Đề bài tập môn quang học

Khoảng cách từ lưỡng lăng kính tới màn quan sát là l=190cm, góc chiết quang của lưỡng lăng kính d= 0.01 radian, chiết suất của lưỡng lăng kính n=1.5 a, Tính khoảng cách giữa hai nguồn só

Đề bài tập môn Quang học

Đề 1: Một bản mặt song song dạy 1 cm bằng thủy tinh có chiết suất n= 1,73, mặt dưới mạ bạc đặt trong không khí Một tia sáng tới mặt trên của bản dưới góc tới i =60 Hãy xác định khoảng cách giữa hai tia ló phản xạ từ mặt trên và mặt dưới của bản

Đề 2: Cho một bản mỏng song song, bằng thủy tinh dày d= 10 cm đặt trong không khí Chiết suất thủy tinh n= 1,5 Chiếu ánh sáng tới dưới góc i=70 Tìm độ dịch chuyển δ của tia ló so với tia tới

Đề 3: Một lăng kính có góc chiết quang α =30 và chiết suất n= 1.6 Mặt sau của lăng kính được tráng bạc

a, Một tia tới rọi vào mặt dưới của lăng kính, phải có góc tới bằng bao nhiêu để tia phản xạ trùng với nó?

b, Nếu góc tới i=60 thì góc ló bằng bao nhiêu?

Đề 4: Hai nguồn sóng kết hợp S1, S2 đặt cách nhau một khoảng d=2mm, phát ra ánh sáng đơn sắc có

bước sóng λ =0.5µm Khoảng cách từ màn quan sát đến nguồn kết hợp là D 2= m Điểm A nằm trên màn tia 1

S A vuông góc với mặt phẳng của màn Hãy xác định:

1.Tại điểm A trên màn, quan sát được vân sáng hay vân tối?

2 Nếu bây giờ trên đường truyền của tia S A ta đặt một bản mặt phẳng song song bằng thủy tinh 2

( n= 1.5) độ dày a=10.5µm vông góc với tia này thì tại A sẽ quan sát được vân sáng hay vân tối?

Đề 5: Hai khe I.âng cách nhau 0.2 mm, màn quan sát cách khe 1m Vân sáng thứ 3 cách vân trung tâm 7.5 mm tính bước sóng của ánh sáng đã dùng?

Đề 6: Trong thí nghiệm với lưỡng lăng kính Fresnel, khỏang cách từ nguồn sáng đơn sắc (λ =0.6µm) đến lưỡng lăng kính là a= 20 cm

Khoảng cách từ lưỡng lăng kính tới màn quan sát là l=190cm, góc chiết quang của lưỡng lăng kính d= 0.01 radian, chiết suất của lưỡng lăng kính n=1.5

a, Tính khoảng cách giữa hai nguồn sóng kết hợp và độ rộng của trường giao thoa trên màn quan sát?

b, Tính khoảng vân và số vân xuất hiện trong trương giao thoa?

c,Bây giờ thay nguồn đơn sắc bwangf nguồn ánh sáng trắng (0,4µm ≤ λ ≤ 0,76 µm ) Tìm tất cả các thành phần đơn sắc trong ánh sáng trắng cho cường dộ sáng bằng 0 tại P cách vân trung tâm một khoảng x

=3,3 mm

Đề 7: Ánh sáng phát ra từ nguồn đơn sắc (λ =0,5µ m) ghiếu vào một lưỡng thấu kính.

1, Hãy xác dịnh vị trí hai ảnh S1, S2của Scho bởi lưỡng thấu kính và khoảng cách giữa hai ảnh đó Biết S = 75cm, bán kính thẩu độ của thấu kính d0=6cm,f’= 50 cm, e =1mm

2, Màn quan sát đặt vuông góc với trục chính và cách lưỡng thấu kính một doạn l Bắt đầu giá trị nào l

0 của l thì quan sát được vân giao thoa trên màn Khoảng vân ∆x sẽ thay đổi như thế nào nếu ta dịch chuyển màn quan sát ? Tính ∆x khi l = 3m

3, Khi l=3m tính độ rộng b của hệ vừa quan sát được trên màn Có bao nhiêu vân sáng quan sát được trên đó? Bắt đầu từ đó đưa ra xa, hỏi dộ rộng của màn quan sát được sẽ thay đổi như thế nào?

