LI THUYET CHUONG SONG ANH SANG

CHƯƠNG V : SÓNG ÁNH SÁNG I/ TÁN SẮC ÁNH SÁNG : 1/ Định nghĩa : Tán sắc ás phân tán chùm ás phức tạp thành chùm ás đơn sắc 2/ Nguyên nhân : - Do chiết suất môi trường suốt ánh sáng đơn sắc có màu sắc khác khác - Chùm ánh sáng trắng chứa nhiều thành phần đơn sắc đến mặt lăng kính góc tới Nhưng chiết suất lăng kính tia đơn sắc khác khác nên bị khúc xạ góc khúc xạ khác Kết , sau qua lăng kính chúng bị tách thành nhiều chùm ánh sáng có màu sắc khác , gọi tượng tán sắc ánh sáng 3/ Ứng dụng : Được dùng máy quang phổ để phân tích ánh sáng nguồn sáng hay giải thích tượng cầu vồng 4/ Ánh sáng đơn sắc : - Ánh sáng đơn sắc ánh sáng không bị tán sắc qua lăng kính Mỗi ánh sáng đơn sắc có màu sắc xác định gọi màu đơn sắc - MỘt chùm ánh sáng đơn sắc truyền từ môi trường sang môi trường khác , yếu tố không bị thay đổi : tần số màu sắc 5/ Ánh sáng trắng : Là hỗn hợp nhiều ánh sáng đơn sắc có màu biến thiên liên tục từ đỏ tới tím 6/ Chiết suất – Vận tốc bước sóng : - Vận tốc truyền ánh sáng phụ thuộc vào môi trường truyền sóng *Trong khơng khí : vận tốc c = 3.108 m/s * Trong môi trường nước có chiết suất n ánh sáng , vận tốc truyền sóng c V  c n - Bước sóng ÁS đơn sắc tính cơng thức *Trong khơng khí :   c 3.10  f f V  * Trong môi trường chiết suất n :  n  f  n - Vì chiết suất mơi trường vật chất n>1   n   Chiết suất thủy tinh biến thiên theo màu sắc ánh sáng tăng dần từ màu đỏ tối màu tím 7/ Cơng thức tán sắc AS với lăng kính  Tổng quát : Sini1 j n j Sinr1 j Sini j n j Sinr2 j A r1 j  r2 j D j i1 j  i j  A Với : i1 , r2 : góc tới r1 ,i2 : góc khúc xạ A ; góc chiết quang D : góc lệch Chỉ số j biểu thị ứng với ánh sáng đơn sắc : đỏ,cam,vàng,lục,lam,chàm,tím  Đặc biệt : + Điều kiện i1 , A 10 i1 j n j r1 j i2 j n j r2 j A r1 j  r2 j D j (n j  1) A + Điều kiện góc lệch cực tiểu Dmin : i1 j i2 j i j ri1 j r2 j r j  D j 2i j  A Sin D j  A A n j Sin A III/ NHIỄU XẠ ÁNH SÁNG : Là tượng ánh sáng không tuân theo định luật truyền thẳng , quan sát ánh sáng truyền qua lỗ nhỏ gần mép vật suốt không suốt Trong tượng nhiễ xạ ánh sáng , tia sáng qnh phía sau vật cản IV/ GIAO THOA ÁNH SÁNG Với : a : khoảng cách hai khe sáng S1 , S2 D : khoảng cách từ hai khe đến quan sát 1/ Hiệu quang hình : d1  d  a.x D  Điều kiện để M vị trí vân sáng : d1  d k ( k  Z )  Điều kiện để M vị trí vân tối : d1  d (2k  1) a/ Vị trí vân sáng : x S k  D a  ( k Z ) k 0;1;2;  k=0 : vân sáng bậc  k=1 : vân sáng bậc  k=n : vân sáng bậc n b/ Vị trí vân tối : xT (2k  1) D 2a k 0;1;2;  k=0 : vân tối thứ  k=1 : vân tối thứ 2/ Khoảng vân : khoảng cách hai vân sáng vân tối liên tiếp i D a 3/ Tại vị trí xM vân sáng hay vân tối ? xM k : M vân sáng bậc k i x Nếu lấy M k  0,5 : M vân tối thứ k+1 i  Nếu lấy  4/ Số vân sáng – vân tối miền giao thoa bề rộng L  lập tỉ số n  L/2 Gọi Nmax phần nguyên n i * số vân sáng : Ns=2.Nmax+1 * số vân tối : * Nếu phần thập phân n 0.5 NT=2(Nmax+1) V/ GIAO THAO ÁNH SÁNG TRẮNG Ánh sáng trắng bước sóng (trong chân khơng) biến thiên liên tục khoảng 0,38m  0,76m 1/ Vị trí vân sáng , vị trí vân tối , khoảng vân : công thức tương tự ánh sáng đơn sắc Tuy nhiên ánh sáng có màu bước sóng ứng