CHỦ ĐỀ 1. TÁN SẮC ÁNH SÁNG File

Chiếu một chùm tia tới song song hẹp, màu lục vào cạnh của lăng kính theo phương vuông góc với mặt phẳng phân giác của góc chiết quang A sao cho một phần của chùm tia sáng không qua lă[r]

Trên đường thành cơng khơng có dấu chân kẻ lười biếng!

CHỦ ĐỀ TÁN SẮC ÁNH SÁNG A TĨM TẮT LÍ THUYẾT

1 Thí nghiệm tán sắc ánh sáng Niu−tơn (1672)

+ Vệt sáng F’ M bị dịch xuống phía đáy lăng kính, đồng thời bị trải dài thành dải màu sặc sỡ

+ Quan sát màu chính: đỏ, da cam, vàng, lục, làm, chàm, tím (tia đỏ lệch tia tím lệch nhiều nhất)

+ Ranh giới màu không rõ rệt

− Dải màu quan sát quang phổ ánh sáng Mặt Trời hay quang phổ Mặt Trời

− Ánh sáng Mặt Trời ánh sáng trắng

− Sự tán sắc ánh sáng phân tách chùm ánh sáng phức tạp thành chùm sáng đơn sắc

Mặt trời

A M F/

P

B C

G F

2 Thí nghiệm với ánh sáng đơn sắc Niu−tơn

Mặt trời

G

M M/

F P

/ P / F V Đỏ Tím

Vàng

− Cho chùm sáng đơn sắc qua lăng kính → tia ló lệch phía đáy khơng bị đổi màu Vậy: ánh sáng đơn sắc ánh sáng không bị tán sắc truyền qua lăng kính

3 Giải thích tƣợng tán sắc

− Ánh sáng trắng ánh sáng đơn sắc, mà hỗn hợp nhiều ánh sáng đơn sắc có màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím

− Chiết suất thuỷ tinh (môi trường suốt) biến thiên theo màu sắc ánh sáng tăng dần từ màu đỏ đến màu tím

− Vì góc lệch tia sáng khúc xạ qua lăng kính tăng theo chiết suất, nên chùm tia sáng có màu khác chùm sáng tới bị lăng kính làm lệch với góc khác nhau, ló khỏi lăng kính chúng khơng cịn trùng Do đó, chùm ló bị xịe rộng thành nhiều chùm đơn sắc

4 Ứng dụng

− Giải thích tượng như: cầu vồng bảy sắc, ứng dụng máy quang phổ lăng kính B PHƢƠNG PHÁP GIẢI CÁC DẠNG TỐN

1 Bài tốn liên quan đến nguyên nhân tượng tán sắc 2 Bài toán liên quan đến tán sắc

Dạng BÀI TOÁN LIÊN QUAN ĐẾN NGUYÊN NHÂN CỦA HIỆN TƢỢNG TÁN SẮC PHƢƠNG PHÁP GIẢI

Chiết suất tuyệt đối môi trường suốt: n c cT v vT '

   

 (  λ’ bước sóng chân khơng

trong mơi trường đó)

Sự tán sắc ánh sáng phân tách chùm ánh sáng phức tạp thành chùm sáng đơn sắc

Hiện tượng tán sắc xẩy chùm sáng phức tạp bị khúc xạ (chiếu xiên) qua mặt phân cách hai mơi trường có chiết suất khác

Tia đỏ lệch (góc lệch nhỏ nhất, góc khúc xạ lớn nhất) tia tím lệch nhiều (góc lệch lớn nhất, góc khúc xạ nhỏ nhất)

Chiết suất phụ thuộc vào bước sóng n a b2

 (a, b số phụ thuộc môi trường λ bước sóng

trong chân khơng)

CÁC VÍ DỤ

Ví dụ 1: Bước sóng chân khơng ánh sáng đỏ 0,75 µm, ánh sáng tím 0,4 µm Tính bước sóng ánh sáng thuỷ tinh, biết chiết suất thuỷ tinh tia đỏ 1,5 tia tím 1,54

Hướng dẫn

Khi sóng truyền từ mơi trường từ mơi trường sang mơi trường khác, vận tốc truyền bước sóng thay đổi, tần số khơng thay đổi

Bước sóng ánh sáng có tần sơ f mơi trường: v

f

  (với v tốc độ ánh sáng mơi trường đó)

Trong chân khơng, tốc độ ánh sáng c, tần số f bước sóng trở thành: c f

  Bước sóng ánh sáng mơi trường: '

n



  (với n chiết suất tuyệt đối mơi trường đó) + Bước sóng ánh sáng đỏ thuỷ tinh: ' d  

d

0, 75

0,50 m n 1,50



    

+ Bước sóng ánh sáng tím thuỷ tinh: ' t   t

0,

0, 26 m n 1,54



    

Ví dụ 2: Một xạ đơn sắc có tần số 4.1014

Hz Biết chiết suất thuỷ tinh xạ 1,5 tốc độ ánh sáng chân không 3.108

m/s Bước sóng thuỷ tinh A 0,64 µm B 0,50 µm C 0,55 µm D 0,75 µm

Hướng dẫn  

8

6 14

c v C 3.10

v ' 0,5.10 m

n f nf 1,5.4.10



        Chọn B

Ví dụ 3: Một xạ đơn sắc có bước sóng thuỷ tinh 0,28 µm, chiết suất thuỷ tinh xạ 1,5 Bức xạ là?

