Tính chất sóng ánh sáng

Tài liệu luyện thi TNTH và ĐH. CĐ. THCN. TÍNH CHẤT SÓNG CỦA ÁNH SÁNG. A. LÝ THUYẾT 1. TÁN SẮC ÁNH SÁNG * Sự tán sắc ánh sáng Tán sắc ánh sáng là sự phân tách một chùm sáng phức tạp thành các chùm sáng đơn sắc. * Ánh sáng đơn sắc, ánh sáng trắng Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng không bị tán sắc khi đi qua lăng kính. Mỗi ánh sáng đơn sắc có một màu gọi là màu đơn sắc. Mỗi màu đơn sắc có một bước sóng xác định. Khi truyền qua các môi trường trong suốt khác nhau vận tốc của ánh sáng thay đổi, bước sóng của ánh sáng thay đổi còn tần số của ánh sáng thì không thay đổi. Ánh sáng trắng là tập hợp của vô số ánh sáng đơn sắc khác nhau có màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím. Dải có màu như cầu vồng (có có vô số màu nhưng được chia thành 7 màu chính là đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím) gọi là quang phổ của ánh sáng trắng. Chiết suất của các chất lỏng trong suốt biến thiên theo màu sắc của ánh sáng và tăng dần từ màu đỏ đến màu tím. * Ứng dụng của sự tán sắc ánh sáng Hiện tượng tán sắc ánh sáng được dùng trong máy quang phổ để phân tích một chùm sáng đa sắc, do các vật sáng phát ra, thành các thành phần đơn sắc. Nhiều hiện tượng quang học trong khí quyển, như cầu vồng chẳng hạn xảy ra do sự tán sắc ánh sáng. Đó là vì trước khi tới mắt ta, các tia sáng Mặt Trời đã bị khúc xạ và phản xạ trong các giọt nước. 2. NHIỄU XẠ ÁNH SÁNG. GIAO THOA ÁNH SÁNG * Nhiểu xạ ánh sáng Nhiễu xạ ánh sáng là hiện tượng truyền sai lệch với sự truyền thẳng khi ánh sáng gặp vật cản. Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng chứng tỏ ánh sáng có tính chất sóng. * Hiện tượng giao thoa ánh sáng Hai chùm sáng kết hợp là hai chùm phát ra ánh sáng có cùng tần số và cùng pha hoặc có độ lệch pha không đổi theo thời gian. Khi hai chùm sáng kết hợp gặp nhau chúng sẽ giao thoa với nhau: Những chổ hai sóng gặp nhau mà cùng pha với nhau, chúng tăng cường lẫn nhau tạo thành các vân sáng. Những chổ hai sóng gặp nhau mà ngược pha với nhau, chúng triệt tiêu nhau tạo thành các vân tối. Nếu dùng ánh sáng trắng thì hệ thống vân giao thoa của các ánh sáng đơn sắc khác nhau sẽ không trùng khít với nhau: ở chính giữa, vân sáng của các ánh sáng đơn sắc khác nhau nằm trùng với nhau cho một vân sáng trắng gọi là vân trắng chính giữa. Ở hai bên vân trắng chính giữa, các vân sáng khác của các sóng ánh sáng đơn sắc khác nhau không trùng với nhau nữa, chúng nằm kề sát bên nhau và cho những quang phổ có màu như ở cầu vồng. Hiện tượng giao thoa ánh sáng là bằng chứng thực nghiệm quan trọng khẵng định ánh sáng có tính chất sóng. * Vị trí vân, khoảng vân + Vị trí vân sáng: x s = k a D. λ ; với k ∈ Z. + Vị trí vân tối: x t = (2k + 1) a D 2 . λ + Khoảng vân là khoảng cách giữa 2 vân sáng (hoặc 2 