Phuong phap giai cac dang bai tap vat ly 12 phan 2 (Luyen thi dai hoc2016)

69 565 1
Phuong phap giai cac dang bai tap vat ly 12  phan 2 (Luyen thi dai hoc2016)

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

Bước 1: Học kĩ lí thuyết trong sách giáo khoa Bước 2: Làm toàn bộ các bài tập trong sách giáo khoa Bước 3: Làm bài tâp ở sách bài tập (theo chương trình chuẩn và chương trình nâng cao) Bước 4: Luyện thi trực tuyến

MATH-EDUCARE  PHẦN THS TRẦN ANH TRUNG MATH-EDUCARE Mục lục Trang Mục lục Chương 3- SÓNG CƠ A- HIỆN TƯỢNG SÓNG- GIAO THOA SÓNG 3.1 Hiện tượng sóng: 3.1.1 Quan sát 3.1.2 Định nghĩa 3.1.3 Giải thích 3.1.4 Phân loại 3.2 Những đại lượng đặc trưng sóng 3.2.1 Vận tốc truyền sóng 3.2.2 Chu kỳ sóng (T ), tần số (f) 3.2.3 Bước sóng (λ) 3.2.4 Biên độ sóng 3.3 Phương trình truyền sóng 3.3.1 Phương trình truyền sóng 3.3.2 Tính tuần hồn sóng theo khơng gian thời gian 3.3.3 Độ lệch pha hai điểm phương truyền sóng 3.4 Hiện tượng giao thoa sóng 3.4.1 Thí nghiệm 3.4.2 Định nghĩa độ lệch pha Giải thích tượng giao thoa sóng 6 6 6 6 7 7 8 8 B- DẠNG BÀI TẬP 10 Chủ đề Viết biểu thức sóng điểm phương truyền sóng 10 Chủ đề Dựa vào độ lệch pha ∆ϕ điều kiện giới hạn tần số, bước sóng, vận tốc để tìm tần số, bước sóng, vận tốc? 10 Chủ đề Viết phương trình sóng điểm miền giao thoa? Xác định số điểm dao động cực đại cực tiểu ? 11 A Nếu uS1 = uS2 = a cos(ω.t) 11 1.Phương trình sóng điểm M cách S1 S2 khoảng d1 d2 11 Số điểm cực đại cực tiểu đoạn S1 S2 11 Số điểm cực đại cực tiểu đoạn S1 D giới hạn hình chử nhật S1 S2 DC 11 Số điểm cực đại cực tiểu đoạn DC giới hạn hình chử nhật S1 S2 DC 11 B Nếu uS1 = a cos(ωt + ϕ1 ) uS2 = a cos(ω.t + ϕ2 ) 11 1.Phương trình sóng điểm M cách S1 S2 khoảng d1 d2 11 www.matheducare.com MATH-EDUCARE Vật lý lớp 12 DĐ: 0983.885241 Số điểm cực đại cực tiểu đoạn S1 S2 Số điểm cực đại cực tiểu đoạn S1 D giới hạn hình chử nhật S1 S2 DC Số điểm cực đại cực tiểu đoạn DC giới hạn hình chử nhật S1 S2 DC C- SÓNG DỪNG- SÓNG ÂM 3.5 Sóng dừng 3.5.1 Thí nghiệm 3.5.2 Giải thích 3.5.3 Điều kiện để có sóng dừng 3.6 Sóng âm 3.6.1 Dao động âm sóng âm 3.6.2 Môi trường truyền âm 3.6.3 Những đặc trưng sinh lí âm 3.7 Hiệu ứng Đốp-ple 3.7.1 Định nghĩa 3.7.2 Giải thích tượng a.Nguồn âm đứng yên, người quan sát chuyển động b.Nguồn âm chuyển động lại gần người quan sát đứng yên 12 12 12 14 14 14 14 14 15 15 15 15 16 16 16 16 16 D- DẠNG BÀI TẬP 17 Chủ đề Viết phương trình sóng dừng điểm ? 17 Chương 4- DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU A- DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU- ĐỊNH LUẬT OHM 4.1 Dòng điện xoay chiều 4.1.1 Suất điện động xoay chiều 4.1.2 Điện áp xoay chiều, cường độ dòng điện xoay chiều 4.1.3 Cường độ dòng điện hiệu dụng, điện áp hiệu dụng 4.1.4 Lý sử dụng giá trị hiệu điện cường độ dòng điện 4.2 Định luật Ohm cho mạch điện có điện trở 4.2.1 Tác dụng điện trở 4.2.2 Mối quan hệ điện áp u cường độ dòng điện i 4.2.3 Giản đồ Frexnen 4.2.4 Định luật Ohm 4.3 Định luật Ohm cho mạch điện có tụ điện 4.3.1 Tác dụng tụ điện 4.3.2 Mối quan hệ điện áp u cường độ dòng điện i 4.3.3 Giản đồ Frexnen 4.3.4 Định luật Ohm 4.4 Định luật Ohm cho mạch điện cuộn cảm 4.4.1 Tác dụng cuộn cảm 4.4.2 Mối quan hệ điện áp u cường độ dòng điện i 4.4.3 Giản đồ Frexnen 4.4.4 Định luật Ohm 4.5 Định luật Ohm cho mạch điện RLC 4.5.1 Mối quan hệ điện áp u cường độ dòng điện ThS Trần Anh Trung 18 hiệu dụng 18 18 18 18 19 19 20 20 20 20 20 20 20 20 21 21 21 21 21 21 22 22 22 TTBDKT- LTĐH- Số Lê Lợi- Huế www.matheducare.com www.matheducare.com MATH-EDUCARE Vật lý lớp 12 4.6 4.5.2 4.5.3 4.5.4 Công 4.6.1 4.6.2 4.6.3 DĐ: 0983.885241 Giản đồ Frexnen Định luật Ohm Hiện tượng cộng hưởng suất dịng điện xoay chiều Cơng suất tức thời Cơng suất dịng điện xoay chiều Ý nghĩa hệ số công suất 22 23 23 24 24 24 24 B- DẠNG BÀI TẬP Chủ đề Viết biểu thức cường độ dòng điện qua đoạn mạch biết biểu thức hiệu điện ngược lại? Chủ đề Xác định độ lệch pha hai hiệu điện tức thời u1 u2 hai đoạn mạch khác dòng điện xoay chiều không phân nhánh? Cách vận dụng? Chủ đề 3.Đoạn mạch RLC, cho biết U, R: tìm hệ thức L, C, ω để: cường độ dòng điện qua đoạn mạch cực đại, hiệu điện cường độ dịng điện pha, cơng suất tiêu thụ đoạn mạch đạt cực đại Chủ đề 4.Cho mạchRLC: Biết U, ω, tìm L, hayC, hay R để công suất tiêu thụ đoạn mạch cực đại 1.Tìm L hay C để công suất tiêu thụ đoạn mạch cực đại 2.Tìm R để công suất tiêu thụ đoạn mạch cực đại Chủ đề 5.Đoạn mạch RLC: Cho biết U, R, f: tìm L ( hay C) để UL (hay UC ) đạt giá trị cực đại? 1.Tìm L để hiệu hiệu dụng hai đầu cuộn cảm cực đại 2.Tìm C để hiệu hiệu dụng hai đầu tụ điện cực đại Chủ đề 6.Đoạn mạch RLC: Cho biết U, R, f: tìm L ( hay C) để URL (hay URC ) đạt giá trị cực đại? 1.Tìm L để hiệu hiệu dụng hai đầu đoạn RL đạt cực đại 2.Tìm C để hiệu hiệu dụng hai đầu đoạn RC đạt cực đại Chủ đề 7.Đoạn mạch RLC: Cho biết U, R, L, C: tìm ω để UR (UL hay UC ) đạt giá trị cực đại? 1.Tìm f ( hay ω) để hiệu hiệu dụng hai đầu điện trở cực đại 2.Tìm f ( hay ω) để hiệu hiệu dụng hai đầu cuộn cảm cực đại 3.Tìm f ( hay ω) để hiệu hiệu dụng hai đầu tụ điện cực đại Chủ đề 8.Xác định khoảng thời gian đèn neon sáng tắt chu kì T? 25 C - MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU- MÁY BIẾN ÁP - SỰ TRUYỀN 4.1 Máy phát điện xoay chiều pha 4.1.1 Nguyên tắc hoạt động 4.1.2 Nguyên tắc cấu tạo: 4.2 Máy phát điện xoay chiều ba pha 4.2.1 Nguyên tắc hoạt động 4.2.2 Định nghĩa dòng điện ba pha: 4.3 Động không đồng ba pha 4.3.1 Nguyên tắc hoạt động 4.3.2 Cách tao từ trường quay dòng điện ba pha 4.3.3 Cấu tạo động không đồng ba pha: 4.4 Máy biến áp 4.4.1 Cấu tạo máy biến 4.4.2 Nguyên tắc hoạt động 34 34 34 34 35 35 35 36 36 36 37 37 37 37 ThS Trần Anh Trung TẢI ĐIỆN NĂNG 25 26 28 29 29 29 30 30 30 31 31 31 32 32 32 32 