Bài 4) Trong thí nghi ệm Young về giao thoa ánh sáng, ngu ồn sáng S đặt chệch đi so với trục của hai khe 1 mm và phát ánh sáng có bước sóng l = 0,5 mm. b) Phải đặt một bản mỏng trong su [r]
Trang 1Giao thoa ánh sáng với khe Young
Thí dụ 1: Hai khe Young cách nhau m ột khoảng = 1mm, được
chiếu bằng ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ = 0,6μm Màn quan sát được đặt cách mặt phẳng chứa hai khe một đoạn D=2m l 1.Tìm khoảng vân giao thoa
2 Xác định vị trí của ba vân sáng đầu tiên ( coi vân sáng trung tâm là vân sáng bậc không)
3 Xác định độ dịch của hệ vân giao thoa trên màn quan sát n ếu trước một trong hai khe đặt một bản mỏng song song, trong suốt
có bề dày e =2μm, chiết suất n = 1,5
Thí dụ 2: Một chùm sáng song song có b ước sóng λ = 0,6μm
chiếu vuông góc với mặt nêm không khí Tìm góc nghiêng c ủa nêm Cho biết độ rộng của 10 khoảng vân kế tiếp ở mặt trên của nêm bằng b = 10mm
1 Hai khe Young cách nhau m ột khoảng = 1mm, được chiếu
bằng ánh sáng đơn sắc, hệ vân giao thoa quan sát được trên màn
có khoảng vân i = 1,5mm Kho ảng cách từ màn quan sát đến mặt phẳng chứa hai khe D = 3m Tìm:
1 Bước sóng của ánh sáng chiếu tới
2 Vị trí của vân sáng thứ ba và vân tối thứ tư
2 Hai khe Young cách nhau m ột khoảng = 1mm, được chiếu
bằng ánh sáng đơn sắc có bước sóng chưa biết Màn quan sát được đặt cách mặt phẳng chứa hai khe một đoạn D = 2m Khoảng cách từ vân sáng thứ nhất đến vân sáng thứ bảy là 7,2mm Tìm:
1 Bước sóng của ánh sáng chiếu tới
Trang 22 Vị trí của vân tối thứ ba và vân sáng thứ tư.
3 Độ dịch chuyển của hệ vân giao thoa trên màn quan sát, n ếu đặt trước một trong hai khe một bản mỏng song song, trong
suốt, chiết suất n =1,5, bề dày e = 0,02mm
3 Hai khe Young cách nhau m ột khoảng = 2mm, được chiếu
bằng ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ = 0,6μm Màn quan sát được đặt cách mặt phẳng chứa hai khe một đoạn D = 1m l
1 Tìm vị trí vân sáng thứ tư và vân tối thứ năm
2 Đặt trước một trong hai khe một bản mỏng song song, trong suốt, chiết suất n = 1,5, hệ vân giao thoa trên màn quan sát d ịch một khoảng 2mm Tìm bề dày của bản mỏng
4 Hai khe Young cách nhau m ột khoảng = 1mm, được chiếu
bằng ánh sáng đơn sắc bước sóng λ = 0,5μm Màn quan sát được đặt cách mặt phẳng chứa hai khe một đoạn D = 2m
1 Tìm khoảng vân giao thoa
2 Đặt trước một trong hai khe một bản mỏng song song, trong suốt, bề dày e = 12μm, hệ vân giao thoa trên màn qua n sát dịch một khoảng 6mm Tìm chiết suất của bản mỏng
5 Hai khe Young cách nhau m ột khoảng = 1mm, được chiếu
bằng ánh sáng đơn sắc có bước sóng chưa biết Khi hệ thống đặt trong không khí cho kho ảng cách giữa hai vân sáng liên tiếp i = 0,6mm Màn quan sát được đặt cách mặt phẳng chứa hai khe D
= 1m
1 Tìm bước sóng của ánh sáng chiếu tới
Trang 32 Nếu đổ vào khoảng giữa màn quan sát và mặt phẳng chứa hai khe một chất lỏng thì khoảng cách giữa hai vân sáng liên tiếp i/= 0,45mm Tìm chiết suất của chất lỏng
Bài 1) Trong thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng, các khe S1, S2 được chiếu sáng bởi nguồn sáng S Cho S1S2 = 0,8 mm, khoảng cách từ hai khe đến màn quan sát D = 1,6 m
a) Tính bước sóng ánh sáng đơn sắc trong thí nghiệm Biết
khoảng vân i= 1 mm
b) Xét trường hợp nguồn phát ánh sáng trắng có bước sóng nằm trong khoảng 0,4mm < l < 0,75 mm Hãy xác định bước sóng của các bức xạ đơn sắc có vân sáng trùng với vân sáng bậc 5 của ánh sáng tím (có bước sóng = 0,4 mm )
Bài 2) Trong thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng, các khe S1, S2 được chiếu sáng bởi nguồn sáng S Cho S1S2 = 0,2 mm, khoảng cách từ hai khe đến màn quan sát là D = 1 m
a) Biết khoảng cách giữa 6 vân sáng liên tiếp là 1,5 cm Tìm
bước sóng của ánh sáng do nguồn S phát ra
b) Dịch nguồn sáng theo phương song song v ới hai khe một
khoảng y =15,75mm Hỏi vân sáng trung tâm dịch chuyển một khoảng bao nhiêu? Biết khoảng cahcs từ S đến màn chứa hai khe là L = 0,2 m Khi đó vân tại tâm O (tâm màn ảnh ) là vân sáng hay tối?
