Đang tải... (xem toàn văn)
1 BÀI TẬP QUANG 2016 Giao thoa ánh sáng Bài 1 Trong một thí nghiệm giao thoa hai khe Young đặt trong không khí, ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ = 633 nm phát ra từ một laser Helium Neon tới vuông góc với mặt phẳng chứa hai khe rất hẹp, song song với nhau Hệ vân giao thoa được quan sát trên một màn đặt song song với mặt phẳng chứa hai khe và cách nó một khoảng D = 12,0 m Khoảng cách từ vân sáng trung tâm đến vân sáng thứ nhất là y1 = 82 cm (a) Tính khoảng cách d giữa khe S1 và khe S2 (b) Về nguyê.
BÀI T P QUANG 2016 Giao thoa ánh sáng Bài Trong m t thí nghi m giao thoa hai khe Young đ t khơng khí, ánh sáng đ n s c có b c sóng = 633 nm phát t m t laser Helium-Neon t i vuông góc v i m t ph ng ch a hai khe r t h p, song song v i H vân giao thoa đ c quan sát m t đ t song song v i m t ph ng ch a hai khe cách m t kho ng D = 12,0 m Kho ng cách t vân sáng trung tâm đ n vân sáng th nh t y1 = 82 cm (a) Tính kho ng cách d gi a khe S1 khe S2 (b) V nguyên t c, có th quan sát đ c vân sáng màn? Bài Trong m t thí nghi m giao thoa hai khe Young đ t khơng khí, kho ng cách gi a hai khe d = 1,00 mm Trên quan sát đ c đ t song song v i m t ph ng ch a hai khe cách m t ph ng m t kho ng D = 3,00 m, ng i ta đo đ c kho ng cách gi a hai vân sáng liên ti p i =1,50 mm a) Tính b c sóng c a ánh sáng đ n s c s d ng thí nghi m b) Xác đ nh v trí c a vân sáng b c ba vân t i b c b n c) Ng i ta đ t m t b n hai m t song song b ng th y tinh có chi t su t n = 1,5, đ dày e = 10 m, ch n tr c m t hai khe Young Mô t hi n t ng x y Tính đ d ch chuy n c a h vân giao thoa Bài Hai khe r t h p, song song v i cách m t kho ng d = 0,850 mm, đ c chi u sáng b i m t chùm sáng đ n s c, song song, b c sóng = 600 nm Màn quan sát đ c đ t song song v i m t ph ng ch a hai khe cách m t ph ng m t kho ng D = 2,80 m Tìm (a) hi u pha gi a hai sóng ánh sáng phát t hai khe, giao thoa v i t i m t m n m cách tâm c a vân sáng gi a m t kho ng y = 2,50 mm, (b) t s c a c ng đ sáng t i m c ng đ sáng t i tâm c a vân sáng Hình Bài Tia sáng đ n s c có b c sóng chân khơng , t i vng góc v i b m t c a m t l p v t li u m ng, đ dày e, chi t su t n2, n m gi a hai l p v t li u (khá dày) chi t su t n1 n3 Tìm bi u th c hi u quang l gi a hai tia a b ánh sáng ph n x hi u quang l gi a hai tia c d ánh sáng truy n qua tr ng h p n1 < n2 < n3 (Hình 1) Có nh n xét v k t qu tìm đ c? Trên hình v , tia sáng đ c v xiên đ nhìn cho rõ Bài M t l p d u m ng, chi t su t nk = 1,20, loang đ u m t bi n ph ng l ng v i đ dày e = 460 nm N u quan sát th ng góc t máy bay xu ng l p d u, M t tr i đ nh đ u, b c sóng vùng kh ki n s ph n x m nh nh t? N u lúc quan sát t thi t b l n d i m t bi n th ng góc lên l p d u m t n c, b c sóng vùng kh ki n s truy n qua m nh nh