tính chất sóng của ánh sáng

Tính chất sóng của ánh sáng - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - Email: nguyendinhvu@thuvienvatly.com - Phone:0948249333 Trang 1 CHƯƠNG V. TÍNH CHẤT SÓNG CỦA ÁNH SÁNG A.TÓM TẮT KIẾN THỨC. §1. TÁN SẮC ÁNH SÁNG I.TÁN SẮC ÁNH SÁNG 1.Tán sắc ánh sáng Tán sắc ánh sáng là sự phân tách một chùm ánh sáng phức tạp thành các chùm ánh sáng đơn sắc, trong đó chùm màu đỏ bị lệch ít nhất, chùm màu tím bị lệch nhiều nhất. 2.Nguyên nhân của hiện tượng tán sắc ánh sáng Nguyên nhân của hiện tượng tán sắc ánh sáng là do chiết suất của môi trường trong suốt phụ thuộc vào tần số (bước sóng) của ánh sáng. -Ánh sáng có tần số nhỏ (bước sóng dài) thì chiết suất của môi trường bé. -Ngược lại ánh sáng có tần số lớn (bước sóng ngắn) thì chiết suất của môi trường lớn. -Chiết suất của ánh sáng tăng dần từ đỏ cho tới tím. II.ÁNH SÁNG ĐƠN SẮC Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng có bước sóng (tần số) và màu sắc xác định, nó không bị tán sắc mà chỉ bị lệc khi qua lăng kính. III.ÁNH SÁNG TRẮNG Ánh sáng trắng là hỗn hợp của nhiều ánh sáng đơn sắc khác nhau có màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím. §2. GIAO THOA ÁNH SÁNG I.NHIỄU XẠ ÁNH SÁNG Nhiễu xạ ánh sáng là hiện tượng ánh sáng không tuân theo định luật truyền thẳng, khi ánh sáng truyền qua một lỗ nhỏ, hoặc gần mép những vật trong suốt hoặc không trong suốt. II.GIAO THOA ÁNH SÁNG 1.Hiện tượng giao thoa ánh sáng -Hai sóng ánh sáng kết hợp khi gặp nhau sẽ giao thoa với nhau, tạo thành các vân giao thoa. -Đối với ánh sáng đơn sắc: vân giao thoa là những vạch sáng tối xen kẽ nhau một cách đều nhau. -Đối với ánh sáng trắng: vân trung tâm có màu trắng, quang phổ bậc 1 có màu cầu vồng, tím ở trong, đỏ ở ngoài. Từ quang phổ bậc 2 trở lên không rõ nét vì có một phần các màu chồng chất lên nhau. 2.Giao thoa bằng khe Young Hình VI.3 Hình VI.4 -Hiệu đường đi: 2 1 ax d d D   -Vân sáng là vị trí hai sóng kết hợp gặp nhau và tăng cường lẫn nhau. Điều kiện:  kdd  12 )( Zk  -Vân tối là vị trí hai sóng kết hợp gặp nhau và triệt tiêu lẫn nhau. Điều kiện:           2 1 12 kdd )( Zk   x 2 F 2 d 1 d 1 F a Đèn đơn sắc D Hai khe hẹp Màn chắn Vân tối Vân sáng Vân sáng trung tâm Màn chắn Hình VI.1 Tính chất sóng của ánh sáng - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - Email: nguyendinhvu@thuvienvatly.com - Phone:0948249333 Trang 2 -Khoảng vân: là khoảng cách giữa hai vân sáng (hoặc tối) cạnh nhau D i a   -Vị trí có vân sáng: s D x k i k a    ( k = 0,  1,  2, …gọi là bậc giao thoa) -Vị trí có vân tối: 1 1 2 2 t D x k i k a                    (không có khái niệm bậc giao thoa) III.KẾT LUẬN Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng và giao thoa ánh sáng là bằng chứng thực nghiệm chứng tỏ ánh sáng có tính chất sóng. §3. MÁY QUANG PHỔ. CÁC LOẠI QUANG PHỔ I.MÁY QUANG PHỔ 1.Định nghĩa Máy quang phổ là dụng cụ dùng để phân tích chùm sáng phức tạp thành những thành phần đơn sắc khác nhau, dùng để nhận biết cấu tạo của một chùm sáng phức tạp do nguồn sáng phát ra. 2.Cấu tạo -Ống chuẩn trực: để tạo chùm ánh sáng song song. -Hệ tán sắc: là lăng kính, làm nhiệm vụ tán sắc ánh sáng. -Buồng ảnh: ghi nhận ảnh quang phổ của các nguồn sáng. 3.Nguyên tắc hoạt động: dựa trên hiện tượng tán sắc ánh sáng II.PHÂN TÍCH QUANG PHỔ Phân tích quang phổ là phương pháp vật lí dùng để xác định thành phần hóa học của một chất hay hợp chất, dựa vào việc nghiên cứu quang phổ của ánh sáng do chất ấy phát ra. III.CÁC LOẠI QUANG PHỔ Quang phổ Quang phổ liên tục Quang phổ vạch phát xạ Quang phổ vạch hấp thụ Định nghĩa Là một dải có màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím. Là hệ thống các vạch màu riêng rẽ ngăn cách nhau bởi những khoảng tối. Là hệ thống những vạch tối hoặc đám vạch tối trên nền quang phổ liên tục. Nguồn phát Do các vật rắn, lỏng, khí có áp suất lớn phát ra khi bị nung nóng. Do chất khí hay hơi ở áp suất thấp phát ra khi được kích thích bằng nhiệt hoặc bằng điện. Mọi chất rắn, long hoặc khí đều có thể phát ra quang phổ hấp thụ. Đặc điểm Không phụ thuộc vào thành phần cấu tạo của nguồn sáng, chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ của nguồn sáng Nhiệt độ càng cao, miền phát sáng càng mở rộng về vùng ánh