Bài tập quang học vật lý đại cương 2

Ánh sáng tới có bước sóng λ = 0,6μm.a Tìm góc nghiêng của nêm biết rằng trong 2cm chiều dài của mặt nêm, người ta quan sát thấy 50 khoảng vân giao thoa.. Tìm góc nghiêng của nêm biết rằn

HỒ VĂN BÌNH hvbinh@hcmus.edu.vn

1-10; 12;15;19;22-27

Chiếu một chùm tia sáng đơn sắc song song và thẳng góc với mặt dưới của một nêm không khí Ánh sáng tới có bước sóng λ = 0,6μm.

a) Tìm góc nghiêng của nêm biết rằng trong 2cm chiều dài của mặt

nêm, người ta quan sát thấy 50 khoảng vân giao thoa.

b) Nếu giảm góc nghiêng của nêm, khoảng cách giữa hai vân liên tiếp

sẽ thay đổi như thế nào? Giải thích.

a) Quang lộ của các chùm tia:

+ Xét tia phản xạ tại I: L 1 = n 0 SK + nKI + nIK + n 0 KS

+ Xét tia phản xạ tại N: L 2 = n 0 SK + nKI + n 0 IN + n 0 NI + λ/2 + nIK + n 0 KS

Hiệu quang lộ: ΔL = L 2 – L 1 = 2n 0 IN + λ/2 = 2n 0 d + λ/2 Điều kiện giao thoa cực tiểu:

0

qλ

d = 2n

50 khoảng vân được tạo bởi vân thứ q và vân thứ q + 50

Chiều cao của vân tối thứ q:

Chiều cao của vân tối thứ q + 50:

Chênh lệch chiều cao giữa vân tối thứ q và vân tối thứ q + N:

4

50λ 2n

Khoảng cách giữa hai vân liên tiếp:

Như vậy, khi giảm góc nghiêng của nêm,

khoảng cách giữa hai vân liên tiếp sẽ tăng.

Một chùm ánh sáng trắng được chiếu vuông góc lên 1 tấm kính phẳng, trên đó phủ một lớp màng mỏng dày 0,32μm có chiết suất 2,42 Hỏi

khi quan sát màng có những màu gì? (Đề thi Vật lý đại cương A4 Khoa

Vật lý Khóa 2004)

Màu Đỏ Cam Vàng Lục Lam Chàm Tím Bước sóng

(μm)

0,6400,76 0

0,5900,650 0,5700,600 0,5000,575 0,4500,510 0,4300,460 0,3800,440

+ Trường hợp 1: n’ < n

Quang lộ của các chùm tia:

- X ét phản xạ tại I: L 1 = n 0 SI + n 0 IS + λ/2 (tia tới SI đi từ môi trường chiết suất thấp sang môi trường chiết suất cao nên tia phản xạ cộng thêm một lượng λ/2)

- X ét phản xạ tại N:

L 2 = n 0 SI + nIN + nNI + n 0 IS = n 0 SI + 2nd + n o IS (tia tới IN đi từ môi trường chiết suất cao sang môi trường chiết suất thấp nên tia phản xạ không cộng thêm λ/2)

Hiệu quang lộ: ΔL = L 2 – L 1 = 2nd – λ/2 (1)

Ch ùm tia phản xạ tại I và tại N sẽ giao thoa với nhau Màu sắc thấy được trên màng

k nd

k

k k

Quang lộ của các chùm tia:

- Xét phản xạ tại I: L 1 = n 0 SI + n 0 IS + λ/2 (tia tới SI đi từ môi trường chiết suất thấp sang môi trường chiết suất cao nên tia phản xạ cộng thêm một lượng λ/2)

- Xét phản xạ tại N: L 2 = n 0 SI + nIN + nNI + λ/2 + n 0 IS = n 0 SI + 2nd + λ/2 + n o IS (tia tới IN đi từ môi trường chiết suất thấp sang môi trường chiết suất cao nên tia phản xạ cộng thêm một lượng λ/2)