t? Chi t su t c a n c bi n ns = 1,30 Gi i b c sóng vùng kh ki n t 400 nm đ n 700 nm Bài Chi u chùm ánh sáng tr ng xu ng b n m ng có chi t su t n = 1,33 khơng khí v i góc t i i = 60°, ánh sáng có b c sóng = 550 nm ph n x cho c ng đ c c đ i v i b c giao thoa b ng m = Hãy xác đ nh b dày b n m ng Ngồi ánh sáng cịn ánh sáng đ n s c ph n x c ng cho c ng đ c c đ i? Bài M t th u kính th y tinh có chi t su t n = 1,55 đ c ph m t l p màng m ng su t có chi t su t n’ = 1,6 đ cho ánh sáng b c sóng = 650 nm có th truy n qua nhi u nh t đ c chi u vuông góc t i th u kính a) Tính đ dày t i thi u c a l p màng m ng th a mãn yêu c u b) V i l p màng m ng có đ dày tính đ c câu (a), ánh sáng vùng nhìn th y (t 400 nm đ n 700 nm) s ph n x m nh nh t đ c chi u vng góc t i th u kính? Bài M t nêm khơng khí đ c t o b i hai b n th y tinh ph ng, hình vng có c nh a = 10,0 cm, chi t su t n = 1,50, ti p xúc v i d c theo m t c nh, mép hai c nh đ c chèn m t m u gi y dày t = 0,025 mm Nêm đ c chi u vng góc t phía b ng ánh sáng đ n s c có b c sóng khơng khí 500 nm (a) Mơ t h vân giao thoa quan sát đ c ánh sáng ph n x Tính kho ng cách gi a hai vân sáng liên ti p s vân nhìn th y H vân s thay đ i nh th nào, n u đ đ y n c (n’ = 1,33) vào không gian gi a hai b n th y tinh? (b) Ng i ta thay ánh sáng đ n s c 500 nm b ng ánh sáng ch a hai b c x có b c sóng khơng khí 400 nm 600 nm Tìm kho ng cách t c nh chung c a nêm đ n vân t i đ u tiên quan sát đ c? Bài Trong m t thí nghi m giao thoa b n m ng d ng nêm, hai b n th y tinh song ph ng, hình vng gi ng h t đ c đ t ti p xúc v i m t c nh hai c nh đ i đ c chèn m t v t có đ dày Chi t su t c a b n th y tinh n = 1,60 Ng i ta chi u ánh sáng đ n s c, b c sóng khơng khí = 600 nm, t phía cho ánh sáng t i vng góc v i nêm khơng khí n m gi a hai b n quan sát đ c 0λ vân t i 08 vân sáng ánh sáng ph n x N u đ dày c a v t chèn đ c t ng thêm 600 nm n a s vân t i quan sát đ c s bao nhiêu? Hình Bài 10 Trong thí nghi m giao thoa vân Newton (Hình 2), m t th u kính ph ng-l i có bán kính cong c a m t l i R = λ5,2 cm đ c đ t lên m t b n th y tinh ph ng Chi t su t c a th u kính b n th y tinh n = 1,60 H th u kính b n th y tinh ph ng đ c chi u ánh sáng đ n s c có b c sóng khơng khí = 580 nm t phía cho ánh sáng t i vng góc v i m t b n (a) Tính đ ng kính c a vân sáng th hai tính t tâm h vân quan sát đ c ánh sáng ph n x (b) Mô t hi n t ng x y đ đ y d u có chi t su t n’ = 1,82 vào khơng gian gi a th u kính b n th y tinh Tính đ ng kính c a vân sáng th hai tính t tâm h vân quan sát đ c ánh sáng ph n x tr ng h p Bài 11 M t c u có bán kính cong R = 100 cm c a m t th u kính ph ng-l i đ c đ t ti p xúc v i m t ph ng c a m t b n th y tinh Chi u chùm sáng đ n s c có b c sóng = 0,5 m t i vng góc v i b n th y tinh quan sát h vân Newton ánh sáng ph n