vân tối) liên tiếp: i = a D. λ . Giữa n vân sáng liên tiếp có (n – 1) khoảng vân. * Bước sóng và màu sắc ánh sáng + Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng có một bước sóng xác định. Màu ứng với mỗi bước sóng của ánh sáng gọi là màu đơn sắc. + Mọi ánh sáng đơn sắc mà ta nhìn thấy đều có bước sóng trong chân không (hoặc không khí) trong khoảng từ 0,38µm (ánh sáng tím) đến 0,76µm (ánh sáng đỏ). + Những màu chính trong quang phổ của ánh sáng trắng (đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím) ứng với từng vùng có bước sóng lân cận nhau. + Ngoài các màu đơn sắc còn có các màu không đơn sắc là hỗn hợp của nhiều màu đơn sắc với những tỉ lệ khác nhau. 3. QUANG PHỔ * Máy quang phổ lăng kính + Máy quang phổ là dụng cụ phân tích chùm sáng có nhiều thành phần thành những thành phần đơn sắc khác nhau. + Máy dùng để nhận biết các thành phần cấu tạo của một chùm sáng phức tạp do một nguồn phát ra. + Máy quang phổ có ba bộ phận chính: - Ống chuẫn trực là bộ phận tạo ra chùm sáng song song. - Hệ tán sắc có tác dụng phân tích chùm tia song song thành nhiều chùm tia đơn sắc song song. GV: Nguyễn Xuân Cư.TL 0982132457 1 Tài liệu luyện thi TNTH và ĐH. CĐ. THCN. - Buồng tối hay buồng ảnh dùng để quan sát hay chụp ảnh quang phổ. + Nguyên tắc hoạt động của máy quang phổ lăng kính dựa trên hiện tượng tán sắc ánh sáng. * Quang phổ liên tục + Quang phổ liên tục là một dải có màu từ đỏ đến tím nối liền nhau một cách liên tục. + Quang phổ liên tục do các chất rắn, chất lỏng hoặc chất khi có áp suất lớn phát ra khi bị nung nóng. + Quang phổ liên tục của các chất khác nhau ở cùng một nhiệt độ thì hoàn toàn giống nhau và phụ thuộc vào nhiệt độ của chúng. * Quang phổ vạch phát xạ + Quang phổ vạch phát xạ là một hệ thống những vạch sáng riêng lẻ, ngăn cách nhau bởi những khoảng tối. + Quang phổ vạch phát xạ do các chất khí hay hơi ở áp suất thấp phát ra khi bị kích thích bằng điện hay bằng nhiệt. + Quang phổ vạch của các nguyên tố khác nhau thì rất khác nhau về số lượng các vạch, về vị trí và độ sáng tỉ đối giữa các vạch. Mỗi nguyên tố hóa học có một quang phổ vạch đặc trưng của nguyên tố đó. * Quang phổ hấp thụ + Quang phổ hấp thụ là các vạch hay đám vạch tối trên nền của một quang phổ liên tục. + Quang phổ hấp thụ của chất lỏng và chất rắn chứa các đám vạch, mỗi đám gồm nhiều vạch hấp thụ nối tiếp nhau một cách liên tục. + Quang phổ hấp thụ của chất khí chỉ chứa các vạch hấp thụ và là đặc trưng cho chất khí đó. 4. TIA HỒNG NGOẠI . TIA TỬ NGOẠI * Phát hiện tia hồng ngoại và tử ngoại Ở ngoài quang phổ ánh sáng nhìn thấy được, ở cả hai đầu đỏ và tím, còn có những bức xạ mà mắt không nhìn thấy, nhưng nhờ mối hàn của cặp nhiệt điện và bột huỳnh quang mà ta phát hiện được. Các bức xạ đó gọi là tia hồng ngoại và tia tử ngoại. Tia hồng ngoại