Trang 4Bài 3) Trong thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng, khoảng cách giữa hai khe hẹp a = 1,5 mm, khoảng cách từ hai khe đến màn là D=1,5 mm Ánh sáng đi qua hai khe g ồm hai bức xạ có bước sóng lần lượt là l1 = 0,64 mm và l2 = 0,48 mm B ề rộng của vùng giao thoa là 2 cm Tính s ố vân sáng trên màn
Bài 4) Trong thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng, ngu ồn sáng S đặt chệch đi so với trục của hai khe 1 mm và phát ánh sáng có bước sóng l = 0,5 mm Khoảng cách giữa hai khe là 10
mm, từ hai đến màn là 2m và từ S đến hai khe là 1 m
a) Xác định tính chất (vân sáng hay vân tối ) và bậc giao thoa tại
O (giao giữa trục của 2 khe với màn),P (cách O khoảng 5 mm) b) Phải đặt một bản mỏng trong suốt vào đâu và có bề dày bằng bao nhiêu để tại O có vân sáng bậc không Biết chiết suất của bản mỏng n = 1,5
c) Giả sử chiết suất bản là n, biện luận theo n vị trí của bản
mỏng để tại O có vân vân bậc không
Bài 5) Trong thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng, cho S1S2
= a = 0,2 mm, màn E cách mặt phẳng hai khe khoảng D =
1m.(Nguồn sáng đơn sắc)
a) Khoảng cách giữa 10 vân sáng là 2,7 cm Tính bư ớc sóng ánh sáng đơn sắc đó
b) Thay ánh sáng đơn sắc bằng ánh sáng trắng, có bước sóng nằm trong khoảng 0,4mm < l < 0,75 mm H ỏi vân sáng cách vân trung tâm 2,7 cm là vân c ủa ánh sáng có bước sóng bằng bao nhiêu?
Trang 5Bài 6) Trong thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng ngư ời ta dùng ánh sáng gồm hai bức xạ đỏ và lục có bước sóng là l1 = 0,64 mm và l2 = 0,56 mm H ỏi vân sáng có cùng màu với vân sáng chính giữa ở cách vân trung tâm một khoảng cách ngắn nhất ứng với vân đỏ hay vân lục? Và vân đó bậc mấy?