x Chi t su t c a v t li u làm th u kính n1 = 1,50 chi t su t c a b n th y tinh n3 = 1,70 (a) Xác đ nh bán kính c a vân t i th tính t tâm h vân (b) Ng i ta đ đ y sulphua cacbon (chi t su t n2 = 1,63) vào khơng gian gi a th u kính b n th y tinh Mô t hi n t ng quan sát đ c Tìm bi u th c bán kính c a vân t i Xác đ nh bán kính c a vân t i th tính t tâm h vân Bài 12 M t ng th y tinh kín, dài d = 1,155 cm, ch a khơng khí áp su t khí quy n, đ c đ t d c theo m t nhánh c a giao thoa k Michelson dùng ánh sáng đ n s c b c sóng = 632,8 nm Các c a s th y tinh hai đ u ng có đ dày không đáng k H vân giao thoa đ c quan sát b ng kính ng m có v ch d u ch th p (a) Khơng khí ng đ c hút d n b ng b m chân không Ng i ta đ m đ c 11 vân sáng ch y qua v ch d u kính ng m Tính chi t su t c a khơng khí áp su t khí quy n (b) Sau đó, m t ch t khí khác đ c đ a d n vào ng L n này, ng i ta đ m đ c 176 vân sáng ch y qua v ch d u kính ng m Tính chi t su t c a ch t khí ch a ng lúc Nhi u x Phân c c ánh sáng Bài 13 M t ngu n sáng m đ c đ t t i O phát ánh sáng đ n s c có b c sóng 600nm i m C n m cách ngu n m t kho ng OC = 2m Ng i ta đ t m t ch n có l tròn tâm O1 trùng v i trung m c a đo n OC ng th ng OO1C vng góc v i m t ph ng c a Xác đ nh bán kính r c a l trịn đ (a) m C sáng nh t; (b) m C t i nh t Bài 14 M t ngu n sáng m phát ánh sáng đ n s c b c sóng = 0,50 m đ c đ t tr c vng góc qua tâm c a m t l trịn có bán kính r = 1,0 mm, cách l tròn m t kho ng a = m Xác đ nh kho ng cách b t đ n m quan sát n m tr c, cho đ i v i m đó, l trịn ch a đ i Fresnel Bài 15 Chi u chùm ánh sáng đ n s c, b c sóng = 0,440 m, t i vng góc v i m t khe h p Trên quan sát đ t cách khe h p m t kho ng D = 1m, ng i ta đo đ c kho ng cách t c c ti u nhi u x th đ n c c đ i gi a l = 50 cm Xác đ nh (a) góc nhi u x ng v i c c ti u th 2, (b) đ r ng a c a khe Bài 16 M t chùm sáng song song, đ n s c, b c sóng = 550 nm, đ c chi u vng góc t i m t ch n ch a hai khe h p, song song, dài vô h n S1 S2 Kho ng cách gi a tâm khe d = 0,15 mm Màn quan sát đ c đ t song song v i m t ph ng ch a hai khe cách m t kho ng D = 1,50 m (a) V i gi thi t hai khe S1, S2 vô h p, mô t hi n t ng quan sát đ c Tính kho ng cách gi a hai vân sáng liên ti p Tính t s c ng đ sáng IP/I0 v i IP c ng đ sáng t i m P màn, n m cách tâm hình giao thoa m t kho ng yP = 14,5 mm I0 c ng đ sáng t i tâm c a vân sáng gi a (b) Trên th c t , hai khe S1, S2 không vô h p mà có đ r ng a = 30,0 m Mô t hi n t ng quan sát đ c Tính s vân sáng n m mi n trung tâm c a bao hình nhi u x Tính t s c ng đ sáng I3/I0 v i I3 c ng đ sáng t i tâm c a vân sáng b c I0 c ng đ sáng t i tâm c a vân sáng gi a Bài 17 M t chùm sáng song song, đ n s c, b c sóng = 600 nm, đ c chi u th ng góc t i b m t c a m t cách t nhi u x ph ng có t ng s khe N = 10000 Ng i