Hiệu quang lộ: ΔL = L 2 – L 1 = 2nd (3) Chùm tia phản xạ tại I và tại N sẽ giao thoa với nhau Màu sắc thấy được trên màng tương ứng với giao thoa cực đại: ΔL = kλ (2)

Đồng nhất (3) và (2): 2nd = kλ λ = 2nd

k



k k

Trên một bản thủy tinh phẳng (chiết suất n = 1,5), người

ta phủ một màng mỏng có chiết suất n’ = 1,4 Một chùm tia sáng song song, bước sóng λ = 0,6μm được chiếu

vuông góc với mặt bản Tính bề dày tối thiểu của màng

mỏng biết rằng do hiện tượng giao thoa, chùm tia phản xạ

có cường độ sáng cực tiểu

µm

người ta phủ lên thủy tinh một lớp

mỏng có chiết suất n’ ≈ 𝑛, trong đó n

là chiết suất của thủy tinh (bằng 1,5)

Trong trường hợp này, biên độ của

những dao động sáng phản xạ từ hai

mặt của lớp mỏng sẽ bằng nhau

Hỏi bề dày nhỏ nhất của lớp mỏng bằng

bao nhiêu để khả năng phản xạ của thủy

tinh theo hướng pháp tuyến sẽ bằng 0

đối với ánh sáng bước sóng λ = 0,6μm.

Giải:

Quang lộ của các chùm tia:

- Xét phản xạ tại I: L 1 = n 0 SI + n 0 IS + λ/2 (tia tới SI đi từ môi trường chiết suất thấp sang môi trường chiết suất cao nên tia phản xạ cộng thêm một lượng λ/2)

- Xét phản xạ tại N: L 2 = n 0 SI + n’IN + n’NI + λ/2 + n 0 IS = n 0 SI + 2n’d + λ/2 + n o IS (tia tới IN đi từ môi trường chiết suất thấp sang môi trường chiết suất cao nên tia phản xạ cộng thêm một lượng λ/2)

Hiệu quang lộ: ΔL = L 2 – L 1 = 2n’d (1) Chùm tia phản xạ tại I và tại N sẽ giao thoa với nhau Để khả năng phản xạ của thủy tinh theo hướng pháp tuyến bằng 0, theo điều kiện giao thoa cực tiểu:

ΔL = (k + 0,5)λ (2)

bước sóng từ 0,4µm đến 0,7µm) xuống một bản mỏng (chiết suất 1,2) đặt trong không khí theo phương vuông góc thì thấy trên bề mặt bản mỏng xuất hiện một vệt sáng màu lục (bước sóng 0,55µm)

a) Xác định độ dày tối thiểu của bản mỏng

b) Cũng với thí nghiệm trên, nếu ngâm bản mỏng vào trong nước (chiết suất 1,33) thì trên bề mặt bản mỏng sẽ xuất hiện vệt sáng màu gì? Cho biết khoảng giá trị bước sóng của các màu đơn sắc trong bản mỏng như sau:

Bước sóng

(μm)

0,6400,760 0,5900,650 0,5700,600 0,5000,575 0,4500,510 0,4300,460 0,3800,440

Hai tia phản xạ từ I và N sẽ giao thoa với nhau

Thấy vệt sáng màu lục xuất hiện trên bề mặt, tức là giao thoa giữa hai tia tương ứng với trường hợp cực đại:

k n

k

4

1 2

2 2 2 2

55 , 0 2 , 1 4

55 , 0

* Xét phản xạ tại I: L 1 = n 0 SJ + n 1 JI + n 1 IJ + n 0 JS

* Xét phản xạ tại N: L 2 = n 0 SJ + n 1 JI + n.IN +

Hai tia phản xạ từ I và N sẽ giao thoa với nhau

Thấy xuất hiện vệt sáng trên bề mặt bản mỏng, tức là giao thoa giữa hai tia tương ứng với trường hợp cực đại:

1 2 2 2 1

nd k

nd



Vì ánh sáng là nhìn thấy nên:

4 2

1 2

2 2

nd k

nd



Vì ánh sáng là nhìn thấy nên:

