Ôn luyện vật lý 12 sóng ánh sáng

SÓNG ÁNH SÁNG Chủ đề TÁN SẮC ÁNH SÁNG GIAO THOA ÁNH SÁNG I CÁC KIẾN THÚC CƠ BẢN CẦN NHỚ Tán sắc ánh sáng Hiện tượng chùm sáng trắng (hoặc chùm sáng phức tạp) qua lăng kính bị tách thành chùm sáng có màu sắc khác gọi tượng tán sáng ánh sáng (Hình 1.1) Nguyên nhân tượng tán sắc ánh sáng tốc độ truyền ánh sáng môi trường suốt phụ thuộc vào tần số ánh sáng Vì vậy, chiết suất mơi trường phụ thuộc vào tần số (và bước sóng) ánh sáng Ánh sáng đơn sắc Ánh sáng đơn sắc (còn gọi xạ (đơn sắc)) ánh sáng không bị tán sắc mà bị lệch qua lăng kính Mỗi ánh sáng đơn sắc có màu định (màu quang phổ) sóng điện từ ứng với bước sóng định Đơi gọi tắt ánh sáng - Bước sóng ánh sáng đơn sắc chân không: c 0 = (c = 3.108m/s, f tần số ánh sáng) f  - Bước sóng ánh sáng đơn sắc mơi trường:  = n Ánh sáng đơn sắc có tần số nhỏ (bước sóng dài) chiết suất môi trường nhỏ Ánh sáng trắng Ánh sáng trắng hỗn hợp nhiều ánh sáng đơn sắc có màu từ đỏ đến tím Ví dụ: ánh sáng Mặt Trời, ánh sáng hồ quang điện, ánh sáng đèn điện dây tóc Nhiễu xạ ánh sáng Hiện tượng ánh sáng không tuân theo định luật truyền thẳng, quan sát ánh sáng truyền qua lỗ nhỏ, gần mép vật suốt không suốt, gọi nhiễu xạ ánh sáng Hiện tượng nhiễu xạ chứng tỏ ánh sáng có tính chất sóng Giao thoa ánh sáng - Hai sóng ánh sáng kết hợp (có tần số có độ lệch pha không đổi) hai nguồn sáng kết hợp phát ra, giao thoa với gặp nhau, tạo nên vân sáng (cực đại giao thoa) vân tối (cực tiểu giao thoa) quan sát Hiệu đường hai sóng vân sáng là: d1 - d2 = k (k = 0, ± 1, ± 2, )  vân tối là: d1 - d2 = (2k + 1) - Tại điểm M quan sát ax E (Hình 1.2): d1 - d2 = D (a khoảng cách hai nguồn kết hợp S1 S2); D khoảng cách từ S1S2 đến màn; OM = x) D ki - Vị trí vân sáng bậc k: x k  a D với i = khoảng vân (khoảng cách hai vân sáng hai vân tối); k = ứng với vân sáng a (vân sáng trung tâm, hay vân sáng số 0); k = ±1, ±2, ứng với vân sáng bậc 1, bậc Xen vân sáng vân tối; hai bên vân sáng trung tâm hai vân tối thứ nhất, tiếp sau vân tối thứ hai, thứ ba i Khoảng cách vân sáng vân tối kề Khoảng cách từ vân tối thứ k (tính từ vân sáng trung tâm) đến vân sáng trung tâm bằng: 1   D   k   i  k   2  2 a  Trong trường hợp ánh sáng trắng, vân sáng trung tâm có màu trắng; vân sáng bậc tất cá thành phần đơn sắc tạo nên quang phổ bậc (bờ tím phía O) - Điều kiện xảy tương giao thoa hai nguồn phát sáng phải hai nguồn kết hợp thí nghiệm Y-âng, hai nguồn kết hợp S1, S2 tạo cách chiếu vào hai khe hẹp song song S 1, S2 chùm sáng phát từ nguồn S Có thể tạo hai nguồn kết hợp nhờ lưỡng lăng kính Fre-nen, bán thấu kính Bi-ê, hai gương phằng Fre-nen II PHƯƠNG PHÁP GIẢI CÁC DẠNG TOÁN CƠ BẢN (tự luận trắc nghiệm) Dạng BÀI TẬP VỀ ÁNH SÁNG ĐƠN SẮC VÀ VỀ TÁN SẮC ÁNH SÁNG A PHƯƠNG PHÁP GIẢI Để tìm tần số bước sóng ánh sáng đơn sắc: Áp dụng cơng thức: c - Bước sóng ánh sáng chân không: 0 = (c = 3.108m/s, f tần số ánh sáng) f  v c - Bước sóng ánh sáng môi trường:  =   f nf n c - Tốc độ, ánh sáng mơi trường có chiết suất n: v = n Để giải tập tán sắc ánh sáng cần vận dụng công thức khúc xạ ánh sáng, lăng kính, thấu kính có kể đến phụ thuộc chiết suất vào màu sắc (bước sóng) ánh sáng: - Hệ thức định luật khúc xạ ánh sáng: n1sini1 = n2sini2 - Góc lệch tia sáng qua lăng kính: D = i1 + i2 - A - Góc lệch tia sáng đơn sắc qua lăng kính có góc chiết quang nhỏ, dùng cơng thức: D = A(n - 1) 1  1 (n  1)    f  R R' R, R' bán kính mặt cầu giới hạn thấu kính; n chiết suất chất làm thấu kính mơi trường đặt thấu kính B BÀI TẬP VÍ DỤ Ví dụ Tính bước sóng xạ đơn sắc sau đây: a) Bức xạ có tần số 5.1014Hz b) Bức xạ có tần số 1,2.1015Hz Hướng dẫn giải c Áp dụng công thức   f - Cơng thức tính tiêu cự thấu kính: c 3.108 a)  =  = 0,6.10-6m = 0,60m 14 f 5.10 c 3.108 b)  =  = 2,5.10-7m = 0,25m f 1,2.1015 http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Ví dụ Một chùm ánh sáng hẹp, đơn sắc có bước sóng chân khơng  = 0,60m a) Xác định chu kì, tần số ánh sáng Biết tốc độ ánh sáng chân khơng 3.108m/s b) Cho chùm ánh sáng nói truyền qua thủy tinh (n = 1,5) Tính tốc độ bước sóng ánh sáng đơn sắc thủy tinh Chu kì tần số ánh sáng có thay đổi khơng truyền từ mơi trường sang môi trường khác? Hướng dẫn giải c 3.108 a) Tần số: f   5.1014 Hz 6  0.60.10 1 2.10  15 s Chu kì: T   f 5.1014 c 3.108 2.108 m / s b) Tốc độ: v   n 1,5 v 2.108 Bước sóng:    0,4.10  m 0,4m 14 f 5.10  0,6 0,4m Hay:    n 1,5 Khi từ môi trường sang môi trường khác, tốc độ bước sóng ánh sáng đơn sắc bị thay đổi chu kì tần số ánh sáng khơng thay đổi Ví dụ Một lăng kính thủy tinh có góc chiết quang A = 4°, chiết suất thủy tinh ánh sáng đỏ n đ = 1,64; ánh sáng tím n t = 1,68 Chiếu chùm tia sáng trắng hẹp xem tia sáng đến lăng kính A theo phương vng góc với mặt phằng phân giác góc chiết quang A Quang phổ hứng E song song cách mặt phẳng phân giác A 1m (Hình 1.3) a) Tính góc  làm hai tia ló màu đỏ màu tím b) Tính bề rộng quang phổ thu Hướng dẫn giải a) Chùm tia sáng trắng hẹp đến A, phần ánh sáng khơng qua lăng kính truyền thẳng đến S 0, phần ánh sáng qua lăng kính bị lệch phía đáy lăng kính tạo thành quang phổ liên tục từ đỏ đến tím hình 1.3 Vì góc chiết quang nhỏ, ta có: Dđ = (nđ - 1)A Dt = (nt - 1)A 4.3,14  = Dt - Dđ = (nt - nđ)A = (1,68 - 1,64) = 0,00279 rad 180 b) Bề rộng quang phổ ĐT: ĐT = d(tanDt - tanDđ)  d(Dt - Dđ)  d = 2,79mm Ví dụ Một thấu kính mỏng thủy tinh hai mặt lồi bán kính R = 10cm Chiết suất thủy tinh ánh sáng đỏ nđ = 1,6444 ánh sáng tím nt = 1,6862 Chiếu chùm tia sáng trắng hẹp xem tia sáng song song với trục thấu kính a) Mơ tả tượng tán sắc chùm tia sáng ló b) Tính khoảng cách F'T.F'Đ tiêu điểm tia màu đỏ màu tím Hướng dẫn giải a) Mơ tả tượng tán sắc chùm tia ló Tia sáng trắng song song với trục thấu kính, qua thấu kính, tia sáng tím lệch nhiều tia sáng đỏ nên chùm tia sáng ló tạo thành dải quang phổ liên tục ' Trên trục chính, tiêu điểm ảnh FT tia sáng tím gần thấu F'Đ tia sáng đỏ (Hình 1.4) kính http://dethithpt.com – Website chun đề thi – tài liệu file word b) Đối với ánh sáng tím: f T  Đối với ánh sáng đỏ: fĐ = R 2(n T  1) R 2(n Ñ  1) R 1    n Ñ  nT    0,46cm 1 Ví dụ Chiết suất thủy tinh hai xạ màu đỏ màu tím 1,50 1,54 Chiếu tia sang trắng vào lăng kính có góc chiết quang nhỏ A = 5°, góc hợp tia ló màu đỏ màu tím là: A 15’ B 10' C 12' D 8' Hướng dẫn chọn đáp án Dùng công thức: D = (n - 1)A, ta có: Dđ = (nđ - )A = (1,50 - 1)5° = (1,50 - 1)300' = 150' Dt = (nt - 1)A = (1,54 - )5° = 0,54  300' = 162’ Do đó:  = Dt - Dđ = 162’ - 150' = 12' Chọn C Ví dụ Một thấu kính hội tụ mỏng gồm hai mặt cầu lồi giống có bán kính R = 30cm Chiết suất thấu kính ánh sáng đỏ 1,50 ánh sáng tím 1,54 Khoảng cách tiêu điểm tia đỏ tiêu điểm tia tím thấu kính là: A 27,78cm B.30cm C 22,2tm D 2,22cm