Tài liệu sóng ánh sáng lăng kính

Kiến thức trọng tâm môn Vật Lý 12 Biên soạn: Đinh Hoàng Minh Tân Cuộc sống không có gì đáng để sợ mà chỉ có những thứ đáng để hiểu, hãy hiểu biết nhiều hơn để sợ hãi ít hơn ! - 1 - Chuyªn ®Ò 1 : TÁN SẮC ÁNH SÁNG A. Tãm t¾t lÝ thuyÕt 1. Thí nghiệm về sự tán sắc ánh sáng của Niu-Tơn (1672) - Chiếu ánh sáng Mặt Trời qua một lăng kính thuỷ tinh P thấy vệt sáng F ’ trên màn M bị dịch xuống phía đáy lăng kính đồng thời bị trải dài thành một dải màu sặc sỡ. Đó cũng đúng là bảy màu của cầu vồng. - Dải sáng màu này gọi là quang phổ của ánh sáng Mặt Trời. Ánh sáng Mặt Trời là ánh sáng trắng. Hiện tượng trên gọi là sự tán sắc ánh sáng. 2. Ánh sáng đơn sắc Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng chỉ có một màu nhất định, có bước sóng nhất định và không bị tán sắc khi truyền qua lăng kính. 3. Giải thích hiện tượng tán sắc - Ánh sáng trắng không phải là ánh sáng đơn sắc mà là hỗn hợp của vô số ánh sáng đơn sắc khác nhau có màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím. Do chiết suất của lăng kính có giá trị khác nhau đối với ánh sáng đơn sắc khác nhau nên khi đi qua lăng kính các ánh sáng đơn sắc sẽ bị lệch về đáy lăng kính với các góc lệch khác nhau. Do đó chúng không chồng chất lên nhau nữa mà tách ra thành một dải gồm nhiều màu liên tục. - Với ánh sáng đỏ, lăng kính có chiết suất nhỏ nhất, vì vậy tia đỏ có góc lệch nhỏ nhất. Với ánh sáng tím, lăng kính có chiết suất lớn nhất, vì vậy tia tím có góc lệch lớn nhất: do cam vang luc lam cham tim n n n n n n n       do cam vang luc lam cham tim v v v v v v n        Vậy, sự tán sắc ánh sáng là sự phân tách một chùm sáng phức tạp thành các chùm sáng đơn sắc. Chú ý: - Chiết suất của một môi trường được tính theo: 2 B n A    (A và B là hằng số). - 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 nên màu sắc không đổi. - Mỗi ánh sáng đơn sắc có màu sắc nhất định, ở trong các môi trường khác nhau thì bước sóng khác nhau, trong chân không bước sóng của chúng thuộc khoảng: Màu Đỏ Cam Vàng Lục Lam Chàm Tím  (  m) 0,64  0,76 0,59  0,65 0,57  0,6 0,5  0,575 0,45  0,51 0,43  0,46 0,38  0,44 4. Ứng dụng của hiện tượng tán sắc - Hiện tượng tán sắc ánh sáng được dùng trong máy quang phổ để phân tích thành phần cấu tạo của chùm ánh sáng do các nguồn sáng phát ra. - Cầu vồng là kết quả của sự tán sắc ánh sáng Mặt Trời chiếu qua các giọt nước mưa. - Màu sắc sặc sỡ của viên kim cương là do hiện tượng tán sắc ánh sáng. - Hiện tượng tán sắc làm cho ảnh của một vật trong ánh sáng trắng qua thấu kính không rõ nét mà bị nhòe, lại bị viền màu sắc (gọi là hiện tượng sắc sai). F ’ Mặt Trời Đỏ Cam Vàng Lục Lam Chàm Tím G F A B C P M Thí nghiệm về sự tán sắc của Niu - Tơn Kin thc trng tõm mụn Vt Lý 12 Biờn son: inh Hong Minh Tõn Cuc sng khụng cú gỡ ỏng s m ch cú nhng th ỏng hiu, hóy hiu bit nhiu hn s hói ớt hn ! - 2 - B. Phân dạng và phơng pháp giải bài tập Dng 1 : TN SC QUA LNG KNH PHN X TON PHN nh lut khỳc x: sinr sini = n 21 = 2 1 1 2 n v n v = hng s iu kin xy ra phn x ton phn: - nh sỏng i t mụi trng n 1 sang n 2 (vi n 1 > n 2 ) - V i i gh (vi sini gh = 2 1 n n ) Lng kớnh: c bit khi i m = i = i / ; r m = r = r / thỡ: D = D min iu kin cú tia lú ra cnh bờn : - i vi gúc chit quang A: A 2.i gh . - i vi gúc ti i: i i 0 vi sini 0 = n.sin(A i gh ). Bi toỏn: Tớnh b rng quang ph quan sỏt c trờn mn khi A nh: . . t t rad L l D D l n n A (vi l = OH : l khong cỏch t lng kớnh n mn) Bi 1: Mt lng kớnh thy tinh cú gúc chit quang A = 4 0 , t trong khụng khớ. Chit sut ca lng kớnh i vi ỏnh sỏng v tớm ln lt l 1,643 v 1,685. Sau lng