sáng có bước sóng ngắn. Mỗi nguyên tố hóa học đều có một quang phổ vạch phát xạ đặc trưng riêng cho nguyên tố đó (về số vạch, màu vạch, vị trí vạch và độ sáng tỉ đối giữa các vạch) Mỗi nguyên tố hoá học đều có một quang phổ vạch hấp thụ đặc trưng riêng cho nguyên tố đó. Ứng dụng Dùng đo nhiệt độ của nguồn sáng. Dùng xác định thành phần cấu tạo của nguồn sáng. Dùng xác định thành phần cấu tạo của nguồn sáng. §4. CÁC BỨC XẠ KHÔNG NHÌN THẤY Bức xạ (tia) Tia Hồng ngoại Tia Tử ngoại Tia Rơn ghen (Tia X) Định nghĩa Là bức xạ không nhìn thấy có bản chất là sóng điện từ, có bước sóng dài hơn bước sóng tia đỏ. Là bức xạ không nhìn thấy có bản chất là sóng điện từ, có bước sóng ngắn hơn bước sóng tia tím. Là bức xạ không nhìn thấy có bản chất là sóng điện từ, có bước sóng ngắn hơn bước sóng tia tử ngoại. Nguồn phát Mọi vật có nhiệt độ nóng hơn nhiệt độ môi Do vật bị nung nóng ở nhiệt độ cao phát ra. Tia X được tạo ra bằng ống Rơn-ghen hay ống Cu- Tính chất sóng của ánh sáng - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - Email: nguyendinhvu@thuvienvatly.com - Phone:0948249333 Trang 3 trường. lit-giơ. Tính chất Tác dụng kính ảnh. Tác dụng nhiệt. Bi hơi nước hấp thụ mạnh. Tác dụng kính ảnh. Tác dụng vật lí: gây ra hiện tượng quang điện. Tác dụng hoá học: ion hóa không khí, phản ứng quang hoá, tác dụng phát quang… Tác dụng sinh học. Bị nước, thủy tinh hấp thụ mạnh. Tác dụng kính ảnh. Tác dụng vật lí: gây ra hiện tượng quang điện. Tác dụng hoá học: ion hóa không khí, phản ứng quang hoá, tác dụng phát quang… Tác dụng sinh học: diệt khuẩn, huỷ diệt tế bào … Có khả năng đâm xuyên. Công dụng Chụp ảnh vào ban đêm Dùng sấy khô, sưỡi ấm Dùng điều khiển từ xa. Trong công nghiệp: dò tìm vết nứt, trầy xước trên bề mặt sản phẩm. Trong y học: dùng tiệt trùng, chữa bệnh còi xương. Trong công nghiệp: kiểm tra khuyết tật của sản phẩm đúc. Trong y học: dùng chiếu , chụp điện, chữa bệnh ung thư. §5. THANG SÓNG ĐIỆN TỪ. NỘI DUNG CƠ BẢN CỦA THUYẾT ĐIỆN TỪ ÁNH SÁNG I.THANG SÓNG ĐIỆN TỪ II.NỘI DUNG CƠ BẢN CỦA THUYẾT ĐIỆN TỪ VỀ ÁNH SÁNG -Ánh sáng là sóng điện từ có bước sóng rất ngắn lan truyền trong không gian. -Mối liên hệ giữa tính chất điện từ và tính chất quang  v c c : tốc độ ánh sáng trong chân không.  : hằng số điện môi.  : độ từ thẩm. v : vận tốc độ ánh sáng trong môi trường có hằng số điện môi  và độ từ thẩm  . -Hệ thức về chiết suất của môi trường:  n B.BÀI TOÁN. Dạng 1. Tính toán về hiện tượng tán sắc ánh sáng. I.Phương pháp. 1.Nguyên nhân của hiện tượng tán sắc ánh sáng. -Tần số là đại lượng đặc trưng cho sóng. Màu sắc ánh sáng phụ thuộc tần số f. Khi truyền trong các môi trường khác nhau: tần số ánh sáng không đổi nên màu không đổi. Vì chiết suất khác nhau nên vận tốc khác nhau dẫn đến bước sóng, khoảng vân thay đổi. -Liên hệ giữa chiết suất tuyệt đối và vận tốc truyền sáng. +Chiết suất tuyệt đối: c n v  với 8 3.10 /c m s  là tốc độ truyền sáng trong chân không. +Chiết suất tỉ đối giữa hai môi trường: 2 1 21 1 2 n v n n v   -Do tia đỏ lệch ít hơn so với tia tím nên: n đỏ < n da cam < . . . < n tím mà  =    v đỏ > v da cam > . . . > v tím -Sự phụ thuộc bước sóng ánh sáng trong môi trường: Tính chất sóng của ánh sáng - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - Email: nguyendinhvu@thuvienvatly.com - Phone:0948249333 Trang 4 +Bước sóng ánh sáng trong chân không: 0 c f   +Bước sóng ánh sáng trong môi trường có chiết suất tuyệt đối n: 0 v f n       Màu ánh sáng Bước sóng  (µm) Màu ánh sáng Bước sóng  (µm) Đỏ 0,640 ÷ 0,760 Lam 0,450 ÷ 0,510 Cam 0,590 ÷ 0,650 Chàm 0,430 ÷ 0,460 Vàng 0,570 ÷ 0,600 Tím 0,380 ÷ 0,440 Lục 0,500 ÷ 0,575 Cần nhớ để làm bài toán về màu sắc 2.Tán sắc qua các dụng cụ quang học. -Định luật khúc xạ ánh sáng: 2 21 1 sin sin kx t n ni n r n n    với 2 1 1 2 n v n v  -Điều kiện để có hiện tượng phản xạ toàn phần: +Ánh sáng đi từ môi trường chiết quang hơn sang môi trường chiết quang kém. +Góc tới phải lớn hơn hoặc bằng góc giới hạn phản xạ toàn phần gh i i với 2 1 sin gh n i n  a.Lăng kính. -Công thức lăng kính: 1 1 2 2 1 2 1 2 sin sin sin sin i n r i n r A r r D i i A               Chú ý: +Khi góc tới i và góc chiết quang A đều nhỏ thì:   1 1 2 2 ; 1 i nr i nr D n A          +Lăng kính trong điều kiện góc lệch