33 TTBDKT- LTĐH- Số Lê Lợi- Huế www.matheducare.com www.matheducare.com MATH-EDUCARE Vật lý lớp 12 4.4.3 4.4.4 DĐ: 0983.885241 Sự biến đổi hiệu điện cường độ dòng điện Truyền tải điện D - DẠNG BÀI TẬP Chủ đề 1.Xác định từ thông- suất điện động cảm ứng ? Chủ đề 2.Máy phát điện xoay chiều pha: xác định tần số, điện Chủ đề 3.Máy phát điện xoay chiều ba pha Chủ đề 4.Máy biến áp Chủ đề 5.Truyền tải điện năng- hiệu suất trình truyền tải áp hiệu dụng hai Chương 5- DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ- SÓNG ĐIỆN TỪ 5.1 Dao động điện từ mạch LC Sự chuyển hóa bảo tồn lượng động LC 5.1.1 Sự biến thiên điện tích dịng điện mạch dao động 5.1.2 Hiệu điện cường độ dòng điện mạch dao động LC 5.1.3 Sự chuyển hóa bảo toàn lượng mạch dao động LC 5.2 Điện trường Sóng điện từ Các tính chất sóng điện từ 5.2.1 Điện trường biến thiên từ trường biến thiên 5.2.2 Sóng điện từ 5.2.3 Các tính chất sóng điện từ 5.3 Sự truyền sóng vơ tuyến điện Ngun lí phát thu sóng vơ tuyến điện 5.3.1 Mạch dao động hở Anten 5.3.2 Nguyên tắc truyền sóng điện từ 5.3.3 Sự truyền sóng vơ tuyến 5.3.4 Nguyên lí phát thu sóng vơ tuyến điện đầu máy 38 38 40 40 40 41 41 42 44 mạch dao 44 44 45 45 46 46 47 47 47 47 47 48 48 B - DẠNG BÀI TẬP 49 Chủ đề Xác định chu kì tần số mạch dao động LC ? 49 Chủ đề Dao động điện tự mạch LC: viết biểu thức q(t)? Suy cường độ dòng điện i(t)? 49 Chủ đề Cách áp dụng định luật bảo toàn lượng mạch dao động LC 50 1.Biết Q0 ( hay U0 ) tìm biên độ I0 50 2.Biết Q0 ( hay U0 )và q ( hay u), tìm i lúc 50 Chủ đề Mạch LC lối vào máy thu vơ tuyến có tụ xoay biến thiên Cmax ÷ Cmin : tìm dải bước sóng hay dải tần số mà máy thu được? 51 Chương 6- HIỆN TƯỢNG TÁN SẮC ÁNH SÁNG- GIAO THOA ÁNH SÁNG A LÝ THUYẾT 6.1 Tán sắc ánh sáng 6.1.1 Thí nghiệm Newton tượng tán sắc 6.1.2 Thí nghiệm ánh sáng đơn sắc 6.1.3 TỔng hỢp ánh sáng trẮng 6.2 HiỆn tƯỢng nhiỄu xạ 6.2.1 Định nghĩa 6.2.2 Giải thích 6.3 Hiện tượng giao thoa ánh sáng ThS Trần Anh Trung ánh sáng 52 52 52 52 52 53 53 53 53 54 TTBDKT- LTĐH- Số Lê Lợi- Huế www.matheducare.com www.matheducare.com MATH-EDUCARE Vật lý lớp 12 6.4 6.5 6.6 6.7 DĐ: 0983.885241 6.3.1 Thí nghiệm 6.3.2 Giải thích 6.3.3 Bước sóng ánh sáng màu sắc ánh sáng 6.3.4 Đo bước sóng phương pháp giao thoa 6.3.5 Chiết suất môi trường bước sóng ánh sáng Máy quang phổ Các loại quang phổ 6.4.1 Máy quang phổ 6.4.2 Quang phổ liên tục 6.4.3 Quang phổ vạch phát xạ 6.4.4 Quang phổ vạch hấp thụ 6.4.5 Hiện tượng đảo sắc vạch quang phổ: 6.4.6 Phép phân tích quang phổ tiện lợi phép phân Tia hồng ngoại Tia tử ngoại Tia X 6.5.1 Thí nghiệm phát tia hồng ngoại tia tử ngoại 6.5.2 Tia hồng ngoại 6.5.3 Tia tử ngoại Tia Ronghen ( Tia X) 6.6.1 Ống Ronghen ( Tia X) 6.6.2 Bản chất, tính chất ứng dụng tia Ronghen 6.6.3 Giải thích chế phát tia Ronghen 6.6.4 Tác dụng quang điện tia Ronghen 6.6.5 Công thức tia Ronghen Thuyết điện từ ánh sáng Thang sóng điện từ 6.7.1 Thuyết điện từ ánh sáng 6.7.2 Thang sóng điện từ tích quang phổ 54 54 55 55 56 56 56 57 58 58 59 59 59 59 60 60 61 61 61 62 62 62 62 62 63 B - DẠNG BÀI TẬP 64 Chủ đề Xác định khoảng vân - tọa độ vân sáng vân tối miền giao thoa 64 Chủ đề Xác định tính chất sáng (tối) tìm bậc giao thoa ứng với điểm màn? 64 Chủ đề Tìm số vân sáng vân tối quan sát miền giao thoa 65 Chủ đề Trường hợp nguồn phát hai ánh sáng đơn sắc Tìm vị trí có trùng hai vân sáng thuộc hai hệ đơn sắc? 65 Chủ đề Trường hợp giao thoa ánh sáng trắng: tìm độ rộng quang phổ, xác định ánh sáng cho vân tối ( sáng) điểm (xM ) ? 66 1.Xác định độ rộng quang phổ 66 2.Xác định ánh sáng cho vân tối ( sáng) điểm (xM ) 66 3.Xác định khoảng chồng chập hai quang phổ liên tiếp miền giao thoa? 67 Chủ đề Thí nghiệm giao thoa với ánh sáng thực mơi trường có suất n > Tìm khoảng vân i ? Hệ vân thay đổi nào? 67 Chủ đề Thí nghiệm Young: đặt mặt song song (e,n) trước khe S1 ( S2 ) Tìm chiều độ dịch chuyển hệ vân trung tâm 67 ThS Trần Anh Trung TTBDKT- LTĐH- Số Lê Lợi- Huế www.matheducare.com www.matheducare.com MATH-EDUCARE Vật lý lớp 12 DĐ: 0983.885241 Chương SÓNG CƠ A HIỆN TƯỢNG SÓNG- GIAO THOA SĨNG 3.1 3.1.1 Hiện tượng sóng: Quan sát Ném đá xuống nước, mặt nước xuất hình ảnh sóng trịn đồng tâm lan tỏa 3.1.2 Định nghĩa Sóng lan truyền dao động học môi trường vật chất theo thời gian 3.1.3 Giải thích Sóng lan truyền nhờ phần tử môi trường dao động liên kết với lực liên kết đàn hồi Phần tử xa tâm, dao động trể pha 3.1.4 Phân loại a Sóng ngang: Là sóng có phương dao động vng góc với phương truyền sóng Sóng ngang truyền mơi trường chất rắn Ví dụ: sóng dây đàn hồi, sóng kim loại mỏng Chú ý: vật rắn, sóng học truyền nhờ lực đàn hồi xuất gây biến dạng lệch b Sóng dọc: Là sóng có phương dao động trùng với phương truyền sóng Sóng dọc truyền mơi trường rắn, lỏng, khí Chú ý: mơi trường khí, lỏng, sóng học truyền nhờ lực đàn hồi xuất gây biến dạng nén, dẻo Sóng học khơng lan truyền chân không 3.2 3.2.1 Những đại lượng đặc trưng sóng Vận tốc truyền sóng Là vận tốc truyền pha dao động môi trường mà ta xét Vận tốc truyền sóng đặc trưng quan trọng sóng, vận tốc truyền phụ thuộc vào mơi trường truyền sóng V = dx dt (3.1) Ví dụ: Vận tốc truyền âm khơng khí v = 331m/s; vận tốc truyền âm nước v = 1435m/s ThS Trần Anh Trung TTBDKT- LTĐH- Số Lê Lợi- Huế www.matheducare.com www.matheducare.com MATH-EDUCARE Vật lý lớp 12 3.2.2 DĐ: 0983.885241 Chu kỳ sóng (T ), tần số (f) Chu kì sóng chu kì dao động phần tử vật chất sóng truyền qua, chu kì nguồn sóng Tần số sóng đại lượng nghịch đảo chu kì sóng: f = 3.2.3 T (3.2) Bước sóng (λ) Bước sóng đoạn đường sóng chu kì λ = V.T = V f (3.3) Hay: Bước sóng khoảng cách hai điểm dao động pha liên tiếp phương truyền sóng Chú ý: Khoảng cách hai điểm phương truyền sóng dao động pha: (3.4) d = k.