Hướng dẫn chọn đáp án FT' FÑ' f Ñ  f T  1 1 (n  1)    f R R Tiêu cự thấu kính ánh sáng đỏ tím Theo cơng thức tính tiêu cự thấu kính: 1 1 (n ñ  1)     f ñ 30cm fñ R R 1 1 (n t  1)     f t 27,78cm ft R R Khoảng cách tiêu điểm thấu kính tia đỏ tia tím là: fđ - ft = 30 - 27,78 = 2,22cm Chọn D C BÀI TẬP ÔN LUYỆN 1.1 Một chùm ánh sáng hẹp, đơn sắc có bước sóng chân khơng 0,40m Xác định chu kì, tần số ánh sáng Biết tốc độ ánh sáng chân không 3.108m/s 1.2 Một thấu kính hai mặt lồi thủy tinh có bán kính R, tiêu cự 10cm có chiết suất n v = 1,5 ánh sáng vàng a) Xác định bán kính R thấu kính b) Biết chiết suất thủy tinh ánh sáng đỏ tím n đ = 1,495 nt = 1,510 Tìm khoảng cách tiêu điểm thấu kính ứng với ánh sáng đỏ tím 1.3 Chiếu chùm tia sáng trắng hẹp đến lăng kính thủy tinh có tiết diện thẳng tam giác điều kiện tia sáng màu lục có góc lệch cực tiểu 40° Chiết suất thủy tinh ánh sáng tím 1,554 a) Tính chiết suất thủy tinh ánh sáng màu lục b) Mơ tả chùm tia sáng ló khỏi lăng kính 1.4 Một lăng kính có góc chiết quang A = 8°, có chiết suất tia đỏ n đ = 1,51; tía tím nt = 1,54: Chiếu chùm sáng trắng hẹp, coi tia sáng, vào mặt bên lăng kính, theo http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word phương vng góc với mặt phân giác góc chiết quang Chùm tia ló khỏi lăng kính chiếu vào đặt song song với mặt phẳng phân giác góc chiết quang a) Tính góc lệch tia đỏ tía tím b) Tính góc hợp tia đỏ tia tím 1.5 Một thấu kính mỏng có mặt phẳng mặt lồi, bán kính mặt lồi R = 80cm thấu kính làm thủy tinh có chiết suất tia đỏ n đ = 1,51 tia tím n t = 1,54 Hãy tính khoảng cách tiêu điểm F đ thấu kính ứng với ánh sáng đỏ tiêu điểm Ft ứng với ánh sáng tím 1.6 Một chùm tia sáng trắng hẹp đến lăng kính thủy tinh có tiết diện thẳng tam giác điều kiện góc lệch tia sáng tím cực tiểu Chiết suất thủy tinh ánh sáng tím n t = 1,53; với ánh sáng đỏ nđ = 1,51 Tính góc tạo tia đỏ tia tím chùm tia 1.7 Chiếu tia sáng trắng từ khơng khí vào chậu nước có đáy nằm ngang góc tới i = 60° Chiều sâu nước chậu h = 0,5m Chiết suất nước ánh sáng tím n t = 1,34; ánh sáng đỏ nđ = 1,33 Chùm tia sáng khúc xạ vào nước nào? Tính bề rộng dải màu thu đáy chậu 1.8 Một lăng kính thủy tinh có tiết diện thẳng tam giác ABC có góc chiết quang A = 70° Chiếu tia sáng trắng SI vào mặt bên AB hình 1.5 Cho biết chiết suất thủy tinh ánh sáng đỏ nđ = , với ánh sáng tím nt = a) Tính góc tới i để tia sáng đỏ có góc lệch cực tiểu Tính góc lệch b) Chùm tia sáng ló khỏi mặt AC lăng kính có tạo thành quang phổ liên tục từ đỏ đến tím khơng? 1.9 Một thấu kính hội tụ L1 hai mặt lồi bán kính R = 10cm, làm thủy tinh có chiết suất ánh sáng tím n t = 1,69; với ánh sáng đỏ nđ = 1,60 Tính khoảng cách tiêu điểm tia sáng tím tia sáng đỏ 1.10 Chiếu chùm tia sáng trắng, song song, hẹp (coi tia sáng) vào mặt bên lăng kính thủy tinh, có góc chiết quang A = 6° góc tới i = 60° Biết chiết suất lăng kính tia đỏ nđ = 1,50 tia tím nt = 1,54 Góc tạo tia ló màu đỏ tia ló màu tím bao nhiêu? 