A tia tử ngoại B tia hồng ngoại C ánh sáng chàm D ánh sáng tím Hướng dẫn

 

n n ' 1,5.0, 28 0, 42 m '



        

 Chọn D

Để xác định loại tia ta vào bước sóng ánh sáng chân không:

Tia hồng ngoại (10−3m − 0,76 µm), ánh sáng nhìn thấy (0,76 µm − 0,38 µm), tia tử ngoại (0,38 µm – 10−9 m), tia X (10−8 m −10−11 m) tia gama (dưới 10−11 m)

Ví dụ 4: Chiết suất mơi trường suốt phụ thuộc bước sóng ánh sáng chân không theo công thức: n = 1,1 +10 /5 2, λ tính nm Nếu chiết suất tia đỏ 1,28 bước sóng tia

A 745 nm B 640 nm C 750 nm D 760 nm Hướng dẫn

 

5

2

10 10

n1,1 1, 281,1   745 mm 

  Chọn A

Ví dụ 5: Từ khơng khí người ta chiếu xiên tới mặt nước nằm ngang chùm tia sáng hẹp song song gồm hai ánh sáng đơn sắc: màu vàng, màu tím Khi chùm tia khúc xạ

A chùm tia sáng hẹp song song

B gồm hai chùm tia sáng hẹp chùm màu vàng chùm màu tím, góc khúc xạ chùm màu vàng nhỏ góc khúc xạ chùm màu tím

C gồm hai chùm tia sáng hẹp chùm màu vàng chùm màu tím, góc khúc xạ chùm màu vàng lớn góc khúc xạ chùm màu tím

Trong tượng tán sắc góc lệch thỏa mãn: Dđỏ < Ddam cam < Dvàng < Dlục < Dlam < Dchàm < Dtím

Do đó, góc khúc xạ thỏa mãn rđỏ > rdamcam > rvàng > rlục > rlam> rchàm > rtím

 Chọn C

Ví dụ 6: Chiếu xiên từ khơng khí vào nước chùm sáng song song hẹp (coi tia sáng) gồm ba thành phần đơn sắc: đỏ, vàng tím Gọi rđ, rv, rt góc khúc xạ ứng với tia màu đỏ, tia màu vàng

tia màu tím Hệ thức

A rv = rt = rđ B rt < rv < rđ C rđ < rv < rt D rt < rđ < rv

Hướng dẫn rđỏ > rdamcam > rvàng > rlục > rlam> rchàm > rtím  Chọn B

Ví dụ 7: Một ánh sáng đơn sắc màu lam có tần số f truyền từ chân khơng vào chất lỏng có chiết suất 1,5 ánh sáng Trong chất lỏng trên, ánh sáng có

A màu tím tần số f B màu lam tần số l,5f C màu lam tần số f D màu tím tần số l,5f

Hướng dẫn

Tần số màu sắc ánh sáng không phụ thuộc vào môi trường, nghĩa ánh sáng tmyền tù mơi trường sang mơi trường khác tần số màu sắc không đổi  Chọn C

Ví dụ 8: Phát biểu sau sai?

A Trong chân không, ánh sáng đơn sắc có bước sóng xác định B Trong chân không, ánh sáng đơn sắc khác truyền với tốc độ

C Trong chân không, bước sóng ánh sáng vàng nhỏ bước sóng ánh sáng tím D Trong ánh sáng hẳng có vơ số ánh sáng đơn sắc

Hướng dẫn Trong mơi trường định ln có:

λđỏ > λda cam > λvàng > λlục > λlam > λchàm > λtím

Trong chân khơng, bước sóng ánh sáng vàng lớn bước sóng ánh sáng tím  Chọn C

Ví dụ 9: Phát biểu sau sai nói ánh sáng đơn sắc?

A Ánh sáng đơn sắc ánh sáng không bị tán sắc qua lăng kính

B Trong mơi trường truyền (có chiết suất tuyệt đối lớn 1), vận tốc ánh sáng tím nhỏ vận tốc ánh sáng đỏ

C Trong chân không, ánh sáng đơn sắc khác tmyền với vận tốc

D Chiết suất môi trường suốt ánh sáng lục lớn chiết suất mơi trường đối với ánh sáng tím

Hướng dẫn Căn vào nđỏ < nda cam < nvàng <nlục < nlam < nchàm < ntím

 Chọn D

Ví dụ 10: Ánh sáng đơn sắc có tần số 6.1014

Hz truyền chân khơng với bước sóng 500 nm Chiết suất tuyệt đối môi trường suốt ứng với ánh sáng 1,52 Tần số ánh sáng truyền môi trường suốt

A lớn 6.1014 Hz bước sóng nhỏ 500 nm B 6.1014 Hz cịn bước sóng lớn 500 nm C 6.1014 Hz cịn bước sóng nhỏ 500 nm D nhỏ 6.1014 Hz cịn bước sóng 500 nm

Hướng dẫn

Tần số ánh sáng không phụ thuộc vào môi trường, nghĩa ánh sáng truyền từ mơi hường sang mơi trường khác tần số khơng đổi

Vì '

n 1,52

 