λ k ∈ Z Khoảng cách hai điểm phương truyền sóng dao động ngược pha: d= 3.2.4 k+ λ k ∈ Z (3.5) Biên độ sóng Khi sóng truyền qua điểm làm cho phần tử vật chất điểm dao động Biên độ dao động lớn sóng mạnh Biên độ đặc trưng sóng điểm ta xét: + Khi sóng lan truyền xa nguồn, biên độ giảm; + Khi sóng truyền tới, phần tử vật chất dao động Vậy q trình truyền sóng q trình truyền lượng Chú ý: Q trình truyền sóng q trình truyền pha Theo hình vẽ ta thấy: pha dao động truyền từ nguồn dao động A tới B tới C tới D tới E sau khoảng thời gian T4 Sau thời gian chu kì dao động, pha dao động truyền từ A đến E, đó, hình vẽ ta thấy A E dao động pha Khoảng cách chúng bước sóng λ 3.3 3.3.1 Phương trình truyền sóng Phương trình truyền sóng Ta xét sóng truyền theo đường thẳng Ox, bỏ qua mát lượng Giả sử dao động sóng O có dạng: uO = a cos ωt x x Thời gian sóng truyền từ O đến M (OM = x) là: t0 = Vậy: uM (t) = uO (t − ) v v Phương trình sóng M có dạng: uM (t) = a cos ω(t − ThS Trần Anh Trung x ) v TTBDKT- LTĐH- Số Lê Lợi- Huế www.matheducare.com www.matheducare.com MATH-EDUCARE Vật lý lớp 12 DĐ: 0983.885241 hay: uM (t, x) = a cos ωt − 2πx λ (3.6) 2π x so với sóng O Biểu thức (3.6) cho thấy, trình truyền λ sóng q trình truyền theo khơng gian (x) thời gian (t) Vậy: sóng M ln trể pha 3.3.2 Tính tuần hồn sóng theo khơng gian thời gian a Tính tuần hồn theo thời gian: OM = x0 , cho thấy dao động điểm M định, từ (3.6) 2πx0 d uM (t, x0 ) = a cos ωt − điều kiện t ≥ (3.7) λ v Chu kì truyền sóng theo thời gian: T = 2π ω (3.8) b.Tính tuần hồn theo khơng gian: t = t0 = const, cho ta biết dao động toàn sợi dây cao su thời điểm t0 định ( dạng môi trường), từ (3.6) uM (t0 , x) = a cos ωt0 − 2πx λ uM (t0 , x) = a cos ωt0 − 2π − 2πx λ Ta có: điều kiện x ≤ v.t0 = a cos ωt0 − (3.9) 2π x+λ λ Vậy: Chu kì theo khơng gian bước sóng λ 3.3.3 Độ lệch pha hai điểm phương truyền sóng a.Độ lệch pha hai sóng điểm hai thời điểm khác nhau: ∆ϕ = ω(t2 − t1 ) = ω∆t (3.10) b.Độ lệch pha sóng hai điểm cách đoạn d: ∆ϕ = 3.4 3.4.1 2π 2π (x2 − x1 ) = d λ λ (3.11) Hiện tượng giao thoa sóng Thí nghiệm Gắn hai cầu nhỏ S1 S2 nhánh hình chử U có cần gắn vào âm thoa ( có tần số f) sau cho chạm nhẹ vào mặt nước Khi cho âm thoa rung, hai cầu S1 S2 dao động, kết mặt nước xuất hiện: + Có điểm dao động với biên độ cực đại, chúng tạo thành đường liên tục có dạng Hypecbol + Có điểm dao động với biên độ cực tiểu, chúng tạo thành đường liên tục có dạng Hypecbol xen kẻ với đường dao động cực đại ThS Trần Anh Trung TTBDKT- LTĐH- Số Lê Lợi- Huế www.matheducare.com www.matheducare.com MATH-EDUCARE Vật lý lớp 12 3.4.2 DĐ: 0983.885241 Định nghĩa độ lệch pha Giải thích tượng giao thoa sóng a Độ lệch pha Là đại lượng đặc trưng cho khác trạng thái hai dao động chu kì xác định hiệu số: ∆ϕ = ϕ2 − ϕ1 b Giải thích tượng giao thoa Xét điểm M miền giao thoa (M S1 = d1 ; M S2 = d2 ) Giả sử phương trình dao động S1 S2 có dạng u = a cos ωt 2π d1 Sóng từ S1 M : M : u1 = a cos ωt − λ 2π Sóng từ S2 M : M : u2 = a cos ωt − d2 λ Độ lệch pha hai sóng là: Độ lệch pha hai sóng là: ∆ϕ = 2π 2π (d2 − d1 ) = δ λ λ với hiệu đường sóng δ = d2 − d1 (3.12) Biên độ sóng: A= 2a2 (1 + cos ∆ϕ) (3.13) Để M dao động với biên độ cực đại hai sóng tới M phải dao động pha: ∆ϕ = 2kπ Vậy, từ (3.12) ta được: δ = d2 − d1 = kλ (3.14) Vậy: tập hợp điểm M dao động với biên độ cực đại họ đường cong Hypebol, nhận hai điểm S1 S2 làm hai tiêu điểm ( kể đường trung trực S1 S2 Để M dao động với biên độ cực tiểu hai sóng tới M phải dao động ngược pha: ∆ϕ = (2k + 1)π Vậy, từ (3.12) ta được: δ = d2 − d1 = k + λ (3.15) Vậy: tập hợp điểm M dao động với biên độ cực tiểu họ đường cong Hypebol, nhận hai điểm S1 S2 làm hai tiêu điểm xen kẻ với họ đường cong cực đại c Định nghĩa giao thoa Giao thoa gặp hai hay nhiều sóng kết hợp khơng gian, có chổ cố định mà biên độ sóng tăng cường hay giảm bớt d Ý nghĩa tượng giao thoa Bất kì trình gây tượng giao thoa xem q trình sóng ThS Trần Anh Trung TTBDKT- LTĐH- Số Lê Lợi- Huế www.matheducare.com www.matheducare.com MATH-EDUCARE Vật lý lớp 12 6.3 6.3.1 DĐ: 0983.885241 Hiện tượng giao thoa ánh sáng Thí nghiệm Một đèn Đ chiếu sáng khe hẹp S nằm chắn M Ánh sáng đèn lọc qua kính lọc sắc F (kính đỏ chẳng hạn) S trở thành khe sáng đơn sắc.Chùm tia sáng đơn sắc lọt qua khe S tiếp tục chiếu sáng hai khe hẹp S1 , S2 nằm song song gần chắn M12 Hai khe S1 , S2 bố trí song song với khe S Đặt mắt sau chắn M12 cho hứng đồng thời hai chùm tia sáng lọt qua khe S1 S2 vào mắt Nếu điều tiết mắt để nhìn vào khe S, ta thấy có vùng sáng hẹp xuất vạch sáng (đỏ) vạch tối xen kẽ cách đặn Hiện tượng gọi tượng giao thoa ánh sáng Nếu dùng ánh sáng trắng (bỏ kính lọc sắc F đi) ta thấy có vạch sáng giữa, hai bên có dải màu cầu vồng, tím trong, đỏ ngồi 6.3.2 Giải thích Hiện tượng có vạch sáng vạch tối nằm xen kẽ xuất vạch tối vùng hai chùm sáng gặp giải thích giao thoa hai sóng: vạch sáng ứng với chỗ hai sóng gặp tăng cường lẫn nhau; vạch tối ứng với chỗ hai sóng gặp triệt tiêu lẫn Ta gọi vạch sáng, vạch tối vân giao thoa Nếu thừa nhận ánh sáng có tính chất sóng, ta giải thích tượng xẩy thí nghiệm Iâng sau: Ánh sáng từ đèn Đ chiếu đến khe S làm cho khe S trở thành nguồn phát sóng ánh sáng, lan toả phía hai khe S1 S2 Khi truyền đến khe S1 S2 , sóng làm cho chúng trở thành hai nguồn sáng khác, phát hai sóng ánh sáng, lan toả tiếp phía sau Hai chùm sáng có phần chồng lên chúng giao thoa với nhau, cho vân sáng, vân tối Ở giữa, vân sáng ánh sáng đơn sắc khác nằm với cho vân sáng gọi vân trắng hai bên vân trắng giữa, vân sáng sóng ánh sáng đơn sắc khác không trùng với Chúng nằm kề sát bên cho quang phổ có màu cầu vồng Vậy: Hiện tượng giao thoa ánh sáng chứng thực nghiệm quan trọng khẳng định ánh sáng có tính chất sóng ThS Trần Anh Trung 54 TTBDKT- LTĐH- Số Lê Lợi- Huế www.matheducare.com www.matheducare.com