0,4 ≤ λ ≤ 0,7



1 1 2

115 , 0 2 , 1 4

Chiếu một chùm tia sáng đơn sắc song song và thẳng góc với mặt dưới của một nêm không khí Ánh sáng tới có bước sóng λ = 0,6μm Tìm góc nghiêng của nêm biết rằng trên 1cm dài của mặt nêm, người ta quan sát thấy 10 khoảng vân giao thoa

Quang lộ của các chùm tia:

+ Xét phản xạ tại I: L 1 = n 0 SK + nKI + nIK + n 0 KS + Xét phản xạ tại N: L 2 = n 0 SK + nKI + n 0 IN + n 0 NI + λ/2 + nIK + n 0 KS

4 0

Nλ 2n

Chiếu một chùm tia sáng đơn sắc vuông góc với bản cho vân tròn Newton và quan sát ánh sáng phản xạ Bán kính của hai vân tối liên tiếp lần lượt bằng 6,00mm và 6,48mm, bán kính cong của thấu kính bằng 10m Tìm số thứ tự của các vân tối trên và bước sóng của ánh sáng tới.

suất hai bản thủy tinh trên dưới n 1 , n 2 ) (Giống nêm không khí!!!)

+ Hiệu quang lộ: ∆L = 2n kk d + λ/2 + Độ cao tại đó xuất hiện vân tối:

d = kλ

2n kk (Với k = 0, 1, 2…) + Độ cao tại đó xuất hiện vân sáng:

d = λ(2k-1)

4n kk (Với k = 1, 2, 3…) + Vị trí xuất hiện vân: r k 2 = 2Rd k

HỆ TẠO VÂN TRÒN NEWTON (Môi trường ở giữa không phải không khí, có

chiết suất n > Chiết suất hai bản thủy tinh trên dưới n 1 , n 2 hay môi trường xung quanh)

(Giống nêm thủy tinh!!!) (Trường hợp này rất hiếm gặp)

+ Hiệu quang lộ: ∆L = 2nd – λ/2 + Độ cao tại đó xuất hiện vân tối:

d = λ(k+1)

2n (Với k = -1, 0, 1…) + Độ cao tại đó xuất hiện vân sáng:

d = λ(2k+1)

4n (Với k = 0, 1, 2…) + Vị trí xuất hiện vân: r k 2 = 2Rd k

Nêm không khí

+ Vân tối: Thứ = Bậc k + 1 (Bậc k ≥ 0) + Vân sáng: Thứ = Bậc k (Bậc k > 0)

Nêm thủy tinh

với f là tiêu cự thấu kính và R 1 , R 2 là bán kính hai mặt cong của thấu kính

Quy ước: Mặt cong lồi: R > 0, Mặt cong lõm: R < 0 Mặt cong lồi là mặt cong có tâm nằm cùng bên so với chất làm thấu kính

Nếu thấu kính có 1 mặt cong (bán kính R) và 1 mặt phẳng (R → ∞) thì độ tụ có dạng:

Rλ

r - r =

n Þ

Chu kỳ của cách tử:

d = 1/n = 1/250 = 4.10 -3 (mm) = 4.10 -6 (m) Điều kiện cực đại nhiễu xạ:

λ sinφ = k

d + Quang phổ bậc nhất: k =1 λ

λ 310,153.10 sinφ = 0, 077538 φ = 4,4471

λ 310,184.10 sinφ = 0, 077546 φ = 4,4475

d 4.10

2λ 2.310,153.10 sinφ = 0,155077 φ = 8,9213

2λ 2.310,184.10 sinφ = 0,155092 φ = 8,9221

Như vậy, cách tử đã cho có thể phân giải được hai bước sóng 310,153 và 310,184nm trong quang phổ bậc hai nhưng không thể phân giải được hai bước sóng đó trong quang phổ bậc 1.

dồn xuống dưới nên màng có dạng hình nêm Quan sát những vân giao thoa của ánh sáng phản chiếu màu xanh (bước sóng λ = 5461Angstrom), người ta thấy khoảng cách giữa 6 vân bằng 2cm Xác định:

a) Góc nghiêng của nêm

b) Vị trí của 3 vân tối đầu tiên (coi vân tối số l là vân nằm ở giao tuyến của hai mặt nêm).