ta th y có hai c c đ i giao thoa k ti p n m góc nhi u x v i sin = 0,2 sin = 0,3, c c đ i giao thoa b c bi n m t (a) Tính h ng s cách t d b c c a hai c c đ i giao thoa k ti p nói (b) Tính đ r ng a nh nh t c a khe cách t (c) V i giá tr đ r ng khe v a tính đ c, v ngun t c, có th quan sát đ c nhi u nh t c c đ i giao thoa? (d) Tính t s c ng đ sáng t i tâm c a c c đ i giao thoa b c b c c ng đ sáng t i tâm c a c c đ i giao thoa gi a Bài 18 Chi u m t chùm ánh sáng song song, đ n s c, b c sóng = 600 nm, t i vng góc v i m t cách t nhi u x ph ng có h ng s (chu k ) cách t d = 1λ00 nm t ng s khe N = 1,0.104 Sau cách t , ng i ta đ t m t th u kính h i t Màn quan sát đ c đ t m t ph ng tiêu c a th u kính Xác đ nh (a) v trí đ r ng góc c a v ch quang ph b c 2, (b) s v ch quang ph quan sát đ c Bài 19 M t cách t nhi u x ph ng có đ dài L = 2,00 cm, ch a N = 8000 khe h p, cách đ u nhau, đ c s d ng đ phân tích quang ph c a th y ngân Quang ph c a nguyên t ch a hai b c x có b c sóng r t g n = 57λ,065 nm = 576,λ5λ nm Trong ph b c hai, t i vùng b c sóng trung bình c a hai b c x trên, tính (a) đ tán s c góc n ng su t phân gi i c a cách t T suy (b) kho ng cách góc gi a hai v ch ph t ng ng hi u b c sóng c a hai b c x đ n s c v a đ đ c phân gi i theo tiêu chu n Rayleigh Bài 20 Chi u chùm ánh sáng song song phát t đèn Natri t i vng góc v i m t cách t nhi u x ph ng có h ng s (chu k ) cách t d = 1λ00 nm t ng s khe N = 1,0.104 B c x đèn Natri ch a hai ánh sáng đ n s c có b c sóng = 58λ,00 nm = 58λ,5λ nm (a) Xác đ nh kho ng cách góc gi a hai v ch quang ph b c c a hai ánh sáng (b) Cách t có phân bi t đ c hai v ch quang ph b c c a hai ánh sáng không? T i sao? Bài 21 Hai kính phân c c đ c đ t chéo đ không cho ánh sáng truy n qua M t kính phân c c th ba đ c đ t xen vào gi a hai kính cho ph ng u tiên c a h p m t góc = 300 v i ph ng u tiên c a m t hai kính Ng i ta cho m t chùm sáng t nhiên có c ng đ I0 = 10,0 đ n v (tùy ý) qua h ba kính phân c c Tính c ng đ ánh sáng truy n qua I Các kính phân c c đ c xem lý t ng Gi i toán tr ng h p ph ng u tiên c a hai kính phân c c ban đ u đ c đ t song song v i Bài 22 Chùm sáng t nhiên có c ng đ I0 = 25 W/m2 đ c chi u th ng góc qua m t h g m kính phân c c lý t ng đ t song song v i cho ph ng u tiên n m t i góc = 400, = 200, = 200, = 300 (Hình 3) Hình (a) Tính c ng đ chùm sáng ló kh i h (b) t = 00, = λ00, = λ00, tìm bi u th c c ng đ chùm sáng ló kh i h tính theo I0 góc V i góc b ng c ng đ chùm sáng ló kh i h đ t giá tr c c đ i? Tính giá tr c c đ i (c) N u kính phân c c th ba đ c quay đ u quanh tr c c a h v i t c đ góc , c ng đ chùm sáng ló kh i h s bi n thiên theo th i gian nh th (cho góc = 450 t i th i m b t đ u quay kính)? Bài 23 M t l ng kính th y tinh có chi t su t n2 = 1,50 đ c đ t vào gi a khơng khí có chi