với màu  Độ rộng quang phổ bậc : x1  x Sđo1  x Stim1 ido  itim  (do  tim ).D a  Độ rộng quang phổ bậc : x  x Sđo  x Stim 2 (  tim ).D a Hoặc : x 2x1 2/ Ứng dụng : đo bước sóng ánh sáng theo công thức :   a.i D VI/ MÁY QUANG PHỔ - CÁC LOẠI QUANG PHỔ : 1/ MÁY QUANG PHỔ : a/ Định nghĩa : dụng cụ dùng để phân tích chùm ánh sáng có nhiều thành phần thành thành phần đơn sắc khác Nó dùng để nhận biết thành phần cấu tạo chùm sáng phức tạp nguồn sáng phát b/ Nguyên tắc hoạt động : dựa tượng tán sắc ánh sáng c/ Bộ phận máy làm nhiệm vụ tán sắc ánh sáng : lăng kính 2/ CÁC LOẠI QUANG PHỔ : a/ Quang phổ liên tục :  Định nghĩa : quang phổ gồm dải màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím  Nguồn gốc phát sinh : vật rắn ,lỏng , khí có tỉ khối lớn bị nung nóng phát quang phổ liên tục  Đặc điểm : - Không phụ thuộc vào thành phần cấu tạo nguồn sáng , phụ thuộc vào nhiệt độ nguồn sáng - Nhiệt độ cao, miền phát sáng vật mở rộng vùng ánh ssa1ng có bước sóng ngắn quang phổ liên tục  Ứng dụng : dựa vào quang phổ liên tục để xác định nhiệt độ vật sáng nung nóng Ví dụ : nhiệt độ lò nung , hồ quang , mặt trời , … b/ Quang phổ vạch phát xạ :  Định nghĩa : quang phổ gồm hệ thống vạch màu riêng rẽ nằm tối  Nguồn phát sinh : chất khí bay áp suất thấp bị kích thích ( cách nung nóng hay phóng tia lửa điện …) phát quang phổ vạch phát xạ  Đặc điểm : Quang phổ vạch phát xạ nguyên tố khác khác : số lượng vạch phổ , vị trí vạch , màu sắc độ sáng tỉ đối vạch VD : Natri cho vạch màu vàng , Hidro cho vạch màu đỏ -lam-chàm-tím Như , ngun tố hóa học trạng thái khí hay nóng sáng áp suất thấp cho quang phổ vạch riêng , đặc trưng cho nguyên tố  Ứng dụng : để nhật biết có mặt nguyên tố hỗn hợp hay hợp chất , xác định thành phần cấu tạo hay nhiệt độ vật c/ Quang phổ vạch hấp thụ :  Định nghĩa : hệ thống vạch tối nằm quang phổ liên tục  Nguồn gốc phát sinh : chiếu chùm ánh sáng trắng qua khối khí bay nung nóng nhiệt độ thấp thu quang phổ vạch hấp thụ  Đặc điểm : Vị trí vạch tối nằm vị trí vạch màu quang phổ vạch phát xạ chất khí bay  Ứng dụng : để nhận biết có mặt nguyên tố hỗn hợp hay hợp chất 3/ Phép phân tích quang phổ :  Định nghĩa : phép phân tích thành phần cấu tạo chất dựa vào việc nghiên cứu quang phổ gọi phép phân tích quang phổ  Tiện lợi phép phân tích quang phổ : - Trong phép phân tích định tính : thực phép phân tích quang phổ đơn giản cho kết nhanh phép phân tích hóa học - Trong phép phân tích định lượng : thực phép phân tích quang phổ có độ nhạy cao , cho phép phát nồng độ chất có mẫu xác tới 0,002% - Có thể phân tích từ xa : xác định thành phần cấu tạo nhiệt độ vật xa mặt trăng , mặt trời … dựa vào việc phân tích quang phổ cuả chúng VII/ TIA HỒNG NGOẠI – TIA TỬ NGOẠI – TIA RƠGHEN – THANG SÓNG ĐIỆN TỪ : 1/ Tia hồng ngoại :  Định nghĩa : xạ khơng nhìn thấy có bước sóng lớn bước sóng sáng đỏ   đo 0,76m  Bản chất : sóng điện từ  Nguồn phát sinh : vật bị nung nóng phát  Tính chất tác dụng : - Tác dụng bậc tác dụng nhiệt - Tác dụng lên kính ảnh hồng ngoại - Bị nước hấp thụ mạnh  Ứng dụng : - Chủ yếu để sấy hay sưởi công nghiệp , nông nghiệp , y tế … - Chụp ảnh kính ảnh hồng ngoại 2/ Tia tử ngoại  