kớnh, ngi ta t mn quan sỏt song song vi mt phng phõn giỏc ca lng kớnh v cỏch mt phng phõn giỏc ny 1,5m. Chiu mt chựm tia sỏng trng vo mt bờn, gn gúc chit quang ca lng kớnh theo phng vuụng gúc vi mt phng phõn giỏc ca gúc chit quang. Tớnh rng ca quang ph trờn mn quan sỏt. Hng dn: Khi gúc A, i 10 0 thỡ: D = (n 1)A. Do ú: D = (n - 1)A; D t = (n t 1)A. Gúc to bi tia v tia tớm sau khi lú ra lng kớnh l: D = D t D = (n t n )A rad . Vy b rng quang ph quan sỏt c trờn mn l: . . t rad L l D l n n A Bi tp vn dng: Cho mt lng kớnh cú gúc chit quang nh A=6 0 v cú chit sut n=1,62 i vi ỏnh sỏng mu lc. Chiu mt chựm tia ti song song, hp, mu lc, vo cnh ca lng kớnh, theo phng vuụng gúc vi mt phng phõn giỏc ca gúc chit quang A, sao cho mt phn ca chựm tia sỏng khụng qua lng kớnh v mt phn qua lng kớnh. Trờn mt mn nh E t song song vi mt phõn giỏc ca gúc chit quang v cỏch nú 1m ta thy cú hai vt sỏng mu lc. E A A i i / r r / D n I J S R sini = nsinr sini / = nsinr / A = r + r / . D = i + i / -A i = nr i / = r / A = r + r / . D = A(n-1) Khi gúc A, i nh: D min = 2i A r = r / = A/2 sin min sin 2 2 A D A n đ T O H t D d D Kin thc trng tõm mụn Vt Lý 12 Biờn son: inh Hong Minh Tõn Cuc sng khụng cú gỡ ỏng s m ch cú nhng th ỏng hiu, hóy hiu bit nhiu hn s hói ớt hn ! - 3 - 1. Xỏc nh khong cỏch gia hai vt sỏng ú. 2. Cho lng kớnh dao ng quanh cnh ca nú, v hai bờn v trớ ó cho, vi mt biờn rt nh. Cỏc vt sỏng trờn mn nh E s di chuyn nh th no? 3. Nu chựm tia ti núi trờn l chựm tia sỏng trng v chit sut ca lng kớnh i vi ỏnh sỏng mu tớm l 1,68; i vi ỏnh sỏng mu l 1,61. Tớnh rng ca quang ph trờn mn quan sỏt. Bài 2: Một lăng kính có góc chiết quang 0 60A , làm bằng thuỷ tinh trong suốt mà chiết suất phụ thuộc vào bớc sóng của ánh sáng đơn sắc trong chân không nh đồ thị trên hình. 1) Xác định vận tốc truyền trong thuỷ tinh đó của các ánh sáng đơn sắc màu tím 0, 4 v m , màu vàng 0,6 v m và màu đỏ 0,75 v m . 2) Một chùm ánh sáng trắng hẹp tới mặt bên AB (gần A) dới góc tới i sao cho góc lệch tia ló và tia tới ứng với ánh sáng màu vàng là cực tiểu. Tính góc hợp bởi hai tia giới hạn ló ra khỏi mặt bên AC. Hng dn 1) Dựa vào đồ thị chiết suất của thuỷ tinh đối với các ánh sáng đơn sắc lần lợt là: Với tia tím m, t 40 thì 71,n t 8 8 3.10 1,765.10 / 1,7 t t c v m s n . Với tia vàng m, v 60 thì 6251,n v 8 8 3.10 1,846.10 / 1,625 v v c v m s n . Với tia đỏ m, t 750 thì 61,n t 8 8 3.10 1,875.10 / 1,6 d d c v m s n . 2) Khi tia vàng có góc lệch cực tiểu: 0 1 2 0 1 1 1 30 2 sin .sin 54,34 v v v v A r r i n r i Tia tím: ttt tt tt rsin.nisin rrA rsin.nisin 22 21 11 0 2 0 22 000 1 0 2 0 1 0 1 1 5062453171 453155286060 5528 71 3454 ,i,sin.,rsin.nisin ,,rr ,r , ,sin n isin rsin tttt tt t t t Tia đỏ: ddd dd dd rsin.nisin rrA rsin.nisin 22 21 11 0 2 0 22 000 1 0 2 0 1 0 1 1 9451482961 482952306060 5230 61 3454 ,i,sin.,rsin.nisin ,,rr ,r , ,sin n isin rsin dddd dd d d d Góc hợp bởi hai tia giới hạn ló ra khỏi mặt bên AC là 000 22 561094515062 ,,,ii dt . Kin thc trng tõm mụn Vt Lý 12 Biờn son: inh Hong Minh Tõn Cuc sng khụng cú gỡ ỏng s m ch cú nhng th ỏng hiu, hóy hiu bit nhiu hn s hói ớt hn ! - 4 - Bài 3: Chiếu một chùm tia sáng trắng hẹp song song coi nh một tia sáng vào mặt bên AB của lăng kính có 0 50A , dới góc tới 0 1 60i . Chùm tia ló ra khỏi mặt AC gồm nhiều màu sắc biến thiên liên tục từ đỏ đến tím. Biết chiết suất của chất làm lăng kính đối với tia đỏ và tia tím lần lợt là: 541,n d ; 581,n t . Hãy xác định góc hợp bởi giữa tia đỏ và tia tím ló ra khỏi lăng kính. Hng dn: Đối với tia đỏ: 0000 21 0 2222 0 1221 0 1 0 111 763450762460 7624 7815 2234 60 ,,AiiD ,rsinnrsinrsinnisin ,rArArr ,r n sin rsinrsinnisin d dd dd dd 2dddd dd d d d i Đối với tia tím: 0000 21 0 2222 0 1221 0 1 0 111 1375012760 127 7616 2433 60 ,,AiiD ,rsinnrsinrsinnisin ,rArArr ,r n sin rsinrsinnisin t tt tt tt 2tttt tt t t t i . Vậy góc hợp bởi giữa hai tia đỏ và tia tím sau khi ló ra khỏi lăng kính: 0 342,DD dt Bi tp vn dng: Một lăng kính có tiết diện thẳng là tam giác ABC có góc chiết quang 0 60A , chiết suất của lăng kính đối với tia tím và tia đỏ lần lợt là 541,n t và 51,n d . 1) Một chùm ánh sáng trắng hẹp tới mặt bên AB (gần A) dới góc tới 0 1 60i . Tính góc hợp bởi hai tia giới hạn ló ra khỏi mặt bên AC. 2) Bây giờ thay đổi góc tới của chùm ánh sáng trắng chiếu vào lăng kính sao cho góc lệch ứng với tia màu vàng (có chiết suất 521,n v ) là cực tiểu. Tính góc hợp bởi hai tia giới hạn ló ra khỏi mặt bên AC. Bài 4: Một lăng kính thuỷ tinh có tiết diện thẳng là tam giác ABC góc 0 60A đặt trong không khí. 1) Một chùm tia sáng đơn sắc màu lam hẹp song song đến mặt AB theo phơng vuông góc cho tia ló đi là là trên mặt AC. Tính chiết suất của chất làm lăng kính đối với tia màu lam. 2) Thay chùm tia màu lục bằng chùm tia sáng trắng gồm 5 màu cơ bản đỏ, vàng, lục, lam, tím thì các tia ló ra khỏi mặt AC gồm những màu nào? Giải thích. Hng dn: 1) áp dụng định luật khúc xạ tại điểm I: 3 2 90160 00 lamlam nsin.sinn . 2) Ta có: tímlamlụcvàngd nnnnn tllamlvd ghghghghgh iiiii Mà : tớm 0 luc do vng luc llam 45 i i gh gh gh gh gh gh i i i A i i i i i nờn các tia sáng ló ra gồm: đỏ, vàng, lục, lam. Kin thc trng tõm mụn Vt Lý 12 Biờn son: inh Hong Minh Tõn Cuc sng khụng cú gỡ ỏng s m ch cú nhng th ỏng hiu, hóy hiu bit nhiu hn s hói ớt hn ! - 5 - Bài 5: Mt lng kớnh thy tinh cú tit din thng l mt tam giỏc cõn ABC nh A. Mt tia sỏng ri theo phng vuụng gúc vi mt bờn AB ca lng kớnh. Sau hai ln phn x ton phn trờn hai mt AC v AB thỡ lú ra khi ỏy BC theo phng vuụng gúc vi ỏy BC. 1. Tớnh gúc chit quang A ca lng kớnh. 2. Tỡm iu kin m chit sut lng kớnh ny phi tha món. 3. Cho rng chit sut ca lng kớnh i vi tia sỏng mu lc va tha món iu kin trờn. Khi ú, nu tia sỏng ti l tia mu trng thỡ tia sỏng lú ra khi ỏy BC theo phng vuụng gúc vi ỏy BC cú cũn l tia mu trng na khụng? Gii thớch? Hng dn: 1) Tia tới SI AB tới AC dới góc tới Ai . p dụng định luật phản xạ cho J, K. 0 0 180 2 2 2 2 2 36 72 A B A B A SJK A JKL SJK A B C B C A B C Để xảy ra phản xạ toàn phần tại J thì gh i . Để xảy ra phản xạ toàn phần tại K thì 2 gh i Để xảy ra phản xạ toàn phần tại J, K thì chỉ cần 71 1 36 0 ,n n sinisinAsiniA ghgh 2) Ta có: cam luc chm ớ do vang lam t m n n n n n n n Các tia lục, lam, chàm, tím, thoả mãn chiết suất 1,7 nờn 4 màu: lục, lam, chàm, tím ló ra khỏi BC. Bi tp vn dng: Một lăng kính thuỷ tinh có tiết diện thẳng là tam giác ABC góc chiết quang 0 45A đặt trong không khí. 1) Một chùm tia sáng đơn sắc màu lục hẹp song song đến AB theo phơng vuông góc với nó cho chùm tia ló ra ngoài nằm sát với mặt bên AC. Tính chiết suất của lăng kính đối với ánh sáng màu lục và góc lệch của chùm ló so với chùm tia tới. 2) Khi chiếu chùm tia tới là chùm ánh sáng hẹp gồm bốn ánh sáng đơn sắc: đỏ, vàng, lục và tím thì tia ló ra khỏi AC gồm những màu nào? Giải thích. Bài 6: Một máy quang phổ có lăng kính thuỷ tinh góc chiết quang 0 60A . Chiếu đồng thời các bức xạ màu đỏ, màu lục, màu tím có bớc sóng lần lợt là 321 , vào máy quang phổ. Thấu kính chuẩn trực và thấu kính buồng ảnh đều có tiêu cự cmf 40 . Biết chiết suất của chất làm lăng kính đối với các bức xạ đơn sắc 321 , lần lợt là: 617,1;608,1 21 nn ; 635,1 3 n . Lăng kính