TÓM TẮT LÍ THUYẾT VÀ BÀI TẬP SÓNG ÁNH SÁNG

Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng khe Iâng nguồn S phát ra ba ánh sáng đơn sắc :màu tím 0,42μm, màu lục 0,56μm,,màu đỏ 0,7μm, giữa hai vân sáng liên tiếp có màu giống như màu vân sáng[r]

Bikiptheluc.com – Công phá THPT Quốc Gia Luyenthipro.vn – Cổng luyện thi trắc nghiệm trực tuyến

CHƯƠNG V SÓNG ÁNH SÁNG

A HỆ THỐNG KIẾN THỨC I Tán sắc ánh sáng

+ Tán sắc ánh sáng tượng lăng kính phân tích chùm sáng phức tạp thành chùm sáng có màu sắc khác

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

+ Ánh sáng trắng tổng hợp nhiều ánh sáng đơn sắc có màu từ đỏ đến tím

+ Chiết suất môi trường suốt phụ thuộc vào màu sắc ánh sáng đơn sắc, lớn tia tím nhỏ tia đỏ

+ Chiết suất: v c

n  vtím < vđỏ

+ Góc lệch (khi góc tới nhỏ) D = (n-1)A (với n, A: chiết suất, góc chiết quang lăng kính) II Nhiễu xạ ánh sáng - Giao thoa ánh sáng

1 Nhiễu xạ ánh sáng: tượng ánh sáng không tuân theo định luật truyền thẳng, ánh sáng truyền qua lỗ nhỏ, gần mép vật suốt không suốt

2 Kết thí nghiệm Young giao thoa ánh sáng

+ Đối với ánh sáng đơn sắc: vùng sáng hẹp có vân sáng , vân tối xen kẽ, song song cách

+ Đối với ánh sáng trắng: điểm O có vân sáng trắng, hai bên vân sáng, vân tối chồng chất hỗn độn có dạng dải sáng cầu vồng tím đỏ ngồi

3 Cơng thức giao thoa ánh sáng

a) Khoảng vân khoảng cách hai vân sáng (hoặc hai vân tối) cạnh i D a

 

a = S1S2 : khoảng cách hai khe sáng, : bước sóng ánh sáng D: khoảng cách từ hai khe sáng tới hứng vân (E) b) Vị trí vân sáng : xk =

D k

a



= ki ( k = 0,  1,  2, …gọi bậc giao thoa) c) Vị trí vân tối : xt = ( 1)

2 D k

a



 = (k +

2 ) i vân tối thứ n ứng với: k = (n – 1) 4 Mỗi ánh sáng đơn sắc có màu xác định, ứng với bước sóng (tần số) xác định Trong chân không o c

f

  c = 3.10 (m/s) tốc độ ánh sáng chân không Trong môi trường chiết suất n: o

n

 

Một số dạng tập giao thoa ánh sáng thường gặp

*Dạng Xác định bước sóng  ánh sáng đơn sắc thí nghiệm: ia D/ Chú ý

+ Giữa n vân sáng cạnh có (n – 1) khoảng vân  l = (n – 1)i

Bikiptheluc.com – Công phá THPT Quốc Gia Luyenthipro.vn – Cổng luyện thi trắc nghiệm trực tuyến

+ Khoảng cách hai vị trí vân sáng vân tối cạnh nhau:

2 i x  

*Dạng Xác định tính chất (sáng hay tối) vân giao thoa điểm M

 vị trí M cách O đoạn x = OM Ta xét tỷ số: xM i + Nếu: xM

i = k  M có vân sáng bậc k + Nếu: xM

i = (k + 0,5)  M có vân tối thứ (k+1) *Dạng Xác định số vân giao thoa

 Tính số vân sáng, số vân tối đoạn MN cách vân trung tâm O xM, xN (xM<xN) + Số vân sáng (NS): xM  ki  xN  M N

x x

k

i   i  NS = (tập giá trị k) + Số vân tối (Nt): xM  (k+ 0,5)i  xN  xM 0,5 xN 0,5

k

i    i   Nt = (tập giá trị k)

 Tính số vân sáng, số vân tối miền giao thoa có bề rộng L + Tính số khoảng vân bề rộng miền giao thoa:

2 L n

i

 ( n  N ) + Số vân sáng: NS = 2n +

+ Số vân tối

*Dạng Khi chiếu vào khe S đồng thời hai ánh sáng đơn sắc có bước sóng 1 , 2: có

hai hệ vân hai ánh sáng đơn sắc đó, đồng thời xuất số vân trùng (cùng màu với vân sáng trung tâm)

 Tại vị trí vân trùng (hai vân sáng trùng nhau): xk1xk2 k1 1 k22 ( k1, k2 Z ) *Dạng Khi chiếu vào khe S nguồn sáng trắng: ( 0,38m    0,76m )

 Tại điểm có chồng chất nhiều vân sáng, tối khác + Ánh sáng đơn sắc có vân sáng vị trí M cách O đoạn x:

xk = k D a



= x  ax kD

  0,38m  ax

kD  0,76m

 số vân sáng NS = (tập giá trị k = …… )

 Độ rộng quang phổ liên tục bậc k màn:

a D k

xk  (d t) 

III Máy quang phổ

a) Định nghĩa: Máy quang phổ dụng cụ dùng để phân tích chùm sáng phức tạp thành thành phần đơn sắc khác

b) Cấu tạo hoạt động: có ba phận chính:

 Ống chuẩn trực phận tạo chùm sáng song song

 Lăng kính có tác dụng phân tích chùm sáng chiếu tới, thành chùm sáng đơn sắc  Nt = 2n phần lẻ < 0,5

Bikiptheluc.com – Công phá THPT Quốc Gia Luyenthipro.vn – Cổng luyện thi trắc nghiệm trực tuyến

 Buồng ảnh phận dùng để thu (chụp) ảnh quang phổ

Mỗi chùm sáng đơn sắc tạo kính ảnh vạch màu đơn sắc Tập hợp vạch màu đơn sắc tạo thành quang phổ nguồn sáng S