t su t n1 = 1,00 sunfua carbon có chi t su t n3 = 1,65 M t tia sáng t i t khơng khí, truy n qua l ng kính, sang sunfua carbon (Hình 4) (a) Góc đ nh c a l ng kính ph i đ c hai tia ph n x t m t m t d i c a l ng kính đ u b phân c c hồn tồn (b) Ng i ta thay l ng kính b ng m t b n th y tinh lo i có hai m t song song, cho m t c a b n th y tinh n m vào v trí m t c a l ng kính tr c C n ph i thay sunfua carbon b ng m t môi tr ng khác có chi t su t đ c hai tia ph n x t m t m t d i c a b n th y tinh đ u b phân c c hoàn tồn Hình Tính ch t l ng t c a ánh sáng Bài 24 Ph b c x c a M t Tr i có c c đ i n m b c sóng max = 480 nm Coi b m t c a m t tr i nh v t đen t đ i Xác đ nh nhi t đ b m t n ng su t b c x toàn ph n c a M t Tr i Cho h s Stefan-Boltzmann = 5,67.10-8 W/m².K4 h s d ch chuy n Wien b = 28λ8 m.K Bài 25 M t ngu n sáng m có cơng su t P = 3,0 W, phát ánh sáng đ n s c b c sóng = 58λ nm Xác đ nh s photon qua ti t di n cm2 đ t vng góc v i ph ng truy n sáng, cách ngu n sáng m t kho ng r = 1,75 m Bài 26 M t chùm sáng đ n s c có b c sóng = 124 nm, cơng su t P = 2,50 W, t i đ p vào b m t quang âm c c c a m t t bào quang n chân không Ng i ta đo đ c giá tr đ ng n ng c c đ i c a quang n t b t kh i b m t quang âm c c Kmax = 4,16 eV V i gi thi t r ng m i photon chùm sáng t i làm b t m t quang n t , tính (a) cơng n t (theo đ n v eV) c a v t li u làm quang âm c c s quang n t N b t kh i b m t quang âm c c m t giây (b) S quang n t N b t kh i b m t quang âm c c m t giây s thay đ i nh th n u gi m b c sóng ánh sáng t i xu ng cịn m t n a nh ng v n gi nguyên công su t chùm sáng? Cho h = 6,626.10-34 Js, c = 3,00.108 m/s Bài 27 M t photon có n ng l ng E = 150,0 keV tán x đàn h i m t electron t đ ng yên v i góc tán x = λ00 Cho b c sóng Compton k = 2,43.10-12 m, h = 6,625.10-34 J.s, c = 3.108 m/s Xác đ nh (a) n ng l ng E’ c a photon tán x , (b) đ ng n ng Eđ v n t c v c a electron sau tán x Bài 28 M t photon có n ng l ng E = 58,00 keV tán x đàn h i m t electron t đ ng yên Sau tán x , b c sóng c a photon t ng lên 25% Xác đ nh (a) góc tán x , (b) b c sóng n ng l ng photon tán x Cho b c sóng Compton k = 2,43.10-12 m, h = 6,625.10-34 J.s, c = 3.108 m/s ... ch quang ph b c 2, (b) s v ch quang ph quan sát đ c Bài 19 M t cách t nhi u x ph ng có đ dài L = 2,00 cm, ch a N = 8000 khe h p, cách đ u nhau, đ c s d ng đ phân tích quang ph c a th y ngân Quang. .. t quang âm c c Kmax = 4,16 eV V i gi thi t r ng m i photon chùm sáng t i làm b t m t quang n t , tính (a) cơng n t (theo đ n v eV) c a v t li u làm quang âm c c s quang n t N b t kh i b m t quang. .. 1,75 m Bài 26 M t chùm sáng đ n s c có b c sóng = 124 nm, công su t P = 2,50 W, t i đ p vào b m t quang âm c c c a m t t bào quang n chân không Ng i ta đo đ c giá tr đ ng n ng c c đ i c a quang