      Chọn C

Chú ý: Hiện tượng toàn phần xẩy hai điều kiện sau phải thỏa mãn:

1) Ánh sáng từ môi trường chiết suất lớn đến mặt phân cách với môi trường chiết suất bé;

1 sin i

n

  Tia sáng là mặt phân cách

1 sin i

n

  Tia sáng khúc xạ

1 sin i

n

  Tia sáng bị phản xạ toàn phần

do cam vang luc nam cham tim

1 1 1 1

n n n  n n  n n

Ví dụ 11: Một lăng kính thuỷ tinh có tiết diện thẳng tam giác ABC góc 60° đặt khơng khí Một chùm tia sáng đơn sắc màu lam hẹp song song đến mặt AB theo phương vng góc cho tia ló là mặt AC Tính chiết suất chất làm lăng kính tia màu lam Thay chùm tia màu lam chùm tia sáng trắng gồm màu đỏ, vàng, lục, lam, tím tia ló khỏi mặt AC gồm màu nào?

Hướng dẫn

Vì tia màu lam hẹp song song đến mặt AB theo phương vng góc cho tia ló là mặt AC nên :

0

lam

kam lam

1

sin i sin 60 n 1,15

n n

    

Nhận thấy:

do vang luc lam tim

1 1 1

sin i

n n n n  n suy có tia tím bị phản xạ

tồn phần nên khơng ló nên tia đỏ, vàng, lục lam

A

i A n

Ví dụ 12: Chiếu chùm sáng hẹp đơn sắc song song màu lục theo phương vng góc với mặt bên lăng kính tia ló là mặt bên thứ hai lăng kính Nếu thay chùm sáng gồm ba ánh sáng đơn sắc: cam, chàm tím tia ló khỏi lăng kính mặt bên thứ hai

A tia cam B gồm tia chàm tím C có tia tím D gồm tia cam tím Hướng dẫn

1 sin i

n

  Tia sáng là mặt phân cách

1 sini

n

  Tia sáng khúc xạ

1 sin i

n

  Tia sáng bị phản xạ toàn phần

cam luc cham tim

1 1

sin i

n n n n

      Chọn A

Ví dụ 13: Chiếu từ nước khơng khí chùm tia sáng song song hẹp (coi tia sáng) gồm thành phần đơn sắc: tím, lam, đỏ, lục, vàng, da cam Tia ló đơn sắc màu vàng là mặt nước (sát với mặt phân cách hai môi trường) Không kể tia đơn sắc màu vàng, tia ló ngồi khơng khí tia đơn sắc màu

A tím, lam, lục B đỏ, vàng, lam C đỏ, da cam D lam, tím, da cam Hướng dẫn

n Tia tới

Tia KX

kk

n 1 r i

d da cam vang luc lam tim bi phan xa toan phan khuc xa ngoai khong

1 1 1

sin i

n n  n   n  n n  Chọn C

Ví dụ 13: (THPTQG − 2017) Chiếu chùm sáng song song hẹp gồm bốn thành phần đơn sắc: đỏ, vàng, lam tím từ môi trường suốt tới mặt phẳng phân cách với khơng khí có góc tới 37° Biết chiết suất môi trường ánh sáng đơn sắc: đỏ, vàng, lam tím 1,643; 1,657; 1,672 1,685 Thành phần đơn sắc khơng thể ló khơng khí

A lam vàng B đỏ, vàng lam C lam tím D vàng, lam tím Hướng dẫn

* Theo định luật khúc xạ:

kk

* Tia đỏ tia vàng thỏa mãn điều kiện nên hai tia có tia khúc xạ (ló ra)

* Tia lam tia tím khơng thỏa mãn điều kiện nên hai tia khơng có tia khúc xạ (khơng ló ra)  Chọn C

Bình luận: Bài tốn giải cách nhìn cảm giác khác với cách giải nhung thực chất một

BÀI TẬP TỰ LUYỆN

Bài 1: Một ánh sáng đơn sắc có bước sóng khơng khí 0,7μm chất lỏng suốt 0,56μm Chiết suất chất lỏng ánh sáng là:

A 1,5 B 1,4 C 1,7 D 1,25

Bài 2: Bước sóng ánh sáng màu đỏ khơng khí 0,75 μm Biết chiết suất nước ánh sáng đỏ 4/3 Bước sóng nước

A 0,546 μm B 0,632 μm C 0,445 μm D 0,5625 μm

Bài 3: Bước sóng ánh sáng vàng chân không 6000 (A°) Biết chiết suất thuỷ tinh ánh sáng vàng 1,59 Bước sóng ánh sáng thủy tinh

A 3774 (A0) B 6000 (A°) C 9540 (A°) D 954 (A°)

Bài 4: Chiết suất môi trường suốt phụ thuộc bước sóng ánh sáng chân khơng theo cơng thức: n = 1,1 + 105/λ2, λ tính nm Chiết suất tia tím ứng với λ = 400 nm

A 1,54 B 1,425 C 1,725 D 1,6125

Bài 5: Chiết suất môi trường suốt phụ thuộc bước sóng ánh sáng chân khơng theo cơng thức: n = 1,3 + 5.104/ λ2, λ tính nm Chiết suất tia tím ứng với λ = 400 nm