và tia tử ngoại có cùng bản chất với ánh sáng. Tia hồng ngoại và tia tử ngoại cũng tuân theo các định luật: truyền thẳng, phản xạ, khúc xạ, và cũng gây được hiện tượng nhiễu xạ, giao thoa như ánh sáng thông thường. * Tia hồng ngoại + Các bức xạ không nhìn thấy có bước sóng dài hơn 0,76µm đến khoảng vài mm được gọi là tia hồng ngoại. + Mọi vật có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ môi trường đều phát ra tia hồng ngoại. Nguồn phát tia hồng ngoại thông dụng là lò than, lò điện, đèn điện dây tóc. + Tính chất: - Tính chất nổi bật nhất của tia hồng ngoại là tác dụng nhiệt: vật hấp thụ tia hồng ngoại sẽ nóng lên. - Tia hồng ngoại có khả năng gây ra một số phản ứng hóa học, có thể tác dụng lên một số loại phim ảnh, như loại phim để chụp ảnh ban đêm. - Tia hồng ngoại có thể điều biến được như sóng điện từ cao tần. - Tia hồng ngoại có thể gây ra hiệu ứng quang điện trong ở một số chất bán dẫn. + Ứng dụng: - Tia hồng ngoại dùng để sấy khô, sưởi ấm. - Sử dụng tia hồng ngoại để chụp ảnh bề mặt Trái Đất từ vệ tinh. - Tia hồng ngoại được dùng trong các bộ điều khiển từ xa để điều khiển hoạt động của tivi, thiết bị nghe, nhìn, … - Tia hồng ngoại có nhiều ứng dụng đa dạng trong lĩnh vực quân sự: Tên lửa tự động tìm mục tiêu dựa vào tia hồng ngoại do mục tiêu phát ra; camera hồng ngoại dùng để chụp ảnh, quay phim ban đêm; ống nhòm hồng ngoại để quan sát ban đêm. * Tia tử ngoại + Các bức xạ không nhìn thấy có bước sóng ngắn hơn 0,38µm đến cở 10 -9 m được gọi là tia tử ngoại. + Nguồn phát: Những vật được nung nóng đến nhiệt độ cao (trên 2000 o C) đều phát tia tử ngoại. Nguồn phát tia tử ngoại phổ biến hơn cả là đèn hơi thủy ngân. + Tính chất: - Tác dụng mạnh lên phim ảnh, làm ion hóa không khí và nhiều chất khí khác. - Kích thích sự phát quang của nhiều chất, có thể gây một số phản ứng quang hóa và phản ứng hóa học. - Có một số tác dụng sinh lí: hủy diệt tế bào da, làm da rám nắng, làm hại mắt, diệt khuẩn, diệt nấm mốc, … - Có thể gây ra hiện tượng quang điện. - Bị nước, thủy tinh… hấp thụ rất mạnh nhưng lại có thể truyền qua được thạch anh. + Sự hấp thụ tia tử ngoại: Thủy tinh hấp thụ mạnh các tia tử ngoại. Thạch anh, nước và không khí đều trong suốt với các tia có bước sóng trên 200nm, và hấp thụ mạnh các tia có bước sóng ngắn hơn. GV: Nguyễn Xuân Cư.TL 0982132457 2 Tài liệu luyện thi TNTH và ĐH. CĐ. THCN. Tầng ôzôn hấp thụ hầu hết các tia có bước sóng dưới 300nm 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. + Ứng dụng: Thường dùng để khử trùng nước, thực phẩm và dụng cụ y tế, dùng chữa bệnh (như bệnh còi xương), để tìm vết nứt trên bề mặt kim loại, … 5. TIA X. THUYẾT ĐIỆN TỪ ÁNH SÁNG. THANG SÓNG ĐIỆN TỪ * Tia X Bức xạ có bước sóng từ 10 -8 m đến 10 -11 m gọi là tia X (hay tia Rơn-ghen). Người ta cũng thường phân biệt