IV Các loại quang phổ

Quang phổ Quang phổ liên tục Quang phổ vạch phát xạ Quang phổ vạch hấp thụ Định nghĩa Gồm nhiều dải màu từ đỏ đến tím, nối liền

một cách liên tục

Gồm vạch màu riêng lẻ ngăn cách khoảng tối

Những vạch tối riêng lẻ quang phổ liên tục

Nguồn phát Do chất rắn, lỏng, khí áp suất cao kích thích phát

Do chất khí áp suất thấp kích thích phát

Nhiệt độ đám khí hấp thụ phải thấp nhiệt độ nguồn phát sáng

Tính chất Ứng dụng

 Không phụ thuộc vào chất nguồn sáng, phụ thuộc vào nhiệt độ nguồn sáng

 Dùng đo nhiệt độ nguồn sáng

 Mỗi nguyên tố hóa học có quang phổ vạch đặc trưng riêng ( số vạch, màu vạch, vị trí vạch, )

 Dùng xác định thành phần cấu tạo nguồn sáng

 Ở nhiệt độ, vật có khả phát xạ xạ đơn sắc có khả hấp thụ xạ đơn sắc

 Dùng nhận biết chất hấp thụ V Các loại tia khơng nhìn thấy

Tia (bức xạ) Hồng ngoại Tử ngoại Rơn ghen (Tia X)

Định nghĩa

Là xạ khơng nhìn thấy có chất sóng điện từ, có bước sóng dài

hơn bước sóng tia đỏ

Là xạ khơng nhìn thấy có chất sóng điện từ, có bước sóng ngắn bước sóng tia tím

Là xạ khơng nhìn thấy có chất sóng điện từ, có bước sóng ngắn bước sóng tia tử ngoại

Nguồn phát  Mọi vật bị nung nóng phát tia hồng ngoại

 Do vật bị nung nóng từ 20000C trở lên phát

 Tia X tạo ống Rơn-ghen hay ống Cu-lit-giơ

Tính chất công dụng

 Tác dụng nhiệt

 tác dụng kính ảnh

 tác dụng quang điện

 biến điệu SĐT + Dùng sấy khô, sưỡi ấm + Chụp ảnh vào ban đêm + Dùng điều khiển từ xa

 Gây phản ứng quang hợp

 tác dụng kính ảnh

 tác dụng quang điện

 tác dụng phát quang, ion hóa khơng khí

 tác dụng sinh học

 bị nước, thủy tinh hấp thụ + Dùng tiệt trùng, chữa bệnh còi xương

+ dị tìm vết nứt bề mặt kim loại

 Có khả đâm xuyên

 tác dụng kính ảnh

 tác dụng quang điện

 tác dụng phát quang, ion hóa khơng khí

 tác dụng sinh học

+ Dùng chiếu, chụp điện, chữa bệnh ung thư

+ kiểm tra khuyết tật sản phẩm đúc

Bikiptheluc.com – Công phá THPT Quốc Gia Luyenthipro.vn – Cổng luyện thi trắc nghiệm trực tuyến sóng vơ tuyến điện, tia hồng ngoại, ánh sáng nhìn thấy, tia tử ngoại, tia X, tia gamma có chất sóng điện từ, chúng khác bước sóng ( tần số)

+ Các tia có bước sóng ngắn có tính đâm xun, làm phát quang, ion hóa khơng khí + Các tia có bước sóng dài, ta dễ quan sát tượng giao thoa, nhiễu xạ

Nếu xếp theo thứ tự bước sóng giảm dần ( tần số tăng dần) ta thang sóng điện từ sau: Sóng vơ tuyến, tia hồng ngoại, ánh sáng nhìn thấy, tia tử ngoại, tia X, tia gamma

PHƢƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP SÓNG ÁNH SÁNG

Khi tiến hành thí nghiệm Y-âng với bước sóng khác nhau, đề có yêu cầu sau:

Yêu cầu 1: Xác định khoảng cách ngắn vân sáng màu với vân sáng trung tâm (giữa hai vân sáng trùng nhau, vị trí trùng hai vân sáng,khoảng cách từ vân sáng trung tâm đến vân sáng màu với gần )

Phƣơng pháp:

Bước 1: Khi vân sáng trùng nhau: k1λ1 = k2λ2 = k3λ3 = = knλn k1i1 = k2i2 = k3i3 = = knin k1a = k2b = k3c = = knd

Bước 2: Tìm BSCNN a,b,c,d ( với hai bước sóng ta lập tỉ số tìm ln k1 k2) Bước 3: Tính: k1 BSCNN ; k2 BSCNN ; k3 BSCNN ; k4 BSCNN

a b c d

   

Bước 4: Khoảng cách cần tìm : Vân sáng :  x k i1 k i2.2 k i3 k i4.4

Vân tối :  x (k1 0, 5).i1 (k2 0, 5).i2 (k30, 5).i3

Ví dụ 1: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng I-âng Hai khe hẹp cách 1mm, khoảng cách từ quan sát đến chứa hai khe hẹp 1,25m Ánh sáng dùng thí nghiệm gồm hai ánh sáng đơn sắc có bước sóng

λ1 = 0,64μm λ2 = 0,48μm Khoảng cách từ vân sáng trung tâm đến vân sáng màu với gần là:

A 3,6mm B 4,8mm C 1,2mm D 2,4mm Giải:

a = 10-3m D = 1,25m λ1 = 0,64μm λ2 = 0,48μm Δx = ?

Ví dụ 2: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng khe young khoảng cách khe kết hợp a = mm, khoảng cách từ hai khe đến D = 50cm ánh sáng sử dụng gồm xạ có bước sóng : λ1 = 0,64μm , λ2 = 0,6μm , λ3 = 0,54μm λ4 = 0,48μm Khoảng cách ngắn hai vân màu với vân sáng trung tâm là?

A 4,8mm B 4,32 mm C 0,864 cm D 4,32cm Giải:

a = 10-3m D = 0,5m λ1 = 0,64μm λ2 = 0,6μm λ3 =0,54μm λ4 = 0,48μm Δx = ?