Bài 7) Trong thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng cho
khoảng cách giữa hai khe là a= 1,5 mm, màn E cách hai khe khoảng D= 2m, Biết độ rộng miền giao thoa L=2,5 cm
a) Chiếu tia sáng đơn sắc có bước sóng l1 = 0,48 mm Tính
khoảng vân I và số vân sáng giao thoa trên màn
b) Chiếu đồng thời hai ánh sáng đơn sắc gồm ánh sáng có bước sóng ở trên và ánh sáng có bước sóng l2 = 0,64 mm.Xác đ ịnh tọa độ các vân sáng có cùng màu v ới vân sáng trung tâm
Bài 8) Thí nghiệm giao thoa ánh sáng với khe Young, các khe S1, S2 cách nhau đoạn a = 1mm Khe sáng S cách đ ều hai khe S1 , S2 phát ánh sáng trắng Màn (E) cách hai khe đo ạn D=1m Tính bước sóng tương ứng với những vạch đen trên quang phổ cho bởi một kính quang phổ, có khe đặt tại M cách vân trung tâm đoạn 6 mm Biết rằng ánh sáng trắng gồm các ánh sáng đơn sắc có bước sóng biến thiên liên tục từ l t =0,4 mm đến lđ=0,76 mm
Trang 6Bài 9) Khe sáng S cách đều S1, S2 Trên màn (E) ngư ời ta hứng được hệ vân giao thoa O là vân sáng trung tâm Trên đư ờng đi của chùm tia xuất phát từ S1 người ta đặt một bản thủy tinh, có
bề dày e, chiết suất n
a) Chứng minh rằng khoảng vân I không thay đổi khi đặt bản thủy tinh Suy ra hệ vân bị di chuyển Xác định chiều di chuyển b) Chứng tỏ độ dịch chuyển của vân trung tâm càng lớn khi n càng lớn Nêu ứng dụng
c) Nếu không dùng bản thủy tinh, mà đổ vào khoảng giữa màn ảnh (E) và mặt phẳng chứa hai khe một chất lỏng có chiết suất n’ Hỏi vân trung tâm có bị dịch chuyển không? Khoảng vân lúc này có bị thay đổi không? Tính khoảng vân khi đó
Bài 10) Cho khe S1S2 = a, ngu ồn sáng S cách đều hai khe phát
ra ánh sáng có bước sóng l Vân giao thoa h ứng được trên màn (E) đặt cách hai khe đoạn D Vân sáng bậc k cách vân trung tâm đoạn x
Khi đặt một bản mặt song song có bề dày e, chiết suất n trên đường đi của chùm tia sáng phát ra t ừ S1 thì thấy vân tối bậc k’ (với k’ = k – 1) xê dịch đến vị trí vân sáng bậc k
Tìm công thức tính n
Trang 7Tán sắc ánh sáng:
Bài 1) Lăng kính tiết diện thẳng là một tam giác cân ABC đỉnh
A Một tia sáng rọi vuông góc vào mặt bên AB sau hai lần phản
xạ toàn phần trên hai mặt AC và AB thì ló ra khỏi đáy BC theo phương vuông góc với BC
a) Tính góc chiết quang A của lăng kính
b) Tìm điều kiện mà chiết suất của lăng kính phải thỏa mãn
c) Giả sử chiết suất của lăng kính đối với tia sáng màu lục vừa thỏa mãn điều kiện trên Khi đó nếu tia tới là tia sáng trắng thì tia ló khỏi đáy BC theo phương vuông góc s ẽ như thế nào?Miêu
tả và giải thích
Bài 2) Một lăng kính tiết diện thẳng là một tam giác đều ABC có góc chiết quang A, đáy BC Chi ết suất của lăng kính phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng theo công th ức:
n = a + b/l với a=1,26 b=7,5555
Chiếu một tia sáng trắng vào mặt bên AB sao cho tia tới nằm dưới pháp tuyến Bước sóng ánh sáng tím là 0,4 mm và ánh sáng
đỏ là 0,7 mm
a) Xác định góc tới của tia sáng trên mặt bên AB sao cho tia tím
Trang 8có góc lệch cực tiểu Tính góc lệch này.
b) Muốn chi tia đỏ có góc lệch cực tiểu thì phải làm thế nào? c) Góc tới của tia sáng trên mặt AB phải thỏa điều kiện gì thì không có tia nào trong chùm sáng tr ắng ló ra khỏi mặt AC
Bài 3) Một bản thủy tinh hai mặt song song dày d= 3 cm có
chiết suất đối với bức xạ thứ nhất là 1,73 ( ) Một chùm sáng
song song có bước sóng trên sau khi truy ền qua một khe có độ rộng a thì tới mặt trến của bản với góc tới i =600 ( mặt phẳng tới vuông góc với khe)
a) Tính độ rộng a’ của chùm sáng trong thủy tinh theo a
b) Chiếu chùm sáng gồm ánh sáng có bước sóng trên và ánh sáng có bước sóng sao cho chiết suất của nó với thủy tinh là 1,725
- Coi góc d tạo bởi hai chùm tia khúc xạ ứng với hai bước sóng trên là nhỏ Tính d
- Tính độ rộng lớn nhất của chùm sáng tới để hai chùm tia ló ứng với hai bước sóng trên tách rời hẳn nhau
Bài 4) Một lăng kính có góc chiết quang A= 60 và chiết suất n=1,62 đối với ánh sáng màu lục Chiếu một chùm tia tới song song, hẹp, màu lục vào cạnh của lăng kính theo phương vuông góc với mặt phẳng phân giác của góc chiết quang A sao cho một phần của chùm tia sáng không qua lăng kính và m ột phần qua lăng kính
Trên màn (E), đặt song song với mặt phẳng phân giác của góc chiết quang và cách nó 1 m, có hai v ệt sáng màu lục
Trang 9a) Xác định khoảng cách giữa hai vệt sáng đó.
