ÔN LUYỆN THI TRẮC NGHIỆM VẬT LÍ 12 CHUYÊN ĐỀ 5: SÓNG ÁNH SÁNG

Tán sắc ánh sáng l| hiện tượng {nh s{ng trắng sau khi qua lăng kính không những bị khúc xạ lệch về phía đ{y lăng kính m| còn bị t{ch ra th|nh nhiều chùm s{ng đơn sắc có m|u biến thiên li

Tán sắc ánh sáng l| hiện tượng {nh s{ng trắng sau khi qua lăng kính không những

bị khúc xạ lệch về phía đ{y lăng kính m| còn bị t{ch ra th|nh nhiều chùm s{ng đơn

sắc có m|u biến thiên liên tục từ đỏ tới tím

Góc lệch của c{c tia s{ng có m|u kh{c nhau thì kh{c nhau So với phương của tia

tới thì tia đỏ lệch ít nhất và tia tím lệch nhiều nhất

2 Giải thích hiện tƣợng tán sắc ánh sáng

Nguyên nh}n của hiện tượng t{n sắc {nh s{ng l| do trong cùng một môi trường

chiết suất của lăng kính có gi{ trị kh{c nhau đối với {nh s{ng đơn sắc kh{c nhau

Chiết suất với {nh s{ng tím lớn nhất v| với {nh s{ng đỏ l| nhỏ nhất Ánh s{ng trắng

không phải l| {nh s{ng đơn sắc m| l| hỗn hợp của vô số {nh s{ng đơn sắc kh{c nhau

có m|u biến thiên liên tục từ đỏ đến tím Do chiết suất của lăng kính có gi{ trị kh{c

SÓNG ÁNH SÁNG

Sưu tầm & biên soạn: Cao Văn Tuấn - SĐT: 0975 306 275

Giáo viên luyện thi THPT Quốc Gia môn Toán – Lí tại Hà Nội Địa chỉ: Số nhà 93, ngõ 173, đường Hoàng Hoa Thám, Ba Đình, Hà Nội

CHUYÊN ĐỀ 5

1 CHỦ ĐỀ

sắc sẽ bị lệch về đ{y lăng kính với c{c góc lệch kh{c nhau Do đó chúng không chồng

chất lên nhau nữa m| t{ch ra th|nh một dải gồm nhiều m|u liên tục

Với {nh s{ng đỏ, lăng kính có chiết suất nhỏ nhất, vì vậy tia đỏ có góc lệch nhỏ nhất Với {nh s{ng tím, lăng kính có chiết suất lớn nhất, vì vậy tia tím có góc lệch lớn nhất

3 Ứng dụng của hiện tƣợng tán sắc ánh sáng

Cầu vồng l| kết quả của hiện tượng t{n sắc {nh s{ng Mặt Trời chiếu qua c{c giọt

nước mưa

M|u sắc sặc sỡ của viên kim cương l| do hiện tượng t{n sắc {nh s{ng

Ứng dụng trong m{y quang phổ để ph}n tích một chùm {nh s{ng đa sắc th|nh c{c th|nh phần đơn sắc

4 Ánh sáng đơn sắc, ánh sáng trắng

Ánh sáng đơn sắc: L| {nh s{ng có m|u sắc nhất định ứng với một tần số x{c định

v| nó chỉ bị lệch về phía đ{y của lăng kính m| không bị t{n sắc khi đi qua lăng kính

Tần số của ánh sáng đơn sắc qui định màu sắc của nó

Khi truyền qua c{c môi trường trong suốt kh{c nhau vận tốc và bước sóng của ánh

sáng thay đổi còn tần số không đổi

Ánh sáng trắng 0,38µm  0,76µm l| tập hợp của vô số c{c {nh s{ng đơn sắc

kh{c nhau có m|u biến thiên liên tục từ đỏ tới tím

5 Bảng liên hệ chiết suất – tần số – màu sắc

c f v f n

Với c, v lần lượt l| tốc độ truyền {nh s{ng

trong ch}n không (hoặc không khí) v|

trong môi trường có chiết suất n

s{ng khi truyền trong ch}n không (hoặc không khí) v| trong môi trường có chiết

Sự biến thiên của góc lệch D theo góc tới

A D n

n

1 Thí nghiệm I- âng về giao thoa ánh sáng

Chiếu {nh s{ng từ đèn D, qua kính lọc sắc K đến nguồn S Từ nguồn S {nh s{ng

được một hệ gồm c{c v}n s{ng, v}n tối xen kẽ nhau đều đặn Hiện tượng trên được

gọi l| hiện tượng giao thoa ánh sáng

2 Điều kiện để có giao thoa ánh sáng

Hai chùm s{ng giao nhau phải l| hai chùm s{ng kết hợp: “Hai chùm sáng kết hợp

là hai chùm phát ra ánh sáng có cùng tần số và cùng pha hoặc có độ lệch pha không đổi theo thời gian”