1.11 Một lăng kính có góc chiết quang 60°, chiết suất n = ánh sáng màu vàng natri Một chùm sáng trắng điều chỉnh cho góc lệch ánh sáng vàng đạt cực tiểu Tính góc tới i1 1.12 Một bể nước sâu 1,2m Một chùm ánh sáng Mặt Trời chiếu vào mặt nước góc tới i cho sini = 0,8 Chiết suất nước ánh sáng màu đỏ 1,331 ánh sáng tím 1,343 Tính bề rộng dải quang phổ đáy bể 1.13 Chiếu tia sáng trắng hẹp vào lăng kính có góc chiết quang A = 60°, chiết suất biến thiên khoảng  n  Cho biết tia tím có góc lệch cực tiểu góc lệch tia đỏ D = 60° a) Tìm góc tới i để tất màu khúc xạ qua mặt AC b) Tìm góc tới i để khơng có tia khúc xạ qua AC 1.14 chất suốt, ánh sáng có bước sóng  = 0,40m có tần số f = 5.1014Hz Chiết suất chất là: A n = 1,50 B n = 1,53 C n = 1,60 D n = 1,68 1.15 Một chùm tia đơn sắc chiếu vng góc với ảnh E cho vệt sáng O Nếu trước đường tia sáng ta đặt lăng kính có góc chiết quang A = 0,08rad cho mặt phẳng phân giác góc chiết quang song song với cách L = 1m vệt sáng dịch chuyển đoạn d = 4,8cm Chiết suất lăng kính ánh sáng đơn sắc nói A 1,3 B 1,4 C 1,5 D 1,6 http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word 1.16 Một tia sáng trắng chiếu đến mặt bên lăng kính với góc tới nhỏ Góc chiết quang lăng kính A = 3,7° Biết chiết suất lăng kính tia màu tím, tia màu đỏ 1,53 1,49 Góc tạo hai tia ló màu đỏ màu tím A 1,961° B 1,813° C 0,148° D không xác định chưa biết góc tới 1.17 Nhìn ánh sáng Mặt Trời qua kính cửa sổ ta khơng thấy màu cầu vồng, A khơng có tán sắc thủy tinh B khơng có tán sắc qua hai mặt song song C có tán sắc qua thủy tinh ta không quan sát tượng mắt thường D Cả A, B, C sai 1.18 Chọn đáp án Thấu kính thủy tinh đặt khơng khí, có chiết suất ánh sáng đơn sắc biến thiên từ 3: A Chiết suất tia đỏ đến B Chiết suất tia tím C thấu kính có tiêu điểm ảnh F D Cả A B, C sai 1.19 Bề rộng quang phổ liên tục thu (Hình 1.6) -2 với A = 10 rad; l = AH = 1m; nđỏ = 1,44; ntím = 1,62 A 16mm B 18cm C 0,18cm D 44mm 1.20 Chiếu tia sáng trắng hẹp vào lăng kính có góc chiết quang A, chiết suất biến thiên khoảng  n  ; Cho biết tia tím có góc lệch cực tiểu thì, góc lệch đỏ Dmin = 60° Góc chiết quang A A 90° B 45° C 60° D 30° 1.21 Khi tia sáng truyền tư môi trường sang môi trường khác, đại lượng không đổi A phương truyền tia sáng B tốc độ ánh sáng C bước sóng ánh sáng D tần số ánh sáng 1.22 Khi chùm sáng đơn sắc truyền từ nước ngồi khơng khí chùm sáng có A tần số tăng, bước sóng giảm B tần số giảm, bước sóng tăng C tần số khơng đổi, bước sóng khơng đổi D tần số khơng đổi, bước sóng tăng 1.23 Chọn phát biểu sai A Hỗn hợp nhiều ánh sáng đơn sắc khác ánh sáng trắng B Tập hợp hai loại ánh sáng đơn sắc khác không cho ta ánh sáng trắng C Ánh sáng trắng hỗn hợp nhiều ánh sáng đơn sắc có bước sóng khác D Ánh sáng màu xanh tập hợp vô số ánh sáng đơn sắc có bước sóng khác 1.24 Cho tốc độ ánh sáng chân không c = 3.108m/s Ánh sáng có tần số f = 6.1014Hz A ánh sáng đơn sắc màu xanh, bước sóng  = 0,6m B ánh sáng đơn sắc màu xanh, bước sóng  = 0,5m C ánh sáng đơn sắc màu vàng, bước sóng  = 0,6m http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word D ánh sáng đơn sắc màu tím, bước sóng  = 0,5m 1.25 Một chùm sáng đơn sắc truyền thủy tinh có bước sóng 0,4m Biết chiết suất thủy tinh n = 1,5 Cho tốc độ ánh sáng chân không C = 3.108m/s Phát biểu nêu sau chùm sáng không đúng? A Chùm sáng có màu tím B Chùm sáng có màu vàng C Tần số chùm sáng 5.1014Hz D Tốc độ ánh sáng thủy tinh 2.108m/s 1.26 Chiết suất môi trường suốt ánh sáng đơn sắc A giảm tần số ánh sáng tăng B tăng tần số ánh sáng tăng C giảm tốc độ ánh sáng môi trường giảm D không thay đổi theo tần số ánh sáng 1.27 Một tia sáng trắng chiếu vng góc với mặt bên lăng kính có góc chiết quang A = 5° Chiết suất lăng kính tia màu