Định nghĩa : xạ khơng nhìn thấy có bước sóng ngắn bước sóng sáng tím  tim 0,38m  Bản chất : sóng điện từ  Nguồn phát sinh : vật bị nung nóng nhiệt độ cao Mặt trời , hồ quang điện , đèn thủy ngân … phát  Tính chất tác dụng : - Tác dụng mạnh lên kính ảnh , làm phát quang số chất , làm ion hóa khơng khí , gây số phản ứng quang hóa , quang hợp , có tác dụng sinh học … BỊ thủy tinh , nước hấp thụ mạnh  Ứng dụng : - Trong công nghiệp : dùng để phát vết nứt nhỏ , vết trầy xước bề mặt sản phẩm - Trong y học : dùng để trị bệnh còi xương … 3/ Tia X ( tia Rơnghen) a/ Cách tạo tia X : Để tạo tia X người ta dùng dống phát tia X gọi ống Cu-lít-giơ  Cấu tạo ống Cu-lit-giơ : ống thủy tinh hút chân không , có gắn điện cực + Dây vonfram nung nóng dùng làm nguồn phát electron + Catot K kim loại hình chỏm cầu để làm cho electron phóng + Anot đồng thời kim loại , có nguyên tử lượng lớn khó ngóng chảy platin , vonfram… để chắn dòng tia catot Hiệu điện anot catot khoảng vài vạn vôn Áp suất ống khoảng 10-3 mmHg  Cơ chế hoạt động : + Khi nối anot catot vào hiệu điện UAK khoảng vài vạn vôn , electron bật khỏi catot tạo thành dòng tia catot + Cac electron tia catot tăng tốc điện trường mạnh nên thu động lớn Khi đến anot , chúng gặp nguyên tử anot , xuyên sâu vào lớp bên vỏ nguyên tử tương tác với hạt nhân nguyên tử electron lớp Trong tương tác làm phát sóng điện từ có bước sóng ngắn gọi xạ hãm Đó tia Rơnghen b/ Bản chất tính chất :  Bản chất : chất tia Ronghen sóng điện từ có bước sóng ngắn (từ 10 11 m đến 10-8 m )  Tính chất : - Có khả đâm xun mạnh Xuyên qua vật thông thường dễ dàng , qua kim loại khó Kim loại có khối lượng riêng lớn khả cản tia Ronghen tốt (bị chì dày cỡ vài mm cản lại) - Các tác dụng mạnh lên kính ảnh - Làm phát quang số chất - Có khả ion hóa chất khí - Có tác dụng sinh lí , hủy diệt tế bào , diệt vi khuẩn …  Công dụng : - Trong y học : dùng để chiếu điện ,chụp điện , chữa bệnh ung thư nông … - Trong công nghiệp : dùng để xác định khuyết tật sản phẩm đúc - Dùng huỳnh quang , máy đo liều lượng tia Ronghen … c/ Công thức ống phát tia X h.c e.U AK  m.V h f max  min Với : UAK : hiệu điện giũa hai đầu anot catot ống ronghen fmax : tần số lớn tia Ronghen mà ống phát  : bước sóng nhỏ tia Ronghen mà ống phát Wđ  m.V : động electron tới anot  Khi electron đập vào anot làm nóng AK Nhiệt lượng cung cấp làm tăng nhiệt độ AK lên t C : Q m.c.t với : m khối lượng anot c nhiệt dung riêng chất làm anot  Nếu toàn lượng electron đập vào làm nóng anot : Q ne Wđ  với : ne số electron đập vào anot giây thời gian electron đập vào anot  ... a/ Quang phổ li n tục :  Định nghĩa : quang phổ gồm dải màu biến thiên li n tục từ đỏ đến tím  Nguồn gốc phát sinh : vật rắn ,lỏng , khí có tỉ khối lớn bị nung nóng phát quang phổ li n tục ... cao, miền phát sáng vật mở rộng vùng ánh ssa1ng có bước sóng ngắn quang phổ li n tục  Ứng dụng : dựa vào quang phổ li n tục để xác định nhiệt độ vật sáng nung nóng Ví dụ : nhiệt độ lò nung ,... 0;1;2;  k=0 : vân tối thứ  k=1 : vân tối thứ 2/ Khoảng vân : khoảng cách hai vân sáng vân tối li n tiếp i D a 3/ Tại vị trí xM vân sáng hay vân tối ? xM k : M vân sáng bậc k i x Nếu lấy M