Khoảng c{ch giữa hai khe hẹp phải rất nhỏ so với khoảng c{ch từ m|n quan s{t đến hai khe

3 Đặc điểm của hiện tƣợng giao thoa ánh sáng

Khi hai chùm sáng kết hợp gặp nhau chúng sẽ giao thoa:

tạo th|nh c{c v}n s{ng

2 CHỦ ĐỀ

Vị trí của vân sáng trên màn: x S k k D ki

Chú ý:

 Đối với vân tối không có khái niệm bậc giao thoa

D i i

 Giữa N vân sáng thì có N1 khoảng vân

 Nếu biết khoảng cách L giữa N vân sáng thì khoảng vân

1

L i N





 Vân sáng gần nhất cách vân trung tâm một khoảng đúng bằng khoảng vân i.

 Khoảng cách gần nhất từ vân tối thứ nhất đến vân trung tâm là

2

i

5 Một số bài toán thường gặp

GIAO THOA VỚI ÁNH SÁNG ĐƠN SẮC

Bài toán 1: Khoảng cách x giữa hai vân

Bài toán 2: Tìm số vân sáng – vân tối giữa hai điểm MN bất kỳ (Giả sử x M x N )

Bài toán 3: Xác định số vân trên trường giao thoa

Trường giao thoa L l| chiều rộng của khu vực chứa to|n bộ hiện tượng giao thoa

N N i

N N i



THỰC HIỆN GIAO THOA TRONG MÔI TRƯỜNG CHIẾT SUẤT n

XÁC ĐỊNH KHOẢNG CÁCH DỊCH CHUYỂN CỦA VÂN TRUNG TÂM

Bài toán 4: Sự dịch chuyển hệ vân giao thoa khi đặt bản mỏng phía sau khe Yâng

Khi trên đường truyền của ánh sáng từ khe S1 (hoặc khe S2) được đặt một bản mỏng có chiều

dày e, chiết suất n thì hiện tượng giao thoa vẫn xảy ra, khoảng vân không thay đổi nhưng hệ vân

(vân trung tâm) sẽ dịch chuyển về phía bản mỏng một đoạn:  1

n eD x

a





Bài toán 5: Dịch chuyển nguồn sáng

Khi nguồn sáng S dịch chuyển theo

phương song song với hai khe, cách

vị trí ban đầu một khoảng y thì vân

trung tâm sẽ dịch chuyển ngược

chiều và cách vị trí ban đầu một

GIAO THOA VỚI ÁNH SÁNG HỖN HỢP

Bài toán 7: Giao thoa với hai ánh sáng đơn sắc khác nhau

Trên m|n có sự chồng lên nhau của hai hệ v}n giao thoa ứng với hai {nh s{ng có bước

Ở vị trí trung tâm O có hai v}n s{ng trùng nhau do x S1 x S2 0 (ứng với k1k2 0) Do

đó, v}n s{ng tại O có m|u tổng hợp của 2 m|u đơn sắc ứng với hai {nh s{ng có bước

Bài toán 8: Giao thoa với ánh sáng trắng

Ánh sáng trắng l| tập hợp vô số c{c {nh s{ng đơn sắc kh{c nhau có m|u biến thiên liên tục

từ đỏ tới tím Khi thực hiện giao thoa với {nh s{ng trắng ta thấy:

cho một vạch m|u riêng, tổng hợp của chúng cho ta vạch s{ng trắng (Do sự chồng

chập của các vạch màu đỏ đến tím tại vị trí này)

tím

D i

a



tia đỏ (Xét cùng một bậc giao thoa)

tới khoảng v}n kh{c nhau nên ta nhận được một quang phổ liên tục M|u tím ở

trong v| m|u đỏ ở ngo|i Đến một vị trí n|o đó c{c bức xạ lại cho c{c v}n s{ng

trùng nhau v| tại đó ta lại thu được một v}n s{ng trắng

của bậc k đó (Ví dụ: Quang phổ bậc 2 l| bao gồm c{c vạch m|u từ tím đến đỏ ứng

Bề rộng của quang phổ: Bề rộng quang phổ là khoảng cách giữa vân sáng màu đỏ ngoài cùng

và vân sáng màu tím của một vùng quang phổ (Bề rộng quang phổ là khoảng cách từ vân sáng đỏ