A 1,54 B 1,425 C 1,725 D 1,6125

Bài 6: Chiết suất môi trường suốt phụ thuộc bước sóng ánh sáng chân khơng theo cơng thức: n = 1,3 + 5.104/λ2, λ tính nm Nếu chiết suất tia đỏ 1,422 bước sóng tia

A 745 nm B 640 nm C 750 nm D 760 nm

Bài 7: Một chùm tia sáng hẹp song song gồm hai đcm sắc màu vàng màu lục truyền từ khơng khí vào nước góc tới i (0 < i < 90°) Chùm tia khúc xạ:

A Gồm hai đơn sắc màu vàng màu lục chùm tia màu lục lệch B Gồm hai đơn sắc màu vàng màu lục chùm tia màu vàng lệch C chùm tia sáng hẹp song song góc khúc xạ lớn góc tới

D chùm tia sáng hẹp song song góc khúc xạ nhỏ góc tới

Bài 8: Khi chiếu ánh sáng đơn sắc màu vàng vào nước suốt, ánh sáng nhìn từ mặt nước: A có màu vàng B bị tán sắc thành màu vàng, lục C chuyển sang màu đỏ D chuyển sang màu lục

Bài 9: Chiếu chùm sáng hẹp gồm hai xạ vàng lam từ nước khơng cho khơng có tượng phán xạ toàn phần Nhận định sau

A Không xác định khác góc khúc xạ B Tia vàng xa pháp tuyến C Tia lam xa pháp tuyến D Cả hai tia có góc khúc xạ Bài 10: Phát biểu sau sai nói tượng tán sắc ánh sáng?

A Quang phổ ánh sáng trắng có bảy màu bản: đỏ, da cam, vàng, lục, lam, chàm, tím B Chùm ánh sáng trắng không bị tán sắc qua lăng kính

C Ánh sáng đơn sắc khơng bị tán sắc qua lăng kính

D Các tia sáng song song gồm màu đơn sắc khác chiếu vào mặt bên cita lăng kính tia ló mặt bên có góc lệch khác so với phương ban đầu

Bài 11: Hiện tượng tán sắc xảy A với lăng kính thuỷ tinh

B với lăng kính chất rắn chất lỏng

C mặt phân cách hai môi trường chiết quang khác

D măt phân cách môi trường rắn lỏng, với chân khơng (hoặc khơng khí)

Một lăng kính thuỷ tinh có tiết diện thẳng tam giác ABC góc chiết quang 45° đặt khơng khí Một chùm tia sáng đơn sắc màu lục hẹp song song đên AB theo phương vng góc với cho chùm tia ló ngồi năm sát với mặt bên AC

Bài 12: Tính chiết suất lăng kính ánh sáng màu lục

A 1,41 B 1,42 C 1,43 D 1,44

Bài 13: Khi chiếu chùm tia tới chùm ánh sáng hẹp gồm bốn ánh sáng đơn sắc: đỏ, vàng, lục tím tia ló khỏi AC gồm màu nào?

Bài 14: Chiếu tia sáng màu lục từ thuỷ tinh tới mặt phân cách với môi trường khơng khí, người ta thấy tia ló là mặt phân cách hai môi trường Thay tia sáng lục chùm tia sáng song song, hẹp, chứa đồng thời ba ánh đơn sắc: màu vàng, màu lam màu tím chiếu tới mặt phân cách theo hướng cũ chùm tia sáng ló ngồi khơng khí

A chùm tia sáng màu vàng

B hai chùm tia sáng màu lam màu tím

C ba chùm tia sáng: màu vàng, màu lam màu tím D hai chùm tia sáng màu vàng màu lam

Bài 15: Chiếu chùm sáng hẹp đơn sắc song song màu vàng theo phương vng góc với mặt bên lăng kính tia ló là mặt bên thứ hai lăng kính Nếu thay bàng chùm sáng gồm bốn ánh sáng đơn sắc: đỏ, cam, lục tím tia ló khỏi lăng kính mặt thứ hai

A tia cam tia đỏ B tia cam tím C tia tím, lục cam D tia lục tím

Bài 16: Chiếu tia sáng màu lục từ thủy tinh tới mặt phân cách với mơi trường khơng khí, người ta thấy tia ló là mặt phân cách hai môi trường Thay tia sáng lục chùm tia sáng song song, hẹp, chứa đồng thời ba ánh sáng đơn sắc: màu vàng, màu lam, màu tím chiếu tới mặt phân cách theo hướng cũ chùm tia sáng ló ngồi khơng khí

A ba chùm tia sáng: màu vàng, màu lam màu tím B chùm tia sáng màu vàng

C hai chùm tia sáng màu lam màu tím D hai chùm tia sáng màu vàng màu lam

Bài 17 Chiếu từ nước không khí chùm tia sáng song song hẹp (coi tia sáng) gồm thành phần đơn sắc: tím, lam, đỏ, lục, vàng Tia ló đơn sắc màu lục là mặt nước (sát với mặt phân cách hai môi trường) Không kể tia đơn sắc màu lục, tia ló khơng ngồi khơng khí tia đơn sắc màu:

A tím, lam, đỏ B đỏ, vàng, lam C đỏ, vàng D lam, tím Bài 18: Sự phụ thuộc chiết suất vào bước sóng