MATH-EDUCARE Vật lý lớp 12 6.3.3 DĐ: 0983.885241 Bước sóng ánh sáng màu sắc ánh sáng Gọi a = S1 S2 khoảng cách hai khe; D = IO khoảng cách hai khe đến E; M điểm nằm miền giao thoa cách vân trung tâm O đoạn x Với d1 = M S1 ; d2 = M S2 a 2 ∆M HS1 : → d21 = D2 − x − a 2 ∆M HS2 : → d22 = D2 − x + Vậy: d22 − d21 = 2ax Ta có d1 ≈ d2 ≈ D đó, hiệu đường sóng ánh sáng ( hiệu quang trình) δ = d2 − d1 = ax D (6.1) a Tọa độ vân sáng: Để M vân sáng δ = kλ, từ (6.1) ta được: x=k λD ; a k∈Z (6.2) Vân trung tâm k = 0; Vân sáng bậc n: k = ±n b Tọa độ vân tối: Để M vân tối δ = k + λ, từ (6.1) ta được: x= k+ λD ; a k∈Z (6.3) Vân tối thứ n: k = n − hay k = −n c Khoảng vân: Là khoảng cách hai vân sáng hai vân tối liên tiếp i= λD a (6.4) Vậy: tọa độ vân sáng: x = ki Tọa độ vân tối x= 6.3.4 k+ k∈Z i; k∈Z (6.5) (6.6) Đo bước sóng phương pháp giao thoa Từ (6.4) bước sóng ánh sáng λ= D (6.7) Người ta đo xác khoảng cách D từ hai khe S1 S2 đến ảnh E với độ xác hàng µm Mặt khác, sử dụng kính hiển vi kính lúp để xác định khoảng cách a hai khe S1 S2 khoảng vân i.Biết a, D i ta tính bước sóng ánh sáng theo cơng thức (6.7) Đó ngun tắc việc đo bước sóng ánh sáng phương pháp giao thoa Đo bước sóng ánh sáng đơn sắc khác hau phương pháp giao thoa, người ta thấy ánh sáng đơn sắc có bước sóng hồn toàn xác định Chẳng hạn: -Ánh sáng màu đỏ đầu dải màu liên tục có bước sóng: 0, 76µm -Ánh sáng màu tím cuối dải màu liên tục có bước sóng: 0, 40µm ThS Trần Anh Trung 55 TTBDKT- LTĐH- Số Lê Lợi- Huế www.matheducare.com www.matheducare.com MATH-EDUCARE Vật lý lớp 12 DĐ: 0983.885241 - Ánh sáng vàng đèn natri phát có bước sóng: 0, 589µm Như vậy, ánh sáng đơn sắc ánh sáng có bước sóng xác định Màu ứng với ánh sáng gọi màu đơn sắc hay màu quang phổ Thực ra, ánh sáng đơn sắc có bước sóng lân cận gần có màu Vì vậy, người ta phân định quang phổ liên tục vùng màu khác nhau: -Vùng đỏ có bước sóng từ: 0, 760µm đến 0, 640µm -Vùng da cam vàng có bước sóng từ: 0, 640µm đến 0, 580µm (Vùng da cam Vùng vàng) -Vùng lục có bước sóng từ: 0, 580µm đến 0, 495µm -Vùng lam - chàm có bước sóng từ: 0, 490µm đến 0, 440µm (Vùng lam-chàm) -Vùng tím có bước sóng từ: 0, 440µm đến 0, 400µm Ngồi màu đơn sắc, cịn có màu khơng đơn sắc, hỗn hợp nhiều màu đơn sắc với tỉ lệ khác Tóm lại ánh sáng trắng, ta ln có: 0, 380µm ≤ λ ≤ 0, 760µm 6.3.5 (6.8) Chiết suất mơi trường bước sóng ánh sáng Trong tượng tán sắc, ta thấy chiết suất môi trường suốt ánh sáng đơn sắc khác khác Mặt khác, ta lại thấy ánh sáng đơn sắc có bước sóng xác định Như vậy: chiết suất môi trường suốt định ánh sáng đơn sắc khác phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng Khi đo chiết suất môi trường suốt khác (nước, thuỷ tinh, thạch anh v.v.) ánh sáng đơn sắc khác người ta thấy: chiết suất môi trường suốt định ánh sáng có bước sóng dài nhỏ chiết suất mơi trường ánh sáng có bước sóng ngắn Căn vào thực nghiệm người ta vẽ "đường cong tán sắc" đường Hibelbol biễu diễn phụ thuộc suất mơi trường vào bước sóng n=A+ B λ2 (6.9) Với A B số phụ thuộc vào chất môi trường 6.4 6.4.1 Máy quang phổ Các loại quang phổ Máy quang phổ Một ứng dụng quan trọng tượng tán sắc ánh sáng lăng kính để phân tích ánh sáng máy quang phổ Máy quang phổ dụng cụ dùng để phân tích chùm sáng có nhiều thành phần thành thành phần đơn sắc khác Nói khác đi, dùng để nhận biết thành phần cấu tạo chùm sáng phức tạp nguồn sáng phát Máy quang phổ có phận chính: + Ống chuẩn trực phận tạo chùm tia sáng song song Nó có khe hẹp S nằm tiêu diện thấu kính hội tụ L1 Chùm ánh sáng phát từ nguồn J mà ta cần nghiên cứu rọi vào khe S Chùm tia sáng ló khỏi thấu kính L1 chùm tia song song + Hệ tán sắc P phận có tác dụng làm tán sắc chùm tia song song từ L1 chiếu tới thành nhiều chùm tia đơn sắc song song ThS Trần Anh Trung 56 TTBDKT- LTĐH- Số Lê Lợi- Huế www.matheducare.com www.matheducare.com MATH-EDUCARE Vật lý lớp 12 DĐ: 0983.885241 + Buồng ảnh gồm thấu kính hội tụ L2 đặt chắn chùm tia sáng bị tán sắc sau qua lăng kính P Chùm tia sáng ló khỏi lăng kính gồm nhiều chùm tia sáng đơn sắc song song lệch theo phương khác Mỗi chùm tia sáng đơn sắc song song cho tiêu diện thấu kính L2 vạch màu Mỗi vạch màu ảnh đơn sắc khe S Tại tiêu diện thấu kính L2 có đặt kính ảnh F để chụp ảnh quang phổ (hoặc kính mờ để quan sát quang phổ) Nếu nguồn sáng J phát số ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ1 , λ2 kính ảnh F ta thu số vạch màu S1 , S2 tối Mỗi vạch màu ứng với thành phần ánh sáng đơn sắc nguồn S phát Tập hợp vạch màu tạo thành quang phổ nguồn J Kết luận: Nguyên tắc hoạt động máy quang phổ dựa vào tượng tán sắc ánh sáng 6.4.2 Quang phổ liên tục a Định nghĩa: Khi chiếu chùm sáng trắng vào khe máy quang phổ buồn ảnh ta thấy có dải sáng có màu biến đổi liên tục từ đỏ đến tím Đó quang phổ liên tục b Nguồn phát: Các vật rắn, lỏng khí có tỉ khối lớn bị nung nóng phát quang phổ liên tục Quang phổ ánh sáng mặt trời quang phổ liên tục Trong quang phổ liên tục vạch màu cạnh nằm sát đến mức chúng nối liền với tạo nên dải màu liên tục c Đặc điểm: Một đặc điểm quan trọng quang phổ liên tục khơng phụ thuộc thành phần cấu tạo nguồn sáng, mà phụ thuộc vào nhiệt độ nguồn sáng Một miếng sắt miến sứ đặt lò, nung đến nhiệt độ cho hai quang phổ liên tục giống Ở nhiệt độ 5000 C, vật bắt đầu phát sáng đỏ, yếu, nên mắt chưa cảm nhận vật tối Chú ý: Nhiệt độ cao, miền phát sáng vật mở rộng phía ánh sáng có bước sóng ngắn quang phổ liên tục Các dây tóc bóng đèn có nhiệt độ khoảng từ 2500K đến 3000K phát sáng mạnh vùng ánh sáng nhìn thấy cho quang phổ liên tục có đủ màu sắc từ đỏ đến tím ánh sáng bóng đèn ánh sáng trắng Nhiệt độ bề mặt Mặt Trời khoảng 6000K Vùng sáng mạnh quang phổ liên tục Mặt Trời nằm lân cận bước sóng 0, 47µm , ánh sáng mặt trời ánh sáng trắng Trên bầu trời có màu sáng xanh Nhiệt