Xác định số các bức xạ cho vân sáng hay vân tối tại một vị trí trên màn

Biết điểm cách vân trung tâm một khoảng xM và ánh sáng dùng trong thí nghiệm có bước sóng

biến thiên từ 12 Ta hãy xác định số các bức xạ cho vân sáng và vân tối tại M

sóng của c{c bức xạ cho v}n s{ng tại M

  1 2 2 1

1

22

bước sóng của c{c bức xạ cho v}n s{ng tại M

Chú ý: Khoảng c{ch d|i nhất v| ngắn nhất giữa v}n s{ng v| v}n tối cùng bậc k

TH1: Khi v}n s{ng v| v}n tối nằm cùng phía đối với v}n trung t}m:

Bài toán 9: Giao thoa với ba ánh sáng đơn sắc khác nhau

Trên m|n có 7 loại v}n s{ng:

v| m|u v}n s{ng tại M, N, giống m|u v}n s{ng tại O.

M{y quang phổ lăng kính gồm có ba bộ phận chính:

ống chuẩn trực, sau khi qua hệ t{n sắc, sẽ ph}n t{n th|nh nhiều tia đơn sắc,

song song

tấm phim K, mỗi chùm cho ta một ảnh thật, đơn sắc của khe F Vậy trên tấm

phim K ta chụp được một loạt ảnh của khe F, mỗi ảnh ứng với một bước sóng

x{c định, v| gọi l| một vạch quang phổ

3 Nguyên tắc hoạt động của máy quang phổ

M{y quang phổ hoạt động dựa trên hiện tượng t{n sắc {nh s{ng

II CÁC LOẠI QUANG PHỔ

L| một hệ thống c{c vạch tối nằm trên nền quang phổ liên tục

3 CHỦ ĐỀ

ra khi bị nung nóng

C{c chất khí hay hơi ở {p suất thấp ph{t ra khi bị kích thích ph{t s{ng bằng nhiệt hay bằng điện

Chiếu {nh s{ng trắng qua một chất hơi bị nung nóng (Nhiệt độ của đ{m khí hay hơi hấp thụ phải nhỏ hơn nhiệt độ của nguồn s{ng trắng)

Đặc điểm

Đặc điểm quan trọng nhất của quang phổ liên

tục l| không phụ thuộc

vào cấu tạo của nguồn phát mà chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ của nguồn sáng

Ví dụ: Một miếng sắt v|

một miếng sứ ở cùng nhiệt độ thì sẽ có cùng quang phổ liên tục với nhau

Quang phổ vạch ph{t xạ của c{c chất hay c{c nguyên tố kh{c nhau thì kh{c nhau về số lượng c{c vạch, về vị trí (hay bước sóng) v| cường độ s{ng (độ s{ng tỉ đối) của c{c vạch

C{c vạch tối xuất hiện đúng ở vị trí c{c vạch m|u trong quang phổ vạch ph{t xạ của chất khí hay hơi đó

Ứng dụng

X{c định được nhiệt độ của c{c vật ph{t s{ng, đặc biệt c{c vật ở xa như c{c vì sao, thiên h|<

Nhận biết th|nh phần định tính v| cả định lượng của một nguyên tố trong một mẫu vật

Biết được th|nh phần của hợp chất

III TIA HỒNG NGOẠI TIA TỬ NGOẠI

Định nghĩa

L| những bức xạ không nhìn thấy được có bước sóng lớn hơn bước sóng {nh s{ng đỏ (λ > 0,76 μm) đến v|i mm

L| những bức xạ không nhìn thấy được có bước sóng nhỏ hơn bước sóng {nh s{ng tím (λ < 0,38 μm) đến v|i nm

Bản chất

Tia hồng ngoại có bản chất sóng điện

từ

Lan truyền với vận tốc {nh s{ng

Tia tử ngoại cũng có bản chất sóng điện từ Không bị lệch trong điện trường, từ trường