cực tiểu D = D Min thì tia ló và tia tới đối xứng nhau qua mặt phẳng phân giác của góc chiết quang A, tức là min 1 2 1 2 min 1 ; 2 ;sin sin 2 2 2 D A A A i i r r D i A n         +Đối với tia đỏ: 1 1 2 2 1 2 1 2 sin sin sin sin d d d d d d d d i n r i n r A r r D i i A               +Đối với tia tím: 1 1 2 2 1 2 1 2 sin sin sin sin t t t t t t t t i n r i n r A r r D i i A               +Góc hợp bởi tia ló đỏ và tia ló tím: 2 2t d t d D D i i      +Độ rộng quang phổ là khoảng cách giữa hai vệt sáng ngoài cùng trên màn. Nếu tia sáng trắng đi qua một đỉnh của lăng kính hoặc vuông góc với một cạnh của lăng kính (hình vẽ) thì ta có:   tan tan t d DT IO D D   +Nếu một tia màu nó có góc lệch cực tiểu thì: min 1 2 1 1 2 ? sin sin 2 x x x D A i i i A i n              D A B C I J K S R i 2 r 2 r 1 i 1 A A I O D T S A S O D T Tính chất sóng của ánh sáng - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - Email: nguyendinhvu@thuvienvatly.com - Phone:0948249333 Trang 5 b.Lưỡng chất phẳng. -Chiếu một chùm ánh sáng trắng hẹp song song từ không khí vào nước dưới góc tới i. Ta có:   ? sin sin sin ? tan tan d d d t t t d t r i n r n r r DT IO r r                -Nếu ở dưới đáy bể đặt gương phẳng thì chùm tán sắc phản xạ lên mặt nước có độ rộng ' ' 2D T DT rồi ló ra ngoài với góc ló đúng bằng góc tới i nên độ rộng chùm ló ra là   0 ' 'sin 90 a D T i  c.Bản mặt song song. Chiếu một chùm ánh sáng trắng hẹp song song từ không khí vào một bản trong suốt có hai mặt song song dưới góc tới i. Ta có:     0 sin sin sin ?; ? tan tan sin 90 cos d d t t d t d t i n r n r r r DT IO r r DH DT i DT i                  d.Thấu kính. -Tiêu cự của thấu kính: 1 2 1 1 1 1 TK MT n D f n R R              . Trong đó: +R 1 , R 2 là bán kính các mặt cong của thấu kính (R > 0 cho mặt cong lồi; R< 0 cho mặt cong lõm; R   nếu là mặt phẳng). + TK n và MT n là chiết suất của chất làm thấu kính và chiết suất của môi trường nơi đặt thấu kính. +Nếu môi trường hai bên thấu kính là không khí thì ta có:       1 2 1 2 1 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 d d d d t TK t d t t t D n f R R f n D n f R R f n D n f R R                                           -Công thức thấu kính 1 1 1 '. . ; ' ' ' d f d f d d f d d d f d f        -Chùm sáng tới song song với trục chính của thấu kính hội cho chùm sáng ló đi qua tiêu điểm chính của thấu kính. Do đó khoảng cách giữa hai tiêu điểm ảnh của tia ló màu đỏ và tia ló màu tím là: d t d t F F f f  II.Bài tập. Bài 1. Chiếu vào mặt bên của lăng kính có góc chiết quang 68 0 một chùm tia sáng trắng hẹp dưới góc tới là 59 0 . Biết góc lệch của tia màu tím là cực tiểu. Chiết suất của chất làm lăng kinh đối với tia màu tím là A.1,51 B.1,52 C.1,53 D.154 Bài 2. Một lăng kính có góc chiết quang 60 0 , chiếu một tia sáng đơn sắc màu cam tới mặt bên AB của lăng kính dưới góc tới i thì cho tia ló ra khỏi mặt AC với góc lệch cực tiểu bằng 30 0 . Nếu thay bằng ánh sáng đơn sắc khác có chiết suất 1,3 thì góc lệch của tia ló so với tia tới là A.34,65 0 B.21,24 0 C.23,24 0 D.43,45 0 Bài 3. Một lăng kính thủy tinh có góc chiết quang 0 5 A  , có chiết suất đối với ánh sáng đỏ và tím lần lượt bằng 1,643 và 1,685. Cho một chùm sáng trắng hẹp rọi vào một mặt bên của lăng kính dưới góc tới nhỏ. Độ rộng góc  của quang phổ ánh sáng Mặt Trời cho bởi lăng kính này là A.2,5 0 B.0,042 0 C.0,21 0 D.5 0 Bài 4. Một lăng kính thủy tinh có góc chiết quang 0 4A  , đặt trong không khí. Chiết suất của lăng kính đối với ánh sáng đỏ và tím lần lượt là 1,643 và 1,685. Chiếu một chùm tia sáng song song, hẹp gồm hai bức xạ đỏ và tím vào mặt bên của lăng kính theo phương vuông góc với mặt này. Góc tạo bởi tia đỏ và tia tím sau khi ló ra khỏi mặt bên kia của lăng kính xấp xỉ bằng I S O T D r t r d D t D d i S I i i O T D T’ D’ a I O T D H S i r t r d r d r t i i Tính chất sóng của ánh sáng - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - Email: nguyendinhvu@thuvienvatly.com - Phone:0948249333 Trang 6 A.1,416 0 B.0,336 0 C.0,168 0 D.13,312 0 Bài 5. Một lăng kính thủy tinh có góc chiết quang 0 8 A  . Chiếu một tia sáng trắng vào mặt bên, gần góc chiết quang của lăng kính theo phương vuông góc với mặt pẳng phân giác của góc chiết quang. Sau lăng kính người