A xảy với chất rắn, lỏng, khí B xảy với chất rắn, chất lỏng C xảy với chất rắn D tượng đặc trưng thuỷ tinh

Bài 19: Chiết suất môi trường st định thơng thường (như thủy tinh, khơng khí ) ánh sáng đơn sắc khác

A phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng B phụ thuộc vào cường độ ánh sáng C phụ thuộc vào phương truyền ánh sáng D phụ thuộc vào công suất chùm sáng

Bài 20: Chiết suất môi trường suốt định ánh sáng A bước sóng dài nhỏ B bước sóng dài lớn

C tím nhỏ ánh sáng lục D lục nhỏ ánh sáng vàng

Bài 21: (ĐH−2011) Một lăng kính có góc chiết quang A = 6° (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 Bài 22: Ánh sáng đơn sắc có tần số 4.1014

Hz truyền chân khơng với bước sóng 750 nm Chiết suất tuyệt đối môi trường suốt ứng với ánh sáng 1,55 Tần số ánh sáng truyền môi trường suốt

A lớn 4.1014 Hz bước sóng nhỏ 750 nm B 4.1014 Hz cịn bước sóng lớn 750 nm C 4.1014 Hz cịn bước sóng nhỏ 750 nm D nhỏ 4.1014 Hz cịn bước sóng 750nm

ĐÁP ÁN

Dạng BÀI TOÁN LIÊN QUAN ĐẾN TÁN SẮC 1 Tán sắc qua lƣỡng chất phẳng

Chiếu chùm ánh sáng trắng hẹp song song từ khơng khí vào nước góc tới

 

d d d t t

t d t

r ? sin i n sin r n s inr

r ? DT IO tan r tan r

              

Nếu đáy bể đặt gương phẳng chùm tán sắc phản xạ lên mặt nước có độ rộng D’T’ = 2DT, ló ngồi với góc ló góc tới i nên độ rộng chùm ló a = D’T’sin(90° − i)

t r d r O T D

Tia tới Phản xạ

i i

t r d r O T D

Tia tới Phản xạ

i i

D a T'

i

Ví dụ 1: Chiếu tia ánh sáng trắng hẹp từ khơng khí vào bể nước rộng góc tới 60° Chiều sâu nước bể (m) Tìm độ rộng chùm màu sắc chiếu lên đáy bể Biết chiết suất nước tia đỏ tia tím là: 1,33 1,34

A 1,0 cm B 1,1 cm C 1,3 cm D 1,2 cm Hướng dẫn

0 d

0

d t 0

t

r 40, 63 sin 60 2,33sin r 1,34.s inr

r 40, 26

  

   





 d t  

DT 100 t anr tan r 1,115 cm

     Chọn B

Bình luận thêm: Nếu đáy đặt gương phẳng song song với mặt nước độ rộng vệt sáng mặt nước D'T' = 2DT = 2,23 cm

Độ rộng chùm ló ngồi:  

aD 'T 'sin 90  i 1,115cm

Ví dụ 2: Từ khơng khí, chiếu chùm sáng hẹp (coi tia sáng) gồm hai xạ đơn sắc màu đỏ màu tím tới mặt chất lỏng suốt với góc tới 53° xảy tượng phản xạ khúc xạ Biết tia khúc xạ màu đỏ vng góc với tia phản xạ, góc tia khúc xạ màu tím tia khúc xạ màu đỏ 1° Chiết suất chất lỏng tia sáng màu tím

A 1,4105 B 1,3768 C 1,3627 D 1,3333 Hướng dẫn

* Tính t 00

t

sin i sin 54

n 1, 4105

sin r sin 35

  

 Chọn A

Tia tới Phản xạ

Đỏ Tím 54 54 35 36

2 Tán sắc qua mặt song song

Tia sáng Thủy tinh r i i I O T H i t r d

r rt rd i D

Áp dụng định luật khúc xạ: sin in sin rd dn sin rt tdd?, rt ?

   

d t

DT IO t anr tan r DH DT sin 90 i DT cos i

Ví dụ 1: Chiếu tia sáng trắng từ khơng khí vào thuỷ tinh có bề dày cm góc tới 80° Biết chiết suất thủy tinh tia đỏ tia tím 1,472 1,511 Tính khoảng cách hai tia ló đỏ tím

A 0,32 mm B 0,33 mm C 0,34 mm D 0,35 mm Hướng dẫn

   

0 d

0

d t 0

t

0

d t

r 41,99 sin 80 1, 472.sin r 1,511.s inr

r 40, 67 a DT.cos80 e tan r e tan r cos80 0,35 mm

                   3 Tán sắc qua thấu kính:

O Ft Fd

 

 

 

d d d t d t

d

d t

t d

t t

t

1 1

D n F F f f

f R R

1 1

D n f n

f R R 1 1 1

f n

D n

f R R

                                            

Nếu R1R2R thì:

    d d t t R f

2 n R f

2 n

          

Ví dụ 1: Một thấu kính thủy tinh hai mặt lồi giống nhau, bán kính R = 54 cm Chiết suất thấu kính ánh sáng đỏ nđ = 1,5 ánh sáng tím nt = 1,54 Khoảng cách hai tiêu điểm thấu kính đối

với ánh sáng đỏ ánh sáng tím

A 4,00 cm B 4,45 cm C 4,25 cm D 1,48 cm Hướng dẫn

  d t d t      

d t

R R 1

f F F f f cm

2 n n n

 