đợc đặt sao cho bức xạ 2 cho góc lệch cực tiểu. 1) Tính góc tới của chùm sáng tới lăng kính và góc lệch qua lăng kính ứng với 2 2) Tính góc lệch qua lăng kính ứng với hai bức xạ còn lại. 3) Xác định khoảng cách giữa hai vạch trên mặt phẳng tiêu diện của thấu kính buồng ảnh tơng ứng với hai bức xạ đơn sắc 31 và . B A C S I Kin thc trng tõm mụn Vt Lý 12 Biờn son: inh Hong Minh Tõn Cuc sng khụng cú gỡ ỏng s m ch cú nhng th ỏng hiu, hóy hiu bit nhiu hn s hói ớt hn ! - 6 - Hng dn: 1) Khi bức xạ cho min D thì 0 1 2 0 1 2 1 1 30 2 sin .sin 53,95 l l l A r r i n r i 0 0 0 min 1 2. 2.53,95 60 47,9 D i A 2) Sử dụng công thức lăng kính cho các tia sáng đơn sắc còn lại 0 0 49,68 ; 47,02 t d D D 3) Góc hợp bởi hai tia tím và đỏ đến thấu kính buồng ảnh là : 0 2,64 0,046 t d D D hay rad Khoảng cách giữa hai vạch trên mặt phẳng tiêu diện của thấu kính: . 40.0,046 1,84 l f cm . Bi 7: Cho mt lng kớnh tit din thng l mt tam giỏc u ABC, ỏy BC di v gúc chit quang l A. Chit sut thy tớnh lm lng kớnh ph thuc bc súng ca ỏnh sỏng theo cụng thc: 2 b n a vi 14 2 1,26 7,555.10 ( ) a b m m Chiu mt tia sỏng trng vo mt bờn AB ca lng kớnh sao cho tia ti nm di phỏp tuyn im ti I. a) Xỏc nh gúc ti ca tia sỏng trờn mt AB sao cho tia tớm cú gúc lch cc tiu. Tớnh gúc lch ny. b) Mun cho tia cú gúc lch cc tiu thỡ phi quay lng kớnh quanh cnh AC mt gúc bao nhiờu? Theo chiu no? c) Gúc ti ca tia sỏng trờn mt AB phi tha món iu kin no thỡ khụng cú tia no trong chựm sỏng trng lú ra khi mt AC? Hng dn: a) n t = 3 ; Khi bức xạ t cho min D thì 0 0 1 1 30 2 sin .sin 60 t A r i n r i 0 min 1 2. 60 D i A b) n = 2 ; Khi bức xạ d cho min D thì 0 2 45 i Vỡ i 2 < i 1 nờn phi quay lng kớnh quanh cnh AC ngc chiu kim ng h (gim i) gúc 15 0 c) mt AB: Vi cựng gúc ti i 1 , vỡ n t > n nờn r 1 > r 1t . Do ú mt AC: Vi cựng gúc ti r 2 thỡ r 2t > r 2 khụng cú tia sỏng no lú ra khi mt AC thỡ: 0 2 2 0 0 2 2 1 1 2 2 1 sin ( ) 1 3 sin 45 45 15 ( ) 1 2 sin 2 t t gh tim d d d d d gh do d r r i r r A r r r i r 0 0 0 1 1 1 sin sin sin15 sin15 21 30' 2 d d d i r i Bi tp vn dng: Một máy quang phổ có lăng kính thuỷ tinh góc chiết quang 0 60A . Chiếu đồng thời các bức xạ 21 , vào máy quang phổ. Biết chiết suất của lăng kính đối với các bức xạ 21 , lần lợt là: 4141 1 ,n và 7321 2 ,n . Lăng kính đợc đặt sao cho bức xạ 2 cho góc lệch cực tiểu. 1) Tính góc tới của chùm sáng tới lăng kính và góc lệch qua lăng kính ứng với 2 . 2) Muốn cho góc lệch ứng với 1 đạt cực tiểu thì phải quay lăng kính một góc bao nhiêu? Theo chiều nào. i C B A S I Kin thc trng tõm mụn Vt Lý 12 Biờn son: inh Hong Minh Tõn Cuc sng khụng cú gỡ ỏng s m ch cú nhng th ỏng hiu, hóy hiu bit nhiu hn s hói ớt hn ! - 7 - Dng 2: TN SC QUA THU KNH BN SONG SONG LNG CHT PHNG Thu kớnh: 1 2 1 1 1 ( 1)( ) TK MT n f n R R + R 1 , R 2 l bỏn kớnh cỏc mt cong ca thu kớnh (Qui c: R > 0 cho mt cong li; R < 0 cho mt cong lừm; R cho mt phng) + n TK v n MT l chit sut ca cht lm thu kớnh v chit sut ca mụi trng t thu kớnh. Bi toỏn: Tớnh khong cỏch ca tiờu im tia v tia tớm: 1 2 1 1 1 t t f f f n n R R Bn mt song song: S dng nh lut khỳc x ti I sin sin sin sin d d t t i r n i r n S dng nh lut khỳc x ti T v , ta cú: i t = i = i Tia lú luụn luụn song song tia ti, cỏc chựm tia mu sc song song v tỏch ri nhau. Nu chit sut ca cht lm ra bn ln hn chit sut mụi trng t bn thỡ nh qua bn di theo chiu truyn ỏnh sỏng mt on: n eS 1 1 Lng cht phng: S dng nh lut khỳc x ti mt phõn cỏch cho cỏc tia: ttdd rsinn rsinnisin Bài 1: Một thấu kính mỏng hai mặt lồi cùng bán kính cmRR 10 21 , chiết suất của chất làm thấu kính đối với tia đỏ và tia tím lần lợt là 691611 ,n;,n td . Chiếu một chùm ánh sáng trắng song song với trục chính. 