Khi vân sáng trùng nhau:

1

1 2

2

6

1

3

1

0, 48 k =k

0, 64

0, 64.10 1, 25

ây: k ; 3

10 2, 4.10 2,

k k

D

V k x i m mm

a 

 



  



 



 

       

Khi vân sáng trùng nhau:

1 2 3 4

1 4

1

1

k = k k = k k 0,64 = k 0, k 0,54 = k 0, 48 k 64 = k 60 k 54 = k 48 k 64 = k 60 k 54 = k 48 k 32 = k 30 k 27 = k 24

(32, 30, 27, 24) 4320

4320 4320 4320 4320

135; 144; 160;

32 30 27 24

BSCNN

k k k k

      

   

 



       

1

180 ây: 135 144 160 180 0, 0432 4, 32 ý D

Bikiptheluc.com – Công phá THPT Quốc Gia Luyenthipro.vn – Cổng luyện thi trắc nghiệm trực tuyến Yêu cầu 2: Xác định số vân sáng khoảng vân sáng liên tiếp có màu giống với VSTT Phƣơng pháp:

Bƣớc 1: Tính k1→ k4 yêu cầu

Bƣớc 2: Xác định vị trí trùng cho cặp xạ (Bước phức tạp) Nguyên tắc lập tỉ số cặp:

1

2

3

1

k k k k

k k k k

 

 

Các cặp tỉ số nhân đôi liên tục đạt giá trị k1→ k4 tính - Có lần nhân đơi khoảng có nhiêu vị trí trùng cho cặp (Lưu ý: xác định rõ xem tính khoảng hay đoạn )

Ví dụ : Trong thí nghiệm I- âng giao thoa ánh sáng , hai khe chiếu đồng thời xạ đơn sắc có bước sóng : λ1 = 0,4μm , λ2 = 0,5μm , λ3 = 0,6μm Trên quan sát ta hứng hệ vân giao thoa , khoảng hai vân sáng gần màu với vân sáng trung tâm , ta quan sát số vân sáng : A.34 B 28 C 26 D 27

Giải: Khi vân sáng trùng nhau: k1λ1 = k2λ2 = k3λ3

k10,4 = k20,5 = k30,6 <=> 4k1 = 5k2 = 6k3 BSCNN(4,5,6) = 60

=> k1 = 15 ; k2 = 12 ; k3 = 10 Bậc 15 λ1 trùng bậc 12 λ2 trùng với bậc 10 λ3 Trong khoảng phải có: Tổng số VS tính tốn = 14 + 11 + = 34

Ta xẽ lập tỉ số k1 = 15 ; k2 = 12 ; k3 = 10 - Với cặp λ1, λ2 :

2

5 10 15 12 k

k

 

   

Như vậy: Trên đoạn từ vân VSTT đến k1 = 15 ; k2 = 12 có tất vị trí trùng Vị trí 1: VSTT

Vị trí 2: k1 = ; k2 = Vị trí 3: k1 = 10 ; k2 = Vị trí 4: k1 = 15 ; k2 = 12 - Với cặp λ2, λ3 :

3

6 12 10 k

k

 

  

Như vậy: Trên đoạn từ vân VSTT đến k2 = 12 ; k3 = 10 có tất vị trí trùng Vị trí 1: VSTT

Vị trí 2: k2 = ; k3 =

Số VS quan sát = Tổng số VS tính tốn – Số vị trí trùng

Lưu ý: Tổng số VS tính toán ( đoạn) = k1 + k2 + k3 + k4

Tổng số VS tính tốn ( khoảng giữa) = (k1– 1) + (k2– 1) + (k3– 1) + (k4– 1)

=> Trong khoảng có vị trí trùng

Bikiptheluc.com – Công phá THPT Quốc Gia Luyenthipro.vn – Cổng luyện thi trắc nghiệm trực tuyến Vị trí 3: k2 = 12 ; k3 = 10

- Với cặp λ1, λ3 :

3

3 12 15

2 10

k k

 

     

Như vậy: Trên đoạn từ vân VSTT đến k1 = 15 ; k3 = 10 có tất vị trí trùng Vị trí 1: VSTT

Vị trí 2: k1 = ; k3 = Vị trí 3: k1 = ; k3 = Vị trí 4: k1 = ; k3 = Vị trí 5: k1 = 12 ; k3 = Vị trí 6: k1 = 15 ; k3 = 10

Vậy tất có + +4 =7 vị trí trùng xạ

Số VS quan sát = Tổng số VS tính tốn – Số vị trí trùng = 34 – = 27 vân sáng

Câu 1: thí nghiệm Y- âng giao thoa ánh sáng đơn sắc :λ1(tím) = 0,4μm , λ2(lam) = 0,48μm , λ3(đỏ) = 0,72μm Trong khoảng hai vân sáng liên tiếp có màu giống màu vân trung tâm có 35 vân màu tím Số vân màu lam vân màu đỏ nằm hai vân sáng liên tiếp kể

A 30 vân lam, 20 vân đỏ B 31 vân lam, 21 vân đỏ

C 29 vân lam, 19 vân đỏ D 27 vân lam, 15 vân đỏ

Giải: Vì hai vân sáng liên tiếp có màu giống màu vân trung tâm có 35 vân màu tím nên k1 = 36 Ta lập tỉ số k1 = 36

1

2

3

3

3

3

6 12 18 24 30 36

5 10 15 20 25 30

3 30 20 36 20 k

k k k k k

     

      

  

  

Câu 2: Thí nghiệm GT AS khe Young.Ánh sáng sử dụng gồm ba xạ đỏ, lục, lam có bước sóng lần lượt : λ1 = 0,64μm, λ2 = 0,54μm, λ3 = 0,48μm Vân sáng kể từ vân sáng trung tâm có màu với vân sáng trung tâm ứng với vân sáng bậc vân sáng màu lục?