Đề 8: Cho một chum ánh sáng trắng chiếu vuông góc với mặt bản mỏng thủy tinh hai mặt song song

có chiết suất n =1,5 và độ dày d = 0.40 µm Cho biết quang phổ của ánh sáng trắng gồm mọi ánh sáng đơn sắc có bước sóng giới hạn từ 0,4 µm đến 0,7µ m Hỏi những chum sáng phản xạ nào trong ánh sáng trắng sẽ được tăng cường

Đề 9:Trên mặt của một bản thủy tinh phẳng chiết suất n = 1,5, người ta phủ một màng mỏng trong suốt

có chiết suất n’ =1,4 Chiếu một chùm ánh sáng đơn sắc có bước sóngλ 0 = 0,6µm theo phương gần vuông góc với bản thủy tinh Không khí có chiết suất n0 = 1

Hãy xác định dộ dày nhỏ nhất của màng mỏng để các cặp tia sáng phản xạ trên hai mặt cảu bản mỏng giao thao với nhau và cường độ sáng cực tiểu

Đề 10: Một chùm sáng dơn sắc song song có bước sóng λ 0=0,55 µ m chiếu vông góc với mặt dưới của bản mỏng thủy tinh có chiết suất n = 1.5 Quan sát hệ vân giao thoa của chùm sáng phản xạ, người ta thấy

độ rộng của mỗi khoảng vân trên trên mặt nêm bằng I = 0.21 mm Hãy xác định:

1 Góc nghiêng của bản mỏng nêm thủy tinh

2 Độ đơn sắc của chùm tia tới đặc trưng bởi tỉ số ∆ λ 0/λ nếu các vân giao thoa bị biến mất ở khoảng cách x = 1.47 mm tính từ cạnh nêm

Đề 11: Cho một chùm sáng đơn sắc song song chiếu vông góc với mặt phẳng của bản mỏng không khí nằm giữa bản thủy tinh phẳng đặt tiếp xúc với mặt cong của một thấu kính phẳng đặt lồi Bán kính mặt lồi của thấu kính là R = 8.60 cm Quan sát hệ vân tròn Niwton qua chùm sáng phản xạ đo được bán kính cầu thứ

tư là r1= 4.50 mm

Hãy xác định bước sóng λ 0 của chùm sáng đơn sắc Coi tâm của hệ vân tròn Newton là vân số 0

Đề 12 Cho một chùm sáng đơn sắc song song chiếu vông góc với mặt phẳng của bản mỏng không khí nằm giữa bản thủy tinh phẳng đặt tiếp xúc với mặt cong của một thấu kính lồi Bán kính của mặt lồi thấu kính là R= 6.4 m Quan sát hệ vân tròn Newton trong chùm sáng phản xạ người ta đo được bán kính của vân tròn tối kề nhau lần lượt là 4.0 mm và 4.38 mm

Hãy xác định bước sóng của chùm sáng đơn sắc và thứ tự của các vân tối nói trên

Đề 13 Mặt lồi của một thấu kính phẳng – lồi được đặt tiếp xúc với mặt bản thủy tinh phẳng Chiết suất của thấu kính là n = 1.5 và của bản thủy tinh là 1 n = 1.62 Bán kính mặt cầu lồi của thấu kính là R =1.002

m Giữa thấu kính và bản thủy tinh phẳng có chứa đầy chất lỏng có chiết suất n = 1.6 Cho một chùm sáng đơn sắc song song có bước sóng λ 0=0.5µ m chiếu vuông góc với mặt bản thủy tinh

Hãy xác định bán kính vân thứ 5 khi quan sát hệ vân tròn Newton rong chùm sáng phản xạ

Đề 14 Trong thiết bị giao thoa I.ang chùm sáng chiếu vào hai khe hẹp có bước sóng λ 0=0.5µm Khoảng cách giữa hai khe hẹp là a = 1.5 mm, khoảng cách từ màn quan sát tới mặt phẳng chứa hai khe hẹp là

D = 1.5 m Toàn bộ thiết bạ giao thoa đặt trong không khí có chiết suất n = 1 Hãy xác định:0

1 Khoảng cách giữa hai vân sáng kề nhau trên màn quan sát

2 Vị trí của vân sáng thứ 3 và của vân tối thứ 4 trên màn ảnh Coi rằng vân sáng giữa là vân bậc 0

3 Nếu đổ đầy nước có chiết suất n =4/3 vào khoảng không nằm giữa màn ảnh và mặt phẳng chứa hai khe hẹp, thì hệ vân giao thoa có gì thay đổi? Khoảng cách giữa hai vân sáng kê tiếp khi đó bằng bao nhiêu?