độ cao nhiệt độ Mặt Trời nhiều d Ứng dụng: Người ta lợi dụng đặc điểm để xác định nhiệt độ vật phát sáng nung nóng nhiệt độ dây tóc bóng đèn, hồ quang, lị cao, Mặt Trời, v.v Muốn đo nhiệt độ vật bị nung nóng sáng, người ta so sánh độ sáng vật với độ sáng ThS Trần Anh Trung 57 TTBDKT- LTĐH- Số Lê Lợi- Huế www.matheducare.com www.matheducare.com MATH-EDUCARE Vật lý lớp 12 DĐ: 0983.885241 dây tóc bóng đèn vùng bước sóng (thường đỏ) Nhiệt độ dây tóc bóng đèn ứng với độ sáng khác hoàn toàn biết trước 6.4.3 Quang phổ vạch phát xạ a Định nghĩa:Là quang phổ bao gồm hệ thống vạch mầu riêng rẽ nằm tối gọi quang phổ vạch b Nguồn phát: Quang phổ vạch phát xạ khí hay áp suất thấp bị kích thích phát sáng Có thể kích thích cho chất khí phát sáng cách đốt nóng cách phóng tia lửa điện qua đám khí hay v.v Ví dụ: Đối với nguồn phát đèn Na, quang phổ vạch hai vạch vàng kép nằm sát tối ứng với bước sóng 0, 5890µm; 0, 5896µm Đối với nguồn phát đèn Hidro, quang phổ vạch vạch màu tương ứng ( đỏ, lam, chàm, tím) nằm tối c Đặc điểm: Thực nghiệm cho thấy quang phổ vạch phát xạ nguyên tố khác khác số lượng vạch quang phổ, vị trí vạch, màu sắc vạch độ sáng tỉ đối vạch Như vậy, nguyên tố hố học trạng thái khí hay nóng sáng áp suất thấp cho quang phổ vạch riêng, đặc trưng cho nguyên tố d Ứng dụng: Dùng để nhận biết có mặt nguyên tố hóa học, nồng độ tỉ lệ nguyên tố chất, mẫu đem phân tích 6.4.4 Quang phổ vạch hấp thụ a Định nghĩa: Là quang phổ có dạng vạch tối nằm quang phổ liên tục Chiếu chùm sáng trắng đèn có dây tóc nóng sáng phát vào khe máy quang phổ ta thu quang phổ liên tục kính buồng ảnh Nếu đường chùm sáng ta đặt đèn có natri nung nóng quang phổ liên tục nói xuất vạch tối (thực hai vạch tối nằm sát cạnh nhau) vị trí vạch vàng quang phổ phát xạ natri Đó quang phổ hấp thụ natri Nếu thay natri kali quang phổ liên tục xuất vạch tối chỗ vạch màu quang phổ phát xạ kali Đó quang phổ hấp thụ kali Quang phổ Mặt Trời mà ta thu Trái Đất quang phổ hấp thụ Bề mặt Mặt Trời (quang cầu) phát quang phổ liên tục Ánh sáng từ quang cầu qua lớp khí Mặt Trời đến Trái Đất cho ta quang phổ hấp thụ khí b Điều kiện Điều kiện để thu quang phổ hấp thụ nhiệt độ đám khí hay hấp thụ phải thấp nhiệt độ nguồn sáng phát quang phổ liên tục c Ứng dung: Quang phổ vạch hấp thụ nguyên tố có tính chất đặc trưng riêng cho ngun tố Vì vậy, vào quang phổ vạch hấp thụ để nhận biết có mặt nguyên tố hỗn hợp hay hợp chất Đó nội dung phép phân tích quang phổ hấp thụ ThS Trần Anh Trung 58 TTBDKT- LTĐH- Số Lê Lợi- Huế www.matheducare.com www.matheducare.com MATH-EDUCARE Vật lý lớp 12 DĐ: 0983.885241 Nhờ có việc phân tích quang phổ hấp thụ Mặt Trời mà người ta phát hêli Mặt Trời, trước tìm thấy Trái Đất Ngồi người ta cịn thấy có mặt nhiều ngun tố khí Mặt Trời hiđrô, natri, canxi, sắt v.v 6.4.5 Hiện tượng đảo sắc vạch quang phổ: Có tượng đặc biệt liên hệ quang phổ vạch hấp thụ quang phổ vạch phát xạ nguyên tố: tượng đảo sắc Hiện tượng xảy sau: Giả sử đám hấp thụ thí nghiệm nung nóng đến nhiệt độ mà chúng phát sáng, nhiệt độ thấp nhiệt độ nguồn sáng trắng Trên kính ảnh máy quang phổ, ta thu quang phổ hấp thụ đám Bây ta tắt nguồn sáng trắng Ta thấy biến quang phổ liên tục kính ảnh, đồng thời vạch đen quang phổ hấp thụ trở thành vạch màu quang phổ vạch phát xạ ngun tố Đó tượng đảo sắc vạch quang phổ Thí dụ: quang phổ hấp thụ natri có vạch đen kép nằm vị trí hai vạch vàng (0, 589µm; 0, 5896µm) natri Vậy, nhiệt độ định, đám có khả phát ánh sáng đơn sắc có khả hấp thụ ánh sáng đơn sắc 6.4.6 Phép phân tích quang phổ tiện lợi phép phân tích quang phổ Phép phân tích thành phần cấu tạo chất dựa vào việc nghiên cứu quang phổ gọi phép phân tích quang phổ Trong phép phân tích quang phổ định tính, người ta cần biết có mặt thành phần khác mẫu mà người ta cần nghiên cứu Phép phân tích quang phổ định tính đơn giản cho kết nhanh phép phân tích hố học Trong phép phân tích quang phổ định lượng, người ta cần biết nồng độ thành phần mẫu Phép phân tích quang phổ nhạy Người ta phát nồng độ nhỏ chất mẫu (thường vào khoảng 0, 002%) Nhờ phép phân tích quang phổ mà người ta biết thành phần cấu tạo nhiệt độ vật xa Mặt Trời 6.5 6.5.1 Tia hồng ngoại Tia tử ngoại Tia X Thí nghiệm phát tia hồng ngoại tia tử ngoại Chiếu ánh sáng hồ quang J vào khe máy quang phổ lăng kính Trên tiêu diện thấu kính L2 buồng ảnh máy có quang phổ liên tục Đặt chắn có khoét khe hẹp F tiêu diện đó, cho tách thành phần đơn sắc định Chùm sáng đơn sắc chiếu vào mối hàn pin nhiệt điện nạy Mối hàn giữ nhiệt độ định ThS Trần Anh Trung 59 TTBDKT- LTĐH- Số Lê Lợi- Huế www.matheducare.com www.matheducare.com MATH-EDUCARE Vật lý lớp 12 DĐ: 0983.885241 Ta thấy diện kế G mạch pin nhiệt điện dịng nhiệt điện định Điều chứng tỏ chùm sáng đơn sắc nói có tác dụng nhiệt, làm nóng mối hàn pin nhiệt điện Xê dịch chắn cho khe F quét hết quang phổ liên tục, từ đầu đỏ đến đầu tím; ta thấy kim điện kế luôn bị lệch, số điện kế có thay đổi Như vậy: tác dụng nhiệt chùm ánh sáng đơn sắc khác khác Nếu di chuyển khe F mối hàn pin nhiệt điện phạm vi dải màu liên tục, ngồi vùng ánh sáng nhìn thấy, ta thấy kim điện kế bị lệch Điều chứng tỏ ngồi vùng dải màu liên tục cịn có loại ánh sáng (hay cịn gọi xạ) đó, khơng nhìn thấy 6.5.2 Tia hồng ngoại a Định nghĩa: Tia hồng ngoại xạ khơng nhìn thấy dược có bước sóng lớn bước sóng ánh sáng đỏ (λ > 0, 76µm) đến khoảng vài mm ( Hay lớn bước sóng ánh sáng đỏ nhỏ bước sóng ánh sáng vô tuyến) b Nguồn phát: Tia hồng ngoại vật bị nung nóng phát Vật có nhiệt độ thấp phát tia hồng ngoại Chẳng hạn thân thể người nhiệt độ 370 C phát tia hồng ngoại mạnh tia có bước sóng vùng 9µm Vật nhiệt độ 5000 C bắt đầu phát ánh sáng màu đỏ tối mạnh tia hồng ngoại vùng bước sóng 3, 7µm Trong ánh sáng mặt trời, có khoảng 50% lượng chùm sáng thuộc tia hồng