        

     Chọn A

Ví dụ 2: Một chùm ánh sáng trắng song song chiếu tới thấu kính mỏng Chùm tia ló màu đỏ hội tụ điểm trục cách thấu kính 20 cm Biết chiết suất thấu kính tia sáng màu tím màu đỏ 1,685 1,643 Độ tụ thấu kính tia sáng màu tím

A 0,0469 dp B 0,0533 dp C 4,69 dp D 5,33 dp Hướng dẫn

 

d t t

t d t t

t d d

f n n 0, 685

D f D 0, D 5,33 dp f n n 0, 643

 

       

  Chọn D

Chú ý: Thơng thường thấu kính có đường rìa đường trịn nên đặt chắn vng góc với trục sau thấu kính hội tụ chắn thu vệt sáng hình trịn Màu sắc đường kính vệt sáng phụ thuộc vào vị trí đặt VD: đặt tiêu điểm đỏ vệt sáng có tâm màu đỏ rìa màu tỉm đường kính CD tinh sau:

A O B D C Fđ t F  

 t  d t d t

1 t d

n F F f f

CD

1 AB OF f n

 

   



Ví dụ 3: Một thấu kính mỏng hai mặt lồi bán kính 10 cm, chiết suất chất làm thấu kính tia đỏ tia tím nđ = 1,61; nt = 1,69 Chiếu chùm ánh sáng trắng song song với trục Đặt

màn ảnh vng góc trục qua tiêu điểm tia đỏ Biết thấu kính có rìa đường trịn có đường kính 25 cm Tính đường kính vệt sáng

Hướng dẫn

 

 t   

d t d t

1 t d

n F F f f

CD 0, 69

1 CD 3,3 cm AB OF f n 0,5

 

        

 Chọn B

Ví dụ 4: Một thấu kính móng hội tụ gồm hai mặt cầu khác nhau, bán kính R, có chiết suất tia đỏ 1,60 tia tím 1,69 Ghép sát vào thấu kính thấu kính phân kỳ mỏng, mặt cầu giống nhau, bán kính R Tiêu điểm hệ thấy kính tia tia tím trùng Thấu kính phân kỳ có chiếu suất tia đỏ (n’đ) tia tím (n't) liên hệ với

A n’t = 2n’đ + B n’t = n’d + 0,01 C n’t= l,5n’đ B n’t = n’đ + 0,09

Hướng dẫn Độ tụ thấu kính mỏng ghép sát: D n 1  n ' 1 

R R

 

 

Vì tiêu điểm đỏ trùng với tiêu điểm tím nên DdDt

   '     ' 

d t

d t ' '

t d n n

2 n n

n n 0, 09

R R R R

 

 

        Chọn D

4 Tán sắc qua giọt nƣớc:

 

sin i n sin r

D i 90 2r 180 2i 4r 



       

  



d d t t

d d

0

t t

sin i n s inr n s inr D 180 2i 4r D 180 2i 4r

              

t d d t D D r r

      r r r i i O J S I r K D

Ví dụ 1: Một tia sáng Mặt Trời truyền mặt phẳng tiết diện thẳng qua tâm giọt nước hình cầu suốt với góc tới 43° Sau khúc xạ I tia sáng phảp xạ lần J lại khúc xạ truyền ngồi khơng khí P Biết chiết suất nước ánh sáng đỏ ánh sáng tím nđ = 1,3241; nt =

1,3639 Tính góc tạo tia ló đỏ tia ló tím

A 3,2° B 2,9° C 3,5° D 4°

Hướng dẫn d

0

d d t t d t 0

t

r 31, 00 sin i n s inr n s inr sin 43 1,3241sin r 1,3639sin r

r 30, 00

  

      

 

   0

t d d t

D D r r 31 30

         Chọn D

BÀI TẬP TỰ LUYỆN

Bài 1: Một lăng kính có góc chiết quang 5°, có chiết suất ánh sáng đỏ 1,643 ánh sáng tím 1,685 Chiếu chùm sáng trắng hẹp song song tới mặt bên lăng kính theo phương gần vng góc cho chùm ló mặt bên Biết góc lệch tia ló so với tia tới tính theo cơng thức D = (n − 1)A Góc hợp tia ló màu đỏ màu tím

A 0,24° B 3,24° C 3° D 6,24°

Bài 2: (CĐ 2010) Một lăng kính thủy tinh có góc chiết quang A = 40

đặt khơng khí Chiết suất lăng kính ánh sáng đỏ tìm 1,643 1,685 Chiếu lăng kính theo phương vng góc với mặt Biết góc lệch tia ló so với tia tới tính theo cơng thức D = (n – 1) A Góc tạo tia đỏ tia tím sau ló khỏi mặt bên lăng kính xấp xỉ

A 0,24° B 3,24° C 0,21° D 6,24°

Bài 3: Mơt lăng kính có góc chiết quang 6° Chiếu chùm tia sáng trắng hẹp song song tới mặt bên lăng kính với góc tới nhỏ cho chùm ló mặt bên Chiết suất lăng kính ánh sáng đỏ 1,5 ánh sáng tím 1,54 Biết góc lệch tia ló so với tia tới tính theo cơng thức D = (n − 1)A Góc hợp tia ló màu đỏ màu tím :