1) Tớnh di on sỏng nm dc theo trc chớnh ca thu kớnh v phớa bờn kia thu kớnh. 2) Đặt một màn ảnh vuông góc trục chính và đi qua tiêu điểm của tia đỏ. Tính độ rộng của vệt sáng trên màn. Biết thấu kính có rìa là đờng tròn có đờng kính cmd 25 . Hng dn: 1) Ta cú: 1 2 1 1 1 t t f f f n n R R = 0,951 cm 2) Các tia tím gặp màn tại C và D và vệt sáng tạo nên trên màn có tâm màu đỏ, mép màu tím. Độ rộng của vệt sáng trên màn, đợc xác định từ: 0,951 3,281 ' 7,246 t CD f CD cm AB F (Vi AB = d) Kin thc trng tõm mụn Vt Lý 12 Biờn son: inh Hong Minh Tõn Cuc sng khụng cú gỡ ỏng s m ch cú nhng th ỏng hiu, hóy hiu bit nhiu hn s hói ớt hn ! - 8 - Bi tp vn dng: Một thấu kính mỏng hai mặt lồi cùng bán kính cmRR 20 21 chiết suất của chất làm thấu kính đối với tia đỏ và tia tím lần lợt là 71,1;63,1 td nn . Chiếu một chùm ánh sáng trắng song song với trục chính. 1) Tớnh di on sỏng nm dc theo trc chớnh ca thu kớnh v phớa bờn kia thu kớnh. 2) Đặt một màn ảnh vuông góc trục chính và đi qua tiêu điểm của tia đỏ tính độ rộng của vệt sáng trên màn. Biết thấu kính có rìa là đờng tròn có đờng kính cmd 25 . 3) cho tiờu im ng vi cỏc tia mu tớm trựng vi tiờu im ng vi cỏc tia mu , ngi ta ghộp sỏt vi thu kớnh hi t núi trờn mt thu kớnh phõn kỡ cú hai mt ging nhau v cng cú bỏn kớnh 10cm. Nhng thu kớnh ny lm bng mt loi thy tinh khỏc. Tỡm h thc gia chit sut ca thu kớnh phõn kỡ i vi ỏnh sỏng tớm v chit sut ca nú vi ỏnh sỏng . Bi 2: Chiu mt chựm sỏng trng song song, hp coi nh mt tia sỏng vo mt b nc di gúc ti 60 0 . Chiu sõu ca b nc l 1m. Di ỏy b cú mt gng phng, t song song vi mt nc. Chit sut ca nc i vi ỏnh sỏng tớm l 1,34 v i vi ỏnh sỏng l 1,33. Tớnh rng chựm lú ra khi mt nc. Hng dn: i vi tia : 00 634060 ,rrsinnsin ddd i vi tia tớm: 00 264060 ,rrsinnsin ttt rng chựm tia lú in trờn mt nc: mmtgr.htgr.hII td 2222 21 . rng chựm lú ra khi mt nc: mmsinIIa 116090 00 21 Bi tp vn dng: Mt b nc sõu 1,2m. Mt chựm sỏng mt tri ri vo mt nc di gúc i sao cho sini = 4 5 . Chit sut ca nc l n = 4 3 , v i vi ỏnh sỏng ( = 700nm) v ỏnh sỏng tớm ( = 400nm) ln lt l: n = 1,331 v n t = 1,343. Gi s chựm sỏng mt tri l vụ cựng hp. Hóy tớnh di ca di quang ph di ỏy b. Bi 3: Chiếu một tia sáng trắng từ không khí vào một bản thuỷ tinh có cme 5 dới góc tới 0 80i . Biết chiết suất của thủy tinh đối với tia đỏ và tia tím lần lợt là 51114721 ,n;,n td . Tính khoảng cách giữa hai tia ló đỏ và tím. Hng dn: p dụng định luật khúc xạ tại I: 0 0 0 41,99 sin80 sin sin 40,67 d d d t t t r n r n r r Tính: td tgrtgreOTOT ĐĐ 2,04 mm Khoảng cách giữa hai tia đỏ và tím ló ra khỏi tấm thủy tinh: mm,sinTisinTH 3501090 00 ĐĐĐ . Kiến thức trọng tâm môn Vật Lý 12 Biên soạn: Đinh Hoàng Minh Tân Cuộc sống không có gì đáng để sợ mà chỉ có những thứ đáng để hiểu, hãy hiểu biết nhiều hơn để sợ hãi ít hơn ! - 9 - C. Bµi tËp ¸p dông Bài 1: Bước sóng của ánh sáng đỏ trong không khí là 0,75 m  a) Tính bước sóng của ánh sáng đỏ trong thủy tinh có chiết suất là 1,414 b) Bước sóng của ánh sáng trên trong một môi trường là 0,6 m  . Tính chiết suất của môi trường đó. Bài 2: Một lăng kính có góc chiết quang 5 o A  có chiết suất với ánh sáng đỏ và tím lần lượt là 1,643 và 1,685. Một chùm sáng mặt trời hẹp rọi vuông góc với mặt phân giác của lăng kính. Một màn đặt song song với mặt phân giác lăng kính cách lăng kính một khoảng l = 1m. a) Tính góc lệch của tia đỏ và tím ló ra khỏi lăng kính. b) Tính bề rộng quang phổ thu được trên màn Bài 3: Một lăng kính thuỷ tinh có tiết diện thẳng là tam giác đều ABC đáy BC, góc chiết quang A. Chiết suất của thuỷ tinh đối với ánh sáng đỏ, vàng, tím lần lượt: n đ = 1,51 ; n v = 1,52 ; n t = 1,53. Chiếu chùm tia sáng trắng hẹp đến mặt AB của lăng kính sao cho tia tới nằm dưới pháp tuyến ở điểm tới I a) Xác định góc tới của tia sáng để tia vàng có góc lệch cực tiểu. b) Trong điều kiện trên, tính góc tạo bởi tia đỏ và tia tím trong chùm ánh sáng ló. Bài 4: Một lăng kính có góc chiết quang 60 o A  có chiết suất với ánh sáng đỏ và tím lần lượt là 1,414 và 1,732. Chiếu vào mặt bên của lăng kính một chùm sáng trắng hẹp sao cho tia đỏ có góc lệch cực tiểu. a) Tính góc tới của tia sáng và góc lệch của tia ló màu đỏ. b) Quay lăng kính quanh cạnh A một góc bằng bao nhiêu để tia tím có góc lệch cực tiểu c) Góc tới của tia sáng phải thỏa mãn điều kiện nào để không có tia nào ló ra khỏi lăng kính. Bài 5: Một thấu kính có một mặt phẳng và một mặt lồi đặt trong không khí, bán kính mặt lồi là 80 cm. Thấu kính làm bằng thủy tinh có chiết suất đối với tia đỏ là 1,51 và đối với tia tím là 1,54. Tính khoảng cách giữa các tiêu điểm chính của thấu kính đối với tia đỏ và tia tím. Bài 6: Một cái bể sâu 1m chứa đầy nước. Cho một chùm tia sáng mặt trời hẹp rọi vào mặt nước dưới góc tới 30 o . Biết chiết suất của nước với ánh sáng đỏ và tím là 1,304 và 1,346. Bề rộng quang phổ quan sát được ở đáy bể bằng bao nhiêu? Bài 7: Chiếu một tia sáng đơn sắc màu vàng từ không khí (chiết suất coi như bằng 1 đối với mọi ánh sáng) vào mặt phẵng phân cách của một khối chất rắn trong suốt với góc tới 60 0 thì thấy tia phản xạ trở lại không khí vuông góc với tia khúc xạ đi vào khối chất rắn. Tính chiết suất của chất rắn trong suốt đó đối với ánh sáng màu vàng. Bài 8: Chiếu một tia sáng gồm hai thành phần đỏ và tím từ không khí (chiết suất coi như bằng 1 đối với mọi ánh sáng) vào mặt phẵng của một khối thủy tinh với góc tới 60 0 . Biết chiết suất của thủy tinh đối với ánh sáng đỏ là 1,51; đối với ánh sáng tím là 1,56. Tính góc lệch của hai tia khúc xạ trong thủy tinh. Bài 9: Một lăng kính thuỷ tinh có tiết diện thẳng là tam giác đều ABC đáy BC, góc chiết quang A. Chiết suất của thuỷ tinh đối với ánh sáng đỏ, vàng, tím lần lượt: n đ = 1,51 ; n v = 1,52 ; n t = 1,53. Chiếu chùm tia sáng trắng hẹp đến mặt AB của lăng kính sao cho tia tới nằm dưới pháp tuyến ở điểm tới I a) Xác định góc tới của tia sáng để tia vàng có góc lệch cực tiểu. b) Trong điều kiện trên, tính góc tạo bởi tia đỏ và tia tím trong chùm ánh sáng ló. Bài 10: Một lăng kính có góc ở đỉnh là 60 0 nhận một chùm tia sáng song song màu đỏ dưới độ lệch cực tiểu. Chiết suất của lăng kính đối với ánh sáng đỏ là 1,54. a) Tính độ lệch cực tiểu và góc tới i b) Cũng dưới góc tới đó ta chiếu đến một chùm sáng song song màu trắng và khi ló ra khỏi lăng kính thì tia tím có góc ló là 51 0 31’. Chùm tia sáng ló được hứng trên một thấu kính hội tụ tiêu cự f=50cm sao cho trục chính song song với tia đỏ. Vẽ đường đi của tia đỏ và tia tím qua lăng kính và thấu kính. Tính bề rộng quang phổ tại mặt phẳng tiêu của thấu kính. i C B A S I Kiến thức trọng tâm môn Vật Lý 12 Biên soạn: Đinh Hoàng Minh Tân Cuộc sống không có gì đáng để sợ mà chỉ có những thứ đáng để hiểu, hãy hiểu biết nhiều hơn để sợ hãi ít hơn ! - 10 - D. Bµi tËp tr¾c nghiÖm Câu 1: Một ánh sáng đơn sắc có bước sóng của nó trong không khí là 0,7 . m  và trong chất lỏng trong suốt là 0,56 . m  Chiết suất của chất lỏng đối với ánh sáng đó là: A. 1,25 B. 1,5 C. 2 D. 3 Câu 2: Bước sóng của ánh sáng đỏ trong không khí là 0,75 . m  Bước sóng của nó trong nước là bao nhiêu? Biết chiết suất của nước đối với ánh sáng đỏ là 4/3. A. 0,632 . m  B. 0,546 . m  C. 0,445 . m  D. 0,562 . m  Câu 3: Một bức xạ đơn sắc có tần số f = 4,4.10 14 HZ thì khi truyền trong không khí sẽ có bước sóng là: A.  = 0,6818m. B.  = 0,6818µm. C.  = 13,2µm D.  = 0,6818. 10 -7 m Câu 4: Chiết suất của môi trường là 1,65 khi ánh sáng chiếu vào có bước sóng 0,5m. Vận tốc truyền và tần số của sóng ánh sáng đó là: A. v = 1,82.10 8 m/s. f = 3,64.10 14 Hz. B. v = 1,82.10 6 m/s. f = 3,64.10 12 Hz. C. v = 1,28.10 8 m/s. f = 3,46.10 14 Hz. D. v = 1,28.10 6 m/s. f = 3,46.10 12 Hz. Câu 5: Một bức xạ đơn sắc có tần số f = 4,4.10 14 HZ khi truyền trong nước có bước sóng 0,5µm thì chiết suất của nước đối với bức xạ trên là: A. n = 0,733 B. n = 1,32 C. n = 1,43 D. n = 1,36 Câu 6: Ánh sáng đỏ có bước sóng trong chân không là 0,6563m, chiết suất của nước đối với ánh sáng đỏ là 1,3311. Trong nước ánh sáng đỏ có bước sóng: A. 0,4226m B. 0,4931m C. 0,4415m D. 0,4549m Câu 7: Một thấu kính hội tụ có hai mặt lồi có bán kính giống nhau 20cm. Chiết suất của ánh sáng đỏ và tím đối với thấu kính là: n đ =1,5, n t = 1,54. Khi đó khoảng cách từ tiêu điểm đối với tia đỏ và tia tím là: A. 19,8cm B. 0,148cm. C. 1,49cm. D. 1,49m. Câu 8: Một thấu kính hội tụ gồm 2 mặt cầu lồi giống nhau bán kính R = 30cm. Chiết suất của thấu kính đối vơi ánh sáng đỏ là 1,5 và đối với ánh sáng tím là 1,54. Khoảng cách giữa tiêu điểm đối với tia đỏ và tiêu điểm đối với tia tím của thấu kính là: A. 30cm. B. 2,22cm. C. 27,78cm. D. 22,2cm. Câu 9: Một thấu kính mỏng hội tụ gồm 2 mặt cầu giống nhau, bán kính R, có chiết suất đối với tia đỏ nà n đ = 1,60 đối với tia tím là n t = 1,69. Ghép sát vào thấu kính trên 1 thấu kính phân kỳ, 2 mặt cầu giống nhau, bán kính R. Tiêu điểm của hệ thấy kính đối với tia đỏ và đối với tia tím trùng nhau. Thấu kinh phân kỳ có chiếu suất đối với tia đỏ (n’ đ ) và tia tím (n’ t ) liên hệ với nhau bởi: A. n’ t = 2n’ đ + 1 B. n’ t = n’ d + 0,01 C. n’ t = 1,5n’ đ D. n’ t = n’ đ + 0,09 Câu 10: Một lăng kính thuỷ tinh có A = 45 0 . Chiếu chùm tia sáng hẹp đa sắc SI gồm tập hợp 4 tia đỏ, vàng, lục tím đến gặp mặt bên AB theo phương vuông góc, thì có những tia nào ló ra khỏi mặt AC? (Biết chiết suất của thuỷ tinh đối với ánh sáng màu vàng là 2 ) A. Đỏ B. Đỏ, vàng C. Đỏ, vàng, lục D. Đỏ, vàng, lục, tím Câu 11: Một lăng kính có góc chiết quang là 60 0 Chiết suất của lăng kính đối với ánh sáng đỏ là 1,5. Khi chiếu tia tới lăng kính với góc tới 60 0 thì góc lệch của tia đỏ qua lăng kính là: [...]... Biờn son: inh Hong Minh Tõn Bi 3: Trong thí nghiệm với lưỡng lăng kính Fresnel, khoảng cách từ nguồn sáng đơn sắc có bước sóng = 0,6m đến lưỡng lăng kính là 20cm; khoảng cách từ lưỡng lăng kính tới màn quan sát là 180cm; góc chiết quang của lưỡng lăng kính A = 0,01rad và chiết suất của lưỡng lăng kính n = 1,5 1 Tính khoảng cách giữa hai nguồn sáng kết hợp và chiều rộng của trường giao thoa quan sát trên... cách giữa 6 vân sáng liên tiếp cạnh nhau là 1,2cm 1 Tính bước sóng của ánh sáng? 2 Thay chùm sáng đơn sắc bằng chùm ánh sáng trắng (0,40m 0,76m) Tính chiều rộng của quang phổ bậc 1 và quang phổ bậc 3 trên màn ảnh? 3 Lại dùng ánh sáng đơn sắc nói ở câu 1 Chắn sau khe S1 bằng một tấm thuỷ tinh phẳng rất mỏng, chiết suất n = 1,5, thấy vân sáng chính giữa bị dịch chuyển đến vị trí của vân sáng bậc 20 ban... số sau: a 2h D i a D l Cách 2: Giao thoa lăng kính Fresnel Cấu tạo: Hai lăng kính có góc chiết quang nhỏ giống hệt nhau đặt chung đáy Nguồn sáng đặt trên mặt phẳng đáy của hai lăng kính Giao thoa: Chùm tia tới xuất phát từ S qua lăng kính trên cho chùm tia ló bị