Chuyên đề tính chất sóng của ánh sáng

Lý thuyt và các dng bài tp vt lý 12 GV: Lê Vn Long Phn V: Sóng ánh sáng Luyn thi i hc và Cao ng I NÓI U Các em thân mn! Nhã hn vi các em, nhm giúp các em ôn tp tt môn vt lý  chun b cho các k thi phía trc, c bit là k thi i hc sp n nên hôm nay thy tip tc gu n các em phn tip theo trong chuyên  luyn thi i hc, ó là phn Sóng ánh sáng . ây cng là phn rt quan trng ca vt lý 12 (gm 5 câu trong  thi i hc ca B). Thy hy vng chuyên  này có ích vi các em. Chúc các em t c kt qu cao trong các k thi sp n. Thân ái. GV: Lê Vn Long Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e w w w . d o c u - t r a c k . c o m Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e w w w . d o c u - t r a c k . c o m Lý thuyt và các dng bài tp vt lý 12 GV: Lê Vn Long Phn V: Sóng ánh sáng Luyn thi i hc và Cao ng CHNG V. TÍNH CHT SÓNG CA ÁNH SÁNG A. TÓM TT LÝ THUYT 1. Tán sc ánh sáng  nh ngha: Tán sc ánh sáng là s phân tách mt chùm sáng phc p thành các chùm sáng n sc.  Ánh sáng n sc, ánh sáng trng  Ánh sáng n sc là ánh sáng không b tán sc khi i qua lng kính. Mi ánh sáng n sc có mt màu gi là màu n sc.  i màu n sc trong mi môi trng có mt bc sóng xác nh.  Khi truyn qua các môi trng trong sut khác nhau vn tc ca ánh sáng thay i, bc sóng ca ánh sáng thay i còn tn s ca ánh sáng thì không thay i.  Ánh sáng trng là tp hp ca vô s ánh sáng n sc khác nhau có màu bin thiên liên tc t n tím. Di có màu nh cu vng (có có vô s màu nhng c chia thành 7 màu chính là , cam, vàng, lc, lam, chàm, tím) gi là quang ph ca ánh sáng trng.  Chit sut ca các cht lng trong sut bin thiên theo màu sc ca ánh sáng và tng dn t màu  n màu tím.  ng dng ca s tán sc ánh sáng  Hin tng tán sc ánh sáng c dùng trong máy quang ph phân tích mt chùm sáng a sc, do các vt sáng phát ra, thành các thành phn n sc.  Nhiu hin tng quang hc trong khí quyn, nh cu vng chng hn xy ra do s tán sc ánh sáng. ó là vì trc khi ti mt ta, các tia sáng Mt Tri ã b khúc x và phn x trong các git nc.  Hin tng tán sc làm cho nh ca mt vt trong ánh sáng trng qua thu kính không r nét mà b nhòe, li b vin màu sc (gi là hin tng sc sai). 2. Nhiu x ánh sáng – Giao thoa ánh sáng  Nhiu x ánh sáng: Nhiu x ánh sáng là hin tng truyn sai lch vi s truyn thng ca ánh sáng khi i qua l nh hoc gp vt cn. Hin tng nhiu x ánh sáng chng t ánh sáng có tính cht sóng.  Hin tng giao thoa ánh sáng  Hai chùm sáng kt hp là hai chùm phát ra ánh sáng có cùng tn s và cùng pha hoc có  lch pha không i theo thi gian.  Khi hai chùm sáng kt hp gp nhau chúng s giao thoa vi nhau: Nhng ch 2 sóng gp nhau mà cùng pha vi nhau, chúng tng cng ln nhau to thành các vân sáng. Nhng ch hai sóng gp nhau mà ngc pha i nhau, chúng trit tiêu nhau to thành các vân ti.  u dùng ánh sáng trng thì h thng vân giao thoa ca các ánh sáng n sc khác nhau s không trùng khít vi nhau:  chính gia, vân sáng ca các ánh sáng n sc khác nhau nm trùng vi nhau cho mt vân sáng trng gi là vân trng chính gia.  hai bên vân trng chính gia, các vân sáng khác ca các sóng ánh sáng n sc khác nhau không trùng i nhau na, chúng nm k sát bên nhau và cho nhng quang ph có màu nh cu vng.  Hin tng giao thoa ánh sáng là bng chng thc nghim khng nh ánh sáng có tính cht sóng.   trí vân, khong vân   trí vân sáng: x s = k a D  ; vi k  Z.   trí vân ti: x t = (2k + 1) a D 2  ; vi k  Z. Hình  nh giao thoa v  i ánh sáng tr  ng Hình  nh giao thoa v  i ánh sáng   Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e w w w . d o c u - t r a c k . c o m Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e w w w . d o c u - t r a c k . c o m Lý thuyt và các dng bài tp vt lý 12 GV: Lê Vn Long Phn V: Sóng ánh sáng Luyn thi i hc và Cao ng  Khong vân là khong cách gia 2 vân sáng (hoc 2 vân ti) liên tip: i = a D  . Gia n vân sáng liên tip có (n – 1) khong vân.  c sóng và màu sc ánh sáng  Ánh sáng n sc là ánh sáng có mt bc sóng xác nh. Màu ng vi mi bc sóng ca ánh sáng gi là màu n sc.  i ánh sáng n sc mà ta nhìn thy u có bc sóng trong chân không (hoc không khí) trong khong t 0,38m (ánh sáng tím) n 0,76m (ánh sáng ). + Nhng màu chính trong quang ph ánh sáng trng (, cam, vàng, lc, lam, chàm, tím) ng vi tng vùng có bc sóng lân cn nhau. ng màu và bc sóng ca ánh sáng trong chân không Màu  Cam Vàng c Lam Chàm Tím  (  m) 0,640  0,760 0,590  0,650 0,570  0,600 0,500  0,575 0,450  0,510 0,430  0,460 0,380  0,440  Ngoài các màu n sc còn có các màu không n sc là hn hp ca nhiu màu n sc vi nhng t l khác nhau. 3. Quang ph  Máy quang ph lng kính  Máy quang ph là dng c phân tích chùm sáng có nhiu thành phn thành nhng thành phn n c khác nhau.  