ta đạt một màn quan sát song song với mặt phân giác của lăng kính và cách mặt phân giác này 1,5m. Biết chiết suất của lăng kính đối với tia đỏ là 1,50 và đối với tia tím là 1,54. Độ rộng của quang phổ liên tục trên màn quan sát là A.8,42mm B.7,63mm C.6,28mm D.5,34mm Bài 6. Chiếu một chùm tia sáng trắng song song, hẹp vào mặt bên của một lăng kính có góc chiết quang 0 8 A  theo phương vuông góc với mặt phẳng phân giác của góc chiết quang. Biết chiết suất của lăng kính đối với ia đỏ là 1,5 còn đối với tia tím là 1,584. Màn M đặt song song và cách mặt phân giác một đoạn d, trên màn người ta thu được dải màu có bề rộng 10mm. Khoảng cách d bằng A.0,85m B.0,91m C.1,2m D.1,3m Bài 7. Một tia sáng vàng được chiếu vào mặt bên của một lăng kính dưới góc tới nhỏ. Biết vận tốc của tia vàng trong lăng kính là 1,98.10 8 m/s. Sau khi qua lăng kính, tia ló lệch so với tia tới một góc bằng 5 0 . Góc chiết quang của lăng kính bằng A.6,8 0 B.7,5 0 C.9,7 0 D.11,8 0 Bài 8. Một lăng kính có tiết diện thẳng là một tam giác đều ABC, chiếu một chùm tia sáng trắng hẹp vào mặt bên AB hướng từ phía đáy lên. Biết chiết suất của lăng kính đối với ánh sáng đỏ là 2 và đối với ánh sáng tím là 1,696. Giả sử lúc đầu lăng kính ở vị trí mà góc lệch D của tia tím cực tiểu thì phải quay lăng kính một góc bao nhiêu quanh trục đi qua cạnh của lăng kính để tia đỏ có góc lệch cực tiểu? A.45 0 B.16 0 C.15 0 D.13 0 Bài 9. Chiếu một tia sáng trắng từ không khí vào khối thủy tinh hình lập phương với góc tới 80 0 . Biết chiết suất của thủy tinh đối với ánh sáng đỏ là 1,6444 và với ánh sáng tím là 1,6852. Góc lớn nhất giữa các tia khúc xạ là A.2,03 0 B.1,33 0 C.1,03 0 D.0,93 0 Bài 10. Một cái bể sâu 1,5m, chứa đầy nước. Người ta chắn và để một tia sáng hẹp từ Mặt Trời rọi vào mặt nước dưới góc tới 0 60 i  . Biết chiết suất của nước đối với ánh áng đỏ và tím lần lượt là 1,328 và 1,343. Bề rộng của quang phổ do sự tán sắc tạo ra ở đáy bể là A.18,25mm B.15,73mm C.24,7mm D.21,5mm Bài 11. Một bản thủy tinh phẳng, hai mặt song song, bề dày 4d cm đặt nằm ngang. Chiếu vào mặt trên của bản một tia sáng gồm các thành phần có bước sóng  1 đến  2 dưới góc tới 45 0 . Chiết suất của bản đối với thành phần đơn sắc  1 và  2 lần lượt là 1,414 và 1,146. Độ rộng của vệt sáng ở mặt dưới của bản là A.0,22cm B.0,82cm C.1,2cm D.1,34cm Bài 12. Biết chiết suất của thấu kính đối với ánh sáng đỏ là 1,5 và với ánh sáng tím là 1,6. Tỉ số giữa tiêu cự của thấu kính đối với ánh sáng đỏ và đối với ánh sáng tím là A.1,34 B.1,07 C.0,83 D.1,2 Bài 13. Khi chiếu một chùm ánh sáng màu đỏ song song với trục chính của một thấu kính hội tụ, chùm sáng ló ra hội tụ tại một điểm cách quang tâm một đoạn 50cm. Khi chiếu một chùm sáng màu tím song song với trục chính của thấu kính trên thì chùm sáng hội tụ tại một điểm T. Biết chiết suất của chất làm thấu kính đối với ánh sáng đỏ là 1,6 còn đối với ánh sáng tím là 1,64. Kết luận nào sau đây là đúng khi nói về vị trí của điểm sáng tím T? A.Điểm sáng T nằm trước điểm sáng đỏ và cách một đoạn 2,5cm. B.Điểm sáng T nằm trước điểm sáng đỏ và cách một đoạn 3,12cm. C.Điểm sáng T nằm sau điểm sáng đỏ và cách một đoạn 2,5cm. D.Điểm sáng T nằm trước điểm sáng đỏ và cách một đoạn 3,12cm. Bài 14. Một thấu kính có hai mặt cầu lồi giống nhau với bán kính 20cm. Chiết suất của thấu kính đối với ánh sáng đỏ là 1,50 và đối với ánh sáng tim là 1,54. Khoảng cách giữa tiêu điểm đối với tia đỏ và tiêu điểm đối với tia tím là A.1,56cm B.1,48cm C.1,36cm D.1,28cm Bài 15. Khi ánh sáng truyền trong nước có chiết suất tuyệt đối 1,33 thì có bước sóng 0,45µm. Khi truyền trong không khí, vẫn ánh sáng đó nhưng bước sóng bằng A.0,34µm B.0,48µm C.0,53µm D.0,60µm Tính chất sóng của ánh sáng - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - Email: nguyendinhvu@thuvienvatly.com - Phone:0948249333 Trang 7 Bài 16. Vận tốc truyền của ánh sáng trong chân không là 8 3.10 /c m s  . Nước có chiết suất là 4 3 n  . Vận tốc truyền của ánh sáng trong nước là A.2,5.10 8 m/s B.2,25.10 8 m/s C.1,33.10 8 m/s D.0,25.10 7 m/s Bài 17. Ánh sáng đỏ có bước sóng trong thủy tinh crao và trong chân không lần lượt là 0,4333µm và 0,6563µm. Vận tốc truyền ánh sáng đỏ trong thủy tinh crao là A.1,98.10 8 m/s B.5,11.10 8 