Đề 15 Người ta chiếu ánh sáng đơi sắc có bước sóng λ=0.6µm vào thiết bị gương Lôi Hỏi tại sẽ quan sát được vân sáng hay vân tối ? Biết SP = r = 2m, MH= a = 0.55mm, SM=MP

Đề 16 Một màn chắn quan sát đặt cách nguồn sáng đơn sắc 4m Chính giữa màn quan sát và nguồn sáng đặt một màn chắn có lỗ tròn

Tính đường kính d của lỗ để tâm của ảnh nhiểu xạ được lag tối nhất Choλ=0.5µm

Đề 17 Một khe F rọi ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ vào hai gương Fresnel có giao

tuyến O song song với khe Tia sáng trung bình FO đập trên gương dưới góc tới i=45

(H7.14) Giao tuyến cách khe F một đoạn OF = r, bề rộng của mỗi gương là d, góc nhọn

giữa hai gương là α Màn quan sát E đặt vuông góc với phương trung bình của chùm tia

phản xạ và cách O một khoảng OF = I0

1 Xác định khoảng cách giữa hai nguồn kết hợp và khoảng vân

2 Tìm hệ thức giữa d, i và α, r sao cho khi đưa màn E ra xa O thì bề rộng của trườn giao

thoa tăng tỉ lệ với I0

Giả sử điều kiện đó được thực hiện, hãy tính số vân quan sát được trên màn E, nếu

r = 0.5 cm , d = 0.01 mm, I0 = 2.5 mm, λ= 0.55 mµ , α =3.3.10− 3 radian

3 Tia sáng trung bình bây giờ nghiêng trên gương 1 góc bằng 0.1 radian Tìm bề rộng

cực đại của trường giao thoa và xác định vị trí tương ứng của màn E với những số liệu đã

cho trên

Đề 18 Một chùm sáng đỏ (λ=7.10−5cm) tới đập vuông góc vào một cách tử nhiễu xạ Khi trục của ống chuẩn trực một góc 30 thì ta quan sát được quang phổ bậc 2

Hãy xác định b và số vạch trên 1 cm2?

Đề 19 Một chùm sáng song song tới đập vuông góc vào một cách tử nhiễu xạ có 50 vạch/mm

1 Hãy xác định hiệu các góc lệch của cuối quang phổ bậc 2 Bước sóng của tia cực đỏ và cực

tím tương ứng bằng 0.76 µm và 0.4 µm.

2 Xác định hiệu các góc lệch của cuối quang phổ bậc 2 và đầu quang phổ bậc 3

Đề 20

1 Một màn quan sát đặt cách một nguồn sáng đơn sắc 4m Chính giữa màn quan sát và nguồn sáng

ta đặt một màn chắn có lỗ tròn nhỏ Xác định đường kính d của lỗ tròn để cho tâm của ảnh nhiễu

xạ quan sát được trên màn sẽ tối nhất Cho biết bước sóng của ánh sáng đơn sắc là λ=0.5µm.

2 Khoảng cách giữa nguồn sáng và màn quan sát bậy giờ là 11m, bước sóng ánh sáng đơn sắc là λ

=5500 A và đường kính của lỗ tròn trên màn chắn là 4.2 mm Hỏi tại tâm của ảnh nhiễu xạ thu

được trên màn quan sát cường độ sáng sẽ như thế nào so với cường độ sáng tại đó khi không có màn?

Đề 21

1 Một chùm sáng song song, đớn sắc có λ=0.5µm được chiếu vông góc vào một lỗ tròn có bán kính 1mm trên một màn chắn sáng Trên đường truyền của các tia qua lỗ ta đặt một màn quan sát Hãy xác định khoảng cách lớn nhất từ lỗ đến màn quan sát sao cho tâm của ảnh nhiễu xạ vẫn là tối

2 Thay nguồn đơn sắc trên bằng nguồn đơn sắc phát ra ánh sáng có bước sóng λ=0.6µm và lỗ tròn bằng một khe có bề rộng a = 0.1mm, sau màn quan sát đặt them một thấu kính hội tụ Thấu kính này cho ta thu ảnh nhiễu xạ trên màn đặt cách thấu kính một khoảng bằng 1m

Xác định độ rộng của vân sáng trung tâm?