Máy dùng  nhn bit các thành phn cu to ca mt chùm sáng phc tp do mt ngun phát ra.  Máy quang ph có ba b phn chính:  ng chun trc là b phn to ra chùm sáng song song.   tán sc có tác dng phân tích chùm tia song song thành nhiu chùm tia n sc song song.  Bung nh dùng  quan sát hay chp nh quang ph.  Nguyên tc hot ng ca máy quang ph lng kính da trên hin tng tán sc ánh sáng.  Quang ph liên tc  Quang ph liên tc là mt di màu liên tc tn tím.  Quang ph liên tc do các cht rn, cht lng hoc cht khí có áp sut ln, phát ra khi b nung nóng.  Quang ph liên tc ca các cht khác nhau  cùng mt nhit  thì hoàn toàn ging nhau và ch ph thuc vào nhit  ca chúng.  Quang ph vch phát x  Quang ph vch phát x là mt h thng nhng vch sáng riêng l, ngn cách nhau bi nhng khong ti.  Quang ph vch phát x do các cht khí hay hi  áp sut thp phát ra khi b kích thích bng n hay bng nhit.  Quang ph vch ca các nguyên t khác nhau thì rt khác nhau v s lng các vch, v trí và  sáng ti gia các vch. Mi nguyên t hóa hc có mt quang ph vch c trng ca nguyên tó. Ví , trong quang ph vch phát x ca hirô,  vùng ánh sáng nhìn thy có bn vch c trng là vch , ch lam, vch chàm và vch tím.  Phân tích quang ph vch, ta có th xác nh s có mt ca các nguyên t và c hàm lng ca chúng trong mu vt.  Quang ph hp th  Quang ph hp th là các vch hay ám vch ti trên nn ca mt quang ph liên tc.  Quang ph hp th ca cht lng và cht rn cha các ám vch, mi ám gm nhiu vch hp th i tip nhau mt cách liên tc.  Quang ph hp th ca cht khí ch cha các vch hp th và là c trng cho cht khí ó. 4. Tia hng ngoi – Tia t ngoi  Phát hin tia hng ngoi và t ngoi Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e w w w . d o c u - t r a c k . c o m Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e w w w . d o c u - t r a c k . c o m Lý thuyt và các dng bài tp vt lý 12 GV: Lê Vn Long Phn V: Sóng ánh sáng Luyn thi i hc và Cao ng   ngoài quang ph ánh sáng nhìn thy c,  c hai u  và tím, còn có nhng bc x mà mt không nhìn thy, nhng nh mi hàn ca cp nhit n và bt hunh quang mà ta phát hin c. Các bc ó gi là tia hng ngoi và tia t ngoi.  Tia hng ngoi và tia t ngoi có cùng bn cht vi ánh sáng.  Tia hng ngoi và tia t ngoi cng tuân theo các nh lut: truyn thng, phn x, khúc x, và ng gây c hin tng nhiu x, giao thoa nh ánh sáng thông thng.  Tia hng ngoi  Các bc x không nhìn thy có bc sóng dài hn 0,76m n khong vài milimét c gi là tia ng ngoi.  i vt có nhit  cao hn nhit  môi trng u phát ra tia hng ngoi. Ngun phát tia hng ngoi thông dng là lò than, lò n, èn n dây tóc.  Tính cht:  Tính cht ni bt nht ca tia hng ngoi là tác dng nhit: vt hp th tia hng ngoi s nóng lên.  Tia hng ngoi có kh nng gây ra mt s phn ng hóa hc, có th tác dng lên mt s loi phim nh, nh loi phim hng ngoi dùng chp nh ban êm.  Tia hng ngoi có thu bin c nh sóng n t cao tn.  Tia hng ngoi có th gây ra hiu ng quang n trong  mt s cht bán dn.  ng dng:  Tia hng ngoi dùng  sy khô, si m.   dng tia hng ngoi  chp nh b mt Trái t t v tinh.  Tia hng ngoi c dùng trong các bu khin t xa u khin hot ng ca tivi, thit b nghe, nhìn,.  Tia hng ngoi có nhiu ng dng a dng trong lnh vc quân s: Tên la tng tìm mc tiêu a vào tia hng ngoi do mc tiêu phát ra; camera hng ngoi dùng  chp nh, quay phim ban êm; ng nhòm hng ngoi  quan sát ban êm.  Tia t ngoi  Các bc x không nhìn thy có bc sóng ngn hn 0,38 m n c vài nanômét c gi là tia t ngoi.  Ngun phát: Nhng vt c nung nóng n nhit  cao (trên 2000 0 C) u phát tia t ngoi. Ngun phát tia t ngoi ph bin hn c là èn hi thy ngân và h quang n.  