A 24 B 27 C 32 D 18

Giải:Khi vân sáng trùng nhau: k1λ1 = k2λ2 = k3λ3

k10,64 = k20,54 = k30,48 <=> 64k1 = 54k2 = 48k3 <=> 32k1 = 27k2 = 24k3 BSCNN(32,27,24) = 864 => k1 = 27 ; k2 = 32 ; k3 = 36

Vân sáng có màu với vân sáng trung tâm : vị trí Bậc 27 λ1 trùng bậc 32 λ2 trùng với bậc 36 λ3

Ta lập tỉ số khi: k1 = 27 ; k2 = 32 ; k3 = 36

1

2

3

3

3

3

27 32

8 16 24 32

9 18 27 36

3 12 15 18 21 24 27

4 12 16 20 24 28 32 36

k k k k k k

     

 

    

         

=> Trong khoảng có vị trí trùng

Vậy vị trí có:

k1 = kđỏ = 27 (ứng với vân sáng bậc 27) k2 = klục = 32 (ứng với vân sáng bậc 32) k3 = klam = 36 (ứng với vân sáng bậc 36) ý C

Bikiptheluc.com – Công phá THPT Quốc Gia Luyenthipro.vn – Cổng luyện thi trắc nghiệm trực tuyến Câu 3(ĐH - A - 2011): Trong thí nghiệm Y-âng giao thoa ánh sáng, khe hẹp S phát đồng thời ba xạ đơn sắc có bước sóng 1 = 0,42m, 2 = 0,56m 3 = 0,63m Trên màn, khoảng hai vân sáng liên tiếp có màu giống màu vân trung tâm, hai vân sáng hai xạ trùng ta tính vân sáng số vân sáng quan sát

A 21 B 23 C 26 D 27

Giải: Trong khoảng hai vân sáng liên tiếp có màu giống màu vân trung tâm tức vị trí trùng Khi vân sáng trùng nhau: k1λ1 = k2λ2 = k3λ3

k10,42 = k20,56 = k30,63 <=> 42k1 = 56k2 = 63k3 <=> 6k1 = 8k2 = 9k3 BSCNN(6,8,9) = 72 => k1 = 12 ; k2 = ; k3 = Trong khoảng có: Tổng số VS tính tốn = 11 + + = 26

Vân sáng có màu với vân sáng trung tâm : vị trí Bậc 12 λ1 trùng bậc λ2 trùng với bậc λ3

Ta lập tỉ số khi: k1 = 12 ; k2 = ; k3 =

1

2

3

3

3

3

4 12

3

9

3 12

2

k k k k k k

     

   

 

    

Câu 4:Trong thí nghiê ̣m I -âng ,cho bức xa ̣ :1 = 400m, 2 = 500m 3 = 600m.Trên màn quan sát ta hứng được ̣ vân giao thoa khoảng vân sáng gần màu với vân sáng trung tâm , ta quan sát được số vân sáng là :

A.54 B.35 C.55 D.34 Giải:

Khi vân sáng trùng nhau: k1λ1 = k2λ2 = k3λ3 k1400 = k2500 = k3600 <=> 4k1 = 5k2 = 6k3

BSCNN(4,5,6) = 120 => k1 = 30 ; k2 = 24 ; k3 = 20

Trong khoảng có: Tổng số VS tính toán = 29 + 23 + 19 = 71 vân sáng

Ta lập tỉ số khi: k1 = 30 ; k2 = 24 ; k3 = 20 ( Vị trí trùng thứ VSTT) - Với cặp λ1, λ2 :

2

15

vi tri trung thu

k 10 20 25

2 30 vi tri trung

24 thu

1

k 16 20



      

 ( ) ( )

Như vậy: Trên đoạn từ vân VSTT đến k1 = 30 ; k2 = 24 có tất vị trí trùng

- Với cặp λ2, λ3 :

3

3

12

vi tri trung th

k 18

k 15

24

u vi tri trung th

20 u

10



    

 ( ) ( )

Như vậy: Trên đoạn từ vân VSTT đến k2 = 24 ; k2 = 20 có tất vị trí trùng

Trong khoảng có :

2 vị trí trùng (của λ1λ2) + vị trí trùng (của λ2λ3) + vị trí trùng (của λ1λ3) = vị trí trùng

Vậy:

Số VS quan sát = 26 – = 21 vân sáng ý A

=> Trong khoảng có vị trí trùng 2

k 10 20 25

k

15

12 16 20 

     



=> Trong khoảng có vị trí trùng 3

k 18

k

12 10 15 

   

Bikiptheluc.com – Công phá THPT Quốc Gia Luyenthipro.vn – Cổng luyện thi trắc nghiệm trực tuyến

- Với cặp λ1, λ3 :

3

15

vi tri trung thu

k 12 18 21 24 27

k 12 14 14 14 vi tri trung t

3

0 hu 10

0



          

 ( ) ( )

Như vậy: Trên đoạn từ vân VSTT đến k1 = 30 ; k3 = 20 có tất 11 vị trí trùng

Vậy : Số VS quan sát = 71 – (5 + + 9) = 54 vân sáng

Câu : Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng khe young Nguồn S phát ánh sáng đơn sắc có bước sóng : : λ1 (tím) = 0,42μm , λ2 (lục) = 0,56μm , λ3 (đỏ) = 0,7μm Giữa hai vân sáng liên tiếp có màu giống màu vân sáng trung tâm có 14 vân màu lục Số vân tím màu đỏ nằm hai vân sáng liên tiếp kể ?

A.19 vân tím , 11 vân đỏ B 20 vân tím , 12 vân đỏ C.17 vân tím , 10 vân đỏ D 20 vân tím , 11 vân đỏ Giải:

Giữa hai vân sáng liên tiếp có màu giống màu vân sáng trung tâm có 14 vân màu lục nên klục = k2 = 15

Khi vân sáng trùng nhau: k1λ1 = k2λ2 = k3λ3 => k142 = k256 = k370 <=> 3k1 = 4k2 = 5k3 BSCNN(3,4,5) = 60

=> k1 = k tím = 20 khoảng 2VS liên tiếp có màu giống màu VS trung tâm có 19 vân màu tím => k3 = 12 khoảng hai VS liên tiếp có màu giống màu vân sáng trung tâm có 11 vân màu đỏ

Câu 6. Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng khe Iâng nguồn S phát ba ánh sáng đơn sắc :màu tím 0,42μm, màu lục 0,56μm,,màu đỏ 0,7μm, hai vân sáng liên tiếp có màu giống màu vân sáng trung tâm có 11 cực đại giao thoa ánh sáng đỏ Số cực đại giao thoa ánh sáng lục tím hai vân sáng liên tiếp nói :