b) Cho lăng kính dao động quanh cạnh của nó hai bên vị trí đã cho với một biên độ rất nhỏ Các vệt sáng trên màn (E) sẽ di chuyển như thế nào?
c) Nếu chùm tia tới nói trên là chùm tia sáng tr ắng và chiết suất của lăng kính đối với ánh sáng tím là 1,68 , đ ối với ánh sáng đỏ
là 1,61 thì chiều rộng từ màu tím đên màu đỏ của quang phổ liên tục trên màn là bao nhiêu?
Bài 5) Một lăng kính dạng tam giác cân ABC, các góc ở đáy bằng 300 , làm bằng thủy tinh có chiết suất phụ thuộc bước
sóng
Lăng kính được đặt trong không khí MỘt tia sáng trắng rọi theo phương song song với đáy BC của lăng kính và đập vào mặt AB tại điểm I tùy ý
a) Môt tả tính chất của chùm tia khúc xạ trong lăng kính và
chứng minh mọi tia khúc xạ đều phản xạ toàn phần tại đáy BC Cho chiết suất của thủy tinh với tia đỏ và tia tím lần lượt là và b) Môt tả chùm tia ló khỏi mặt AC về phương diện mày sắc và chứng minh chùm ló song song v ới đáy BC
c) Tính độ rông của chùm ló này Độ rộng đó có phụ thuộc vào điểm tới I không? Cho chiều cao của lăng kính là h=5cm
Bài 6) Cho 2 lăng kính ABC và BCD là các tam giác b ằng nhau, vuông cân tại A và C (A,C đồng thời là hai góc chiết quang)
Trang 10Chiết suất lần lượt là N,n Một chùm tia song song hẹp, đơn sắc, được chiếu vuông góc tới mặt AB và khúc xạ tại mặt BC
a) Muốn chùm tia này ló ra khỏi mặt BD tại I’ sau khi phản xạ toàn phần trên CD thì các chiết suất N,n thỏa điều kiện nào? Xác định góc lệch tọa bởi phương tia tới và tia ló khi đó
b) Giả sử đối với bức xạ vàng có bước sóng lv thì hai chiết suất N=n Tính độ biên thiên của độ lệch tia khúc xạ tại I trên mặt
BC và tia ló tại I’ trên mặt BD đối với các bức xạ khác mà các chiết suất là (N + DN) và (n + Dn) v ới DN,Dn rất nhỏ Vẽ tia ló của bức xạ tím và bức xạ đỏ nếu chùm sáng tới SI0 là chùm
sáng trắng Coi lăng kính chiết suất N tán sắc nhiều hơn lăng kính chiết suất chiết suất n
Bài 7) Một lăng kính bằng thủy tinh có chiết suất n=1,5 Tiết diện thẳng là tam giác ABC vuông góc ở A và góc B=750
Dùng ánh sáng đơn sắc thỏa điều kiện: tia sáng vào mặt AB, bị phản xạ toàn phần ở mặt BC và ló ra mặt AC Góc tới được
chọn sao cho phương tia ló vuông góc v ới phương tia tới
a) Tính các góc tới, góc khúc xạ, góc phản xạ và góc ló
b) Lăng kính giữ cố định và chiết suất n không đổi Tia tới quay một góc rất nhỏ Di= 1’ Tính góc quay của tia ló ( Tại sao người
ta lại quay một góc nhỏ như thế)
c) Lăng kính và tia tới cố định Người ta thay ánh sáng đơn s ắc bằng ánh sáng trắng Đối với ánh sáng trắng, lăng kính có chiết suất n biên thiên trong khoảng từ 1,5 đến 1,51 Xác định góc b hợp bởi hai tia ló của tia tím và tia đỏ