Tính cht:  Tác dng mnh lên phim nh, làm ion hóa không khí và nhiu cht khí khác.  Kích thích s phát quang ca nhiu cht, có th gây mt s phn ng quang hóa và phn ng hóa c.  Có mt s tác dng sinh lí: hy dit t bào da, làm da rám nng, làm hi mt, dit khun, dit nm c, …  Có th gây ra hin tng quang n.   nc, thy tinh… hp th rt mnh nhng li có th truyn qua c thch anh.   hp th tia t ngoi:  Thy tinh hp th mnh các tia t ngoi. Thch anh, nc và không khí u trong sut vi các tia có bc sóng trên 200 nm, và hp th mnh các tia có bc sóng ngn hn.  ng ôzôn hp th hu ht các tia có bc sóng di 300 nm và là “tm áo giáp” bo v cho ngi và sinh vt trên mt t khi tác dng hy dit ca các tia t ngoi ca Mt Tri.  ng dng: Thng dùng  kh trùng nc, thc phm và dng c y t, dùng cha bnh (nh bnh còi xng),  tìm vt nt trên b mt kim loi, … 5. Tia X – Thang sóng n t  Tia X: Tia X là nhng sóng n t có bc sóng t 10 -11 m n 10 -8 m.  Cách to ra tia X: Cho mt chùm tia catôt – tc là mt chùm electron có nng lng ln – p vào t vt rn thì vt ó phát ra tia X. Có th dùng ng Rn-ghen hoc ng Cu-lít-d to ra tia X.  Tính cht ca tia X  Tính cht áng chú ý ca tia X là kh nng âm xuyên. Tia X xuyên qua c giy, vi, g, thm chí c kim loi na. Tia X d dàng i xuyên qua tm nhôm dày vài cm, nhng li b lp chì vài mm chn Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e w w w . d o c u - t r a c k . c o m Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e w w w . d o c u - t r a c k . c o m Lý thuyt và các dng bài tp vt lý 12 GV: Lê Vn Long Phn V: Sóng ánh sáng Luyn thi i hc và Cao ng i. Do ó ngi ta thng dùng chì  làm các màn chn tia X. Tia X có bc sóng càng ngn thì kh ng âm xuyên càng ln; ta nói nó càng cng.  Tia X có tác dng mnh lên phim nh, làm ion hóa không khí.  Tia X có tác dng làm phát quang nhiu cht.  Tia X có th gây ra hin tng quang n  hu ht kim loi.  Tia X có tác dng sinh lí mnh: hy dit t bào, dit vi khun, …  Công dng ca tia X Tia X c s dng nhiu nht  chiu n, chp n,  chn oán hoc tìm ch xng gãy, mnh kim loi trong ngi…,  cha bnh (cha ung th). Nó còn c dùng trong công nghip  kim tra cht lng các vt úc, tìm các vt nt, các bt khí bên trong các vt bng kim loi;  kim tra hành lí ca hành khách i máy bay, nghiên cu cu trúc vt rn  Thang sóng n t  Sóng vô tuyn, tia hng ngoi, ánh sáng nhìn thy, tia t ngoi, tia Rnghen, tia gamma là sóng n t. Các loi sóng n t ó c to ra bi nhng cách rt khác nhau, nhng v bn cht thì thì chúng cng ch là mt và gia chúng không có mt ranh gii nào r rt.  Tuy vy, vì có tn s và bc sóng khác nhau, nên các sóng n t có nhng tính cht rt khác nhau (có th nhìn thy hoc không nhìn thy, có kh nng âm xuyên khác nhau, cách phát khác nhau). Các tia có bc sóng càng ngn (tia X, tia gamma) có tính cht âm xuyên càng mnh, d tác dng lên kính nh, d làm phát quang các cht và d ion hóa không khí. Trong khi ó, vi các tia có bc sóng dài ta d quan sát hin tng giao thoa.  Ngi ta sp xp và phân loi sóng n t theo th t bc sóng gim dn, hay theo th t tn s ng dn, gi là thang sóng n t. B. CÁC DNG BÀI TP 1. S tán sc ánh sáng * Kin thc liên quan  Tán sc ánh sáng là hin tng mt chùm ánh sáng phc tp b phân tích thành các chùm ánh sáng n c.  Nguyên nhân ca hin tng tán sc là do chit sut ca môi trng bin thiên theo màu sc ánh sáng, và tng dn t màu n màu tím.  c sóng ánh sáng trong chân không:  = f c ; vi c = 3.10 8 m/s.  c sóng ánh sáng trong môi trng: ’ = nnf c f v   .  Khi truyn t môi trng trong sut này sang môi trng trong sut khác vn tc truyn ca ánh sáng thay i, bc sóng ca ánh sáng thay i nhng tn s (chu kì, tn s góc) ca ánh sáng không thay i.  Trong mt s trng hp, ta cn gii các bài toán liên quan n các công thc ca lng kính:  Công thc chung: sini 1 = nsinr 1 ; sini 2 = nsinr 2 ; A = r 1 + r 2 ; D = i 2 + i 2 - A. Khi i 1 = i 2 (r 1 = r 2 ) thì D = D min vi sin min 2 DA  = n sin 2 A .  Trng hp góc chit quang A và góc ti i 1 u nh ( 10 0 ), ta có các công thc gn úng: i 1 = nr 1 ; i 2 = nr 2 ; A = r 1 + r 2 ; D = A(n – 1).  Trong mt s trng hp khác, ta cn gii mt s bài toán liên quan n nh lut phn x: i = i’, nh lut khúc x: n 1 sini 1 = n 2 sini 2 .   rng quang ph trên màn cách mt phng phân giác ca lng kính mt n d: x = (n tím – n  ).A.d (A: tính bng rad).  Bài tp ví d Bài 1 . Bc sóng ca mt ánh sáng n sc trong môi trng chit sut n = 1,6 là 600nm. Tính bc sóng a ánh sáng ó trong nc chit sut n’ = 4/3. Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e w w w . d o c u - t r a c k . c o m Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e w w w . d o c u - t r a c k . c o m Lý thuyt và các dng bài tp vt lý 12 GV: Lê Vn Long Phn V: Sóng ánh sáng Luyn thi i hc và Cao ng * Gi ý cách gii: Áp dng: 0 n  = n . Trong ó:  0 là bc sóng ánh sáng trong chân không;  n : bc sóng ánh sáng trong môi trng chit sut n. Ta có: ' ' ''  n n 1,6 =  = .600 = 720nm. 4 nn 3     Bài 2 . Chiu mt chùm sáng trng song song, hp coi nh mt tia sáng vào mt bên ca mt lng kính có A = 5 0 , di góc ti i 1 = 3 0 . Bit chit sut ca lng kính vi tia tím là n t = 1,54. Tính góc lch ca tia sáng màu tím. * Gi ý cách gi i:Do A < 10 0 ; i < 10 0 nên áp dng c công thc: D = A(n – 1) = 2,7 0 .(u ý: Nu A và i không nh hn 10 0 thì phi áp dng nh lut khúc x tính). Bài 3 . Góc chit quang ca lng kính bng 8 0 . Chiu mt tia sáng trng vào mt bên ca lng kính, theo phng vuông góc vi mt phng phân giác ca góc chit quang. t mt màn quan sát, sau lng kính, song song vi mt phng phân giác ca lng kính và cách mt phân giác này mt n 1,5m. Chit sut a lng kính i vi tia  là n  = 1,50 và i vi tia tím là n t = 1,54.  rng ca quang ph liên tc trên màn quan sát bng bao nhiêu? * Gi ý cách gi i: Áp dng công thc: x = (n tím – n  ).A.d = (1,54 – 1,5). 8 .3,14 180 .1,5  8,4 mm.  Bài tp minh ha Bài 1 . Bc sóng ca ánh sáng  trong không khí là 0,64 m. Tính bc sóng ca ánh sáng ó trong nc bit chit sut ca nc i vi ánh sáng  là 4 3 S: :  ’ = 0,48  m). Bài 2. Mt chùm ánh sáng hp, n sc có bc sóng trong chân không là  = 0,60 m. Xác nh chu kì, n s ca ánh sáng ó. Tính tc  và bc sóng ca ánh sáng ó khi truyn trong thy tinh có chit sut n = 1,5 S:  ’ = 0,4  m). Bài 3 . Mt ánh sáng n sc có bc sóng ca nó trong không khí là 0,6 m và trong cht lng trong sut là 0,4 m. Tính chit sut ca cht lng i vi ánh sáng ó S: n = 1,5). Bài 4 . Mt lng kính có góc chit quang là 60 0 . Bit chit sut ca lng kính i vi ánh sáng  là 1,5. Chiu tia sáng màu  vào mt bên ca lng kính vi góc ti 60 0 . Tính góc lch ca tia ló so vi tia ti S: D = 38,8 0 ). Bài 5. Mt lng kính thy tinh có góc chit quang A = 60 0 , có chit sut i vi tia  là 1,514; i vi tia tím là 1,532. Tính góc lch cc tiu ca hai tia này S: D tmin = 40 0 ). Bài 6. Mt lng kính thy tinh có góc chit quang A = 4 0 , t trong không khí. Chit sut ca lng kính i i ánh sáng  và tím ln lt là 1,643 và 1,685. Chiu mt chùm tia sáng song song, hp gm hai bc x  và tím vào mt bên ca lng kính theo phng vuông góc vi mt này. Tính góc to bi tia  và tia tím sau khi ló ra khi mt bên kia ca lng kính S:  D = 0,168 0  10’). Bài 7 . Chiu mt tia sáng n sc màu vàng t không khí (chit sut coi nh bng 1 i vi mi ánh sáng) vào mt phng phân cách ca mt khi cht rn trong sut vi góc ti 60 0 thì thy tia phn x tr li không khí vuông góc vi tia khúc xi vào khi cht rn. Tính chit sut ca cht rn trong sut ó i vi ánh sáng màu vàng S: n = 3 ). Bài 8. Chiu mt tia sáng gm hai thành phn  và tím t không khí (chit sut coi nh bng 1 i vi i ánh sáng) vào mt phng ca mt khi thy tinh vi góc ti 60 0 . Bit chit sut ca thy tinh i vi ánh sáng  là 1,51; i vi ánh sáng tím là 1,56. Tính góc lch ca hai tia khúc x trong thy tinh S:  r = r d – r t = 1,3 0 ).  ng dn gii và áp s Bài 1 . Ta có: ’ = nnf c f v   = 0,48 m. Bài 2. Ta có: f =  c = 5.10 14 Hz; T = f 1 = 2.10 -15 s; v = n c = 2.10 8 m/s; ’ = f v = n  = 0,4 m. Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e w w w . d o c u - t r a c k . c o m Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e w w w . d o c u - t r a c k . c o m Lý thuyt và các dng bài tp vt lý 12 GV: Lê Vn Long Phn V: Sóng ánh sáng Luyn thi i hc và Cao ng Bài 3. Ta có: ’ = n   n = '   = 1,5. Bài 4. Ta có: sinr 1 = 1 sin i n = 0,58 = sin35,3 0  r 1 = 35,3 0  r 2 = A – r 1 = 24,7 0 ; sini 2 = nsinr 2 = 0,63 = sin38,0 0  i 2 = 38,8 0  D = i 2 + i 2 – A = 38,8 0 . Bài 5 . Vi tia : sin 2 min AD d  = n d sin 2 A = sin49,2 0  2 min AD d  = 49,2 0 D dmin = 2.49,2 0 – A = 38,4 0 = 38 0 24’. i tia tím: sin 2 min AD t  = n t sin 2 A = sin50 0  2 min AD t  = 50 0 D tmin = 2.50 0 – A = 40 0 . Bài 6. Vi A và i 1 nh ( 10 0 ) ta có: D = (n – 1)A. Do ó: D d = (n d = 1)A; D t = (n t – 1)A. Góc to bi tia ló  và tia ló tím là: D = D t – D d = (n t – n d )A = 0,168 0  10’. Bài 7 . Ta có: sini = nsinr = nsin(90 0 – i’) = nsin(90 0 – i) = ncosi  n = tani = 3 . Bài 8 . Ta có: sinr d = sin d i n = 0,574 = sin35 0 ; sinr t = sin t i n = 0,555 = sin33,7 0  r = r d – r t = 1,3 0 . 2. Giao thoa vi ánh sáng n sc * Các công thc  V trí vân sáng, vân ti, khong vân: x s = k a D  ; x t = (2k + 1) a D 2  ; i = a D  ; vi k  Z.  Nu khong vân trong không khí là i thì trong môi trng có chit sut n s có khong vân là i’ = n i .  Gia n vân sáng (hoc vân ti) liên tip là (n – 1) khong vân. * Phng pháp gii   tìm các i lng trong thí nghim giao thoa vi ánh sáng n sc ta vit biu thc liên quan n các i lng ã bit và i lng cn tìm tó suy ra và tính i lng cn tìm.   xác nh xem ti mt m M nào ó trên vùng giao thoa có vân sáng (bc my) hay vân ti ta tính khong vân i ri lp t s: i OM i x M   kt lun:  i M có vân sáng khi: i OM i x M  = k, ó là vân sáng bc k.  i M có vân ti khi: i x M = (2k + 1) 2 1 .   xác nh s vân sáng - ti trong min giao thoa có b rng L ta lp t s N = L i (ch ly n nguyên)  rút ra kt lun:  u N chn: S vân sáng: N s = N + 1; S vân ti: N (Vân ngoài cùng là vân sáng).  u N l: S vân sáng: N s = N; S vân ti: N t = N + 1 (Vân ngoài cùng là vân ti).  Bài tp ví d Bài 1 . Thc hin thí nghim giao thoa ánh sáng kh Young, S 1 S 2 = a = 0,5mm. Khong cách t mt phng hai khe n màn là D = 2m. Bc sóng ánh sáng là  = 5.10 -4 mm. m M trên màn cách vân sáng trung tâm 9mm là vân sáng hay vân ti th my? * Gi ý cách gi i:  bit ti M là vân sáng hay ti, ta lp t s: i OM i x M  = k. Nu k nguyên thì M là vân sáng; nu có dng k ’ + 0,5 thì M là vân ti. C th: - Khong vân: -43 D 5.10 .2.10 i = = = 2mm a 0,5 . Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e w w w . d o c u - t r a c k . c o m Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e w w w . d o c u - t r a c k . c o m Lý thuyt và các dng bài tp vt lý 12 GV: Lê Vn Long Phn V: Sóng ánh sáng Luyn thi i hc và Cao ng - Lp t s: M x 9 = = 4,5 i2 : Vân ti th 5. Bài 2. Trong thí nghim Young v giao thoa ánh sáng, có a = 1mm, D = 2m. Chiu sáng hai khe bi ánh sáng n sc có bc sóng  , ngi ta o c khong cách t vân sáng chính gia n vân sáng bc 4 là 4,5mm. Xác nh bc sóng ca ánh sáng n sc dùng làm thí nghim. * Gi ý cách gi i: Khong cách t vân sáng chính gia n vân sáng bc 4 là 4,5mm nên: x s4 = 4,5mm -4 D 4,5a 4 = 4,5  = = 5,625.10 mm = 0,5625m. a 4D  Bài 3. Trong thí nghim giao thoa ánh sáng khe Young, khong cách gia vân ti th 5 và vân sáng bc 2 là 2,8mm. Xác nh khong cách gia vân ti th 3 và vân sáng bc 1. * Gi ý cách gi i: - Ta có: t5 s2 1   D x = x - x 4 + - 2 2,5 2aaa     . Gi thit: x = 2,8mm nên:   D 2,5 2,8 = 1,12 * aa  . - Khong cách t vân ti th 3 n vân sáng bc 1: ' t3 s1    D x = x - x = 2 + - = 1,5 = 1,5.1,12 = 1, 68mm. 2aaa    (kt hp *). Bài 4. Thí nghim giao thoa khe Iâng, hai khe cách nhau 0,8mm; màn cách 2 khe 2,4m; ánh sáng làm thí nghim có bc sóng  = 0,64  m. Tính s vân sáng, vân ti quan sát c trên giao thoa trng có b ng 4,8 cm. * Gi ý cách gi i: Ta có: -33 D 0,64.10 .2,4.10 L 48 i = = = 1,92mm n = = = 25 a 0,8 i 1,92  (l) nên: - S vân sáng: 25. - S vân ti: 26.  Bài tp minh ha Bài 1. Trong thí nghim ca Young v giao thoa ánh sáng, hai khe S 1 và S 2 c chiu bng ánh sáng n c có bc sóng . Khong cách gia hai khe là 0,8 mm, khong cách t hai khe n màn là 2 m. Ngi ta o c khong cách gia 6 vân sáng liên tip trên màn là 6 mm. Tính bc sóng ca ánh sáng dùng trong thí nghim và khong cách t vân sáng bc 3 n vân sáng bc 8  cùng phía vi nhau so vi vân sáng chính gia S:  = 0,48.10 -6 m; x 8 - x 3 = 6 mm). Bài 2. Trong thí nghim Young v giao thoa ánh sáng, khong cách gia hai khe là 1 mm, khong cách t hai khe n màn là 3 m. Dùng ánh sáng n sc có bc sóng  chiu vào hai khe thì ngi ta o c khong cách t vân sáng trung tâm ti vân sáng th t là 6 mm. Tính bc sóng  và v trí vân sáng th 6 S:  = 0,5.10 -6 m; x 6 = 9 mm). Bài 3 . Trong thí nghim ca Young v giao thoa ánh sáng, hai khe S 1 và S 2 c chiu bng ánh sáng n c có bc sóng  = 0,4 m. Khong cách gia hai khe là 0,4 mm, khong cách t hai khe n màn là 2 m. Xác nh khong cách gia 9 vân sáng liên tip và khong cách t vân sáng 4 n vân sáng 8  khác phía nhau so vi vân sáng chính gia S: L = 16 mm; x 8 + x 4 = 24 mm). Bài 4 . Trong thí nghim ca Young v giao thoa ánh sáng, hai khe S 1 và S 2 c chiu bng ánh sáng n c có bc sóng  = 0,5 m. Khong cách gia hai khe là 0,8 mm. Ngi ta o c khong cách gia 5 vân sáng liên tip trên màn là 4 mm. Tính khong cách t hai khe n màn và cho bit ti 2 m C và E trên màn, cùng phía vi nhau so vi vân sáng trung tâm và cách vân sáng trung tâm ln lt là 2,5 mm và 15 mm là vân sáng hay vân ti? T C n E có bao nhiêu vân sáng? S: D =  ai = 1,6 m; i x C = 2,5 nên Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e w w w . d o c u - t r a c k . c o m Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e w w w . d o c u - t r a c k . c o m Lý thuyt và các dng bài tp vt lý 12 GV: Lê Vn Long Phn V: Sóng ánh sáng Luyn thi i hc và Cao ng i C ta có vân ti; i x E = 15 nên ti N ta có vân sáng; t C n E có 13 vân sáng k c vân sáng bc 15 ti E). Bài 5 . Trong thí nghim ca Young v giao thoa ánh sáng, hai khe S 1 và S 2 c chiu bng ánh sáng n c có bc sóng . Khong cách gia hai khe là 0,8 mm, khong cách t hai khe n màn là 2 m. Ngi ta o c khong cách gia 6 vân sáng liên tip trên màn là 6 mm. Xác nh bc sóng ca ánh sáng dùng trong thí nghim và cho bit ti 2 m M và N trên màn, khác phía nhau so vi vân sáng trung tâm và cách vân sáng trung tâm ln lt là 3 mm và 13,2 mm là vân sáng hay vân ti? Nu là vân sáng thì ó là vân sáng bc my? Trong khong cách t M n N có bao nhiêu vân sáng? S:  = 0,48.10 -6 m; i x M = 2,5 nên ti M ta có vân ti; i x N = 11 nên ti N ta có vân sáng bc 11. Trong khong t M n N có 13 vân sáng không k vân sáng bc 11 ti N). Bài 6 . Trong thí nghim giao thoa ánh sáng vi hai khe Young cách nhau 0,5 mm, ánh sáng có bc sóng 0,5 m, màn nh cách hai khe 2 m. B rng vùng giao thoa trên màn là 17 mm. Tính s vân sáng, vân ti quan sát c trên màn S: N = L/i = 8,5; quan sát thy 9 vân sáng và 8 vân ti). Bài 7 . Trong thí nghim Y-âng v giao thoa ánh sáng, hai khe c chiu bng ánh sáng n sc có bc sóng 0,6 m. Khong cách gia hai khe là 1 mm, khong cách t mt phng cha hai khe n màn quan sát là 2,5 m, b rng min giao thoa là 1,25 cm (vân sáng trung tâm  chính gia). Tìm tng s vân sáng và vân i có trong min giao thoa S: N s + N t = 17). Bài 8 . Trong thí nghim Young v giao thoa ánh sáng, khong cách gia hai khe là a = 2 mm, khong cách  hai khe n màn quan sát là D = 1,5 m. Ngun sáng n sc có bc sóng  = 0,6 m. Xét trên khong MN trên màn, vi MO = 5 mm, ON = 10 mm, (O là v trí vân sáng trung tâm). Hi trên MN có bao nhiêu vân sáng, bao nhiêu vân ti? S: Trên MN có 34 vân sáng, 33 vân ti).  ng dn gii và áp s Bài 1 . Ta có: i = 1 6  L = 1,2 mm;  = D ai = 0,48.10 -6 m; x 8 - x 3 = 8i – 3i = 5i = 6 mm. Bài 2 . Ta có: i = 51 L  = 1,5 mm;  = D ai = 0,5.10 -6 m; x 6 = 6i = 9 mm. Bài 3. Ta có: i = a D  = 2 mm; L = (9 – 1)i = 16 mm; x 8 + x 4 = 8i + 4i = 12i = 24 mm. Bài 4. Ta có: i = 1 5  L = 1 mm; D =  ai = 1,6 m; i x C = 2,5 nên ti C ta có vân ti; i x E = 15 nên ti N ta có vân sáng; t C n E có 13 vân sáng k c vân sáng bc 15 ti E. Bài 5 . Ta có: i = 1 6  L = 1,2 mm;  = D ai = 0,48.10 -6 m; i x M = 2,5 nên ti M ta có vân ti; i x N = 11 nên ti N ta có vân sáng bc 11. Trong khong t M n N có 13 vân sáng không k vân sáng bc 11 ti N. Bài 6 . Ta có: i = a D  = 2 mm; N = L/i = 8,5 (ly N = 8); quan sát thy N + 1 = 9 vân sáng và N = 8 vân ti. Bài 7 . Khong vân: i = a D  = 1,5 mm. Ta có: N = L/i = 8,34; s vân sáng: N s = 9; s vân ti: N t = 8; tng  vân sáng và vân ti trong min giao thoa: N s + N t = 17. Bài 8. i = a D  = 0,45.10 -3 m; i x M = 11,1; ti M có vân sáng bc 11; i x N = 22,2; ti N có vân sáng bc 22; trên MN có 34 vân sáng, 33 vân ti. Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e w w w . d o c u - t r a c k . c o m Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e w w w . d o c u - t r a c k . c o m Lý thuyt và các dng bài tp vt lý 12 GV: Lê Vn Long Phn V: Sóng ánh sáng Luyn thi i hc và Cao ng 3. Giao thoa vi ánh sáng hn hp – Giao thoa vi ánh sáng trng * Các công thc:  Giao thoa vi ngun phát ánh sáng gm mt s ánh sáng n sc khác nhau:   trí vân trùng (cùng màu): x = k 1  1 = k 2  2 = … = k n  n ; vi k  Z.  Khong cách ngn nht gia 2 vân trùng: Ti v trí có k 1 = k 2 = … = k n = 0 là vân trùng trung tâm, do ó khong cách gn nhau nht gia hai vân trùng úng bng khong cách t vân trùng trung tâm n vân trùng bc 1 ca tt c các ánh sáng n sc: x = k 1  1 = k 2  2 = … = k n  n ; vi k  N nh nht  0. Giao thoa vi ngun phát ra ánh sáng trng (0,38  m    0,76  m):  t qu giao thoa:  chính gia màn là vt sáng trng, hai bên có nhng di màu nh cu vòng, tím  trong,  ngoài.  Ánh sáng n sc cho vân sáng nu: x = k a D  ; k min = d D ax  ; k max = t D ax  ;  = Dk ax ; vi k  Z.  Ánh sáng n sc cho vân ti nu: x = (2k + 1) a D 2 .  ; k min = 2 1  d D ax  ; k max = 2 1  t D ax  ;  = )12( 2 kD ax .   rng quang ph bc n trong giao thoa vi ánh sáng trng:  x n = n a D td )(   = n.  x 1 (vi   1 x = dt D a   : b rng quang ph bc 1).  Bài tp ví d Bài 1 . Trong thí nghim Young v giao thoa ánh sáng, khong cách gia hai khe là 1,2mm, khong cách t hai khe n màn là 2,0m. Ngi ta chiu ng thi hai bc xn sc 1  = 0,48  m và 2  = 0,60  m vào hai khe. Tính khong cách ngn nht gia các v trí mà vân sáng hai bc x trùng nhau. * Gi ý cách gi i: - V trí trùng nhau ca 2 bc x: 11  1 2 12 ss12 21  Dk 5 x = x k = k = = a ak 4  . Do khong cách ngn nht gia các v trí trùng nhau nên chn (k 1 , k 2 ): (5, 4) (v trí trùng nhau ó ng vi vân sáng bc 5 ca  1 và bc 4 ca  2 ). Do ó khong cách ngn nht gia hai v trí trùng nhau ca 2 vân sáng ca hai bc x là: 1 -33  1 s5 D 0,48.10 2.10 x = x = 5 = 5 = 4mm a 1,2 (hoc 2  s4 x = x = 4mm ). Bài 2. Trong thí nghim Young v giao thoa ánh sáng, ngi ta chiu ánh sáng trng (0,38  m    0,75  m) vào hai khe. Hi ti v trí ng vi vân sáng bc ba ca ánh sáng vàng, vi bc sóng V  = 0,60  m, còn có vân sáng ca ánh sáng n sc nào ? * Gi ý cách gii: Gi s ti v trí vân sáng bc 3 ca ca ánh sáng vàng còn có vân sáng bc k ca bc x . Ta có:    VV s3s  D 3 D 1,8 x = x 3 = k  = m a a kk V k   . Gi thit: 0,38  m    0,75  m nên: 0,38  m 1,8 k  0,75  m   1,8 k = 3  = = 0,6 m : k 2,4 k 4,7 1,8 k = 4  = = 0,45 m 4 loai          - Vy, ti vân sáng bc 3 ca ánh sáng vàng còn có vân sáng bc 4 ca ánh sáng có    = 0,45 m . Bài 3 . Trong thí nghim giao thoa ánh sáng ca Young, khong cách gia 2 khe là a = 2mm, khong cách  mt phng cha 2 khe n màn là 2m. S dng ánh sáng trng có bc sóng t 0,40  m n 0,75  m. Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e w w w . d o c u - t r a c k . c o m Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e w w w . d o c u - t r a c k . c o m [...]... ngo i c a thang sóng n t f Ph n V: Sóng ánh sáng Luy n thi i h c và Cao ng d o m w c sóng o * Ki n th c liên quan và l n h n b Tia h ng ngo i: là sóng n t có b c sóng l n h n b c sóng c a ánh sáng a sóng vô tuy n (0,76 m 1 mm) Tia t ngo i: là sóng n t có b c sóng l n ng n b c sóng c a ánh sáng tím và dài h n b a tia R nghen (1 nm 0,38 m) Tia R nghen: là sóng n t có b c sóng l n ng n b c sóng c a tia... sáng, ngu n sáng phát ng th i hai b c x n s c, trong ó b c x màu có b c sóng d = 720 nm và b c x màu l c có b c sóng l (có giá tr trong kho ng t 500 nm n 575 nm) Trên màn quan sát, gi a hai vân sáng g n nhau nh t và cùng màu