A 0,24° B 3,24° C 3° D 6,24°,

Bài 4: Góc chiết quang lăng kính 6° Chiếu tia sáng trắng vào mặt bên lăng kính theo phương vng góc với mặt phẳng phân giác góc chiết quang Đặt quan sát, sau lăng kính, song song với mặt phẳng phân giác góc chiết quang lăng kính cách mặt m Chiết suất lăng kính tia đỏ nđ = 1,50 tia tím nt = 1,56 Biết góc lệch tia ló so với tia tới tính theo cơng thức D = (n

A 6,8 mm B 12,6 mm C 9,3 mm D 15,4 mm

Bài 5: Một lăng kính thuỷ tinh có góc chiết quang 8°, chiết suất với tia tím 1,6644 với tia đỏ 1,6552 Chiếu chùm tia sáng trắng hẹp song song theo phương vng góc mặt bên AB lăng kính Sau lăng kính (m) đặt ảnh song song với mặt AB Biết góc lệch tia ló so với tia tới tính theo cơng thức D = (n − 1)A Khoảng cách hai vệt sáng đỏ tím gần giá trị sau đây?

A 1,6 mm B 1,2 mm C 1,5 mm D 1,3 mm

Bài 6: Một lăng kính có góc chiết quang nhỏ A = 6° có chiết suất n = 1,62 màu lục Chiếu chùm tia tới song song hẹp, màu lục vào cạnh lăng kính theo phương vng góc với mặt phẳng phân giác góc chiết quang A cho phần chùm tia sáng khơng qua lăng kính, phần qua lăng kính bị khúc xạ Khi E song song với mặt phẳng phân giác góc A cách m có hai vết sáng màu lục Biết góc lệch tia ló so với tia tới tính theo cơng thức D = (n − 1)A Khoảng cách hai vết sáng

A 5,6 cm B 5,6mm C 6,5 cm D 6,5 mm

Bài 7: Trong thí nghiệm người ta chiếu chùm ánh sáng trắng song song hẹp vào cạnh 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 m Biết góc lệch ciia tia ló so với tia tới tính theo cơng thức D = (n − 1)A Chiết suất lăng kính ánh sáng đỏ 1,61 ánh sáng tím 1,68 bề rộng dái quang phổ E

A 0,98 cm B 0,83 cm C 1,04 cm D 1,22 cm

Bài 8: Một bể nước rộng có đáy nằm ngang sâu l,2m Một chùm ánh sáng mặt trời chiếu vào mặt nước góc tới i cho sini = 0,8 Chiết suất nước ánh sáng đỏ 1,331 ánh sáng tím 1,343 Bề rộng dải quang phổ đáy bể

A 1,5cm B cm C 1,25 cm D 2,5cm

Bài 9: Chiếu chùm ánh sáng trắng hẹp song song từ khơng khí vào bể nước góc tới 60° chiều sâu bể nước m Dưới đáy bể đặt gương phẳng song song với mặt nước Biết chiết suất nước tia tím tia đỏ 1,34 1,33 Bề rộng dải quang phổ mặt nước

A 1,3cm B, 1,1 cm, C 2,2 cm, D 1,6 cm

Bài 10: Chiếu chùm ánh sáng trắng hẹp song song từ khơng khí vào bể nước góc tới 60° chiều sâu bể nước m Dưới đáy bể đặt gương phẳng song song với mặt nước Biết chiết suất nước tia tím tia đỏ 1,34 1,33 Tính độ rộng chùm tia ló mặt nước

A 1,3cm B 1,1 cm C 2,2 cm D 1,6 cm

Bài 11: Một bể nước rộng có đáy nằm ngang sâu 1,2 m Một chùm ánh sáng mặt trời chiếu vào mặt nước góc tới i cho tani = 4/3 Chiết suất nước ánh sáng đỏ 1,328 ánh sáng tím 1,343 Bề rộng dái quang phổ đáy bể

A 1,57 cm B cm C 1,25 cm D 2,5 cm

Bài 12: Chiếu chùm sáng trắng, hẹp, song song xuống mặt nước yên lặng, theo phương hợp với mặt nước góc 30° Biết chiết suất nước ánh sáng tím ánh sáng đỏ 1,343 1,329 Góc hợp tia khúc xạ đỏ tia khúc xạ tím nước

A 41’23,53" B 22'28,39" C 30'40,15" D 14'32,35"

Bài 13: Từ khơng khí người ta chiếu xiên tới mặt thủy tinh nằm ngang (góc tới nhỏ) chùm tia sáng hẹp song song gồm hai ánh sáng đơn sắc: màu vàng, màu chàm Khi chùm tia ló khỏi mặt

A chùm tia sáng hẹp song song

B gồm hai chùm tia sáng hẹp chùm màu vàng chùm màu chàm song song với không song song với chùm tới

C gồm hai chùm tia sáng hẹp chùm màu vàng chùm màu chàm song song với song song với chùm tới

D chùm tia màu vàng chùm tia màu chàm bị phàn xạ toàn phần

Bài 14: Chiếu tia sáng trắng từ khơng khí vào thuỷ tinh có bề dày 10 cm góc tới 60° Biết chiết suất thủy tinh tia đỏ tia tím 1,547; 1,562 Tính khoảng cách hai tia ló đỏ tún

A 0,83 cm B 0,35 cm C 0,99 cm D 0.047 cm

Bài 15: Chiếu tia ánh sáng trắng lên bề mặt mặt song song góc tới 45° Biết dày 20 cm có chiết suất tia sáng màu tím màu đỏ 1,685 1,643 Bề rộng chùm tia ló

A 2,63 mm B 3,66mm C 2,05 mm D 3,14 mm

Bài 16: Khi cho chùm ánh sáng trắng truyền tới thấu kính hội tụ theo phương song song với trục thấu kính sau thấu kính, trục chính, gần thấu kính điểm hội tụ của?