Biết rằng hướng quan sát vuông góc với mặt nêm

λ = 5461Å = 5461.10 -10 m = 5461.10 -10 10 6 μm = 5461.10 -4 μm = 0,5461μm a) Quang lộ của các chùm tia:

+ Xét phản xạ tại I: L 1 = n 0 SI + n 0 IS + λ/2 + Xét phản xạ tại N: L 2 = n 0 SI + nIN + nNI + n 0 IS

Hiệu quang lộ: ΔL = L 2 – L 1 = 2nIN - λ/2 = 2nd - λ/2

Điều kiện giao thoa cực tiểu (bạn có thể sử dụng điều kiện giao thoa cực đại, kết quả vẫn giống nhau):

 

k k

cách tử nhiễu xạ Phía sau cách tử có một thấu kính hội tụ tiêu cự f = 1m Màn quan sát hình nhiễu xạ được đặt tại mặt phẳng tiêu của thấu kính Khoảng cách giữa hai vạch cực đại chính của quang phổ bậc nhất bằng l=0,202m Hãy xác định:

a Chu kì của cách tử;

b Số vạch trên 1m của cách tử;

c Số vạch cực đại chính tối đa cho bởi cách tử;

d Góc nhiễu xạ ứng với vạch quang phổ ngoài cùng.

vuông góc với mặt của một cách tử

phẳng truyền qua dài 1 mm (có 50

vạch/mm).

a) Xác định các góc lệch tương ứng với

cuối quang phổ bậc 1 và đầu quang phổ

bậc 2 Biết rằng bước sóng của tia đỏ và

tia tím lần lượt bằng 0,76m và 0,4m.

b) Tính hiệu các góc lệch của cuối quang

phổ bậc 2 và đầu quang phổ bậc 3.

Bài tập về nhà 3.12- 3.29/Page 32-34

Chiếu một chùm ánh sáng trắng vào một cách tử nhiễu xạ theo phương vuông góc Chiều dài của cách tử là 1cm và mật độ khe là 5000khe/cm Ngay sau cách tử người ta đặt một thấu kính hội tụ có tiêu cự 0,3m Màn quan sát được đặt tại vị trí mặt phẳng tiêu của thấu kính.

a) Tính độ rộng của quang phổ bậc 2 trên màn.

b) Xác định năng suất phân ly của cách tử trong quang phổ bậc 2.

Quang-ngtu-hạt nhân của thầy Huỳnh Trúc Phương á

thầy.

trên không khí Tính bước sóng của ánh sáng nhìn thấy

để có phản xạ mạnh nhất Biết bề dày của bong bóng là 115nm.

Đáp án trong sách em không hiểu ở chỗ hiệu quang lộ= 2t+lamda/2 (t là bề dày) Mà sao không phải là = 2t-

lamda/2 vậy? Em sai hay sách in nhầm ạ?

Mong thầy hồi đáp, Cám ơn thầy đã đọc thư của em.

Password: nguyentuhatnhan

Hai khe Young cách nhau một khoảng l = 1mm, được chiếu bằng ánh sáng đơn sắc bước sóng  = 0.6m Màn quan sát được đặt cách mặt phẳng 2 khe một đoạn D=2m.

a) Tìm khoản vân giao thoa.

b) Xác định vị trí của 3 vân sáng đầu tiên (Coi vân sáng trung tâm là vân bậc 0) c) Xác định độ dịch của hệ vân giao thoa trên màn quan sát nếu trước một trong

2 khe đặt một bản mỏng song song trong suốt, bề dày e=2m, chiết suất n=1.5

Một cách tử nhiễu xạ có bề rộng l = 2,5cm, số khe trên đơn vị chiều dài của nó bằng n = 400khe/mm Xác định:

a) Năng suất phân ly của cách tử đối với quang phổ bậc 3

b) Hiệu bước sóng nhỏ nhất của hai vạch quang phổ có cùng cường độ sóng ở gần bước sóng λ = 0,56µm mà cách tử có thể phân ly được trong quang phổ bậc lớn nhất, biết rằng ánh sáng chiếu thẳng góc với cách tử.