Đề 22 Góc chiết quang của lưỡng lăng kính Fresnel là α=3’26” Giữa nguồn sáng điểm

đơn sắc (λ =5000A) và lưỡng lăng kính người ta đặt một thấu kính sao cho khoảng vân

không phụ thuộc vào khoảng cách từ màn quan sát đến lưỡng lăng kính

1 Tìm khoảng cách giữa hai vân tối kề nhau, nếu chiết suất của lăng kính là n = 1.5

2 Tìm số vân m lớn nhất có thể quan sát được với thiết bị này , nếu màn quan sát đặt

cách lưỡng lăng kính khoảng I0 = 5m

3 Hỏi phải đặt màn quan sát ở đâu để thu được số vân giao thoa lớn nhất nếu khoảng

cách giữa hai đỉnh của góc chiết quang của hai lăng kính là b = 4cm? Số vân lớn nhất m’

quan sát được là bao nhiêu? Màn đặt ở vị trí nào thì không quan sát được vân giao thoa

nữa?

Đề 23 Ánh sáng có bước sóng λ=0.6µm chiếu vuông góc vào một cách tử nhiễu xạ Vị trí hai cực đại kề nhau được sác định bởi biểu thức sinϕ1 =0.2 và sinϕ2 =0.3, cực đại bậc 4 không quan sát được Hãy xác định:

1 Khoảng sách giữa hai khe gần nhất?

2 Độ rộng nhỏ nhất có thể của mỗi khe?

Đề 24

1 Ánh sáng phát ra từ một óng phóng điện chứa đầy khí Hidro được chiếu vông góc vào một cách tử nhiễu xạ theo phương ϕ =41 ta thấy có hai cực đại sáng trùng nhau ứng với các bước sóng λ=6563 A và λ=4102 A thuộc các bậc quang phổ bé nhất Hãy định chu kì cách tử

2 Ánh sáng vàng của đèn Natri có λ=5890 A , được chiếu vuông góc vào cách tử có chu kì cách tủ là 2µm Hỏi bậc quang phổ lớn nhất thu được trên màn và bước sóng cực đại mà ta

có thẻ quan sát được nhờ cách tử nhiễu xạ này

Đề 25 Một nguồn sáng điểm S đặt cách màn quan sát một khoảng x = 200 cm Ánh sáng do nguồn S phát ra có bước sóng λ=0.5µm Ở chính giữa khoảng x người ta đặt một màn chắn sáng có lỗ tròn đường kính D = 2mm Nguồn sáng S đặt trên trục của lỗ tròn và màn quan sát đặt vuông góc với trục của lỗ Trong trường hợp này, tâm của ảnh nhiễu xạ trên màn là sáng hay tối? Giải thích tại sao?

Đề 26 Một nguồn sánh điểm S đặt trên trục của một lỗ tròn có bán kính r thay đổi được Khoảng từ nguồn sáng đến lỗ tròn là R = 100 cm phía sau lỗ tròn đặt một màn quan sát vuông góc với trục của

lỗ tròn và cách lỗ tròn một khoảng b = 125 cm Hãy xác đinh bước sóng λ0 của ánh sáng đơn sắc phát ra trên tâm ảnh nhiễu xạ trên màn quan sát là điểm sáng khi bán kính của lỗ tròn thay đổi và lây hai giá trị kế tiếp bằng: r1 =1.00mm và r1 =2.00mm

Đề 27 Một chùm tia sáng đơn sắc song song có bước sóng λ0= 0.589 µm chiếu vuông góc với mặt khe hẹp chữ nhật Độ rộng của khe hẹp là b = 0.20 mm Phia sau khe hẹp và cách nó môt khoảng D

= 2.00 m có đặt một màn quan sát song song với khe hẹp Hãy xác định:

1 Vị trí các cực tiểu nhiễu xạ bậc nhất và bậc hai trên màn quan sát

2 Độ rông của khe hẹp trên màn quan sát

Đề 28 Cho chùm sáng song song chiếu vuông góc với mặt của một cách tử phẳng Khi đó vạch cực đại sáng có bước sóng λ0= 0.44 µm trong quang phổ bậc 3 được quan sát thấy dưới góc lêch ϕ. Hỏi với cùng góc lệch ϕ này, người ta có thể quan sát được cực đại có bước sóng λ nào nằm trong gia trị từ 0.4µm đến 0.7µm vạch cực đại đó thuộc quang phổ bậc mấy?