m/s C.3,12.10 8 m/s D.2,34.10 8 m/s Bài 18. Khi cho một tia sáng đơn sắc đi từ nước vào một môi trường trong suốt A, người ta đo được vận tốc truyền của ánh sáng đã bị giảm đi một lượng 8 10 /v m s   . Biết chiết suất tuyệt đối của nước với tia sáng trên có giá trị 1,33. Môi trường trong suốt A có chiết suất tuyệt đối bằng A.1,6 B.2,2 C.2,4 D.3,2 Bài 19. Biết rằng ánh sáng đỏ có bước sóng dài nhất là 760nm và ánh sáng tím có bước sóng ngắn nhất là 400nm. Dải sáng nhìn thấy có tần số A.từ 3,5.10 14 Hz đến 6,5.10 14 Hz B.từ 2,35.10 14 Hz đến 5,55.10 14 Hz C.từ 3,95.10 14 Hz đến 7,5.10 14 Hz D.từ 4,5.10 14 Hz đến 7,5.10 14 Hz Dạng 2. Tính toán về giao thoa với ánh sáng đơn sắc. I.Phương pháp. 1.Bài toán về khoảng vân, vị trí vạch sáng, vạch tối. -Khoảng vân D ai i a D      -Vị trí vân sáng: k s D x k ki a    với 0; 1; 2; 3; k      -Vị trí vân tối: 1 1 2 2 k t D x k k i a                  với (0, 1);(1, 2);(2, 3);(3, 4); k       -Xác định xem tại vị trí M cách vân trung tâm một đoạn x M có vân sáng hay tối: Xét tỉ số M x i nếu kết quả là một số nguyên thì tại đó là vân sáng, nếu kết quả là một số bán nguyên thì tại đó là vân tối. -Khoảng cách giữa hai vân sáng hoặc hai vân tối liên tiếp là i. -Khoảng cách từ vân sáng đến vân tối liên tiếp là 2 i . -Khoảng các giữa N vân sáng hoặc tối liên tiếp là (N - 1) khoảng vân. -Khoảng cách giữa các vân. +Cùng phía: x = x lớn - x bé +Hai phía: x = x lớn + x bé 2.Bài toán về số vạch sáng tối. a.Xác định số vân giao thoa quan sát được trong trường giao thoa: gọi PQ là độ rộng của trường giao thoa. *Cách 1: +Xét tỉ số 2 PQ p q i   với p là phần nguyên còn q là phần thập phân. +Số vân sáng quan sát được 2 1 s N p  vân. +Số vân tối quan sát được 2 0,5 2( 1) 0,5 t p khi q N p khi q        *Cách 2: +Số vân sáng: . . ( ) 2 2 2 2 2 2 s s D PQ PQ PQ D PQ a PQ a PQ x k x k k k Z a a D D                   +Số vân tối:   1 1 . 1 . 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 t t D PQ PQ PQ D PQ a PQ a PQ x k x k k k Z a a D D                                   b.Tìm số vân sáng và số vân tối giữa hai điểm M và N bất kỳ trong trường giao thoa (giả sử M N x x ). Tính chất sóng của ánh sáng - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - Email: nguyendinhvu@thuvienvatly.com - Phone:0948249333 Trang 8 -Để tìm số vân sáng ta giải hệ bất phương trình: M s N D x x ki k x a      số giá trị nguyên của k là số vân sáng quan sát được trong đoạn MN. -Để tìm số vân tối ta giải hệ bất phương trình: 1 1 2 2 M t N D x x k i k x a                    số giá trị nguyên của k là số vân tối quan sát được trong đoạn MN. c.Chú ý: Ngoài các phép tính cơ bản nêu trên, còn một số cách tính nhanh khác: -Số vân sáng, vân tối trên đoạn MN, với hai điểm M,N trên trường giao thoa nằm hai bên so với vân sáng trung tâm: +Số vân sáng: 1 s OM ON N i i                +Số vân tối: 0,5 0,5 t OM ON N i i                 -Số vân sáng, tối giữa hai điểm M,N (M và N không rơi vào vân sáng) trên trường giao thoa, nằm cùng một bên so với vân sáng trung tâm: +Số vân sáng: s OM ON N i i               +Số vân tối: 0,5 0,5 t OM ON N i i                 -Tại M và N đều là vân sáng: t MN N i  và 1 1 s t MN N N i     -Tại M và N đều là vân tối: s MN N i  và 1 1 t s MN N N i     -Tại M là vân sáng, tại N là vân tối: 0,5 s t MN N N i    -Tại M là vân sáng và tại N chưa biết: 1 s MN N i         và 0,5 1 t MN i N i          -Tại M là vân tối và tại N chưa biết: 1 t MN N i         và 0,5 1 s MN i N i          3.Bài toán về sự thay đổi khoảng vân do thay đổi khoảng cách hoặc môi trường. -Thí nghiệm Young thực hiện trong môi trường có chiết suất n thì ta có: ' ' i i n n      -Nếu một trong hai khe Young bị chắn bởi một bản mặt song song có chiết suất n, bề dày e thì các vân (kể cả vân trung tâm) dịch chuyển một đoạn   1 n eD x a    trên màn về phía có bản mỏng -Nếu chắn cả hai khe bằng một lăng kính có góc chiết quang nhỏ α, chiết suất n thì các vân dịch về phía đáy của lăng kính một đoạn   1 .x n D     -Nguồn sáng S phát ánh sáng đơn sắc chiếu vào hai khe Young tịnh tiến trên đường vuông góc với trục đối xứng một đoạn y thì vân trung tâm dời đi một đoạn 0 ' D x y D   với D’ là khoảng cách từ nguồn S tới mặt phẳng chứa hai khe Young. 