tia X cứng (có bước sóng rất ngắn) và tia X mềm (có bước sóng dài hơn). * Cách tạo ra tia X Cho một chùm tia catôt – tức là một chùm electron có năng lượng lớn – đập vào một vật rắn thì vật đó phát ra tia X. Có thể dùng ống Rơn-ghen hoặc ống Cu-lít-dơ để tạo ra tia X. * Tính chất + Tính chất đáng chú ý của tia X là khả năng đâm xuyên. Tia X xuyên qua được giấy, vải, gổ, thậm chí cả kim loại nữa. Tia X dễ dàng đi xuyên qua tấm nhôm dày vài cm, nhưng lại bị lớp chì vài mm chặn lại. Do đó người ta thường dùng chì để làm các màn chắn tia X. Tia X có bước sóng càng ngắn thì càng xuyên sâu. + Tia X có tác dụng mạnh lên phim ảnh, làm ion hóa không khí. + Tia X có tác dụng làm phát quang nhiều chất. + Tia X có thể gây ra hiện tượng quang điện ở hầu hết kim loại. + Tia X có tác dụng sinh lí mạnh: hủy diệt tế bào, diệt vi khuẩn, … * Công dụng Tia X được sử dụng nhiều nhất để chiếu điện, chụp điện, để chẩn đoán hoặc tìm chổ xương gãy, mảnh kim loại trong người…, để chữa bệnh (chữa ung thư). Nó còn được dùng trong công nghiệp để kiểm tra chất lượng các vật đúc, tìm các vết nứt, các bọt khí bên trong các vật bằng kim loại; để kiểm tra hành lí của hành khách đi máy bay, nghiên cứu cấu trúc vật rắn * Thang sóng điện từ + Sóng vô tuyến, tia hồng ngoại, ánh sáng nhìn thấy, tia tử ngoại, tia Rơnghen, tia gamma là sóng điện từ. Các loại sóng điện từ đó được tạo ra bởi những cách rất khác nhau, nhưng về bản chất thì thì chúng cũng chỉ là một và giữa chúng không có một ranh giới nào rỏ rệt. Tuy vậy, vì có tần số và bước sóng khác nhau, nên các sóng điện từ có những tính chất rất khác nhau (có thể nhìn thấy hoặc không nhìn thấy, có khả năng đâm xuyên khác nhau, cách phát khác nhau). Các tia có bước sóng càng ngắn (tia X, tia gamma) có tính chất đâm xuyên càng mạnh, dễ tác dụng lên kính ảnh, dễ làm phát quang các chất và dễ ion hóa không khí. Trong khi đó, với các tia có bước sóng dài ta dễ quan sát hiện tượng giao thoa. + Người ta sắp xếp và phân loại sóng điện từ theo thứ tự bước sóng giảm dần, hay theo thứ tự tần số tăng dần, gọi là thang sóng điện từ. B. CÁC CÔNG THỨC 1. Hiệu đường đi từ S 1 , S 2 đến điểm A trên màn Xét D >> a, x thì: d 2 – d 1 = D ax 2. Vị trí vân sáng và vân tối a. Vị trí vân sáng Những chỗ hai sóng gặp nhau cùng pha, khi đó chúng tăng cường lẫn nhau và tạo nên vân sáng. Tại A có vân sáng khi hai sóng cùng pha, hiệu đường đi bằng số nguyên lần bước sóng: d 2 – d 1 = k λ Điều kiện trên còn được gọi là điều kiện cực đại giao thoa. x = k a D λ (với k ∈ Z). Khi k = 0 thì x = 0: ứng với vân sáng trung tâm hay vân sáng chính giữa. Khi k = ± 1: ứng với vân sáng bậc (thứ) 1. x = ± a D λ ……. b. Vị trí vân tối Tại M có vân tối khi hai sóng từ hai nguồn đến M ngược pha nhau, chúng triệt tiêu lẫn nhau sẽ tạo nên vân tối. Điều kiện này thỏa