ngoại Nguồn phát tia hồng ngoại thường dùng bóng đèn có dây tóc vonfram nóng sáng công suất từ 250W đến 1000W Nhiệt độ dây tóc bóng đèn vào khoảng 2000C c Tính chất ứng dụng: Tia hồng ngoại có chất sóng điện từ Tác dụng vật tia hồng ngoại tác dụng nhiệt Ngoài ra, tia hồng ngoại có tác dụng lên loại kính ảnh đặc biệt gọi kính ảnh hồng ngoại Nếu chụp ảnh đám mây kính ảnh hồng ngoại ảnh đám mây lên rõ rệt Đó đám mây chứa nước hay nhiều hấp thụ tia hồng ngoại yếu hay mạnh khác Ứng dụng quan trọng tia hồng ngoại dùng để sấy sưởi Trong công nghiệp, người ta dùng tia hồng ngoại để xấy khô sản phẩm sơn (như vỏ ôtô, vỏ tủ lạnh v.v ) hoa chuối, nho v.v Trong y học, người ta dùng đèn hồng ngoại để sưởi ấm da cho máu lưu thông tốt 6.5.3 Tia tử ngoại a Định nghĩa: Tia tử ngoại xạ khơng nhìn thấy được, có bước sóng ngắn bước sóng ánh sáng tím (λ < 0, 4µm) đến cở 10−9 m b Nguồn phát: Nguồn phát tia tử ngoại vật bị nung nóng nhiệt độ cao ( 20000 C) Mặt Trời nguồn phát tia tử ngoại mạnh Khoảng 9% công suất chùm ánh sáng mặt trời thuộc tia tử ngoại ThS Trần Anh Trung 60 TTBDKT- LTĐH- Số Lê Lợi- Huế www.matheducare.com www.matheducare.com MATH-EDUCARE Vật lý lớp 12 DĐ: 0983.885241 Các hồ quang điện nguồn phát tia tử ngoại mạnh Trong bệnh viện phịng thí nghiệm, người ta dùng đèn thuỷ ngân làm nguồn phát tia tử ngoại c Tính chất ứng dụng: Tia tử ngoại có chất sóng điện từ, có tính chất tác dụng nhiệt Tia tử ngoại bị thuỷ tinh, nước v.v hấp thụ mạnh Thạch anh gần suốt tia tử ngoại có bước sóng nằm vùng từ 0, 18µm đến 0, 4µm (gọi vùng tử ngoại gần) Tia tử ngoại có tác dụng mạnh lên kính ảnh Nó làm cho số chất phát quang Nó có tác dụng iơn hố khơng khí Ngồi ra, cịn có tác dụng gây số phản ứng quang hoá, phản ứng quang hợp v.v Tia tử ngoại cịn có tác dụng sinh học Trong cơng nghiệp, người ta sử dụng tia tử ngoại để phát vết nứt nhỏ, vết xước bề mặt sản phẩm tiện Muốn vậy, người ta xoa bè mặt sản phẩm lớp bột phát quang mịn Bột chui vào khe nứt, vết xước Khi đưa sản phẩm vào chùm tử ngoại, vết sáng lên Trong y học, người ta dùng tia tử ngoại để chữa bệnh còi xương 6.6 6.6.1 Tia Ronghen ( Tia X) Ống Ronghen ( Tia X) Năm 1895, nhà bác học Rơnghen (Roentgen), người Đức, nhận thấy cho dòng tia catốt ống tia catốt đập vào miếng kim loại có nguyên tử lượng lớn bạch kim vonfram từ phát xạ khơng nhìn thấy Bức xạ xuyên qua thành thuỷ tinh ngồi làm phát quang số chất làm đen phim ảnh Người ta gọi xạ tia Rơnghen hay tia X Ống Rơnghen đơn giản ống tia ca tốt, lắp thêm điện cực kim loại có nguyên tử lượng lớn khó nóng chảy (như platin, vonfram v.v ) để chắn dòng tia catốt Cực kim loại gọi đối âm cực AK Đối âm cực thường nối với anốt Áp suất ống vào khoảng 10−3 mmHg Vì ống Rơnghen hoạt động, đối âm cực bị nóng lên mạnh, nên ống Rơnghen đại, người ta phải làm nguội đối âm cực dòng nước chảy lịng Ngồi ra, để tăng dịng êlectrơn tia âm cực, người ta dùng catốt sợi dây kim loại nung nóng 6.6.2 Bản chất, tính chất ứng dụng tia Ronghen a Bản chất: Tia Rơnghen qua điện trường từ trường mạnh khơng bị lệch đường Như vậy, tia Rơnghen không mang điện Về sau, người ta xác nhận tia Rơnghen loại sóng điện từ có bước sóng ngắn bước sóng tia tử ngoại Người ta tìm cách đo bước sóng tia Rơnghen thấy nằm khoảng từ 10−12 µm (Tia Ronghen cứng) đến 10−8 µm (tia Rơnghen mềm) b Tính chất ứng dụng: + Tính chất bật tia Rơnghen khả đâm xun Nó truyền qua vật chắn sáng thơng thường giấy, bìa, gỗ Nó qua kim loại khó khăn Kim loại có khối lượng riêng lớn khả cản tia Rơnghen mạnh Chẳng hạn, tia Rơnghen xuyên qua dễ dàng ThS Trần Anh Trung 61 TTBDKT- LTĐH- Số Lê Lợi- Huế www.matheducare.com www.matheducare.com MATH-EDUCARE Vật lý lớp 12 DĐ: 0983.885241 nhôm dầy vài cm, lại bị lớp chì dầy vài mm cản lại Vì vậy, chì dùng làm chắn bảo vệ kĩ thuật Rơnghen + Nhờ khả đâm xuyên mạnh mà tia Rơnghen dùng y học để chiếu điện, chụp điện, cơng nghiệp để dị lỗ hổng khuyết tật nằm bên sản phẩm đúc + Tia Rơnghen có tác dụng mạnh lên kính ảnh, nên dùng để chụp điện + Tia Rơn ghen có tác dụng làm phát quang số chất Màn huỳnh quang dùng việc chiếu điện có phủ lớp platinocyanua bary Lớp phát quang màu xanh lục tác dụng tia Rơnghen + Tia Rơnghen có khả iơn hố chất Người ta lợi dụng đặc điểm để làm máy đo liều lượng tia Rơnghen + Tia Rơnghen có tác dụng sinh lí Nó huỷ hoại tế bào, giết vi khuẩn Vì tia Rơnghen dùng để chữa ung thư nơng, gần ngồi da 6.6.3 Giải thích chế phát tia Ronghen Các electrôn tia catốt tăng tốc điện trường mạch, nên thu động lớn Khi đến đối âm cực, chúng gặp nguyên tử đối âm cực, xuyên sâu vào lớp bên vỏ nguyên tử tương tá với hạt nhân nguyên tử sóng điện từ có bước sóng ngắn mà ta gọi xạ hãm Đó tia Rơnghen Phần lớn động electrôn bị biến thành nội làm nóng đối âm cực Phần cịn lại biến thành lượng chùm tia Rơnghen 6.6.4 Tác dụng quang điện tia Ronghen Phonon tia Ronghen mang lượng cực tiểu: ε= hc λmax = 6, 625.10−34.3.10810−8 = 124eV Năng lượng lớn nên gây tượng quang điện tất kim loại 6.6.5 Công thức tia Ronghen Giả sử ta bỏ qua động electron khỏi Katot, động electron đập vào đối Katot cơng lực điện trường: mv = eUAK (6.10) Năng lượng truền cho đối Katot (dưới dạng động năng) chia thành hai phần Một phần làm đối Katot tỏa nhiệt; phần cung cấp cho phonon ngồi hc mv = Wi + λ 6.7 6.7.1 (6.11) Thuyết điện từ ánh sáng Thang sóng điện từ Thuyết điện từ ánh sáng Dựa vào tương tự tính chất sóng điện từ ánh sáng phát triển sóng ánh sáng Huyghen Frexen, năm 1860, nhà bác học Macxeon nêu giả thuyết chất sáng: ánh sáng sóng điện từ có bước sóng ngắn lan truyền không gian ThS Trần Anh Trung 62 TTBDKT- LTĐH- Số Lê Lợi- Huế www.matheducare.com www.matheducare.com MATH-EDUCARE Vật lý lớp 12 DĐ: 0983.885241 Mối liên hệ tính chất điện từ với tính chất quang mơi trường: c √ = εµ = n v Với n = 6.7.2 (6.12) √ εµ; ε số điện mơi, µ độ từ thẩm Lorentz chứng tỏ rằng, số điện môi ε = F (f) , với f tần số ánh sáng Thang sóng điện từ Tia Rơnghen, tia tử ngoại, ánh sáng nhìn thấy được, tia hồng ngoại sóng vơ tuyến có chung chất sóng điện từ Điểm khác chúng bước sóng dài, ngắn khác Tia Rơnghen có bước sóng: 10−12m → 10−9 m Tia tử ngoại có bước sóng: 10−9 m → 4.10−7m Ánh sáng nhìn thấy có bước sóng: 4.10−7m → 7, 5.10−7m Tia hồng ngoại có bước sóng: 7, 5.10−7m → 10−3 m Các sóng vơ tuyến có bước sóng: 10−3 m → ∞ Ngoài ra, phân rã hạt nhân nguyên tử người ta thường thấy có phát sóng điện từ có bước sóng cực ngắn (dưới ) Sóng gọi tia gamma Thực ra, vùng tia khơng có ranh giới rõ rệt Vì bước sóng khác nên tính chất tia khác + Các tia có bước sóng ngắn (tia gamma, tia Rơnghen) có tính đâm xuyên mạnh, dễ tác dụng lên kính ảnh, dễ làm phát quang chất dễ iơn hố khơng khí + Đối với tia có bước sóng dài, ta dễ quan sát tượng giao thoa chúng ThS Trần Anh Trung 63 TTBDKT- LTĐH- Số Lê Lợi- Huế www.matheducare.com www.matheducare.com MATH-EDUCARE Vật lý lớp 12 DĐ: 0983.885241 B DẠNG BÀI TẬP Chủ đề Xác định khoảng vân - tọa độ vân sáng vân tối miền giao thoa Phương pháp: Áp dụng công thức: λD a.i i= →λ= (6.1) a D Chú ý: 1µm = 10−6 m = 10−3 mm 1nm = 10−9 m = 10−6 mm 1pm = 10−12 m = 10−9 mm 1A0 = 10−10 m = 10−7 mm Nếu cho n khoảng vân chiều dài l, khoảng vân bề rộng l là: Ta có: n= Tọa độ vân sáng: x=k l l +1 → i = i n−1 λD = ki a với k ∈ Z Nếu k = 0, vân sáng bậc ( vân trung tâm);k = ±n vân sáng bậc n Tọa độ vân tối: λD x= k+ = k+ i với k ∈ Z a (6.2) (6.3) (6.4) Nếu k = 0, vân tối thứ ;k = n vân tối thứ n + 1; k = -n: vân tối thứ n Chú ý: Nếu thí nghiệm Young thực mơi trường có suất n bước sóng ánh sáng mơi trường sữ giảm n lần so với bước sóng mơi trường chân không: λ = λ i →i = n n (6.5) Trong thí nghiệm Young: a = 0,5mm; D = 2m, chiếu vào hai khe xạ có bước sóng λ = 0, 5µm a.Tìm khoảng cách hai vân sáng liên tiếp miền giao thoa ? b Xác định tọa độ vân sáng bậc 2, vân tối thứ ? c Xác định khoảng cách hai vân sáng bậc khoảng cách vân sáng bậc vân tố thứ ? Người ta đếm 12 vân sáng trải dài bề rộng 13,2mm Xác định khoảng vân ? Trong thí nghiệm Young: a = 0,9mm, D = 2m Khoảng cách từ vân sáng bậc đến vân sáng bậc 11 15mm Xác định bước sóng ánh dùng thí nghiệm ? ( Đề thi đại học 2004) Trong thí nghiệm Young, người ta sử dụng ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ Khoảng cách hai khe 0,64mm, từ hai khe đến ảnh 2m Khoảng cách hai vân sáng liên tiếp 2mm Tính bước sóng λ ? Trong thí nghiệm Young: a =1mm, D = 3m Chiếu vào hai khe Young ánh sáng đơn sắc người ta đo khoảng cách hai vân sáng liên tiếp miền giao thoa 1,5mm a Tính bước sóng ánh sáng, ánh sáng có màu ? b Xác định khoảng cách vân sáng bậc ba vân tối thứ tư nằm phía vân trung tâm ? c Nếu thực thí nghiệm Young nước có suất n = Tính khoảng vân ? Chủ đề 2.Xác định tính chất sáng (tối) tìm bậc giao thoa ứng với điểm màn? ThS Trần Anh Trung 64 TTBDKT- LTĐH- Số Lê Lợi- Huế www.matheducare.com www.matheducare.com MATH-EDUCARE Vật lý lớp 12 DĐ: 0983.885241 Phương pháp: λD *Tính khoảng vân i: i = a xM *Lập tỉ: p = i Nếu: p = k( nguyên) thì: xM = ki: M vân sáng bậc k 1 Nếu: p = k + (bán nguyên) thì: xM = k + i: M vân tối thứ k − 2 Trong thí nghiệm Young: a = 1,2mm; λ = 0, 6µm Trên giao thoa người ta đếm 16 vân sáng trải dài bề rộng 18mm a Tính khoảng cách từ hai khe đến ? b Thay ánh sáng đơn sắc ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ bề rộng miền giao thoa người ta đếm 21 vân sáng Tính λ ? c Tại vị trí cách vân trung tâm 6mm vân sáng hay vân tối ( bậc hay thứ ) hai xạ ? Trong thí nghiệm Young giao thoa ánh sáng Nguồn sáng S phát ánh sáng đơn sắc thu hệ vân Khoảng cách vân sáng liên tiếp 9mm Hỏi vị trí M N cách vân trung tâm 5mm 4mm cho vân sáng hay vân tối bậc hay thứ ? Chủ đề 3.Tìm số vân sáng vân tối quan sát miền giao thoa Phương pháp: λD PQ ; Chia miền giao thoa: l = OP = *Tính khoảng vân i: i = a *Lập tỉ: OP L = = k(nguyên) + m(lẽ) p= i 2i (6.6) Kết luận: Nữa miền giao thoa có k vân sáng miền giao thoa có 2.k + vân sáng Nếu m < 0, 5: Nữa miền giao thoa có k vân tối miền giao thoa có 2.k vân tối Nếu m ≥ 0, 5: Nữa miền giao thoa có k + vân tối miền giao thoa có 2(k + 1) vân tối Trong thí nghiệm Young: a = 0,5mm, D = 2m Nguồn sáng S phát ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ = 0, 5µm Hỏi bề rộng miền giao thoa 13mm có vân sáng vân tối ? Trong thí nghiệm Young: a = 2mm, D = 3m, ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ = 0, 5µm Bề rộng miền giao thoa không đổi 3cm a Xác định số vân sáng vân tối quan sát miền giao thoa ? Chủ đề 4.Trường hợp nguồn phát hai ánh sáng đơn sắc Tìm vị trí có trùng hai vân sáng thuộc hai hệ đơn sắc? Phương pháp: λ1 D Đối với xạ λ1 : toạ độ vân sáng: x1 = k1 a λ2 D Đối với xạ λ2 : toạ độ vân sáng: x2 = k2 a Để hệ hai vân trùng nhau: x1 = x2 hay : k1 λ1 = k2 λ2 k ∈ Z Suy cặp giá trị k1 , k2 tương ứng, thay vào ta vị trí trùng Chú ý: Chỉ chọn vị trí cho: |x| ≤ OP Trong thí nghiệm Young giao thoa ánh sáng, chiếu vào hai khe đồng thời hai xạ có bước sóng λ1 = 0, 5µm λ2 Biết vân sáng bậc 12 λ1 trùng với vân sáng bậc 10 xạ λ2 a Xác định λ2 ? b Tính khoảng cách từ vân sáng bậc xạ λ1 đến vân sáng bậc 11 xạ λ2 ( nằm phía vân trung tâm) Biết a = 1mm; D = 1m ThS Trần Anh Trung 65 TTBDKT- LTĐH- Số Lê Lợi- Huế www.matheducare.com www.matheducare.com MATH-EDUCARE Vật lý lớp 12 DĐ: 0983.885241 Trong thí nghiệm Young: a = 2mm, D = 2m a Chiếu đồng thời hai xạ có bước sóng λ1 = 0, 45µm λ2 = 0, 5µm Xác định miền giao thoa mà có trùng hai hệ vân ? b Chiếu tơi hai khe thêm thành phần đơn sắc thứ ba có bước sóng λ3 = 0, 6µm Xác định vị trí mà có trùng ba xạ ? Trong thí nghiệm Young: a = 1, 1mm, D = 1, 8m Người ta chiếu vào hai khe Young đồng thời hai xạ có bước sóng λ1 = 0, 55µm λ2 = 0, 66µm Hỏi miền giao thoa có bề rộng 12mm có vị trí cho màu giống vân trung tâm ? 