4.Bài toán về hiệu quang trình. Điều kiện để có vạch sáng, tối trên màn. M N i i i i i i i i i M i i i N i i i i M i i i i i/2 N i i i i M i i i i N i i i M’ M i i i N i i M’ Tính chất sóng của ánh sáng - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - Email: nguyendinhvu@thuvienvatly.com - Phone:0948249333 Trang 9 -Hiệu đường đi: 2 1 ax d d D   -Vân sáng là vị trí hai sóng kết hợp gặp nhau và tăng cường lẫn nhau. Điều kiện:  kdd  12 )( Zk  -Vân tối là vị trí hai sóng kết hợp gặp nhau và triệt tiêu lẫn nhau. Điều kiện:           2 1 12 kdd )( Zk   II.Bài tập. Bài 1. Khoảng cách giữa hai khe và khoảng cách từ màn ảnh đến hai khe trong thí nghiệm giao thoa Young là: a = 2mm và D = 2m. Chiếu bằng ánh sáng đơn sắc có bước sóng là 0,64m thì vân tối thứ 3 cách vân sáng trung tâm một khoảng là: A. 1,6mm. B. 1,2mm. C. 0,64mm. D. 6,4mm. Bài 2. Trong một thí nghiệm Y-âng, khoảng cách giữa hai khe là 2mm, khoảng cách từ hai khe đến màn quan sát là 1,2m. Ánh sáng dùng trong thí nghiệm có 600nm   . Ở phía trên vân sáng trung tâm, vân sáng thứ 1 cách vân tối thứ 3 một đoạn là A.0,5mm B.0,54mm C.0,34mm D.0,18mm Bài 3. Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, biết khoảng cahcs giữa hai khe hẹp là 3mm, khoảng cách từ hai khe tới màn quan sát là 2m. Người ta thấy khoảng cách giữa vân sáng bậc hai và vân sáng bậc 4 nằm khác phía so với vân sáng trung tâm là 3mm. Bước sóng của ánh sáng dùng trong thí nghiệm là A.0,45µm B.0,58µm C.0,64µ D.0,75µm Bài 4. Trong một thí nghiệm Y-âng, khoảng cách giữa hai khe là 0,5mm, khoảng cách từ hai khe đến màn quan sát là 2m. Ánh sáng dùng trong thí nghiệm có 500nm   . Xét hai điểm M và N đối xứng với vân trung tâm cách nhau 12mm. Kết luận nào sau đây đúng ? A.Tại M là vân sáng, tại N là vân sáng B.Tại M là vân sáng, tại N là vân tối C.Tại M là vân tối, tại N là vân sáng D.Tại M là vân tối, tại N là vân tối Bài 5. Một khe hẹp F phát ra ánh sáng đơn sắc có 600nm   chiếu sáng hai khe hẹp F 1 , F 2 song song với khe F và cáh nhau 1mm. Vân giao thoa được quan sát trên một màn M song song với mặt phẳng chứa F 1 ,F 2 và cách nó 3m. Tại vị trí các vân trung tâm 6,3mm có A.vân tối thứ 4 B.vân sáng bậc 4 C.vân tối thứ 3 D.vân sáng bậc 3 Bài 6. Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, người ta sử dụng ánh sáng đỏ có bước sóng 0,76µm. Nếu thay ánh sáng đỏ bằng ánh sáng tím có bước sóng 0,38µm thì khoảng vân thay đổi thế nào? A.tăng 2 lần B.giảm 2 lần C.tăng 4 lần D.giảm 4 lần Bài 7. Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng của Y-âng, ánh sáng đơn sắc 6 0,42.10 m    . Khi thay ánh sáng khác có bước sóng ’ thì khoảng vân tăng 1,5 lần. Bước sóng ’ là A.0,42µm B.0,63µm C.0,36µm D.0,24µm Bài 8. Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, hai khe hẹp S 1 ,S 2 cách nhau 2mm. Màn M để hứng vân giao thoa ở cách mặt phẳng chứa hai khe một khoảng 1m. Người ta đo được khoảng cách giữa 5 vân sáng liên tiếp là 1,2mm. Bước sóng của ánh sáng dùng trong thí nghiệm là A.400nm B.480nm C.600nm D.760nm Bài 9. Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng bằng khe Y-âng, khoảng cách giữa hai khe là a, khoảng cách từ hai khe đến màn là 2,4m. Khi chiếu bức xạ 1 500nm   thì khoảng cách giữa 15 vân sáng liên tiếp 3cm, nhưng khi chiếu bức xạ 2  thì trong 3cm chỉ có 11 vân sáng liên tiếp. Bước sóng của bức xạ 2  là A.400nm B.600nm C.650nm D.700nm Bài 10. Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa với ánh sáng đơn sắc, khoảng cách giữa hai khe là 1mm, khoảng cách từ hai khe tới màn quan sát là 2m và khoảng vân là 0,8mm. Cho 8 3.10 /c m s  . Tần số ánh sáng đơn sắc dùng trong thí nghiệm là A.5,5.10 14 Hz B.4,5.10 14 Hz C.7,5.10 14 Hz D.6,5.10 14 Hz Bài 11. Trong thí nghiệm của Y-âng về giao thoa ánh sáng, người ta chiếu sáng hai khe hẹp bằng ánh sáng đơn sắc có bước sóng 500nm. Khoảng cách giữa hai khe hẹp là 0,5mm, khoảng cách từ hai khe tới màn quan sát bằng 2m. Thấy rằng khoảng cách giữa hai vân sáng ngoài cùng trên màn quan sát là 19mm. Số vân sáng quan sát được trên màn bằng Tính chất sóng của ánh sáng - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - Email: nguyendinhvu@thuvienvatly.com - Phone:0948249333 Trang 10 A.9 B.8 C.7 D.6 Bài 12. Trong thí nghiệm của Y-âng về giao thoa ánh sáng, người ta chiếu sáng hai khe hẹp bằng ánh sáng đơn sắc có bước sóng 500nm. Khoảng cách giữa hai khe hẹp là 0,5mm, khoảng cách từ hai khe tới màn quan sát bằng 2m. Thấy rằng khoảng cách giữa hai vân sáng ngoài cùng trên màn quan sát là 19mm. Số vân tối quan sát được trên màn bằng A.9 B.10 C.7 D.6 Bài 13. Thực hiện giao thoa bằng khe Y-âng với ánh sáng đơn sắc có 0,7 m    , khoảng cách giữa hai khe là 0,35mm; khoảng cách từ hai khe tới màn quan sát là 1m; bề rộng của vùng có giao thoa là 13,5mm. Số vân sáng và vân tối quan sát được trên màn là A.7 vân sáng, 6 vân tối B.6 vân sáng, 7 vân tối C.6 vân sáng, 6 vân tối D.8 vân sáng, 7 vân tối Bài 14. Trong thí nghiệm Y-âng về giao toa ánh sáng, khoảng cách giữa hai khe là 0,5mm; khoảng cáh từ mặt phẳng chứa hai khe đến màn quan sát là 2m. Bước sóng ánh sáng đơn sắc dùng trong thí nghiệm là 0,5 m    . Vùng giao thoa trên màn tộng 26mm (vân trung tâm ở chính giữa). Số vân sáng là A.15 B.17 C.13 D.11 Bài 15. Trong một thí nghiệm giao thoa ánh sáng với khe Y-âng, hai khe cách nhau 2mm, khoảng cách từ hai khe tới màn quan sát là 2m. Ánh sáng đơn sắc dùng trong thí nghiệm có 0,5 m    . Cho M và N là hai điểm nằm trong trường giao thoa, chúng nằm khác phía nhau so với vân chính giữa, có OM = 12,3mm, ON = 5,2mm. Số vân sáng và vân tối quan sát được trong đoạn MN là A.35 vân sáng, 35 vân tối B.36 vân sáng, 36 vân tối C.35 vân sáng, 36 vân tối D.36 vân sáng, 35 vân tối Bài 16. Trong một thí nghiệm giao thoa ánh sáng với khe Y-âng, hai khe cách nhau 2mm, khoảng cách từ hai khe tới màn quan sát là 2m. Ánh sáng đơn sắc dùng trong thí nghiệm có 0,5 m    . Cho M và N là hai điểm nằm trong trường giao thoa, chúng nằm cùng phía nhau so với vân chính giữa, có OM = 12,3mm, ON = 5,2mm. Số vân sáng và vân tối quan sát được trong đoạn MN là A.15 vân sáng, 15 vân tối B.15 vân sáng, 14 vân tối C.14 vân sáng, 15 vân tối D.14 vân sáng, 14 vân tối Bài 17. Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, người ta đo được khoảng vân là 1,12mm. Gọi M và N là hai điểm nằm cùng phía với vân trung tâm O với OM = 5,6mm và ON = 12,88mm. Số vân ối có trên khoảng MN là A.5 B.6 C.7 D.8 Bài 18. Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, hai khe được chiếu sáng bằng ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,6µm. Khoảng cách giữa hai khe là 1mm, khoảng cách từ hai khe đến màn qua sát là 2,5m, bề rộng miền giao thoa là 1,25cm. Tổng số vân sáng và vân tối có trong mền giao thoa là A.19 B.17 C.15 D.21 Bài 19. Trong một thí nghiệm giao thoa ánh sáng với khe Y-âng, khoảng cách giữa hai khe là 1mm, khoảng cách từ hai khe đến màn quan sát là 2m. Chiếu vào hai khe bức xạ có bước sóng . Trong trường giao thoa rộng 2,4cm trên màn, đếm được 17 vạch sáng, trong đó có 2 vạch sáng nằm ngoài cùng của trường giao thoa, bước sóng  bằng A.0,45µm B.0,55µm C.0,65µm D.0,75µm Bài 20. Trong thí nghiệm Y-âng, vân sáng bậc hai xuất hiện ở trên màn mà hiệu đường đi của ánh sáng từ hai nguồn đến vị trí đó bằng 1,2µm. Bước sóng của ánh sáng trong thí nghiệm là A.0,40µm B.0,50µm C.0,60µm D.0,70µm Bài 21. Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, hai khe được chiếu bằng ánh sáng đơn sắc có bước sóng . Nếu tại điểm M trên mà qua sát có vân tối thứ 3 (tính từ vân sáng trung tâm) thì hiệu đường đi của ánh sáng từ hai khe S 1 ,S 2 đến M có độ lớn bằng A.2,5 B.3 C.1,5 D.2 Bài 22. Trong thí nghiệm Y-âng về giao thao ánh sáng, nguồn sáng gồm các bức xạ có bước sóng lần lượt là 1 2 3 750 ; 675 ; 600nm nm nm       . Tại điểm M trong vùng giao thoa trên màn mà hiệu khoảng cách đến hai khe bằng 1,5µm có vân sáng của bức xạ nào A. 2 và  3 B. 3 C. 1 D. 3 [...]