Nguồn

phát

đều ph{t ra tia hồng ngoại Môi trường xung quanh, do có nhiệt độ

hồng ngoại Vật có nhiệt độ c|ng

0

2000 C trở lên) đều ph{t tia tử

ngoại Nhiệt độ của vật c|ng cao thì phổ tử ngoại của vật c|ng kéo

nguồn ph{t tia hồng ngoại Để tạo những chùm tia hồng ngoại định hướng, dùng trong kỹ thuật, người

ta thường dùng đèn điện d}y tóc nhiệt độ thấp v| đặc biệt l| dùng điôt ph{t quang hồng ngoại

tử ngoại rất mạnh (chiếm khoảng

Tính chất n|y được ứng dụng trong sấy khô hoặc sưởi ấm

Được ứng dụng để chụp ảnh hồng ngoại ban đêm trong kĩ thuật qu}n

sự

một số phản ứng hóa học Vì vậy người ta chế tạo được phim ảnh có thể chụp được tia hồng ngoại để chụp ảnh ban đêm, chụp ảnh hồng ngoại của nhiều thiên thể

dụng để tiệt trùng c{c dụng cụ phẫu thuật, để chữa một số bệnh (chữa bệnh còi xương)

tử ngoại được sử dụng để tiệt

điệu được như sóng điện từ cao tần Tính chất n|y cho phép ta chế tạo được những bộ điều khiển từ

xa

rất nhiều ứng dụng đa dạng: ống nhòm hồng ngoại để quan s{t v| l{i

xe ban đêm, camêra hồng ngoại, tên lửa tự động tìm mục tiêu dựa v|o tia hồng ngoại do mục tiêu ph{t ra<

g}y ra hiện tượng quang điện với một số chất b{n dẫn (Chuyên đề

Sự hấp thụ tia tử ngoại:

đều trong suốt đối với c{c tia có bước sóng trên 200 nm, v| hấp thụ c{c tia có bước sóng ngắn hơn

bảo vệ cho người v| sinh vật trên mặt đất khỏi t{c dụng hủy diệt của c{c tia tử ngoại của Mặt Trời

IV TIA X (TIA RƠN - GHEN)

1 Phát hiện tia X: Mỗi khi một chùm tia Catôt – tức l| chùm êlectron có năng lượng

catôt một hiệu điện thế cỡ v|i chục kilôvôn

C{c êlectron bay ra từ d}y nung FF’ sẽ chuyển động trong điện trường mạnh giữa anôt v| catôt đến đập v|o A v| l|m cho A ph{t ra tia X

3 Khái niệm tia X

Tia X, (hay còn gọi l| tia Rơn-ghen) l| c{c bức xạ điện từ có bước sóng ngắn

ta ph}n biệt tia X l|m hai loại: tia X cứng l| c{c tia có bước sóng ngắn v| tia X mềm

l| c{c tia có bước sóng d|i hơn

4 Tính chất

nhất của tia X Tia X có bước sóng c|ng ngắn thì khả năng đ}m xuyên c|ng lớn, ta nói l| nó c|ng cứng

5 Công dụng

loại v| trong c{c tinh thể

của vật rắn

V THANG SÓNG ĐIỆN TỪ

Sóng vô tuyến, tia hồng ngoại, ánh sáng nhìn thấy, tia tử ngoại, tia X, tia gamma, đều có

cùng bản chất, cùng là sóng điện từ, chỉ khác nhau về tần số (hay bước sóng) C{c sóng n|y

tạo th|nh một phổ liên tục gọi l| thang sóng điện từ Giữa c{c vùng tia không có ranh

giới rõ rệt

Các sóng điện từ có bước sóng càng ngắn thì khả năng đâm xuyên càng mạnh, dễ t{c

dụng lên kính ảnh, dễ l|m ph{t quang c{c chất v| dễ ion ho{ không khí

Các sóng điện từ có bước sóng càng dài thì càng dễ quan sát hiện tượng giao thoa của

ĐỂ GIẢI BÀI TẬP GIAO THOA SÓNG ÁNH SÁNG

Phương pháp: Sử dụng công cụ TABLE (bấm tổ hợp phím: w 7)

hai khe l| 0,8 mm , khoảng c{ch từ mặt phẳng chứa hai khe đến m{n quan s{t l| 2 m Trên m|n, tại vị trí c{ch v}n trung t}m 3 mm có v}n s{ng của c{c bức xạ với bước sóng

Dựa v|o bảng gi{ trị

C CÂU HỎI VỀ SÓNG ÁNH SÁNG TRONG ĐỀ THI MINH HỌA 1 CỦA BỘ

CHUẨN BỊ CHO KÌ THI THPT QUỐC GIA 2017

Gồm 7 câu / 40 câu: 5 câu dễ và 2 câu trung bình

Hướng dẫn:

Chọn đáp án B

l| 0,60 m , khi truyền trong thủy tinh có bước sóng l|  Biết chiết suất của thủy tinh

vật trên mặt đất khỏi bị t{c dụng hủy diệt của

Chọn đáp án A

khoảng c{ch giữa hai khe l| 0,5 mm, khoảng c{ch từ mặt phẳng chứa hai khe đến m|n quan s{t l| 2 m Nguồn s{ng ph{t {nh s{ng trắng có bước sóng trong khoảng từ 380 nm

đến 760 nm M l| một điểm trên m|n, c{ch v}n s{ng trung t}m 2 cm Trong c{c bức xạ cho

v}n s{ng tại M, bức xạ có bước sóng d|i nhất l|

ra hiện tượng phản xạ v| khúc xạ Biết tia khúc xạ m|u đỏ vuông góc với tia phản xạ, góc

D CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM RÈN LUYỆN

s{ng

quan s{t được ở dưới đ{y bể l|

tạo nguồn s{ng

quang phổ vạch hấp thụ

sắc: đỏ, v|ng, lục, lam V}n s{ng đơn sắc gần v}n trung t}m nhất l| v}n m|u

nhau

suất lớn sang môi trường có chiết suất nhỏ hơn

lớn

suất lớn sang môi trường có chiết suất nhỏ hơn

tăng cường lẫn nhau

lớn

v}n s{ng bậc 3 bên n|y v}n trung t}m đến v}n tối thứ 5 bên kia v}n trung t}m l|

l| x Hiệu đường đi được x{c định bằng công thức n|o sau đ}y?

nghiệm I-}ng về giao thoa {nh s{ng l|

m|n quan s{t E song song với mặt phẳng ph}n gi{c của A v| c{ch nó 1,5 m Chiếu đến

lăng kính một chùm s{ng trắng hẹp, song song theo phương vuông góc với mặt ph}n

gi{c của A v| gần A Biết chiết suất của chất l|m lăng kính đối với {nh s{ng đỏ bằng 1,61

v| với {nh s{ng tím bằng 1,68 Khoảng c{ch từ vệt đỏ đến vệt tím trên m|n E có độ d|i l|

kính c{ch mặt phẳng ph}n gi{c của lăng kính 2 m ta thu được vệt s{ng có m|u liên tục từ

đỏ đến tím v| rộng 5 cm Góc lệch giữa tia ló của tia đỏ v| tia tím l|

A 3,88 0 B 0,025rad. C 0,050rad. D 0,750rad

s{ng in trên đ{y bể l|

t}m 4 mm, ta thu được v}n tối thứ 3 V}n s{ng bậc 4 c{ch v}n trung t}m một khoảng

m|n l|

s{ng thứ 3 gần nhau nhất bằng 2,5 mm Biết khoảng c{ch từ hai khe đến m|n quan s{t bằng 2 m Khoảng c{ch giữa hai khe l|

được chiếu s{ng bằng một {nh s{ng đơn sắc Khoảng c{ch từ hai khe đến m|n quan s{t l|

2 m Trên m|n quan s{t, trong vùng giữa M v| N (MN vuông góc với c{c v}n giao thoa,

2

sóng của {nh s{ng đơn sắc dùng trong thí nghiệm n|y l|

ngo|i cùng l| 9,6 mm Khoảng v}n v| bước sóng {nh s{ng dùng trong thí nghiệm trên l|

sắc 0,7 m , khoảng c{ch giữa 2 khe S S1, 2 l| a0,35 mm, khoảng c{ch từ 2 khe đến

quan s{t được trên m|n l|

mặt phẳng chứa hai khe đến m|n quan s{t l| 2,5 m, bề rộng miền giao thoa l| 1,25 cm

Tổng số v}n s{ng v| v}n tối có trong miền giao thoa l| bao nhiêu?

N l|

khoảng c{ch từ mặt phẳng chứa hai khe Y–}ng đến m|n l| 2 m, khoảng c{ch giữa hai khe

Y–}ng l| 0,5 mm Trên m|n, khoảng c{ch giữa hai v}n s{ng nằm ở hai đầu trường giao

thoa l| 32 mm Số v}n s{ng quan s{t được trên m|n l|

{nh s{ng do nguồn S ph{t ra l|

trên nhưng đặt to|n bộ thí nghiệm trong một chất lỏng có trong suốt thì tại M có v}n tối

thứ 11 kể từ v}n s{ng trung t}m Chiết suất của chất lỏng l|

chứa hai khe Y–}ng l|m chuẩn, để tại điểm M có v}n tối thứ 3 thì m|n hứng v}n giao

thoa phải dịch chuyển