mãn khi hiệu đường đi từ hai nguồn đến M bằng số lẻ nửa bước sóng d 2 – d 1 = (2k + 1) 2 λ GV: Nguyễn Xuân Cư.TL 0982132457 3 Tài liệu luyện thi TNTH và ĐH. CĐ. THCN. Điều kiện trên còn được gọi là điều kiện cực tiểu giao thoa. Suy ra x = (2k +1) a D 2 λ (với k ∈ Z). * Về phía tọa độ dương (x>0) Khi k = 0: ứng với vân tối bậc(thứ) 1 về phía dương. Khi k = 1: ứng với vân tối bậc(thứ) 2 về phía dương. Vậy khi xét về phía dương x > 0, đối với vân tối thì bậc n (thứ n), thì n = (k + 1) hay k=n−1 * Về phía tọa độ âm (x<0) Khi k = −1: ứng với vân tối bậc (thứ) 1 về phía âm. Khi k = −2: ứng với vân tối bậc (thứ) 2 về phía âm. Khi k = −n: ứng với vân tối bậc (thứ) n về phía âm. 3. Khoảng vân i D i a λ = + Gọi l là khoảng cách giữa n vân sáng liên tiếp hoặc khoảng cách giữa n vân tối liên tiếp, thì khoảng vân được tính như sau: i = 1−n l 4. Xác định vị trí một điểm M bất kì trên trường giao thoa cách vân trung tâm một khoảng x M có vân sáng hay vân tối + Lập tỉ số: M x n i = Nếu n nguyên, hay n ∈ Z, thì tại M có vân sáng bậc k=n. Nếu n bán nguyên hay n=k+0,5 với k ∈ Z, thì tại M có vân tối thứ k +1. 5. Xác định bề rộng quang phổ bậc k trong giao thoa với ánh sáng trắng Bề rộng quang phổ là khoảng cách giữa vân sáng màu đỏ ngoài cùng và vân sáng màu tím của một vùng quang phổ. x k = x đk -x tk ∆x k = k )( td a D λλ − ∆x k = k(i đ − i t ) với k ∈ N, k là bậc quang phổ. 6. Xác định số vân sáng quan sát được trên màn + Gọi L là bề rộng của giao thoa trường trên màn. Xét trên nửa giao thoa trường trên màn: Lập tỉ số: L n 2i = Gọi z là phần nguyên của n {z=[n]}, p là phần thập phân của n. VD: n=3,75 thì z=3 và p=0,75 + Tổng số vân sáng trên trường giao thoa là: N s = 2z + 1 + Tổng số vân tối trên trường giao thoa là: N t = 2z nếu p < 0,5. N t = 2(z +1) nếu p ≥ 0,5. 7. Giao thoa ánh sáng với nhiều bức xạ đơn sắc Vị trí vân sáng của các bức xạ đơn sắc trùng nhau x = a D k 1 1 λ = a D k 2 2 λ = a D k 3 3 λ = …= a D k n n λ . k 1 λ 1 =k 2 λ 2 =k 3 λ 3 =k 4 λ 4 = =k n λ n . với k 1 , k 2 , k 3 ,…, k n ∈ Z Dựa vào phương trình biện luận chọn các giá trị k thích hợp, thường chọn k là bội số của số nguyên nào đó. Ví dụ: Hai bức xạ λ 1 và λ 2 cho vân sáng trùng nhau. Ta có k 1 λ 1 =k 2 λ 2 ⇒ 2 1 2 2 1 5 k k k 6 λ = = λ Vì k 1 , k 2 là các số nguyên, nên ta chọn được k 2 là bội của 6 và k 1 là bội của 5 Có thể lập bảng như sau: k 1 0 5 10 15 20 25 k 2 0 6 12 18 24 30 x 0 8. Giao thoa ánh sáng với nhiều bức xạ đơn sắc hay ánh sáng trắng a. Các bức xạ của ánh sáng trắng cho vân sáng tại x 0 khi: Tại x 0 có thể là giá trị đại số xác định hoặc là một vị trí chưa xác định cụ thể. GV: Nguyễn Xuân Cư.TL 0982132457 4 Tài liệu luyện thi TNTH và ĐH. CĐ. THCN. Vị trí vân sáng bất kì x= a D k λ Vì x=x 0 nên x 0 = a D k λ kD ax 0 =⇒ λ . với điều kiện λ 1 ≤ λ ≤ λ 2 , thông thường λ 1 =0,4.10 -6 m (tím) ≤ λ ≤ 0,75.10 -6 m= λ 2 (đỏ) Giải hệ bất phương trình trên, D 1 0 2 0 λλ ax k D ax ≤≤⇒ , (với k ∈ Z) chọn k ∈ Z và thay các giá trị k tìm được vào tính λ với kD ax 0 = λ : đó là bước sóng các bức xạ của ánh sáng trắng cho vân sáng tại x 0. b. Các bức xạ của ánh sáng trắng cho vân tối (bị tắt) tại x 0 : khi x = (2k+1) a D 2 λ =x 0 Dk ax )12( 2 0 + =⇒ λ với điều kiện λ 1 ≤ λ ≤ λ 2 ⇔ λ 1 ≤ Dk ax )12( 2 0 + ≤ λ 2 D ax k D ax 1 0 2 0 2 12 2 λλ ≤+≤⇒ , (với k ∈ Z) Thay các giá trị k tìm được vào Dk ax )12( 2 0 + = λ : đó là bước sóng các bức xạ của ánh sáng trắng cho vân tối (bị tắt) tại x 0. 9. Giao thoa với khe Young (Iâng) trong môi trường có chiết suất là n Gọi λ là bước sóng ánh sáng trong chân không hoặc không khí. Gọi 'λ là bước sóng ánh sáng trong môi trường có chiết suất n. ' n λ λ = a. Vị trí vân sáng: x = k 'D a λ = k D n.a λ b.Vị trí vân tối: x =(2k +1) 'D 2a λ = (2k +1) D 2na λ c. Khoảng vân: i= 'D a λ = D an λ GV: Nguyễn Xuân Cư.TL 0982132457 5 Ti liu luyn thi TNTH v H. C. THCN. C. BI TP Bài 1: Trong thí nghiệm Young, khoảng cách giữa hai khe sáng là 1mm. Khoảng cách từ hai khe đến màn ảnh là 1m. B ớc sóng ánh sáng dùng trong thí nghiệm là 0,6àm. 1. Tính hiệu đờng đi từ S 1 và S 2 đến màn và cách vân trung tâm 1,5cm. 2. Tính khoảng cách của hai vân sáng liên tiếp. Đ/s: 1. 15 m à = ; 2. i = 0,6 mm Bài 2: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng với hai bớc sóng 1 2 0,6 ;m à = . Trên màn ảnh ngời ta thấy vân tối thứ 5 của hệ vân ứng với 1 trùng với vân sáng thứ 5 của hệ vân ứng với 2 . Tìm bớc sóng 2 dùng trong thí nghiệm. Bài3: Hai khe Young S 1 , S 2 cách nhau a = 2mm đợc chiếu bởi nguồn sáng S. 1. S phát ánh sáng đơn sắc có bớc sóng 1 , ngời ta quan sát đợc 7 vân sáng mà khoảng cách giữa hai vân sáng ngoài cùng đo đợc là 2,16mm. Tìm bớc sóng 1 biết màn quan sát đặt cách S 1 S 2 một khoảng D = 1,2m. 2. S phát đồng thời hai bức xạ: màu đỏ có bớc sóng 2 640nm = , và màu lam có bớc sóng 3 0,480 m à = , tính khoảng vân i 2 , i 3 ứng với hai bức xạ này. Tính khoảng cách từ vân sáng trung tâm (vân số 0) đến vân sáng cùng màu gần với nó nhất. 3. S phát ra ánh sáng trắng. Điểm M cách vân sáng trung tâm O một khoảng OM = 1mm. Hỏi tại M mắt ta trông thấy vân sáng của những bức xạ nào? Đ/s: 1. 1 0,6 m à = ; 2. 2 3 min 2 2 3 3 0,384 ; 0,288 ; 1,152i mm i mm x k i k i mm= = = = = ; 3. k = 3, k = 4 Bài 4: trong giao thoa khe Young có a = 1,5mm, D = 3m, ngời ta đếm đợc khoảng cách của vân sáng bậc 2 và vân sáng bậc 5 cùng một phía vân trung tâm là 3mm. 1. Tìm bớc sóng của ánh sáng làm thí nghiệm. 2. Tính khoảng cách của vân sáng bậc 3 và vân sáng bậc 8 ở cùng một phía vân trung tâm. 3. Tìm số vân quan sát đợc trên vùng giao thoa có bề rộng 11mm. Đ/s: 1. 0,5 m à = ; 2. 5x mm = ; 3. 