ch6 chu de 1 tan sac anh sang 0453

http://lophocthem.com Phone: 01689.996.187 vuhoangbg@gmail.com CHỦ ĐỀ 1: TÁN SẮC ÁNH SÁNG I KIẾN THỨC Hiện tượng tán sắc ánh sáng * Đ/n: Là tượng ánh sáng bị tách thành nhiều màu khác qua mặt phân cách hai môi trường suốt * Ánh sáng đơn sắc ánh sáng không bị tán sắc Ánh sáng đơn sắc có tần số xác định, có màu v c λ0 c λ0 Bước sóng ánh sáng đơn sắc λ = f , truyền chân không λ0 = f ⇒ λ = v ⇒ λ = n * Chiết suất môi trường suốt phụ thuộc vào màu sắc (bước sóng) ánh sáng Đối với ánh sáng màu đỏ nhỏ nhất, màu tím lớn * Ánh sáng trắng tập hợp vơ số ánh sáng đơn sắc có màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím Bước sóng ánh sáng trắng: 0,4 µ m - 0,76 µ m CHÚ Ý: Khi truyền từ môi trường suốt sang môi trường suốt khác vận tốc truyền ánh sáng thay đổi, bước sóng ánh sáng thay đổi tần số (chu kì, tần số góc) ánh sáng không thay đổi Công thức lăng kính: + Cơng thức tổng qt: sini1 = n sinr1 sini2 = n sinr2 A = r1 + r2 D = i1 + i2 – A +Trường hợp góc A nhỏ (≤100) - i1 = nr1 i2 = nr2 D = (n – 1)A Góc lệch cực tiểu: Khi tia sáng qua lăng kính có góc lệch cực tiểu đường tia sáng đối xứng qua mặt phân giác góc chiết quang lăng kính Ta có: A  r = r = Dmin ⇔  2 ⇒ Dmin = 2i1 − A i1 = i2 +Cơng thức tính góc lệch cực tiểu: D +A A sin = n sin 2 CHỦ ĐỀ TÁN SẮC ÁNH SÁNG http://lophocthem.com Phone: 01689.996.187 Điều kiện để có phản xạ tồn phần: n1 > n2 i > igh với sinigh = vuhoangbg@gmail.com n2 n1 n ≥ nλ ≥ ndo Với ánh sáng trắng:  tim λtim ≤ λ ≤ λdo Độ tụ thấu kính D=1/f= (n-1)(1/R1 +1/R2) Với n:chiết suất tỉ đối, R bán kính mặt cầu, mặt phẳng 1/R= => Độ tụ thấu kính phụ thuộc vào chiết suất chất làm thấu kính, chiết suất chất làm thấu kính II CÁC DẠNG BÀI TẬP: BÀI TỐN 1: TÌM CÁC ĐẠI LƯỢNG THƯỜNG GẶP Ví dụ minh họa VD1 Bước sóng ánh sáng đỏ khơng khí 0,64 µm Tính bước sóng ánh sáng nước biết chiết suất nước ánh sáng đỏ HD ; Ta có: λ’ = v c λ = 0,48 µm = = f nf n VD2 Một chùm ánh sáng hẹp, đơn sắc có bước sóng chân khơng λ = 0,60 µm Xác định chu kì, tần số ánh sáng Tính tốc độ bước sóng ánh sáng truyền thủy tinh có chiết suất n = 1,5 HD: Ta có: f = c λ = 5.1014 Hz; T = c = 2.10-15 s; v = = 2.108 m/s; f n v λ λ’ = = = 0,4 µm f n VD3 Một ánh sáng đơn sắc có bước sóng khơng khí 0,6 µm cịn chất lỏng suốt 0,4 µm Tính chiết suất chất lỏng ánh sáng HD: Ta có: λ’ = λ n n= λ = 1,5 λ' VD4 Một lăng kính có góc chiết quang 600 Biết chiết suất lăng kính ánh sáng đỏ 1,5 Chiếu tia sáng màu đỏ vào mặt bên lăng kính với góc tới 600 Tính góc lệch tia ló so với tia tới HD: Ta có: sinr1 = sin i1 = 0,58 = sin35,30 n sini2 = nsinr2 = 0,63 = sin38,80 i2 = 38,80 r1 = 35,30 r2 = A – r1 = 24,70; D = i1 + i2 – A = 38,80 VD5 Một lăng kính thủy tinh có góc chiết quang A = 600, có chiết suất tia đỏ 1,514; tia tím 1,532 Tính góc lệch cực tiểu hai tia Dd + A D +A A HD: Với tia đỏ: sin d = ndsin = sin49,20 = 49,20 2 2 CHỦ ĐỀ TÁN SẮC ÁNH SÁNG http://lophocthem.com Phone: 01689.996.187 vuhoangbg@gmail.com Ddmin = 2.49,20 – A = 38,40 = 38024’ Với tia tím: sin Dt + A A = ntsin = sin500 2 Dt + A = 500 Dtmin = 2.500 – A = 400 VD5: Một lăng kính có A = 600 chiết suất n= đối vớii ánh sáng màu vàng Natri Một chùm tia sáng trắng điều chỉnh cho độ lệch với ánh sáng vàng cực tiểu Tính góc tới A.100 B.250 C.600 D.750 HD: Vì góc lệch cực tiểu nên: i1 = i2 ⇒ r1 = r2 = A 60 o = = 30 2 Ta có: sin i1 = n sin r1 = sin 30 = ⇒ i1 = 60 o BÀI TỐN 2: TÌM GĨC HỢP BỞI TIA LÓ, KHOẢNG