Đề 29 Trong thí nghiêm phân tích quang phổ của hơi Natri người ta dung một cách tuer phẳng có chu kỳ d = 10 µ m Hãy xác định số khe hẹp tối thiểu và chiều dài của cách tử này để nó có thể phân

ly được hai vạch sáng màu vàng của Natri có bước sóng tương ứng λ1= 589.0 nm và λ2 = 589.5nm trong quang phổ nhiễu xạ bậc nhất

( năng suất phân ly: r = λ/∆λ= m.N, N: tổng số khe hẹp của cách tủ

m: bậc của vạch cực đại sáng )

Đề 30 Hãy xác định nhiệt độ T của một cái lò được coi là vật đen tuyệt đối, mỗi lò trong lòng có kích thước 2*3 cm phát ra mỗi giây một năng lượng bằng 2.28 cal

Đề 31 Tìm giá trị W có hằng số mặt trời xem nhiệt đọ bề mặt mặt trời bằng 8800k Bán kính mặt0

trời R = 6.95.10 cm Khoảng cách mặt trời đến trái đất là D = 1.5 10 10 cm Coi mặt trời phát xạ13 như vật đen tuyệt đối

Đề 32 Bước sóng ứng với năng suất phát xạ cực đại sẽ nằm trong vạch quang phổ nào., nếu để làm nguồn sáng ta lấy là:

1 Dây tóc bóng đèn điện , T = 3000K

2 Mặt trời T = 6000K

3 Bán nguyên từ T = 10 K7

Đề 33 Công trình nghiên cứu về quang phổ của bức xạ mặt trời cho thấy cực đại đương cong phân

bố năng lượng của mặt trời ứng với λ=5000 A, coi sự phát xạ của mặt trời là phát xạ của vật đen tuyệt đối Hãy xác định:

1 Độ trưng năng lượng của mặt trời

2 Năng lượng phát xạ đơn sắc cựa đại

Đề 34 Dây tóc của bóng đèn được đốt nóng bởi U = 2V có độ dài là 10cm, đường kính d = 0.03

mm Giả sử dây róc phát xạ như một vật đen tuyệt đối Hãy xác định nhiệt độ của dây tóc và bước sóng cùng với năng suất phát xạ cực đại đó Cho biết do có sự dẫn nhiệt mà đèn tán xạ mất 8% công suất Điện trở của dây tóc bóng đèn là 5,5.10− 8 Ωm

Đề 35 Người ta chiếu tia tử ngoại co bước sóng λ=3000 Avào bạc Hỏi có thể xảy ra hiệu ứng quang điện hay không? Biết công thoát của bạc bằng 4,7eV

Đề 36 Bề mặt của liti được chiếu bằng ánh sáng đơn sắc có λ=3000 A , U hãm là 1.7V Hãy xác định công thoát A?

Đề 37 Giới hàm đỏ của hiệu ứng quang điện đối với Vonfram bằng 2750 A Hãy xác định:

1 Công thoát của e đối với Vonfram?

2 Umax và W dmax cảu quang electron (λ=1800A)

Đề 38 Giớ hạn đỏ của hiệu ưng quang điện ngoài đối với Rubi bằng 0.81 µm.

1 hãy xác định vận tốc cực đai của quang electron khi chiếu Rubi bằng ánh sáng đớn sắc có bước sóng λ=0.40µ m

2 Cần phai đặt vào tế bào quang điện này một điện thế hàm bằng bao nhiêu để dòng quang ddien ngừng xuất hiện

3 Cần phai thay đổi hiệu điện thế hãm bằng bao nhiêu khi bước sóng của ánh sáng tối giảm bớt 2nm?

Đề 39 Tia X đơn sắc có λ=0.708A bị tán xạ bởi Cacbon, hãy xác định

1 Bước sóng λ’ của tia X tán xạ dưới góc 90

2 Động năng cực đại W dmax để electron “ giật lùi”

Đề 40 Tia X đơn sắc có năng lượng 1 MeV tới trên một chất tán xạ và xảy ra tán xạ Compton Hãy xác định

1 Năng lượng của Photon tán xạ ( 

60

=

θ )

2 Động năng của electron

3 Góc giật lùi của electron