lệch về đáy một góc n 1A và tựa như xuất phát từ S1 Chùm tia tới xuất phát từ S qua lăng kính dưới cho chùm tia ló cũng bị lệch về đáy... nghiệm giao thoá ánh sáng với khe Iâng, khoảng cách giữa hai khe S1S2 bằng 1mm, khoảng cách từ hai khe tới màn quan sát D = 2m Bề rộng trường giao thoa L = 2,9cm 1 Chiếu vào hai khe ánh sáng đơn sắc có bước sóng = 0,656m Tính: a Vị trí vân sáng bậc 3? b Vị trí vân tối th 5? c Khoảng vân? d Tính số vân sáng và vân tối quan sát được trên màn? 2 Thay ánh sáng đơn sắc ban đầu bằng nguồn sáng có đồng thời... nguồn sáng có đồng thời hai bức xạ với bước sóng 1 0,55m và 2 0,66m a Tìm số vân sáng trùng nhau của hai bức xạ đó trên trường giao thoa? b Tìm khoảng cách nhỏ nhất giữa hai vân sáng trùng nhau? 3 a Chiếu vào hai khe S1S2 bằng nguồn phát ánh sáng trắng Tìm những bức xạ sao cho tại vị trí cách vân trung tâm 4,2mm tại đó cho vân sáng (biết ánh sáng trắng có bước sóng (0,40m 0,76m)? b Nếu tại vị trí... chập của 3 ánh sáng đơn sắc, do đó tia sáng đi vào khe của máy quang phổ sẽ bị phân tách thành 3 vạch sáng đơn sắc riêng rẽ trên buồng ảnh của máy quang phổ 4 i1 1 D 0,6.10 3.2.10 3 1,2( mm) a 1 L 29 1 Số vân sáng của bước sóng 1 quan sát được trên màn: N S 1 2 1 2 25 (vân) 2.1,2 2i1 Trong 45 vân sáng đếm được trên màn thì có 5 vân trùng nhau chỉ được đếm một lần Vậy số vân sáng thực... Hong Minh Tõn NI DUNG THAM KHO THấM Bi 1: (Dch chuyn khe S) Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng với khe Iâng, khoảng cách giữa hai khe S1S2 bằng 0,2mm, khoảng cách từ hai khe tới màn quan sát D = 1m 1 Khoảng cách từ vân sáng trung tâm đến vân sáng bậc 10 là 3mm Tính bước sóng của ánh sáng giao thoa 2 Dịch chuyển nguồn sáng S một đoạn 2mm theo phương vuông góc với trục đối xứng của hệ, thì hệ thống vân... 7 8 0,660 0,550 0,471 0,412 Bi 4: (Bán thấu kính BILLET) Một thấu kính hội tụ O có tiêu cự f = 20cm, đường kính rìa kính l = 3cm được cưa làm đôi theo trục chính rồi đưa cách xa nhau một khoảng O1O2 = 2mm Một khe hẹp S đặt trên trục chính ban đầu, phát ánh sáng đơn sắc 0,546m và cách thấu kính một khoảng d = 60cm Màn hứng vân giao thoa cách hai nửa thấu kính một khoảng S 1 Muốn quan sát được vân giao... i1 1 D 0,5.103.2.103 0,5mm a 2 Khoảng vân do bức xạ 1 sinh ra: i2 2 D 0,4.103.2.103 0,4mm a 2 L 13 Số vân sáng do bức xạ có bước sóng 1 tạo ra là: N1 .2 1 .2 1 27 (vân sáng) 2.0,5 2i1 L 13 Số vân sáng do bức xạ có bước sóng 2 tạo ra là: N 2 .2 1 .2 1 33 (vân sáng) 2.0,4 2i2 Trong các vân quan sát được trên màn, sẽ có các vân của hai bức xạ trên trùng nhau Vị trí các... hợp bằng cách cho ánh sáng đi từ một khe đến hai khe Trong thực tế để tạo ra được hiện tượng giao thoa người ta thường cho ánh sáng đi theo hai con đường khác nhau sau đó cho chúng gặp nhau Các phương pháp tạo ra hai nguồn kết hợp : Cách 1: Giao thoa gương lOYD + Người ta tạo ra hai nguồn kết hợp bằng cách cho một khe sáng S đặt trước một gương phẳng thì trong miền giao nhau của 2 chùm sáng: chùm thứ . chùm tia sáng không đi qua lăng kính và một phần qua lăng kính. Biết chiết suất của lăng kính đối với ánh sáng màu lục n = 1,55. Khi i, A bé thì góc lệch D của tia sáng qua lăng kính là: A trên gọi là sự tán sắc ánh sáng. 2. Ánh sáng đơn sắc Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng chỉ có một màu nhất định, có bước sóng nhất định và không bị tán sắc khi truyền qua lăng kính. 3. Giải thích. Câu 17: Một lăng kính có góc chiết quang A=6 0 . Chiếu 1 tia sáng trắng tới mặt bên của lăng kính với góc tới nhỏ. Chiết suất của lăng kính đối với ánh sáng đỏ là 1,5 và đối với ánh sáng tím là