đỏ tím nđ = 1,54; nt = 1,57 Sau lăng kính đặt M song song với mặt bên thứ lăng kính cách L = 0,9m Bề rộng ĐT quang phổ thu A 4,239mm B 2,355mm C 4,239 D 2,355cm 1.28 Một thấu kính mỏng gồm mặt phẳng, mặt lồi, bán kính 15cm, làm chất có hiệu số chiết suất tia tím chiết suất tia đỏ 0,03 Hiệu số độ tụ thấu kính tia đỏ, tia tím A 0,1dp B 0,2dp C 0,3dp D 1,0dp 1.29 Chiết suất môi trường suốt ánh sáng đơn sắc khác đại lượng có giá trị A ánh sáng đơn sắc từ đỏ đến tím B khác nhau, lớn ánh sáng đỏ nhỏ ánh sáng tím C khác nhau, ánh sáng đơn sắc có bước sóng lớn chiết suất lớn D khác nhau, ánh sáng đơn sắc có tần số lớn chiết suất lớn 1.30 Xét đại lượng sau: (I) Chu kì; (II) Bước sóng; (III) Tần số; (IV) Tốc độ lan truyền Một tia sáng từ khơng khí vào nước đại lượng kể ánh sáng thay đổi? A (I) (II) B (II) (IV) C (II) (III) D (I), (II) (IV) 1.31 Các xạ có bước sóng khoảng từ 3.10 -9m đến 6.10-7m có tần số tương ứng nằm khoảng giá trị từ A 5,1.1015Hz đến 1,0.1017Hz B 5,0.1014Hz đến 1,0.1017Hz C 0,5.1013Hz đến 1,0.1016Hz D 1,0.1016Hz đến 5,0.1017Hz 1.32 Phát biểu sau sai nói ánh sáng trắng ánh sáng đơn sắc? A Chiết suất chất làm lăng kính ánh sáng đơn sắc khác khác B Ánh sáng trắng hỗn hợp nhiều ánh sáng đơn sắc có màu từ đỏ đến tím C Khi ánh sáng đơn sắc qua mơi trường suốt, chiết suất môi trường ánh sáng đỏ lớn nhất, ánh sáng tím nhỏ D Ánh sáng đơn sắc bị lệch không bị tán sắc qua lăng kính 1.33 Gọi Dđ, fđ, Dt, ft độ tụ tiêu cự thấu kính thủy tinh, nđ < nt nên A Dđ < Dt; fđ < ft B Dđ < Dt; fđ < ft C Dđ < Dt; fđ > ft D Dđ > Dt; fđ > ft http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word 1.34 Một lăng kính có tiết diện thẳng tam giác ABC, chiếu chùm tia sáng trắng hẹp vào mặt bên AB từ đáy lên Chiết suất lăng kính ánh sáng đỏ ánh sáng tím Giả sử lúc đầu lăng kính vị trí mà góc lệch D tia tím cực tiểu Phải quay lăng kính góc để góc lệch tia đỏ cực tiểu? A 60° B 15° C 45° D 30° 1.35 Sự phụ thuộc chiết suất vào màu sắc ánh sáng A xảy với chất rắn, lỏng, khí B xảy với chất rắn chất lỏng C xảy với chất rắn D tượng đặc trưng lăng kính  1   1.36 Theo công thức độ tụ thấu kính: D  (n  1)   thấu kính hội tụ, f  R1 R  độ tụ ánh sáng A đỏ lớn so với ánh sáng lục B lục lớn so với ánh sáng chàm C đỏ lớn so với ánh sáng tím D vàng nhỏ so với ánh sáng lam • Đề dẫn chung cho 1.37 1.38 Một thấu kính hai mặt lồi thủy tinh có bán kính R, tiêu cự 10cm chiết suất n v = 1,5 ánh sáng vàng 1.37 Bán kính R thấu kính A R =10cm B R = 20cm C R = 40cm D R = 60cm 1.38 Biết chiết suất thủy tinh ánh sáng đỏ tím n đ = 1,495 nt = 1,510 Khoảng cách tiêu điểm thấu kính ứng với ánh sáng đỏ tím A 1,278mm B 2,971mm C 5,942mm D 4,984mm 1.39 tán sắc ánh sáng tượng A chùm sáng phức tạp bị phân tích thành nhiều màu đơn sắc qua lăng kính B chùm tia sáng trắng bị lệch phía đáy lăng kính truyền qua lăng kính C tia sáng đơn sắc bị đổi màu qua lăng kính D chùm sáng trắng bị phân tích thành bảy màu qua lăng kính 1.40 Chọn phát biểu sai Ánh sáng đơn sắc ánh sáng A có bước sóng xác định môi trường định B qua lăng kính khơng bị tán sắc C có tần số thay đổi theo mơi trường D có màu sắc xác định 1.41.- Một chùm ánh sáng Mặt Trời hẹp rọi xuống mặt nước trọng bể bơi tạo đáy bể vệt sáng A có màu trắng, dù chiếu xiên hay chiếu vng góc B có nhiều màu, chiếu xiên có màu trắng chiếu vng góc C khơng có màu, dù chiếu D có nhiều màu, dù chiếu xiên hay chiếu vng góc 1.42 Để tạo chùm ánh sáng trắng A cần tổng hợp ba chùm sáng đơn sắc có màu thích hợp B phải tổng hợp nhiều chùm sáng đơn sắc có màu biến đổi liên tục từ đỏ đến tím http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word C phải tổng hợp bảy chùm sáng có đủ bảy màu cầu vồng D cần tổng hợp hai chùm sáng đơn sắc có màu phụ Dạng BÀI TẬP VỀ GIAO THOA ÁNH SÁNG A PHƯƠNG PHÁP GIẢI D ax công thức tính hiệu đường đi: d1  d  a D D b) trường hợp tính khoảng vân theo công thức i = , biết ba số bốn đại lượng cơng a thức ta tìm đại lượng thứ tư Khi tính tốn số cần ý đổi đơn vị giá trị số cho mét (vì thường D có giá trị cỡ mét,  có giá trị nhỏ m (1m = 10-6m), a có giá trị cỡ mm, cịn i thường có giá trị nhỏ mm c) Ngồi sơ đồ thí nghiệm Y-âng (hai khe S 1, S2> gọi khe Y-âng) cịn tạo hai nguồn kết hợp cách khác - Chiếu ánh sáng phát từ nguồn sáng S (là nguồn điểm khe hẹp S chiếu sáng) vào lưỡng lăng kính Fre-nen (gồm hai lăng kính có góc chiết quang A nhỏ, có dây gắn chung) (Hình 1.7a) a = S1S2 = 2d1(n - 1)A D = d1 + d2 a) Áp dụng cơng thức tính khoảng vân: i = - Chiếu ánh sáng phát từ nguồn sáng S vào hệ hai nửa thấu kính hay bán thấu kính (cịn gọi lưỡng thấu kính Bi-ê) (cưa đơi thấu kính hội tụ, cắl nửa lớp mỏng, đặt hai nửa sát gần cách chen vào vật cản sáng móng); hai ảnh S 1, S2 S tạo hai nửa thấu kính hai nguồn kết hợp màu E quan sát thấy vân giao thoa khoảng P 1P2 (bề rộng miền giao thoa) (Hình 1,7b) - Chiếu ánh sáng phát từ nguồn S vào hai gương phằng nghiêng với góc  nhỏ (gương Frenen); hai anh tạo hai gương hai nguồn kết hợp; a = S 1S1 = 2r; D = r + l (r, l khoảng cách từ cạnh chung hai gương C đến S đến E) (Hình 1.7c) d) Khi chắn hai nguồn mặt song song bề dày e hiệu đường M thay đổi, cụ thể nguồn S1 bị chắn thì: ax d1  d   (n  1)e , với n chiết suất mặt song song Khi vân sáng trung tâm bị dịch chuyển D (n  1)eD lên trên, tới vi trí x  Khi đó, biết hai số ba đại lượng (thường a D coi a biết) x0, n, e ta tìm đại lượng thứ ba Nếu chắn hai nguồn hai mặt song song http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word hệ vân khơng thay đổi; hai khác (về n, e) hệ vân bị dịch chuyển, độ dịch chuyển tổng hợp hai độ dịch chuyển hai gây ra, hai dịch chuyển trái chiều (chiều dịch chuyển xác định trên), độ dịch chuyển tổng cộng hiệu hai độ dịch chuyển hai mặt gây Ngoài cần ý đến hệ thức bước sóng ánh sáng chân khơng (kí hiệu  SGK)  bước sóng ' tia đơn sắc môi trường chiết suất n:  '  Do đó, khoảng vân thay n đổi đặt thiết bị giao thoa môi trường e) Trong trường hợp tốn u cầu tìm số vân sáng, vân tối quan sát màn, với L bề rộng vùng giao thoa ta làm sau: L - Lập thương số: (chỉ giữ lại phần nguyên) 2i - Khi đó: L + Số vân sáng quan sát (số nguyên, lẻ) là: 2n + với n phần nguyên 2i L + Số vân tối quan sát (số nguyên, chẵn) là: 2n với n phần nguyên 2i - Khoảng cách từ vân tối thứ k (tính từ vân sáng trung tâm) đến vân sáng trung tâm  D  1   k   i k  2 a 2   B BÀI TẬP VÍ DỤ Ví dụ Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng dùng khe Y-âng, biết khoảng cách hai khe S 1S2 = a = 0,30mm, khoảng cách từ hai khe đến quan sát D = 1,50m bước sóng  = 0,45m a) Tính khoảng vân b) Tính khoảng cách từ vân sáng thứ đến vân sáng thứ sáu bên vân sáng trung tâm Hướng dẫn giải a) Khoảng vân: i = =  D 0,45.10  6.1,5  = 2,25.10-3m = 2,25mm a 