Cách tử phải có số khe ít nhất bằng bao nhiêu để nó có thể phân ly được hai vạch vàng của natri (λ 1 = 5890Å và λ 2 = 5896Å), biết rằng chu kỳ của cách tử bằng 2,5μm.

d = 2,5 μm  n = 1/d = 1/2,5(μm) = 0,4(μm -1 )

CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt

Một cách tử nhiễu xạ có bề rộng là 1cm, chu kỳ bằng 2,5μm.

a) Xác định năng suất phân ly của cách tử trong quang phổ bậc 3.

b) Xác định bước sóng của vạch gần nhất có λ = 550nm mà ta có thể phân biệt được bằng cách tử đó.

a) Năng suất phân ly của cách tử trong quang phổ bậc 3:

R =N.k = 4000.3 = 12000

b) Gọi bước sóng của vạch gần λ = 550nm nhất là λ x

Như vậy, vạch gần λ = 550nm còn có thể phân biệt được

bằng cách tử này có bước sóng 549,954nm hoặc

550,046nm.

của thấu kính Ta đo được độ rộng của vạch sáng trung tâm trên màn là 30cm.

8.1  8.7/ P232;P233

Bài 1 (1 điểm): Để khử phản xạ trên một tấm thủy tinh

phẳng đối với ánh sáng đơn sắc bước sóng 650 nm, người

ta phủ lên tấm thủy tinh một lớp vật liệu rất mỏng có chiết suất n’= 1,25 Biết chiết suất của tấm thủy tinh là n=1,5 và

hệ đặt trong không khí Tính độ dày nhỏ nhất của lớp vật liệu mỏng trên.

QUANG – NGUYÊN TỬ

-HẠT NHÂN

một bản thủy tinh phẳng, bán kính mặt lồi của thấu kính là R

= 100 cm Chiết suất của thấu kính và bản thủy tinh lần lượt

là n 1 =1,5 và n 2 =1,62 Khoảng không gian giữa thấu kính và bản phẳng chứa chất lỏng có chiết suất n = 1,63 Xác định

bán kính của vân tối thứ 5 nếu quan sát vân giao thoa bằng

ánh sáng phản xạ, cho bước sóng của ánh sáng là λ=0,56 μm Coi vân tối ở tâm là vân tối số không.

từ 0,4 μm đến 0,76 μm) vuông góc với 1 cách tử nhiễu xạ rộng 2cm có 500khe/cm Ngay sau cách tử, ta đặt một thấu kính hội tụ có tiêu cự f = 0,5m và đặt màn quan sát tại mặt phẳng tiêu của thấu kính.

a) Tính độ rộng của quang phổ bậc 1 ở trên màn.

b) Hãy tính năng suất phân ly của cách tử trong quang phổ bậc 2.

quan sát là b = 1 m, bước sóng ánh sáng dùng

trong thí nghiệm là = 5.10 -7 m.

vào một lỗ tròn có bán kính chưa biết Nguồn

sáng điểm đặt cách lỗ tròn 2m, sau lỗ tròn 2m có đặt một màn quan sát Hỏi bán kính của lỗ tròn

phải bằng bao nhiêu để tâm của hình nhiễu xạ là tối nhất.

qua một khe hẹp bề rộng b = 10m Biết rằng chùm tia

sáng  = 0.5m

hình vuông có diện tích S = 100cm 2 được đặt vào

giữa khoảng không gian của hai dòng điện sao cho tâm của hình vuông trùng với trung điểm của khoảng cách nối 2 dòng điện (hệ 2 dòng điện và khung dây cùng nằm trong mặt phẳng) Hãy tính từ thông của

hai dòng điện gửi qua khung dây khi:

chuyển động như một dòng điện kín Tính mômen lực khi hệ

proton-electron đặt trong từ trường đều B = 0,4 T có hướng

vuông góc với mômen từ của dòng điện kín.

mr

n mr

L r

m L

r

e e

q I

2

v

f

f