A 14vân màu lục ,19 vân tím B 14vân màu lục ,20vân tím

C 15vân màu lục ,20vân tím D 13vân màu lục ,18vân tím

Giải: λ1 (tím) = 0,42μm , λ2 (lục) = 0,56μm , λ3 (đỏ) = 0,7μm

Vì hai vân sáng liên tiếp có màu giống màu vân sáng trung tâm có 11 cực đại giao thoa ánh sáng đỏ => kđỏ = k3 = 12

Từ BSCNN => k1 = k tím = 20 => hai vân sáng liên tiếp có màu giống màu vân sáng trung tâm có 19 vân màu tím

=> klục = k2 = 15 => hai vân sáng liên tiếp có màu giống màu vân sáng trung tâm có 14 vân màu lục

BÀI TẬP SĨNG ÁNH SÁNG

Câu Trong thí nghiệm Iâng giao thoa ánh sáng, nguồn sáng S cách hai khe phát đồng thời ba xạ đơn sắc có bước sóng 1=0.48m, 2=0.56m,3=0,64m Trên quan sát ta gọi M N hai vạch sáng liên tiếp có màu giống màu vạch sáng trung tâm Tổng số vân sáng ba xạ có khoảng M N ( không kể M N)

A.67 B 70 C 76 D 73

Câu 2: Trong thí nghiệm giao thoa Y-âng, nguồn S phát xạ có bước sóng 500nm, khoảng cách hai khe 1,5mm, quan sát E cách mặt phẳng hai khe 2,4m Dịch chuyển mối hàn cặp nhiệt điện E theo đƣờng vng góc với hai khe, sau khoảng kim điện kế lại lệch nhiều nhất?

=> Trong khoảng có vị trí trùng

3

15 10

k 3 6 12 18 21 24 27

k 2 4 6 8 12 14 14 14



         

Bikiptheluc.com – Công phá THPT Quốc Gia Luyenthipro.vn – Cổng luyện thi trắc nghiệm trực tuyến

A 0,4 mm B 0,6 mm C 0,8 mm D 0,3 mm

Câu 3: Trong thí nghiệm I-âng giao thoa ánh sáng nguồn phát đồng thời hai xạ đơn sắc λ1 = 0,64μm (đỏ), λ2 = 0,48μm (lam) hứng vân giao thoa Trong đoạn vân sáng liên tiếp màu với vân trung tâm có số vân đỏ vân lam

A vân đỏ, vân lam B vân đỏ, vân lam C vân đỏ, vân lam D vân đỏ, vân lam

Câu 4:) Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng khe young Nguồn S phát ánh sáng đơn sắc có bước sóng : : λ1 (tím) = 0,42μm, λ2 (lục) = 0,56μm, λ3 (đỏ) = 0,7μm Giữa hai vân sáng liên tiếp có màu giống màu vân sáng trung tâm có 14 vân màu lục Số vân tím màu đỏ nằm hai vân sáng liên tiếp kể là:

A 19 vân tím, 11 vân đỏ B 20 vân tím, 12 vân đỏ C 17 vân tím, 10 vân đỏ D 20 vân tím, 11 vân đỏ

Câu 5: Thực hiên giao thoa ánh sáng với hai xạ thấy có bước sóng λ1 = 0,64μm, λ2 Trên hứng vân giao thoa, hai vân gần màu với vân sáng trung tâm đếm 11 vân sáng Trong số vân xạ λ1 xạ λ2 lệch vân, bước sóng λ2 là:

A 0,4μm B 0,45μm C 0,72μm D 0,54μm

Câu 6: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng khe Iâng nguồn S phát ba ánh sáng đơn sắc: màu tím m



1 0,42 , màu lục 2 0,56m, màu đỏ 3 0,7mgiữa hai vân sáng liên tiếp có màu giống màu vân sáng trung tâm có 11 cực đại giao thoa ánh sáng đỏ Số cực đại giao thoa ánh sáng lục tím hai vân sáng liên tiếp nói là:

A 14 vân màu lục, 19 vân tím B 14 vân màu lục, 20 vân tím C 15 vân màu lục, 20 vân tím D 13 vân màu lục, 18 vân tím

Câu 7: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng Y-âng, nguồn S phát đồng thời ba xạ có bước sóng 1400nm;

2 500nm; 750nm

    Giữa hai vân sáng gần màu với vân trung tâm cịn quan sát thấy có loại vân sáng?

A B C D

Câu 8: Một tia sáng trắng chiếu tới mặt bên lăng kính thuỷ tinh tam giác Tia ló màu vàng qua lăng kính có góc lệch cực tiểu Biết chiết suất lăng kính ánh sáng vàng, ánh sáng tím nv = 1,5 nt = 1,52 Góc tạo tia ló màu vàng tia ló màu tím có giá trị xấp xỉ bằng: A 0,770

B 48,590 C 4,460- D 1,730

Câu Thực thí nghiệm giao thoa khe Y-âng, khoảng cách hai khe 1,2mm khoảng cách từ hai khe đến 1,8m, nguồn sáng có bước sóng 0,75m đặt cách 2,8m Dịch chuyển nguồn sáng S theo phương song song với hai khe đoạn y=1,5mm Hai điểm M,N có tọa độ 4mm 9mm Số vân sáng số vân tối đoạn MN sau dịch chuyển nguồn là:

A vân sáng, vân tối B vân tối, vân sáng C vân sáng, vân tối D vân sáng, vân tối

Câu 10 Thí nghiệm giao thoa ánh sáng Young Chiếu hai khe ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ1 = 0,6μm quan sát, ta thấy có vân sáng liên tiếp cách 9mm Nếu chiếu hai khe đồng thời hai xạ λ1 λ2 người ta thấy M cách vân trung tâm 10,8mm vân có màu giống vân trung tâm, khoảng M vân sáng trung tâm cịn có vị trí vân sáng giống màu vân trung tâm Bước sóng xạ λ2

Bikiptheluc.com – Công phá THPT Quốc Gia Luyenthipro.vn – Cổng luyện thi trắc nghiệm trực tuyến 10 Câu 11: Trong TN giao thoa as, nguồn k/hợp pha VSTT cách nguồn Nếu làm cho nguồn kết hợp lệch pha VS ntn?

Câu 12: Trong thí nghiệm Y-âng, nguồn S phát xạ đơn sắc , quan sát cách mặt phẳng hai khe khoảng không đổi D, khoảng cách hai khe S1S2 = a thay đổi (nhưng S1 S2 cách S) Xét điểm M màn, lúc đầu vân sáng bậc 4, giảm tăng khoảng cách S1S2 lượng a vân sáng bậc k bậc 3k Nếu tăng khoảng cách S1S2 thêm 2a M là:

A vân tối thứ B vân sáng bậc C vân sáng bậc D vân sáng bậc

Câu 13: Trong thí nghiệm giao thoa với khe Y âng Nguồn sáng S nguồn hỗn tạp gồm hai ánh sáng đơn sắc Ánh sáng 1 = 520nm, ánh sáng có bước sóng 2 [620nm-740nm] Quan sát hình ảnh giao thoa người ta nhận thấy khoảng vị trí trùng thứ hai hai vân sáng đơn sắc 1, 2 vân trung tâm (khơng kể vân trung tâm), có 12 vân sáng với ánh sáng có bước sóng 1 nằm độc lập Bước sóng 2 có giá trị là:

A.728nm B.693,3nm C.624nm D.732nm

Câu 14 Trong thí nghiệm I âng giao thoa ánh sáng, khoảng cách hai khe a = 2mm, khoảng cách từ hai khe đến ảnh D = 2m Nguồn S phát ánh sáng trắng có bước sóng từ 0,38m đến 0,76m Vùng phủ quang phổ bậc ba bậc bốn có bề rộng

A 0,38mm B 0,76mm C 1,52mm D

17 Bài lƣợng tử ánh sáng có giải chi tiết

Câu Một nguồn sáng có cơng suất P=2W, phát ánh sáng có bước sóng λ=0,597µm tỏa theo hướng Nếu coi đường kính mắt 4mm mắt cịn cảm nhận ánh sáng tối thiểu có 80 phơtơn lọt vào mắt 1s Bỏ qua hấp thụ phôtôn môi trường Khoảng cách xa nguồn sáng mà mắt cịn trơng thấy nguồn

A 27 km B 470 km C km D 274 km Giải: Cường độ sáng I điểm cách nguồn R tính theo công thức: I = 2

4 R P



Năng lượng ánh sáng mà mắt nhận được: W = IS = I

4 d



= 2 R

P



2 d



= 2

16R Pd

(d đường kính mắt) mà W = 80



hc > 80



hc

= 2

16R Pd

-> R =

hc Pd

80 16

2

= 0,274.106 (m) = 274 (km) Chọn đáp án D

Câu 2: Giới hạn quang điện kẽm 0,350m, đồng 0,300m Nếu chiếu xạ có bước sóng 0,320m vào kẽm tích điện dương đồng tích điện âm đặt lập thì:

A Tấm kẽm tích điện dương, đồng tích điện âm trước B Tấm kẽm tích điện dương, đồng dần trở nên trung hoà điện

C Điện tích dương kẽm lớn dần, đồng dần điện tích âm; D Tấm kẽm đồng dần trở nên trung hoà điện;

Chọn đáp án C

λKT < λ0Zn tượng quang điện xảy ra, kẽm bớt electron, điện tích dương kẽm tăng lên Cịn đồng dần điện tích âm tác dụng nhiệt xạ chiếu vào (sự xạ nhiệt electron)

Câu Hiệu điện hãm tế bào quang điện 1,5 V Đặt vào hai đầu anot (A) catot (K) tế bào quang điện điện áp xoay chiều: uAK = cos (

3

100t ) (V) Khoảng thời gian dòng điện chạy tế bào phút là:

Bikiptheluc.com – Công phá THPT Quốc Gia Luyenthipro.vn – Cổng luyện thi trắc nghiệm trực tuyến 11

Giải: Dòng điện chạy qua tế bào uAK -1,5 V Căn vòng tròn lượng giác suy chu kỳ T = 0,02 s thời gian chạy qua tế bào

3 2T

= 0,04/3 (s) Trong phút, (số chu kì 120:0,02 = 6000) thời gian chạy qua là: t = 2.120/3 = 80 s Chọn đáp án C

Câu 4: Mức lượng ng tử hidro có biểu thức En= -13.6/n2

eV Khi kích thích ng tử hidro từ quỹ đạo dừng m lên quỹ đạo n lượng 2.55eV, thấy bán kính quỹ đạo tăng lần bước sóng nhỏ mà ng tử hidro phát là:

A:1,46.10-6 m B:9,74.10-8 m C:4,87.10-7 m D:1,22.10-7 m Giải: rm = m2

r0; rn = n2r0 ( với r0 bán kính Bo) m

n r r

= 2

m n

= > n = 2m > En – Em = - 13,6 ( 12 n -

1

m ) eV = 2,55 eV -> - 13,6 ( 2

4

m -

m ) eV = 2,55 eV ->

m 13,6 = 2,55 -> m = 2; n = bước sóng nhỏ mà ng tử hidro phát là:



hc

= E4 – E1 = -13,6.( 12

n - 1) eV = 13,6 16 15

,1,6.10-19 = 20,4 10-19 (J) ->  =

1

4 E

E hc

 = 19

8 34

10 , 20

10 10 625 ,

 

= 0,974.10-7m = 9,74.10-8m Chọn đáp án B

Câu 5: Cơng kim loại A 3,86 eV; kim loại B 4,34 eV Chiếu xạ có tần số f =1,5.1015 Hz vào cầu kim loại làm hợp kim AB đặt lập cầu tích điện đến điện cực đại Vmax Để cầu tích điện đến điện cực đại 1,25Vmax bước sóng xạ điện từ chiếu vào cầu có độ lớn xấp xỉ

A 0,176μm B 0,283μm C 0,183μm D 0,128μm Giải:

hf = AA + eVAmax = AB + eVBmax Do AB > AA nên VAmx > VBmax - Vmax = VAmax hf = AA + eVAmax (*)

hf’ = AA + 1,25eVAmax (**) = AA + 1,25( hf – AA) = 1,25hf – 0,25AA f’ = 1,25f – 0,25AA/h = 1,642 1015 Hz

Bước sóng xạ điện từ chiếu vào cầu có độ lớn : ’ =

' f c

=

' 10 642 ,

10

15

 0,183μm Chọn đáp án C

Câu Một pin quang điện gồm nhiều pin mắc nối tiếp Diện tích tổng cộng pin 0,4 m2 Dòng ánh sáng chiếu vào pin có cường độ 1000 W/m2 Khi cường độ dòng điện mà pin cung cấp cho mạch ngồi 2,85A điện áp đo hai cực pin 20 V Hiệu suất pin

A 43,6% B 14,25% C 12,5% D 28,5%

Giải: Công suất ánh sáng chiếu vào diện tích bề mặt pin: P = 1000 0,4 = 400 W Công suất tiêu thụ mạch ngoài: P’ = UI = 57 W

Hiệu suất pin H = P P'

= 400

57

Bikiptheluc.com – Công phá THPT Quốc Gia Luyenthipro.vn – Cổng luyện thi trắc nghiệm trực tuyến 12 Câu 7: Người ta dùng loại laze có cơng suất P = 12 W để làm dao mổ Tia laze chiếu vào chỗ mổ làm nước phần mô chỗ bốc mơ bị cắt Nhiệt dung riêng nước 4186 J/kg.độ Nhiệt hóa nước L = 2260 kJ/kg, nhiệt độ thể 37oC, khối lượng riêng nước 1000 kg/m3 Thể tích nước mà tia laze làm bốc 1s

A 4,557 mm3 B 7,455 mm3 C 4,755 mm3 D 5,745 mm3 Giải:

Gọi m khối lượng nước bốc P t = m(ct + L) -> m =

L t c

Pt 

 V = D m

=

) (c t L D

Pt 

 > V = ) 10 2260 63 4186 ( 10 12

3  = 4,75488.10

-9

m3 = 4,755 mm3 Chọn đâp án C

Câu 8: Trong ống Cu-lit-giơ electron tăng tốc bới điện trường mạnh trước đập vào đối anôt có tốc độ 0,8c Biết khối lượng ban đầu electron 0,511Mev/c2 Bước sóng ngắn tia X phát ra:

A 3,64.10-12m B 3,64.10-12 m C 3,79.10-12m D 3,79.1012m Giải:

Công mà electron nhận đến anot A = Wđ = (m – m0)c2 m = 2 c v m  = , 1 m = , 0 m

Bước sóng ngắn tia X phát tính theo cơng thức:



hc

= (m – m0)c2 ->  = 2 0) (m m c

hc  = ) , (

0c 

m hc

= 2

0 c m hc

 = 2

0 c m hc

= 13

8 34 10 , 511 , 10 10 625 ,  

= 3,646.10-12m Chọn đáp án B

Câu 9: Cho mức lượng nguyên tử hirdo xác định công thức n E E n 

(E0  13, 6eV n, 1, 2, 3, ).Để xạ tối thiểu photon Nguyên tử H phải hấp thụ photon có mức lượng là:

A 12,75 eV B.10,2 eV C 12,09 eV D 10,06 eV Giải: Để xạ tối thiểu photon

nguyên tử Hiđro phải hấp thụ photon để chuyển lên quỹ đạo từ N trở lên tức n ≥4

Năng lượng photon hấp thụ

 ≥ E4 – E1 = E0( 2 2

1

1 

) = -13,6.(-15/16) eV=12,75eV Chọn đáp án A

Câu 10:Nguồn sángthứ có cơng suất P1 phát ánh sáng đơn sắc có bước sóng 1450nm Nguồn sáng thứ hai có cơng suất P2 phát ánh sáng đơn sắc có bước sóng 2 0, 60m Trong khoảng thời gian, tỉ số số photon mà nguồn thứ phát so với số photon mà nguồn thứ hai phát 3:1 Tỉ số P1 P2 là:

A B 9/4 C 4/3 D

Giải P1 = t N1  hc P2 = t N2  hc -> P P = N N   = 45 , ,

Bikiptheluc.com – Công phá THPT Quốc Gia Luyenthipro.vn – Cổng luyện thi trắc nghiệm trực tuyến 13 Câu 11 Tế bào quang điện có hai điện cực phẳng cách d = cm, giới hạn quang điện 0; UAK = 4,55 V Chiếu vào catốt tia sáng đơn sắc có bước sóng  = 0/2, quang electron rơi vào ca tốt mặt trịn bán kính R = cm Bước sóng 0 nhận giá trị:

A 1,092 m B 2,345 m C 3,022 m D 3,05 m

Giải: Để giải tập dạng ta vận dụng kiến thức công thức sau

Các quang e bứt khỏi catốt có vận tốc ban đầu cực đại v0max xác định theo công thức Anhxtanh tượng quang điện:

2 max 0 mv hc hc   

 Các quang e bứt khỏi catốt theo hướng khác chuyển động anốt, quang e bay theo hướng song song với mặt phẳng catốt

rơi xa nhất, phần ngồi mặt trịn, bán kính R tầm bay xa quang e này: R = v0max t với t thời gian chuyển động quang e từ K đến A

Lực tác dụng lên e có độ lớn F = eE = eU/d = ma với a gia tốc quang e.d = s = at2/2 Giải tập cho:

Gia tốc quang e chuyển động từ K A a = eUAK/md thời gian chuyển động e từ K A

t = 19

4 31 10 58 , 55 , 10 , 10 10 , 2        AK eU md a d (s) v0max = R/t = 0,01/1,58.10-8 (m/s)= 0,6329 106 m/s 2 max 0 mv hc hc 



 ->

2 02max

0

mv hc hc  



 ->

2 max 0 mv hc       12 31 34 max 0 10 6329 , 10 , 10 10 625 , 2 mv hc

 1,09.10-6 (m) = 1,09 µm Chọn đâp án A

Giải: Áp dụng công thức rn = n2

r0 quỹ đạo O ứng với n = r5 = 25r0 = 25 0,53.10-10 = 13,25.10-10 m = 13,25A0 Khi electron chuyển động quỹ đạo trịn bán kính r lực tĩnh điện hạt nhân electron F = 9.109 2

2

r e

đóng vai trị lực hướng tâm Fht = r mv2

->

r mv2

= 9.109 2

r e

-> v =

mr e2 10

= 31 10

38 10 25 , 13 10 , 10 , 10   

= 0,437.106 m/s  4,4.105m/s Chọn đáp án C: r = 13,25A0 v = 4,4.105m/s

Câu 13: chiếu xạ có tần số f1 vào cầu kim laoij đặt cô lập xảy tượng quang điện với điện cực đại cầu V1 động ban đầu cực đại electron quang điện phần ba cơng kim loại chiếu tiếp xạ có tần số f2=f1+f vào cầu kim loại điện cực đại 7V1 hỏi chiếu riêng xạ có tần số f vào cầu kim loại (đang trung hòa điện) điện cực đại cầu là: Đáp số: 3V1

Giải: Điện cầu đạt e(Vmax – 0) = eUh mv  2 m ax

ta có hf1 = A +

2 mv

= A + eV1 (1) Với A =

1

3mv  eV (2) h(f1+ f) = A +

2 21 mv

= A + eV2 = A + 7eV1 (3) hf = A +

2 mv

= A + eV (4) d

R

v0max K

Bikiptheluc.com – Công phá THPT Quốc Gia Luyenthipro.vn – Cổng luyện thi trắc nghiệm trực tuyến 14 Lấy (3) – (1) : hf = 6eV1 > 6eV1 = A + eV -> eV = 6eV1 – A = 3eV1 Do V = 3V1

Câu 14: Khi hiệu điện hai cực ống Cu-lít -giơ giảm 2000V tốc độ êlectron tới anốt giảm 6000km/s Tốc độ êlectron tới anốt ban đầu:

A 5,86.107m/s B 3,06.107m/s C  4,5.107m/s D 6,16.107m/s Giải Kí hiệu U = 2.103 (V) v = 6.106 m/s

Ta có Wđ =

2 mv

-

2 mv

= eUAK (*) với v0 vận tốc electron catot W’đ =

2 ) (v v m 

-

2 mv

= e(UAK - U) (**)

Lấy (*) – (**) ->

) (v v m 

-

2 mv

= eU > v =

v v m

U e

   

2 ) (

2

 6,16.107m/s Đáp án D

Câu 15 Một phơ tơn có lượng 1.79 eV bay qua hai ngun tử có mức kích thích 1.79 eV, nằm phương phơ tơn,Các ngun tử trạng thái hay trạng thái kích thích Goi X số phơ tơn thu dược sau đó, theo phương phô tôn tới phương án sai

A x = B X = C X = D X =

Giải Theo lí thuyết phát xạ cảm ứng (hay phát xạ kích thích) nguyên tử trạng thái kích thích, sẵn sàng phát phơtơn có lượng  =hf mà bắt gặp phôtôn ’ hf bay ngang qua ngun tử phát phơtơn  có lượng bay phương với phôtôn ’ Theo nguyên tử trạng thái có phơtơn tới, nguyên tử trạng thái kích thích có phơtơn

Do đáp cần chọn x = Chọn đáp án A

Câu 16: Chất lỏng fluorexein hấp thụ ánh sáng kích thích có bước sóng λ = 0,48μm phát ánh có bước sóng λ’ = 0,64μm Biết hiệu suất phát quang 90% (hiệu suất phát quang tỉ số lượng ánh sáng phát quang lượng ánh sáng kích thích đơn vị thời gian), số phôtôn ánh sáng kích thích chiếu đến 1s 2012.1010 hạt Số phôtôn chùm sáng phát quang phát 1s

A 2,6827.1012 B 2,4144.1013 C 1,3581.1013 D 2,9807.1011 Giải: Cơng suất ánh sáng kích thích P = N



hc

N số phơtơn ánh sáng kích thích phát 1s Công suất ánh sáng phát quang: P’ = N’

'



hc

N’ số phôtôn ánh sáng phát quang phát 1s Hiệu suất phát quang: H =

' ' '

 

N N P P 

-> N’ = NH

 '

= 2012.1010 0,9 48 ,

64 ,

= 2,4144.1013 Chọn đáp án B

Câu 16 Ca tốt tế bào quang điện chân không kim loại phẳng có giới hạn quang điện 0 = 0,6

m Chiếu vào catốt ánh sáng có bước sóng  = 0,5 m Anốt kim loại phẳng cách cotốt 1cm Giữa chúng có hiệu điệnn 10 V Tính bán kính lớn bề mặt anốt có quang electron đập tới: A R = 4,06 mm B R = 4,06 cm C R = 8,1 mm D R = 6,2 cm

Bikiptheluc.com – Công phá THPT Quốc Gia Luyenthipro.vn – Cổng luyện thi trắc nghiệm trực tuyến 15

2

max 0

mv hc hc  



 ->

5

31 34

0 max

0

max

10 , 10 , ,

) , , ( 10

,

10 10 625 , ) 1 ( )

1 (

2 

 

 

 

  

  

 m

hc v

hc mv

(m/s)

Các quang e bứt khỏi catốt theo hướng khác chuyển động anốt, quang e bay theo hướng song song với mặt phẳng catốt rơi xa nhất, phần ngồi mặt trịn, bán kính Rmax tầm bay xa quang e này: Rmax = v0max t với t thời gian chuyển động quang e từ K đến A Lực tác dụng lên e có độ lớn F = eE = eU/d = ma với a gia tốc quang e

d = s = at2/2 Gia tốc quang e chuyển động từ K A a = eUAK/md thời gian chuyển động e từ K A

t = 19

4 31

10 067 , 10 10 ,

10 10 , 2

2 

  

 



AK eU

md a

d

(s) Rmax = v0max t = 3,8.105.1,067.10-8 = 4,0546.10-3 m = 4,06 mm Chọn đáp án A

Câu 17: hai điện cực canxi đặt gần chân không

được nối với tụ điện có điện dung C =8nF Chiếu vào điện cực với thời gian đủ lâu ánh sáng có tần số f = 1015Hz dịng quang điện hồn tồn Cơng electron canxi A=

2,7625eV.điện tích q tụ dó gần ( Đáp số: 1,1.10-8 C) Giải: hf = A + eUh -> eUh = hf – A = 6,625.10-34.1015 19

10 ,

1

 - 2,7625 (eV)

= 4,1406 – 2,7625 (eV) = 1,3781 (eV) > Uh 1,3781 (V)

Điện tích q tụ dó gần q = CUh = 1,3781.8.10-9 = 1,1 10-8C d

R

v0max K