11 vân sáng Bài 5: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng bằng khe Young có a = 1,2mm, 0,6 m à = . Trên màn ảnh ngời ta đếm đợc 16 vân sáng trải dài trên bề rộng 18mm. 1. Tính khoảng cách từ hai khe đến màn. 2. Thay ánh sáng đơn sắc trên bằng ánh sáng có bớc sóng ' , trên vùng quan sát , ngời ta đếm đợc 21 vân sáng. Tính ' . 3. Tại vị trí cách vân trung tâm 6mm là vân sáng hay vân tối? Bậc thứ mấy ứng với hai ánh sáng đơn sắc trên. Đ/s: 1. D = 2,4m; 2. ' 0,45 m à = ; 3. Vân sáng bậc 5 của , tối thứ 7 của ' Bài 6: Trong giao thoa ánh sáng bằng khe Young, khoảng cách của hai khe a = 2mm, khoảng cách từ hai khe đến màn là D = 3m, ánh sáng đơn sắc có bớc sóng 0,5 m à = . Bề rộng vùng giao thoa quan sát L = 3cm (không đổi). a. Xác định số vân sáng, vân tối quan sát đợc trên vùng giao thoa. b. Thay ánh sáng đơn sắc trên bằng ánh sáng đơn sắc có bớc sóng ' 0,6 m à = . Số vân sáng quan sát đợc tăng hay giảm. Tính số vân sáng quan sát đợc lúc này. c. Vẫn dùng ánh sáng có bớc sóng . Di chuyển màn quan sát ra xa hai khe. Số vân sáng quan sát đợc tăng hay giảm? Tính số vân sáng khi khoảng cách từ màn đến hai khe D = 4m. Đ/s: a. 41 vân sáng, 41 vân tối; b. Giảm, 33 vân sáng; c. Giảm, 31 vân sáng Bài 7. Trong thớ nghim ca Young v giao thoa ỏnh sỏng, hai khe S 1 v S 2 c chiu bng ỏnh sỏng n sc cú bc súng . Khong cỏch gia hai khe l 0,8mm, khong cỏch t hai khe n mn l 2m. Ngi ta o c khong cỏch gia 6 võn sỏng liờn tip trờn mn l 6mm. Xỏc nh: a) Bc súng ca ỏnh sỏng v khong cỏch t võn sỏng bc 3 n võn sỏng bc 8 cựng phớa vi nhau so vi võn sỏng chớnh gia. b) Ti 2 im M v N trờn mn, cựng phớa vi nhau so vi võn sỏng trung tõm v cỏch võn sỏng trung tõm ln lt l 3mm v 13,2mm l võn sỏng hay võn ti? Nu l võn sỏng thỡ ú l võn sỏng bc my? Trong khong cỏch t M n N cú bao nhiờu võn sỏng? c) Thay ỏnh sỏng n sc bng ỏnh sỏng trng (0,76àm 0,38àm). Xỏc nh b rng ca quang ph bc 1 v bc 2. v bc súng ca nhng bc x cho võn ti v nhng bc x cho võn sỏng ti im E cỏch võn sỏng trung tõm 3mm. Bài 8. Trong mt thớ nghim Iõng v giao thoa ỏnh sỏng, khong cỏch gia hai khe l a = 2mm, khong cỏch t hai khe n mn l D = 1m. a) Khi dựng ỏnh sỏng n sc cú bc súng 1 lm thớ nghim thỡ ngi ta o c khong cỏch ga 5 võn sỏng liờn tip nhau l 0,8mm. Tớnh bc súng v tn s ca bc x dựng trong thớ nghim. Xỏc nh khong cỏch t võn sỏng bc 3 n võn sỏng bc 6 khỏc phớa vi nhau so vi võn sỏng chớnh gia. GV: Nguyn Xuõn C.TL 0982132457 6 Tài liệu luyện thi TNTH và ĐH. CĐ. THCN. b) Thay bức xạ có bước sóng λ 1 bằng bức xạ có bước sóng λ 2 > λ 1 thì tại vị trí của vân sáng bậc 3 của bức xạ bước sóng λ 1 ta quan sát được một vân sáng của bức xạ có bước sóng λ 2 . Xác định λ 2 và bậc của vân sáng đó. Bµi 9. Thí nghiệm Iâng giao thoa ánh sáng với nguồn sáng là 2 bức xạ có bước sóng lần lượt là λ 1 và λ 2 . Cho λ 1 = 0,5µm. Biết vân sáng bậc 12 của bức xạ λ 1 trùng vân sáng bậc 10 của bức xạ λ 2 . a) Xác định bước sóng λ 2 . b) Tính khoảng cách giữa vân sáng bậc 5 của bức xạ λ 1 đến vân sáng bậc 11 của bức xạ λ 2 (nằm cùng phía với nhau so với vân sáng chính giữa). Biết 2 khe Iâng cách nhau 1mm và khoảng cách từ 2 khe đến màn là 1m. Bµi 10. Một nguồn sáng điểm nằm cách đều hai khe Iâng và phát ra đồng thời hai bức xạ đơn sắc có bước sóng λ 1 = 0,6µm và bước sóng λ 2 chưa biết. Khoảng cách giữa hai khe là a = 0,2mm, khoảng cách từ các khe đến màn là D = 1m. a) Tính khoảng vân giao thoa trên màn đối với λ 1 . b) Trong một khoảng rộng L = 2,4cm trên màn, đếm được 17 vạch sáng, trong đó có 3 vạch là kết quả trùng nhau của hai hệ vân. Tính bước sóng λ 2 , biết hai trong 3 vạch trùng nhau nằm ngoài cùng của khoảng L. Bµi 11. Trong thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng, khoảng cách giữa hai khe là 1,5mm, khoảng cách từ hai khe đến màn là 2m. a) Chiếu ánh sáng đơn sắc có λ 1 = 0,48µm vào hai khe. Tìm khoảng vân và vị trí vân sáng bậc 4. b) Chiếu đồng thời hai ánh sáng đơn sắc λ 1 và λ 2 = 0,64µm. Tìm khoảng cách gần nhau nhất giữa hai vân sáng trùng nhau của chúng. Bµi 12. Trong thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng, khoảng cách giữa hai khe là 2mm, khoảng cách từ hai khe đến màn quan sát là 1,5m. Nguồn sáng đơn sắc có bước sóng λ = 0,6µm. Xét trên khoảng MN trên màn, với MO = 5mm, ON = 10mm, (O là vị trí vân sáng trung tâm). Hỏi trên MN có bao nhiêu vân sáng, bao nhiêu vân tối? Bµi 13. Một ống Cu-lit-giơ có công suất trung bình 400W, điện áp hiệu dụng giữa anôt và catôt là 10kV. Tính: a) Cường độ dòng điện hiệu dụng và số electron trung bình qua ống trong mỗi giây. b) Tốc độ cực đại của các electron khi tới anôt. Bµi 14. Khi tăng điện áp giữa hai cực của ống Cu-lit-giơ thêm 4kV thì tốc độ các electron tới anôt tăng thêm 8000km/s. Tính tốc độ ban đầu của electron và điện áp ban đầu giữa hai cực của ống Cu-lit-giơ. Bµi 15. Trong ống Cu-lit-giơ, tốc độ của electron khi tới anôt là 50000km/s. Để giảm tốc độ này 10000km/s thì phải giảm điện áp giữa hai đầu ống bao nhiêu? GV: Nguyễn Xuân Cư.TL 0982132457 7 . TÍNH CHẤT SÓNG CỦA ÁNH SÁNG. A. LÝ THUYẾT 1. TÁN SẮC ÁNH SÁNG * Sự tán sắc ánh sáng Tán sắc ánh sáng là sự phân tách một chùm sáng phức tạp thành các chùm sáng đơn sắc. * Ánh sáng đơn sắc, ánh. truyền thẳng khi ánh sáng gặp vật cản. Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng chứng tỏ ánh sáng có tính chất sóng. * Hiện tượng giao thoa ánh sáng Hai chùm sáng kết hợp là hai chùm phát ra ánh sáng có cùng. trong suốt khác nhau vận tốc của ánh sáng thay đổi, bước sóng của ánh sáng thay đổi còn tần số của ánh sáng thì không thay đổi. Ánh sáng trắng là tập hợp của vô số ánh sáng đơn sắc khác nhau có màu