0,30.10  b) Khoảng cách vân sáng liên tiếp: L = 5i = 11,25mm Ví dụ Trong thí nghiệm Y-âng giao thoa ánh sáng, khoảng cách hai khe a = 0,3mm, khoảng cách từ hai khe đến quan sát D = 1m, ta thấy 15 vân sáng liên tiếp cách 2,8cm Hãy tìm bước sóng  ánh sáng đơn sắc dùng thí nghiệm Hướng dẫn giải Trong khoảng 15 vân sáng l = 2,8cm có 14 khoảng vân Như khoảng vân là: l 28 i   2mm 12 14 D Từ công thức i = với D = 1m; a = 0,3mm = 0,3.10-3m, ta có: a 0,3.10  3.2.10  = 0,6.10-6m = 0,6m  D Ví dụ Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng với khe Y-âng, người ta bố trí cho khoảng cách S1S1 = a = 2mm, khoảng cách từ S1 S2 đến quan sát D = 1m Bước sóng dùng thí nghiệm 0,6m Tại điểm M cách vân sáng trung tâm khoảng 0,75mm vân sáng hay vân tối? Hướng dẫn giải = Khoảng vân: i = 10  D 0,60.10  6.1 = 0,3.10-3 m = 0,3mm  3 a 2.10 http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word D Vân sáng bậc ánh sáng màu tím có bước sóng 0,5040m 1.68 Hai khe thí nghiệm Y-âng chiếu ánh sáng trắng (có bước sóng từ 0,38m đến 0,76m) Tại vị trí vân sáng bậc ánh sáng màu xanh (bước sóng  = 0,48m) có vân sáng xạ nằm chồng lên đó? A B C D 1.69 Trong thí nghiệm Y-âng, ta đặt hai mặt song song phía sau hai khe, khoảng mặt phẳng chứa hai khe màn, hệ vân A khoảng vân tăng B khoảng vân giảm C khoảng vân không đổi, vân trung tâm dịch chuyển phía khe đặt D khoảng vân không đổi, vân trung tâm dịch chuyển ngược với phía khe đặt 1.70 Trong thí nghiệm Y-âng có hai khe S1, S2 đặt cách khoảng a mặt phẳng thẳng đứng, khe S1 phía Khoảng cách từ hai khe đến D Nếu đặt sau khe S hai mặt song song bể dày e, chiết suất n theo phương song song với hệ vân dịch chuyển khoảng Da(n  1) Da(n  1) A , lên phía B , xuống phía e e De(n  1) De(n  1) C , lên phía D , xuống phía a e 1.71 Trong thí nghiệm Y-âng giao thoa ánh sáng, khoảng cách hai khe 1mm khoảng cách từ hai khe đến 1,5m Nếu đặt hai mặt song song bề dày e = 10 m phía sau hai khe song song với ảnh, hệ vân dịch chuyển 1cm Chiết suất mặt song song A 1,70 B 1,67 C 1,54 D 1,33 1.72 Trong thí nghiệm giao thoa hình 1.10 hai lăng kính P, P có góc chiết quang nhỏ  Các khoảng cách từ nguồn từ đến hệ hai thấu kính d 1, d2 Kích thước lăng kính nhỏ so với khoảng cách Nguồn S phát ánh sáng đơn sắc có bước sóng  Chiết suất lăng kính n Khoảng vân quan sát i Bước sóng  ánh sáng nguồn phát bề rộng vùng giao thoa quan sát có giá trị là: (d1  d ) ;d 2(n  1) A n  2id1 B n 1  C n  (d1  d ) ;2d 2(n  1) 2id1 (d1  d ) ;(d1  d )(n  1) id1 D n 1  (d1  d ) ;2d1(n  1) id1 1.73 Dùng hai đèn giống hệt làm hai nguồn sáng chiếu lên tường A có hệ vân giao thoa hay khơng tùy thuộc vào vị trí B khơng có hệ vân giao thoa hai sóng ánh sáng phát từ hai nguồn khơng phải hai sóng kết hợp C Trên khơng có giao thoa ánh sáng hai đèn khơng phải hai nguồn sáng điểm D Trên chắn có hệ vân giao thoa hiệu đường hai sóng tới khơng đổi 1.74 Người ta thường ứng dụng tượng giao thoa để A đo bước sóng ánh sáng đơn sắc 18 http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word B đo khoảng cách hai khe hẹp C đo tốc độ ánh sáng D chứng minh ánh sáng sóng điện từ 1.75 Trong thí nghiệm khe Y-âng, người ta đo được: D = 1,2m; a = 2mm Nếu dùng ánh sáng có bước sóng  = 0,60m khoảng vân i A 1mm.B 3,6mm C 0,36mm D 0,4mm 1.76 Trong thí nghiệm với hai khe Y-âng, cách a = 1,2m, quan sát đặt cách hai khe khoảng D = 