C ánh sáng có màu trung gian đỏ tím D ánh sáng màu tím

Bài 17: Một thấu kính hội tụ mỏng gồm hai mặt cầu lồi giống bán kính 30 cm Chiết suất thấu kính ánh sáng đỏ 1,5 ánh sáng tím 1,54 Khoảng cách tiêu điểm tia đỏ tiêu điểm tia tím thấu kính

A 27,78 cm B 22,2 cm C 2,22 cm D cm

Bài 18: Cho thấu kính hai mặt cầu lồi, bán kính 24 cm, chiết suất thuỷ tinh làm thấu kính với tia sáng màu đỏ nđ = 1,50, với tia sáng màu tím nt =1,54 Khoảng cách tiêu điểm tia đỏ tiêu điểm

đối với tia tím là:

A FđFt= 1,78cm B FdFt= 1,84 cm C FđFt = 1,58cm D FđFt=l,68cm

Bài 19: Cho thấu kính hai mặt lồi bán kính 25 cm Tính khoảng cách tiêu điểm tia đỏ tiêu điểm tia tím, biết chiết suất thấu kính hai tia nđ = 1,50; nt = 1,54

A 1,85 cm B 1,72 cm C 1,67 cm D 1,58 cm

Bài 20: Thấu kính mỏng hội tụ thủy tinh có chiết suất tia đỏ 1,5145, tia tím 1,5318 Tỉ số tiêu cự tia đỏ tiêu cự tia tím:

A 1,0336 B 1,0597 C 1,1057 D 1,2809

Bài 21: Trên bìa rộng có kht lỗ trịn đặt vừa khí vào thấu kính mỏng hai mặt lồi bán kính 4,2 cm, chiết suất chất làm thấu kính tia đỏ tia tím 1,6 1,7 Chiếu chùm ánh sáng trắng rộng song song với trục Phía sau bìa 3,5 cm đặt ảnh vng góc trục thu

A điểm sáng B vệt sáng hình trịn, tâm màu đỏ rìa màu tím C vệt sáng màu trắng D vệt sáng hình trịn, tâm màu tím rìa màu đỏ

Bài 22: Trên bìa rộng có kht lỗ trịn đặt vừa khí vào thấu kính mỏng hai mặt lồi bán kính 4,2 cm, chiết suất chất làm thấu kính tia đỏ tia tím 1,6 1,7 Chiếu chùm ánh sáng trắng rộng song song với trục Phía sau bìa 3,4 cm đặt ảnh vng góc trục thu vệt sáng hình trịn tâm

A khơng phải màu tím màu đỏ rìa màu tím B màu đỏ rìa màu tím

C khơng phải màu tím màu đỏ rìa màu đỏ D màu tím rìa màu đỏ

Bài 23: Trên bìa rộng có kht lỗ trịn đặt vừa khí vào thấu kính mỏng hai mặt lồi bán kính 4,2 cm, chiết suất chất làm thấu kính tia đỏ tia tím 1,6 1,7 Chiếu chùm ánh sáng trắng rộng song song với trục Phía sau bìa cm đặt ảnh vng góc trục thu

A điểm sáng B vệt sáng hình trịn, tâm màu đỏ rìa màu tím C vệt sáng màu trắng D vệt sáng hình trịn, tâm màu tím rìa màu đỏ

Bài 24: Hiện tượng cầu vòng tượng tán sắc ánh sáng Mặt Trời qua giọt nước tinh thể khơng khí Một tia sáng Mặt Trời truyền mặt phẳng tiết diện thẳng qua tâm giọt nước hình cầu suốt với góc tới 440 Sau khúc xạ tai sáng, phản xạ lần J lai khúc xạ

truyền ngồi khơng khí P Biết chiết suất nước ánh sáng đỏ ánh sáng tím nđ =

1,32; nt = 1,35 Tính góc tạo tai ló đỏ tia ló tím

A 3,20 B 2,90 C 3,50 D 4,90 Bài 25: Phát biểu sau nói chiết suất mơi trường ?

A Chiết suất môi trường suốt định ánh sáng đơn sắc

B Chiết suất môi trường suốt định ánh sáng đơn sắc khác khác C Với bước sóng ánh sáng qua mơi trường suốt dài chiết suất mơi trường lớn D Chiết suất môi trường suốt khác loại ánh sáng định có giá trị

ĐÁP ÁN

1.C 2.C 3.A 4.B 5.D 6.C 7.A 8.C 9.C 10.B

11.A 12.C 13.C 14.D 15.C 16.D 17.C 18.A 19.A 20.A

21.B 22.A 23.D 24.A 25.B 26 27 28 29 30