CÁCH GIỮA VẠCH, ĐỘ RỘNG DẢI QUANG PHỔ TH1: chiếu tia sáng qua đỉnh lăng kính VD1: (ĐH 2011) Một lăng kính có góc chiết quang A = 60 (coi góc nhỏ) đặt khơng khí Chiếu chùm ánh sáng trắng song song, hẹp vào mặt bên lăng kính theo phương vng góc với mặt phẳng phân giác góc chiết quang, gần cạnh lăng kính Đặt E sau lăng kính, vng góc với phương chùm tia tới cách mặt phẳng phân giác góc chiết quang 1,2 m Chiết suất lăng kính ánh sáng đỏ nđ = 1,642 ánh sáng tím nt = 1,685 Độ rộng từ màu đỏ đến màu tím quang phổ liên tục quan sát A 4,5 mm B 36,9 mm C 10,1 mm D 5,4 mm HD: A Độ rộng dải quang phỏ : O Dđ ĐT = OT-OĐ = OA.(tanĐd – tan Dt ) =A.(Dđ – Đt ) Dt Đ = A.(nđ – nt ) = 5,4 mm T CHỦ ĐỀ TÁN SẮC ÁNH SÁNG http://lophocthem.com Phone: 01689.996.187 vuhoangbg@gmail.com VD2:Trong thí nghiệm người ta chiếu chùm ánh sáng đơn sắc song song hẹp vào đỉnh lăng kính có góc chiết quang A= 80 theo phương vng góc với mặt phẳng phân giác góc chiết quang Đặt ảnh E song song cách mặt phẳng phân giác góc chiết quang 1m Trên E ta thu hai vết sáng Sử dụng ánh sáng vàng, chiết suất lăng kính 1,65 khoảng cách hai vết sáng là: A.9,07 cm B 8,46 cm C 8,02 cm D 7,68 cm HD: Góc lệch tia ló ứng với góc chiết quang nhỏ: Ta có h = L.tanD = D = (n-1).A = 5,20 (Với góc nhỏ tanD = D tính theo rad) =>h=100.5,2.π/180 = 9,07 cm => đáp án A TH2: chiếu tia sang qua mặt bên lăng kính VD1 Chiếu tia sáng gồm hai thành phần đỏ tím từ khơng khí (chiết suất coi ánh sáng) vào mặt phẵng khối thủy tinh với góc tới 600 Biết chiết suất thủy tinh ánh sáng đỏ 1,51; ánh sáng tím 1,56 Tính góc lệch hai tia khúc xạ thủy tinh HD HS tự vẽ hình Ta có: sinrd = sin i sin i = 0,574 = sin350; sinrt = = 0,555 = sin33,70 nd nt ∆r = rd – rt = 1,30 VD2 Một lăng kính có góc chiết quang A = 60 (coi góc nhỏ) đặt khơng khí Chiếu chùm ánh sáng trắng song song, hẹp vào mặt bên lăng kính theo phương vng góc với mặt phẳng phân giác góc chiết quang, gần cạnh lăng kính Đặt E sau lăng kính, vng góc với phương chùm tia tới cách mặt phẳng phân giác góc chiết quang 1,2 m Chiết suất lăng kính ánh sáng đỏ nđ = 1,642 ánh sáng tím nt = 1,685 Tính độ rộng từ màu đỏ đến màu tím quang phổ liên tục quan sát HD : HS tự vẽ hình Vì với i A nhỏ D nhỏ D = A(n – 1) tanD ≈ D tính theo rad Ta có độ rộng x = d.tanDt – d.tanDđ = d.(Dt – Dđ) = d.A(nt – nđ) = 1,2 6π (1,685 – 1,642) = 5,4.10-3 (m) 180 VD3 Một lăng kính thủy tinh có góc chiết quang A = 40, đặt khơng khí Chiết suất lăng kính ánh sáng đỏ tím 1,643 1,685 Chiếu chùm tia sáng song song, hẹp gồm hai xạ đỏ tím vào mặt bên lăng kính theo phương vng góc với mặt Tính góc tạo tia đỏ tia tím sau ló khỏi mặt bên lăng kính HD: HS tự vẽ hình Với A i1 nhỏ (≤ 100) ta có: D = (n – 1)A => Dd = (nd – 1)A; Dt = (nt – 1)A Góc tạo tia ló đỏ tia ló tím là: ∆D = Dt – Dd = (nt – nd)A = 0,1680 ≈ 10’ CHỦ ĐỀ TÁN SẮC ÁNH SÁNG ... 016 89.996 .18 7 Điều kiện để có phản xạ tồn phần: n1 > n2 i > igh với sinigh = vuhoangbg@gmail.com n2 n1 n ≥ nλ ≥ ndo Với ánh sáng trắng:  tim λtim ≤ λ ≤ λdo Độ tụ thấu kính D =1/ f= (n -1) (1/ R1... = 0,60 µm Xác định chu kì, tần số ánh sáng Tính tốc độ bước sóng ánh sáng truyền thủy tinh có chiết suất n = 1, 5 HD: Ta có: f = c λ = 5 .10 14 Hz; T = c = 2 .10 -15 s; v = = 2 .10 8 m/s; f n v λ λ’... quang nhỏ: Ta có h = L.tanD = D = (n -1) .A = 5,20 (Với góc nhỏ tanD = D tính theo rad) =>h =10 0.5,2.π /18 0 = 9,07 cm => đáp án A TH2: chiếu tia sang qua mặt bên lăng kính VD1 Chiếu tia sáng gồm hai