... Bài 21 Trong thí nghiệm Y-âng, người ta chiếu sáng hai khe bằng ánh sáng trắng có bước sóng từ 380nm đến 760nm Tại vị trí vân sáng bậc 4 của ánh sáng đơn sắc có bước sóng 760nm còn có bao nhiêu vân sáng nữa của cac ánh sáng đơn sắc khác A.3 B.8 C.7 D.4 Bài 22 Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, hai khe được chiếu sáng bằng ánh sáng trắng có bước sóng từ 380nm đến 760nm Khoảng cách giữa hai... có bước sóng 1  0, 7  m và 2 Trên màn quan sát, kể từ vân trung tâm, người ta thấy vân sáng bậc 4 của 1 trùng với vân sáng bậc 7 của 2 Bước sóng 2 là A.0,24µm B.0,4µm C.0,48µm D.0,6µm Bài 2 Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, hai ke được chiếu sáng đồng thời bởi hai bức xạ có bước sóng lần lượt là 1 và 2 Trên màn quan sát có vân sáng bậc 12 của 1 trùng với vân sáng bậc 10 của 2... Giao thoa bằng khe Y-âng với ánh sáng đơn sắc Nếu tịnh tiến màn một đoạn 40cm trên trục của hai khe thì khoảng vân tăng thêm 200 lần bước sóng Biết bước sóng tính theo đơn vị mm, khoảng cách giữa hai khe? A.1,5mm B.1,8mm C.2mm D.2,5mm Dạng 3 Giao thoa với ánh sáng hỗn hợp, ánh sáng trắng I.Phương pháp 1.Tìm vị trí vân sáng trùng nhau của hai bức xạ D D k  b Khi hai vân sáng trùng nhau : xs1  xs2... với bước sóng A Trang 12 Tính chất sóng của ánh sáng - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - Email: nguyendinhvu@thuvienvatly.com - Phone:0948249333 1  0,5 m; 2  0,75 m Xét bề rộng trường giao thoa là 3,27cm, số vân sáng trùng nhau của hai bức xạ là A.10 B.11 C.12 D.13 Bài 5 Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, khoảng cách giữa hai khe là o,5mm, khoảng cách từ hai khe đến màn là 2m Nguồn sáng dùng... 5 3 B C D 5 3 6 2 Bài 3 Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, hai khe hẹp được chiếu đồng thời hai bức xạ có bước sóng lần lượt là 1  0,35 m; 2  0,7  m Tại vân sáng bậc 8 của bức xạ thứ nhất có vân sáng bậc bao nhiêu của bức xạ thứ hai A.5 B.6 C.4 D.không có vân sáng của bức xạ thứ 2 Bài 4 Trong một thí nghiệm giao thoa ánh sáng với khe Y-âng, khoảng cách giữa hai khe là 1mm, khoảng... hiện giao thoa với ánh sáng đơn sắc trong không khí, tại điểm A trên màn ảnh ta được 4 vân sáng bậc ba Giả sử thực hiện giao thoa với ánh sáng đơn sắc đó trong nước có chiết suất thì tại 3 điểm A trên màn thu được A.vẫn là vân sáng bậc 3 B.vân sáng bậc 4 C.vân tối thứ 3 D.vân tối thứ 4 Bài 25 Trong một thí nghiệm giao thoa ánh sáng với khe Y-âng Hai điểm M và N nằm đối xứng nhau với vân sáng trung tâm... cách nhỏ nhất giữa hai vân sáng trùng nhau là A.5,95mm B.6,45mm C.4,74mm D.4,95mm Bài 11 Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng với khe Y-âng, khoảng cách giữa hai khe là 2mm, khoảng cách từ hai khe tới màn quan sát là 1,2m Chiếu sáng đồng thời hai khe bằng ánh sáng hỗn hợp gồm hai ánh sáng đơn sắc có bước sóng 500nm và 660nm thì thu được hệ vân giao thoa trên màn Biết vân sáng chính giữa ứng với hai... Giữa hai vân sáng này có số vân màu đỏ là A.6 B.3 C.5 D.8 Bài 14 Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, nguồn sáng phát đồng thời hai bức xạ đơn sắc, trong đó bức xạ màu đỏ có bước sóng 720nm và bức xạ màu lục có bước sóng  (có giá trị trong khoảng 500nm đến 575nm) Trên màn quan sát, giữa hai vân sáng gần nhau nhất và cùng màu với vân sáng trung tâm có 8 vân sáng màu lục Giá trị của  là A.500nm... vân sáng trắng trung tâm 4mm có những bức xạ nào cho vân sáng? A.600nm; 480nm B.600nm; 480nm; 400nm C.380nm; 600nm; 760nm D.380nm; 570nm; 760nm Bài 20 Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, hai khe được chiếu sáng bằng ánh sáng trắng có bước sóng từ 380nm đến 760nm Khoảng cách giữa hai khe là 0,8mm, khoảng cách từ hai khe đến màn là 2m Trên màn tại vị trí cách vân trung tâm 3mm có vân sáng của. . .Tính chất sóng của ánh sáng - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - Email: nguyendinhvu@thuvienvatly.com - Phone:0948249333 Bài 23 Trong một thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng đơn sắc Khi tiến hành trong không khí người ta đo được khoảng vân là 2mm Khi đưa toàn bộ hệ thống trên vào trong một chất lỏng có chiết suất n, thì khoảng vân đo được là 1,5mm Tính chiết suất n 4 5 A B C.1,5 . 2.Nguyên nhân của hiện tượng tán sắc ánh sáng Nguyên nhân của hiện tượng tán sắc ánh sáng là do chiết suất của môi trường trong suốt phụ thuộc vào tần số (bước sóng) của ánh sáng. -Ánh sáng có. A.TÓM TẮT KIẾN THỨC. §1. TÁN SẮC ÁNH SÁNG I.TÁN SẮC ÁNH SÁNG 1.Tán sắc ánh sáng Tán sắc ánh sáng là sự phân tách một chùm ánh sáng phức tạp thành các chùm ánh sáng đơn sắc, trong đó chùm màu. Tính chất sóng của ánh sáng - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - Email: nguyendinhvu@thuvienvatly.com - Phone:0948249333 Trang 1 CHƯƠNG V. TÍNH CHẤT SÓNG CỦA ÁNH SÁNG A.TÓM TẮT