4.Trong thí nghiệm Young: a = 2mm, D = 1m Dùng xạ có bước sóng λ1 = 0, 4µm để xác định vị trí vân sáng bậc ba Tắt xạ λ1 sau chiếu vào hai khe Young xạ λ2 > λ1 vân sáng bậc ba nói ta quan sát vân sáng xạ λ2 Xác định λ2 ? Trong thí nghiệm Young: a = 1, 5mm, D = 3m Người ta chiếu vào hai khe Young đồng thời hai xạ có bước sóng λ1 = 0, 4µm λ2 = 0, 6µm Tính khoảng cách hai vân sáng liên tiếp có màu giống vân trung tâm ? 6.(Đề thi đại học 2009) Trong thí nghiệm Young: a = 0,5mm, D = 2m Người ta chiếu đồng thời vào hai khe Young hai xạ có bước sóng 450nm 600nm Gọi M N hai điểm nằm phía vân trung tâm cách vân trung tâm 4,5mm 22mm Trên đoạn MN có vị trí trùng hai xạ nói ? ( Đề thi đại học 2003) Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng, khoảng cách hai khe Young 0,2mm Khoảng cách từ hai khe Young đến 1m Người ta chiếu vào hai khe Young hai xạ có bước sóng λ1 = 0, 6µm λ2 Trên bề rộng 2,4cm, người ta đếm có 17 vạch sáng, có vạch kết trùng hai hệ vân, biết hai ba vạch nằm ngồi Tính λ2 ? Trong thí nghiệm Young giao thoa ánh sáng, khoảng cách hai khe 1mm, khoảng cách từ hai khe đến kaf 2m, ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ1 = 0, 66µm Biết bề rộng miền giao thoa 13,2mm a Tính khoảng vân số vân sáng vân tối quan sát màn? b Nếu đồng thời chiếu hai xạ có bước sóng λ1 , λ2 vân sáng thứ xạ λ2 trùng với vân sắng thứ xạ λ1 Tính λ2 ( Đề thi ĐHGTVT-HN-1999) Chủ đề 5.Trường hợp giao thoa ánh sáng trắng: tìm độ rộng quang phổ, xác định ánh sáng cho vân tối ( sáng) điểm (xM ) ? Phương pháp: 1.Xác định độ rộng quang phổ: Độ rộng quang phổ: ∆ = xđ − xt = (kđ λđ − kt λt ) D a D ; a D Quang phổ bậc 2:kđ = kt = nên ∆2 = 2(λđ − λt ) = 2∆1 · · · a 2.Xác định ánh sáng cho vân tối ( sáng) điểm (xM ): Tọa độ vân tối: λD a.x x= k+ →λ= a D k+ (6.7) Quang phổ bậc 1: kđ = kt = nên ∆1 = (λđ − λt ) Ta có: λt ≤ λ ≤ λđ , từ (6.8) ta kmin ≤ k ≤ kmax Tọa độ vân sáng: λD a.x x = k →λ= a Dk ThS Trần Anh Trung (6.8) (6.9) 66 TTBDKT- LTĐH- Số Lê Lợi- Huế www.matheducare.com www.matheducare.com MATH-EDUCARE Vật lý lớp 12 DĐ: 0983.885241 Ta có: λt ≤ λ ≤ λđ , từ (6.9) ta kmin ≤ k ≤ kmax Kết luận: Có giá trị ngun k có nhiêu ánh sáng cho vân tối M 3.Xác định khoảng chồng chập hai quang phổ liên tiếp miền giao thoa? Khoảng chồng chấp hai quang phổ liên tiếp nên giao thoa khoảng cách từ vân sáng bậc k +1 màu tím với vân sáng bậc k màu đỏ ( hai hệ vân ) Γ = xt (k + 1) − xđ (k) = (k + 1) λt D λđ D −k a a (6.10) Nhận xét, từ (6.10) cho thấy, khoảng chồng chập hai quang phổ xảy cặp quang phổ bậc 2, bậc trở lên Nó khơng xảy cặp quang phổ bậc 1,2 (Đại học Luật HN - 1998) Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng, khoảng cách hai khe 0,6mm; khoảng cách từ hai khe đến 1,2m Giao thoa thực ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ = 0, 75µm ( Các kết lấy số có nghĩa) a Xác định vị trí vân sáng thứ vân tối thứ ? b Thay ánh sáng ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ thấy khoảng vân giảm 1,2 lần Tính λ c Thực giao thoa với ánh sáng trắng có bước sóng đoạn 0, 40µm ≤ λ ≤ 0, 75µm Xác định bề rộng quang phổ bậc màn? d.Thực giao thoa với ánh sáng trắng có bước sóng đoạn 0, 40µm ≤ λ ≤ 0, 75µm Xác định khoảng chồng chấp quang phổ bậc bậc phía vân trung tâm ? 2.Trong thí nghiệm Young: a = 1mm; D = 1m Nguồn sáng chiếu sáng nguồn sáng trắng có bước sóng 0, 40µm ≤ λ ≤ 0, 75µm a Xác định bước sóng ánh sáng bị tắt điểm M cách vân trung tâm 4mm b Xác định bước sóng ánh sáng cho vân sáng điểm M cách vân trung tâm 4mm.Tính bước sóng ánh sáng đó? Trong thí nghiệm Young, chiếu vào hai khe Young xạ có bước sóng λ1 = 0, 4µm; sau chiếu vào hai khe Young ánh sáng trắng có bước sóng 0, 40µm ≤ λ ≤ 0, 75µm Tại vị trí vân sáng bậc xạ λ1 cịn có xạ cho vân sáng ? Chủ đề 6.Thí nghiệm giao thoa với ánh sáng thực mơi trường có suất n > Tìm khoảng vân i ? Hệ vân thay đổi nào? Phương pháp: Trong mơi trường có chiết suất n, khoảng vân giảm n lần: i = i n (6.11) Vậy: Khoảng vân giảm, nên số vân tăng, hệ vân sít lại Trong thí nghiệm Young: a = 1m, D = 1m, người ta chiếu vào hai khe Young xạ đơn sắc có bước sóng λ = 600nm, biết bề rộng miền giao thoa 3cm Xác định khoảng vân, xác định số vân sáng quan sát miền giao thoa Nếu đem nhúng thí nghiệm mơi trường có chiết suất n = 1,5 khoảng vân, số vân sáng quan sát miền giao thoa thay đổi ? Chủ đề 7.Thí nghiệm Young: đặt mặt song song (e,n) trước khe S1 ( S2 ) Tìm chiều độ dịch chuyển hệ vân trung tâm Phương pháp: Vân trung tâm dịch chuyển đoạn x0 phía ngược chiều với phía đặt mặt song song: (n − 1)eD (6.12) a Trong thí nghiệm Young: a = 1mm, D = 1, 5m Người ta chiếu vào hai khe Young xạ có bước sóng λ = 0, 46µm Trước khe S1 người ta đặt mặt song song có chiết suất n =1,5, bề dày x0 = ThS Trần Anh Trung 67 TTBDKT- LTĐH- Số Lê Lợi- Huế www.matheducare.com www.matheducare.com MATH-EDUCARE Vật lý lớp 12 DĐ: 0983.885241 e = 0, 1µm Xác định chiều độ dịch chuyển vân trung tâm ? 2.Trong thí nghiệm Young: Người ta chiếu vào hai khe Young xạ có bước sóng λ = 0, 46µm Đặt mặt song song có chiều dày 1, 6µm vào hai khe vân trung tâm dịch chuyển vị trí vân sáng bậc chưa đặt mặt song song Xác định suất mặt song song 3.Trong thí nghiệm Young: a = 4mm, D = 2m a Tính bước sóng ánh sáng thí nghiệm, biết khoảng cách hai vân sáng bậc 1,2mm b Đặt mặt song song có chiết suất n1 = 1, sau khe Young thấy hệ vân di chuyển đoạn Thay mặt khác có bề dày hệ vân di chuyển đoạn gấp 1,4 lần so với lúc đầu Tính chiết suất n2 thứ hai ThS Trần Anh Trung 68 TTBDKT- LTĐH- Số Lê Lợi- Huế www.matheducare.com www.matheducare.com

Ngày đăng: 27/05/2016, 19:43

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan