E) cách vân sáng trung tâm 3,5mm là vân sáng hay vân tối thứ mấy:

14 Trong thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng Khoảng cách từ hai khe sáng đến màn là 2m khoảng cách giữa hai khesáng là 0,5 mm Ánh sáng trong thí nghiệm có bước sóng 0.4 m Tại một điểm cách vân sáng trung tâm 6,4 mm sẽ là vânsáng bậc mấy ?

A bậc 4 B bậc 6 C bậc 5 D bậc 3

A Vân tối bậc 4 B Vân sáng bậc 3 C Vân sáng bậc 6 D Vân tối bậc 5

 Dạng 3: Giao thoa với ánh sáng trắng

1 Trong thí nghiệm Y-âng, a = 2mm ; D = 2m hai khe được chiếu bằng ánh sáng trắng có bước sóng từ 0,38 đến 0,76 m

a Tính bề rộng quang phổ bậc 1 ; bậc 4 ; bậc 6

b Tại vị trí cách VTT 3,5mm có những đơn sắc nào cho vân sáng, vân tối

rộng của quang phổ bậc 1 và quang phổ bậc 3:

1, 4 42

4 Trong thí nghiệm Iâng, a = 2mm ; D = 2m Nguồn phát ánh sáng trắng Xác định khoảng cách từ vân sáng thứ 5 và vân

A 2,66mm B 3,42mm C 4.18mm D 26,6mm

5 Trong thí nghiệm của I-âng với nguồn phát là ánh sáng trắng có bước sóng 0,4m� � 0,76m; a= 0,5 mm; D= 2m.

6 Thí nghiệm Iâng, a= 3mm, D=3m Ánh sáng thí nghiệm có bước sóng trong khoảng 0,410 μm đến 0,650 μm Số bức xạ

còn bao nhiêu vân sáng nữa của ánh sáng đơn sắc khác ? A.3 B.8 C.7 D.4

A

2

3m

và 0,5 m B 32m và 2 m C 23m và 2 m D 32m và 0,5 m

3mm có vân sáng của các bức xạ với bước sóng

A 0,48m và 0,56m B.0,40m và 0,60m C 0,45m và 0,60m D.0,40m và 0,64m

Dạng 4: Xác định số vân sáng, vân tối

1: Trong thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng, trên bề rộng của vùng giao thoa 18mm, người ta đếm được 16 vân sáng

rộng của màn là 13,2mm Số vân sáng trên màn bằng A 9 B 11 C 13 D 15

3: Trong thí nghiệm Iâng về giao thoa với ánh đơn sắc có bước sóng =0,5 Khoảng cách từ hai khe đến màn 1m, khoảngcách giữa hai khe sáng là 0,5mm Bề rộng của vùng giao thoa quan sát được trên màn là 13mm Số vân tối vân sáng trênmiền giao thoa là:

4 Trong thí nghiệm của I-âng về giao thoa ánh sáng, khoảng cách giữa hai vân tối thứ 2( đối xứng nhau qua vân trung

rộng trường giao thoa là 12,5 mm Số vân sáng trong trường giao thoa là

hai khe là 1mm, khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe tới màn quan sát là 2,5m, bề rộng của miền giao thoa là 1,25cm.Tổng số vân sáng và vân tối có trong miền giao thoa là

Dạng 5: Trùng vân của các đơn sắc

A Vân sáng bậc 4 B.Vân sáng bậc 6 C Vân tối bậc 5 D Vân tối bậc 6

từ vân trung tâm, vân sáng bậc 3 của bức xạ thứ nhất trùng với vân sáng bậc mấy của bức xạ thứ 2

5 Trong thí nghiệm của I-âng về giao thoa ánh sáng a=0,8mm;D= 2m, chiếu đồng thời hai bức xạ bước sóng dùng trong

7 Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng nguồn sáng phát ra hai bức xạ đơn sắc có bước sóng lần lượt là 1 = 0,5 m và 2.

A 0,55 m B 0,6 m C 0,4 m D 0,75 m

8 Trong thí nghiệm Iâng về giao thoa ánh sáng , khoảng cách giữa 2 khe là a = 2mm ; khoảng cách từ 2 khe đến màn là D

ở miền dương của vùng giao thoa

 Lăng kính P là bộ phận có tác dụng làm tán sắc chùm sáng song song từ L1 chiếu tới thành nhiều chùm sáng đơn sắc song song, lệch theo các hướng khác nhau.

 Buồng ảnh gồm một thấu kính hội tụ L2, đặt chắn các chùm sáng song song đơn sắc từ lăng kính P chiếu tới

và một tấm kính ảnh F đặt tại tiêu diện của thấu kính L2.

 Thấu kính L2 có tác dụng tạo ra các ảnh đơn sắc khác nhau S1, S2… trên kính ảnh Mỗi ảnh có dạng một vạch màu gọi là vạch quang phổ Hệ thống các vạch của hai nguồn sáng S1, S2 tạo thành quang phổ của nguồnsáng J.

3 Quang phổ của một số nguồn sáng:

- Nếu nguồn sáng J phát ra một chùm sáng đơn sắc thì quang phổ của nó chỉ có một vạch màu

- Nếu nguồn sáng J phát ra một chùm sáng trắng thì quang phổ của nó là một dải màu liên tục có màu biến thiên theo thứ tự đỏ - cam- vàng - lục - lam - chàm - tím => Quang phổ liên tục Thực ra, ngoài các vùng ánh sáng nhìn thấy nói trên, quang phổ liên tục còn có thể kéo dài sang miền hồng ngoại và tử ngoại.

- Nếu nguồn sáng J là một đèn hơi hiđro thì quang phổ của nó sẽ là quang phổ gồm nhiều vạch màu trong các vùng tử ngoại, nhìn thấy và hồng ngoại Trong vùng ánh sáng nhìn thấy có một dài 4 vạch màu: Đỏ (H); lam (H); chàm (H); tím (H) Đó gọi là dãy Banme

II Quang phổ liên tục phát xạ:

1 Định nghĩa:

- Quang phổ liên tục là một dải sáng có màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím.

2 Nguồn phát ra quang phổ liên tục:

- Quang phổ liên tục là quang phổ của ánh sáng trắng, vì thế các nguồn phát ra ánh sáng trắng đều là những nguồn phát ra quang phổ liên tục.

- Các vật rắn, lỏng và khí có tỉ khối lớn khi bị nung nóng sẽ phát ra quang phổ liên tục Mặt trời là một khối khí

có tỉ khối lớn phát sáng, mặt trời phát ra quang phổ liên tục.

3 Đặc điểm cuả quang phổ liên tục:

- Đặc điểm quan trọng của quang phổ liên tục là sự phân bố độ sáng của các vùng màu khác nhau trong quang phổ phụ thuộc vào nhiệt độ của nguồn sáng.

- Ở nhiệt độ 5000C, vật bắt đầu phát sáng ở vùng ánh sáng màu đỏ nhưng vẫn rất yếu nên mắt thường chưa cảm nhận được và vật vẫn tối

- Nhiệt độ càng cao, miền phát sáng của vật càng mở rộng về phía ánh sáng có bước sóng ngắn của quang phổ liên tục.

- Màu sắc ánh sáng tổng hợp do các vật nóng phát ra phụ thuộc vào nhiệt độ của vật Trên bầu trời các ngôi sao sáng xanh có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ của các ngôi sao sáng vàng hoặc đỏ.

- Ứng dụng của quang phổ liên tục là đo nhiệt độ của các vật nóng sáng.

3 Đặc điểm của quang phổ vạch phát xạ:

- Mỗi nguyên tố hóa học ở trạng thái khí hay hơi dưới áp suất thấp chỉ phát ra những bức xạ có bước sóng xác định, cho ta một quang phổ vạch riêng đặc trưng cho nguyên tố đó.

- Quang phổ của các nguyên tố khác nhau thì rất khác nhau về số lượng, màu sắc và vị trí các vạch và về độ sáng giữa các vạch đó với nhau.

- Ví dụ: Quang phổ hơi natri có hai vạch vàng rất sáng nằm sát cạnh nhau (vạch kép) ứng với bước sóng 0,5890

μm và 0,5896 μm Quang phổ hidro với hệ thống 4 vạch màu đặc trưng là vạch đỏ H (   0,6563 m)  , vạch lam H (  0, 4861 m) , vạch chàm H (  0, 4340 m) và vạch tím H (   0, 4102 m) 

- Quang phổ vạch phát xạ được ứng dụng trong phòng phân tích quang phổ để nhận biết sự có mặt của các nguyên tố hóa học trong một hỗn hợp hoặc hợp chất và cả nồng độ của nguyên tố đó trong mẫu cần phân tích.

IV Quang phổ vạch hấp thụ:

1 Định nghĩa:

- Quang phổ vạch hấp thụ của một nguyên tố là hệ thống những vạch tối nằm trên nền một quang phổ liên tục Những vạch tối đó ứng với các ánh sáng đơn sắc mà đám khí hoặc hơi của nguyên tố đó đã hấp thụ từ chùm ánh sáng trắng.

2 Thí nghiệm thu quang phổ hấp thụ và điều kiện để có quang phổ hấp thụ:

- Chiếu một chùm ánh sáng trắng do một ngọn đèn có dây tóc nóng sáng phát ra vào khe của một máy quang phổ, ta thu được một quang phổ liên tục trên tấm kính của buồng ảnh Nếu trên đường đi của tia sáng ta đặt một ngọn đèn có hơi natri nung nóng thì trong quang phổ liên tục nói trên xuất hiện một vạch tối, thực ra là hai vạch tối nằm sát cạnh nhau ở đúng vị trí của hai vạch vàng sáng trong quang phổ vạch phát xạ của natri Nếu thay hơi natri bằng hơi kali thì trên quang phổ liên tục xuất hiện những vạch tối ở đúng những vạch màu của quang phổ vạch phát xạ của kali.

- Điều kiện để thu được quang phổ vạch hấp thụ là nhiệt độ của đám hơi hoặc khí nung nóng phải nhỏ hơn nhiệt

độ của nguồn sáng phát ra quang phổ liên tục.

- Quang phổ của mặt trời trên trái đất là quang phổ vạch hấp thụ do lớp khí quyển của trái đất có nhiệt độ nhỏ hơn nhiều so với xung quanh.

3 Hiện tượng đảo sắc của các vạch quang phổ:

- Nếu nhiệt độ của đám khí hay hơi hấp thụ khá cao tuy vẫn nhỏ hơn nhiệt độ của nguồn sáng trắng, thì khi nguồn sáng trắng bị tắt đi những vach tối trong quang phổ hấp thụ của đám khí hay hơi đó sẽ biến thành những vạch màu sáng và quang phổ vạch hấp thụ biến thành quang phổ vạch phát xạ Đó là hiện tượng đảo sắc của các vạch quang phổ.

- Hiện tượng đảo sắc cho thấy, ở nhiệt độ nhất định, một đám hơi hay khí có khả năng phát ra ánh sáng đơn sắc nào thì cũng có khả năng hấp thụ những ánh sáng đơn sắc đó.

- Quang phổ vạch hấp thụ của một nguyên tố xác định các tính chất riêng của từng nguyên tố đó, cho biết sự có mặt của các nguyên tố trong hợp chất hoặc hỗn hợp.

D Tia hồng ngoại, tia tử ngoại, tia X.

1 Tia hồng ngoại

a) Định nghĩa

- Tia hồng ngoại là những bức xạ không nhìn thấy được có bước sóng lớn hơn bước sóng ánh sáng đỏ (λ > 0,76 μm) đến vài mm.

- Tia hồng ngoại có bản chất sóng điện từ

b) Nguồn phát

- Mọi vật có nhiệt độ cao hơn 0K đều phát ra tia hồng ngoại Môi trường xung quanh, do có nhiệt độ cao hơn 0K nên cũng phát ra tia hồng ngoại Vật có nhiệt độ càng thấp thì phát càng ít tia có bước sóng ngắn, mà chỉ phát các tia có bước sóng dài Thân nhiệt của con người có nhiệt độ khoảng 370C (310 K) cũng là một nguồn phát tia hồng ngoại, nhưng chỉ phát chủ yếu là các tia có bước sóng từ 9 μm trở lên Ngoài như những động vật máu nóng cũng phát ra tia hồng ngoại.

- Bếp ga, bếp than cũng là những nguồn phát tia hồng ngoại Để tạo những chùm tia hồng ngoại định hướng, dùng trong kỹ thuật, người ta thường dùng đèn điện dây tóc nhiệt độ thấp và đặc biệt là dùng điôt phát quang hồng ngoại.

- Ánh sáng mặt trời có khoảng 50% năng lượng thuộc về tia hồng ngoại.

c) Tính chất và ứng dụng

- Tính chất nổi bật nhất là có tác dụng nhiệt rất mạnh Tia hồng ngoại dễ bị các vật hấp thụ, năng lượng của nó

chuyển hóa thành nhiệt năng khiến cho vật nóng lên Tính chất này được ứng dụng trong sấy khô hoặc sưởi ấm.

- Tác dụng lên kính ảnh hồng ngoại Được ứng dụng để chụp ảnh hồng ngoại ban đêm trong kĩ thuật quân sự.

- Tia hồng ngoại có khả năng gây ra một số phản ứng hóa học Vì vậy người ta chế tạo được phim ảnh có thể chụp được tia hồng ngoại để chụp ảnh ban đêm, chụp ảnh hồng ngoại của nhiều thiên thể.

- Tia hồng ngoại cũng có thể biến điệu được như sóng điện từ cao tần Tính chất này cho phép ta chế tạo được những bộ điều khiển từ xa.

- Trong quân sự, tia hồng ngoại có rất nhiều ứng dụng đa dạng: ống nhòm hồng ngoại để quan sát và lái xe ban đêm, camera hồng ngoại, tên lửa tự động tìm mục tiêu dựa vào tia hồng ngoại do mục tiêu phát ra…

- Tia hồng ngoại còn có khả năng gây ra hiện tượng quang điện với một số chất bán dẫn (Học ở chương Lượng

- Những vật có nhiệt độ cao (từ 20000C trở lên) đều phát tia tử ngoại Nhiệt độ của vật càng cao thì quang phổ

tử ngoại của vật càng kéo dài về phía sóng ngắn.

- Hồ quang điện có nhiệt độ trên 30000C là một nguồn tử ngoại mạnh, bề mặt của Mặt Trời có nhiệt độ chừng 6000K là nguồn tử ngoại rất mạnh.

- Trong các phòng thí nghiệm, nhà máy thực phẩm, bệnh viện,… nguồn tử ngoại chủ yếu là đèn hơi thủy ngân.

c) Tính chất

- Tia tử ngoại tác dụng lên phim ảnh.

- Tia tử ngoại kích thích sự phát quang của nhiều chất (đèn huỳnh quang).

- Tia tử ngoại kích thích nhiều phản ứng hóa học.

- Tia tử ngoại làm ion hóa không khí và nhiều chất khí khác.

- Tia tử ngoại có tác dụng sinh học.

- Tia tử ngoại bị nước, thủy tinh,… hấp thụ rất mạnh nhưng lại có thể truyền qua được thạch anh.

d) Sự hấp thụ tia tử ngoại

- Thủy tinh thông thường hấp thụ mạnh tia tử ngoại

- Tầng ôzôn hấp thụ hầu hết các tia có bước sóng dưới 300 nm và là “tấm áo giáp” bảo vệ cho người và sinh vật trên mặt đất khỏi tác dụng hủy diệt của các tia tử ngoại của Mặt Trời.

e) Ứng dụng

- Trong y học, tia tử ngoại được sử dụng để tiệt trùng các dụng cụ phẫu thuật, để chữa một số bệnh.

- Trong công nghiệp thực phẩm, tia tử ngoại được sử dụng để tiệt trùng cho thực phẩm trước khi đóng gói hoặc đóng hộp.

- Trong công nghiệp cơ khí, tia tử ngoại được sử dụng để tìm các vết nứt trên bề mặt các vật bằng kim loại.

3 Tia X (tia Rơn - ghen)

a) Phát hiện tia X : Mỗi khi một chùm tia Catôt – tức là chùm electron có năng lượng lớn đập vào một vật rắn

c) Khái niệm tia X

- Tia X, (hay còn gọi là tia Rơn-ghen) là các bức xạ điện từ có bước sóng ngắn hơn của tia tử ngoại (bước sóng nằm trong khoảng từ 10–11 m đến 10–8 m) Người ta phân biệt tia X làm hai loại: tia X cứng là các tia có bước sóng ngắn và tia X mềm là các tia có bước sóng dài hơn.

d) Tính chất

- Tia X có khả năng đâm xuyên mạnh, đây là tính chất nổi bật và quan trọng nhất của tia X Tia X có bước sóng

càng ngắn thì khả năng đâm xuyên càng lớn, ta nói là nó càng cứng.

- Tia X làm đen kính ảnh, nên dùng để chụp điện trong y tế.

- Tia X làm phát quang một số chất.

- Tia X làm ion hóa không khí.

- Tia X có tác dụng sinh lí, nó hủy diệt tế bào, nên dùng chữa bệnh ung thư.

e) Công dụng

- Ngoài một số công dụng chuẩn đoán và chữa trị một số bệnh trong y học, tia X còn được sử dụng trong công nghiệp để tìm khuyết tật trong các vật đúc bằng kim loại và trong các tinh thể.

- Được sử dụng trong giao thông để kiểm tra hành lí của hành khách đi máy bay.

- Sử dụng trong các phòng thí nghiệm để nghiên cứu thành phần và cấu trúc của vật rắn.

4 Thang sóng điện từ

- Sóng vô tuyến, tia hồng ngoại, ánh sáng nhìn thấy, tia tử ngoại, tia X… đều có cùng bản chất, cùng là sóng điện từ, chỉ khác nhau về tần số (hay bước sóng) Các sóng này tạo thành một phổ liên tục gọi là thang sóng điện

từ Giữa các vùng tia không có ranh giới rõ rệt:

- Các sóng điện từ có bước sóng càng ngắn thì khả năng đâm xuyên càng mạnh , dễ tác dụng lên kính ảnh, dễ làm phát quang các chất và dễ ion hoá không khí

- Các sóng điện từ có bước sóng càng dài thì càng dễ quan sát hiện tượng giao thoa của chúng

- Tập hợp tất cả các loại tia trên thành một bảng sắp xếp thứ tự theo bước sóng hay tần số làm thành thang sóng điện từ.

5 Một số bài tập về quang phổ và các loại tia:

Câu 1: Bức xạ có bước sóng trong khoảng từ 10-9m đến 3,8.10-7m là

A tia X B tia tử ngoại

C tia hồng ngoại D ánh sáng nhìn thấy

Câu 2: Tia nào sau đây khó quan sát hiện tượng giao thoa nhất ?

A Tia hồng ngoại B Tia tử ngoại

C Tia X D Ánh sáng nhìn thấy

Câu 3: Cơ thể người ở nhiệt độ 370C phát ra bức xạ nào trong các loại bức xạ sau ?

A Tia hồng ngoại B Tia tử ngoại

C Tia X D bức xạ nhìn thấy

Câu 4: Quang phổ vạch của chất khí loãng có số lượng vạch và vị trí các vạch

A phụ thuộc vào nhiệt độ B phụ thuộc vào áp suất

Câu 5: Quang phổ liên tục của một vật

C phụ thuộc cả bản chất và nhiệt độ D không phụ thuộc bản chất và nhiệt độ

Câu 6: Khi một vật hấp thụ ánh sáng phát ra từ một nguồn, thì nhiệt độ của vật ban đầu

A thấp hơn nhiệt độ của nguồn B bằng nhiệt độ của nguồn

C cao hơn nhiệt độ của nguồn D có thể có giá trị bất kì

Câu 7: Quang phổ gồm một dải màu từ đỏ đến tím là

A quang phổ vạch phát xạ B quang phổ vạch hấp thụ

C quang phổ liên tục D cả ba loại quang phổ trên

Câu 8: Quang phổ của các vật phát ra ánh sáng sau, quang phổ nào là quang phổ liên tục ?

C Đèn Natri D Đèn Hiđrô

Câu 9: Bức xạ có bước sóng λ = 0,3μm

A thuộc vùng ánh sáng nhìn thấy B là tia hồng ngoại

C là tia tử ngoại D là tia X

Câu 10: Bức xạ có bước sóng λ= 0,6μm

A thuộc vùng ánh sáng nhìn thấy B là tia hồng ngoại

C là tia tử ngoại D là tia X

Câu 11: Bức xạ có bước sóng λ = 1,0μm

C là tia tử ngoại D là tia X

Câu 12: Tác dụng nổi bật nhất của tia hồng ngoại là

A tác dụng nhiệt B làm ion hóa không khí

C làm phát quang một số chất D tác dụng sinh học

Câu 13: Nguồn sáng nào không phát ra tia tử ngoại

Câu 14: Chọn câu sai Tia tử ngoại

A không tác dụng lên kính ảnh B kích thích một số chất phát quang

C làm iôn hóa không khí D gây ra những phản ứng quang hóa

Câu 15: Tia nào sau đây không do các vật bị nung nóng phát ra ?

Câu 16: Động năng của electrôn trong ống tia X khi đến đối catốt phần lớn

A bị hấp thụ bởi kim loại làm catốt B biến thành năng lượng tia X