v i vân sáng trung tâm k có 8 vân sáng màu l c Tính b c sóng l c a ánh sáng màu l c S: l = d d = 560 nm) kl Bài 5 Trong thí nghi m Y-âng v giao thoa ánh sáng, ngu n sáng g m các... m Dùng ánh sáng tr ng (0,76 m 0,38 m) chi u sáng hai khe Hãy cho bi t có nh ng b c x nào cho vân sáng trùng v i vân sáng b c 4 c a ánh sáng màu vàng có b c sóng v = 0,60 m S: = 0,48 m và = 0,40 m) ng d n gi i và áp s Ph n V: Sóng ánh sáng Luy n thi i h c và Cao ng d o m w o Trên màn quan sát thu c các d i quang ph Tính b r ng c a d i quang ph th 2 k t vân sáng trung tâm * G i ý cách gi i: B r ng c... S2 c chi u b ng ánh sáng tr ng (0,76 m 0,40 m) Xác nh b c sóng c a nh ng b c x cho vân t i và nh ng b c x cho vân sáng t i m M cách vân sáng trung tâm 8 mm S: T i M có vân t i khi: = 0,64 m và = 0,48 m; T i M có vân sáng khi: = 0,53 m và = 0,40 m) Bài 8 Trong thí nghi m c a Young v giao thoa ánh sáng, kho ng cách gi a hai khe là 0,8 mm, kho ng cách t hai khe n màn là 1,6 m Dùng ánh sáng tr ng (0,76... sóng m có hi u ng i 21 m s có vân sáng c a c ba b c x ) 2; T i Bài 6 Trong thí nghi m c a Young v giao thoa ánh sáng, kho ng cách gi a hai khe là 0,8 mm, kho ng cách t hai khe n màn là 2 m Dùng ánh sáng tr ng (0,76 m 0,38 m) chi u sáng hai khe Xác nh b r ng c a quang ph b c 1 và b c 2 S: x1 = 0,95 mm; x2 = 2 x1 = 1,9 mm) Bài 7 Trong thí nghi m c a Young v giao thoa ánh sáng, kho ng cách gi a hai khe là... gi a hai vân trùng g n nhau nh t có 8 vân màu vân sáng c a b c x có b c sóng 2 i2 = d c nên vân trùng u tiên tính t vân vân trung tâm là vân sáng b c 9 c a ánh sáng màu l c 9.500 9.575 kd d Ta có: = 6,25 kd = 7,12 Vì kd Z nên kd = 7 = 560 nm l= 720 720 kl Bài 5 T i M ta có: dM = 2,1.10-6 m = 3.0,7.10-6 m = 3 1, do ó t i M có vân sáng c a b c x có b c sóng 1 i N ta có: d N = 0,9.10-6 m = 1,5.0,6.10-6... vân sáng khi xM = k’ D a k’ = axM D k’max = axM axM = 4,2; k'min = = 2,1; vì k’ min D max D Z axM = 0,53 m; v i k’ = 4 thì = 0,40 m kD D D 4 V Bài 8 V trí vân sáng trùng v i vân sáng b c 4 c a ánh sáng màu vàng có: 4 V = k k= a a 4 V 4 V kmax = = 6,3; kmin = = 3,2; vì k Z nên k nh n các giá tr : 4, 5, 6 V i k = 4 thì ó là vân sáng nên k’ nh n các giá tr : 3 và 4; v i k’ = 3 thì min = max c 4 c a ánh sáng. .. thoa ánh sáng, kho ng cách gi a hai khe là 2 mm, kho ng cách t hai khe n màn là 2 m Dùng ngu n sáng phát ra ba b c x n s c 1 = 0,4 m, 2 = 0,45 m và 3 = 0,6 m Xác nh v trí các vân sáng trùng nhau và kho ng cách ng n nh t gi a hai vân sáng cùng màu v i vân D D D sáng chính gi a S: V trí vân trùng có: k1 1 = k2 2 = k3 3 9k1 = 8k2 = 6k3; x = 3,6.10 -3 m) a a a Bài 4 Trong thí nghi m Y-âng v giao thoa ánh sáng, ... a c k y to có 9 vân sáng c a b c x có b c sóng 1 và có 17 - 9 + 3 = 11 ai2 L = 0,48.10-6 m = 2,4.10-3 m 2= 11 1 D D D 3 Bài 2 Các vân trùng có: k1 1 = k2 2 k2 = k1 1 = k1; các vân sáng trùng ng v i k1 = 0, 4, 8, 12, a a 4 2 x D xM và k2 = 0, 3, 6, 9, Vì i1 = 1 = 1,8.10 -3 m = 3,1; N = 12,2 trên n MN có 9 vân sáng a i1 i1 x D xM = 2,3; N = 9,2 a b c x 1 (t vân sáng b c 4 n vân sáng b c 12) Vì i2 =... sáng b c 12) Vì i2 = 2 = 2,4.10 -3 m i2 a i2 trên n MN có 9 vân sáng c a b c x 1 (t vân sáng b c 3 n vân sáng b c 9) V y trên n MN có 3 vân sáng trùng nhau c a 2 b c x ng v i k1 = 4; 8 và 12 và k2 = 3; 6 và 9 D D D Bài 3 V trí vân trùng có: k1 1 = k2 2 = k3 3 9k1 = 8k2 = 6k3 Kho ng cách ng n nh t gi a hai a a a D D D vân sáng cùng màu v i vân sáng chính gi a là: x = 9 1 = 8 2 = 6 3 = 3,6.10 -3 m a a a . màu sc ánh sáng  Ánh sáng n sc là ánh sáng có mt bc sóng xác nh. Màu ng vi mi bc sóng ca ánh sáng gi là màu n sc.  i ánh sáng n sc mà ta nhìn thy u có bc sóng trong. Long Phn V: Sóng ánh sáng Luyn thi i hc và Cao ng CHNG V. TÍNH CHT SÓNG CA ÁNH SÁNG A. TÓM TT LÝ THUYT 1. Tán sc ánh sáng  nh ngha: Tán sc ánh sáng là s phân tách mt chùm sáng phc p. x ánh sáng – Giao thoa ánh sáng  Nhiu x ánh sáng: Nhiu x ánh sáng là hin tng truyn sai lch vi s truyn thng ca ánh sáng khi i qua l nh hoc gp vt cn. Hin tng nhiu x ánh