0,9m, người ta đếm vân sáng, mà hai vân ngồi cách 2,4mm Bước sóng  ánh sáng A 0,45m B 0,66m C 0,64m D 0,50m 1.77 Trong thí nghiệm hai khe Y-âng, với xạ có bước sóng 1 = 0,60m, người ta đo khoảng vân i0 0,42mm Thay xạ xạ có bước sóng  khác, khoảng vân i đo 0,385mm Bước sóng  A 0,52m B 0,70m C 0,64m D 0,55m 1.78 Một người làm thí nghiệm với hai khe Y-âng với xạ màu cam có bước sóng 0,60m Đặt quan sát cách hai khe khoảng D = 1,5m Để khoảng vân i 1mm, hai khe Y-âng cách A 0,9mm B 1,0mm C 0,8mm D 1,2mm 1.79 Làm thí nghiệm với hai khe Y-âng, với hai xạ bước sóng 1 2 người ta thấy khoảng vân i 1 trùng với khoảng vân 2 Biết = 560nm, 2 A 0,64m B 0,48m C 510m D 600m 1.80 Thực thí nghiệm giao thoa với hai khe Y-âng với hai xạ có hiệu bước sóng 120nm, thấy khoảng vân xạ thứ trùng với khoảng vân xạ thứ hai Vậy, bước sóng xạ thứ hai A 450m B 680m C 540m D 720m 1.81 Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng Y-âng, khoảng cách hai khe a = 0,8mm; khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe đến quan sát D = 1,6m Khoảng vân đo i = 1,28mm Bước sóng ánh sáng trắng thí nghiệm có giá trị A  = 0,64m B  = 0,68m C  = 0,60m D X, = 0.56m 1.82 Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng với khe Y-âng, khoảng cách hai khe a = 0,6mm; hai khe chiếu ánh sáng đơn sắc có bước sóng  = 0,54m Đo khoảng vân i = 1,44mm Khoảng cách từ quan sát đến mặt phẳng chứa hai khe Y-âng là: A D = 1,4m B D =1,8 C D = 1,6m D D = 2m 1.83 Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng với khe Y-âng, hai khe cách 9mm; quan sát cách mặt phẳng chứa hai khe 1,8m Khoảng cách vân sáng liên tiếp 5,12mm Bước sóng  xạ đơn sắc thí nghiệm A 0,64m B 0,60m C 0,58m D 0,68m 1.84 Thực giao thoa ánh sáng với khe Y-âng: Khi khoảng cách hai khe Y-âng 0,8mm khoảng vân i = 1,23mm Khi khoảng cách hai khe tăng thêm 0,02mm khoảng vân A giảm 0,03mm B giảm 0,02mm C giảm 0,04 D giảm 0,01 mm 1.85 Thực giao thoa ánh sáng với khe Y-âng Lúc đầu khoảng cách hai khe 0,75mm; quan sát cách mặt phẳng chứa hai khe D Khi khoảng cách hai khe giảm 0,03mm, mà khoảng D' vân không thay đổi, tỉ số (D' khoảng cách từ đến khe) D A 0,92 B 0,96 C 0,94 D 0,98 http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word 19 1.86 Đặt mảnh mica phằng có chiết suất n = 1,6 che hai khe thí nghiệm Y-âng, ta thấy vân sáng bậc 30 dịch chuyển đến vị trí vân sáng Nếu bước sóng ánh sáng  = 450m độ dày mảnh mica A 11,25m B 2,25m C 22,5m D 45m 1.87 Trong thí nghiệm giao thoa Y-âng, nguồn sáng đơn sắc có bước sóng ; cho S1S2 = a = 2mm; D = 2m Che khe S2 thủy tinh mỏng có chiều dày e = 2m, chiết suất n = 1,5 Hệ vân dịch đoạn A 1,5mm phía S2 B 1m phía S1 C 1mm phía S2 D 3mm phía S1 20 http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word ... khác ánh sáng trắng B Tập hợp hai loại ánh sáng đơn sắc khác không cho ta ánh sáng trắng C Ánh sáng trắng hỗn hợp nhiều ánh sáng đơn sắc có bước sóng khác D Ánh sáng màu xanh tập hợp vơ số ánh sáng. .. Y-âng chiếu sáng ánh sáng trắng Ở vị trí vân sáng bậc ba ánh sáng lục natri (bước sóng 0,59m) có vân sáng ánh sáng đơn sắc khác nằm trùng đó? Biết bước sóng ánh sáng tím 0,38m, ánh sáng đỏ 0,76m... VỀ ÁNH SÁNG ĐƠN SẮC VÀ VỀ TÁN SẮC ÁNH SÁNG A PHƯƠNG PHÁP GIẢI Để tìm tần số bước sóng ánh sáng đơn sắc: Áp dụng công thức: c - Bước sóng ánh sáng chân khơng: 0 = (c = 3.108m/s, f tần số ánh sáng)