Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng của Young trong không khí, hai khe cách nhau 3mm được chiếu bằng ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,60 μm , màn quan sát cách hai khe 2 mB. Sau đó đặt [r]
(1)Chủ đề 06: TÍNH CHẤT SĨNG CỦA ÁNH SÁNG 1 Tán sắc ánh sáng:
a) Hiện tượng tán sắc ánh sáng: phân tích chùm sáng phức tạp thành thành phần đơn sắc khác gọi tán sắc ánh sáng
b) Ánh sáng đơn sắc:
Ánh sáng đơn sắc ánh sáng không bị tán sắc qua lăng kính, ánh sáng đơn sắc có bước sóng xác định chân khơng
Chú ý: -Tần số ánh sáng đơn sắc có giá trị mơi trường, bước sóng thay đổi theo mơi trường
+ Trong chân không c f
với c tốc độ ánh sáng chân không - Khi vào mơi trường có chiết suất n vận tốc bước sóng thay đổi:
/ v c
f n.f n
với v = c n . -Công thức liên hệ chiết suất môi trường, vận tốc bước sóng ánh sáng: n1
n2 =v2
v1 =λ2
λ1
-Ánh sáng nhìn thấy có bước sóng chân khơng khoảng từ 0,38m (ánh sáng tím)0,76m (ánh sáng đỏ)
c) Ánh sáng trắng: tập hợp vô số ánh sáng đơn sắc, có màu biến đổi liên tục từ đỏ đến tím + Dải sáng nhiều màu gọi quang phổ ánh sáng
+ Nguyên nhân tượng tán sắc ánh sáng chiết suất môi trường suốt thay đổi ánh sáng đơn sắc khác nhau.Chiết suất môi trường tăng từ màu đỏ (nhỏ nhất) đến màu tím (lớn nhất) Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng:
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
3 Giao thoa ánh sáng:(với khe hẹp cuả Young)
a) Hiện tượng giao thoa ánh sáng: Giao thoa ánh sáng tổng hợp hai sóng ánh sáng hai nguồn kết hợp phát ra: có phương dao động, chu kỳ (tần số - màu sắc) có độ lệch pha không đổi theo thời gian (phải nguồn tạo ra)
- Hiện tượng giao thoa chứng thực nghiệm chứng tỏ ánh sáng có tính chất sóng b.Các cơng thức giao thoa ánh sáng đơn sắc :
-Khoảng vân: khoảng cách vân sáng vân tối liên tiếp kí hiệu i i = λ.aD
Chú ý : Khi thay đổi mơi trường thí nghiệm khoảng vân thay đổi theo hệ thức : n1
n2 =λ2
λ1 = i2
i1
-Vị trí vân giao thoa: Đặt a = S1S2, D= IO, d1=S1A, d2 = S2A,
x = OA
+ Hiệu đường đi: ax
d d
D
-Để A vân sáng thì:d2 – d1 = k, với k = 0, 1, 2,
+Vị trí vân sáng: xs= k λ.D
a = k.i k: bậc giao thoa k = vân sáng trung tâm (bậc 0)
k =1 vân sáng bậc ….
O O
M a b
(2)- Để A vân tối thì: d2 – d1 = (k+
1
2); với k = 0, 1, 2, +Vị trí vân tối: xt = (k+
2¿ λ.D
a = k,5.i
-Đo bước sóng ánh sáng phương pháp giao thoa D
Đo i, a, D suy -Xác định tính chất vân điểm M cách vân trung tâm khoảng xM: Lập tỉ số
xM i : + Nếu xM
i = k M cho vân sáng Ví dụ : xM
i = M vân sáng bậc 3. +Nếu xM
i = k,5 M cho vân tối Ví dụ xM
i = 3,5 M cho vân tối thứ 4. -Tính số vân sáng, số vân tối vùng giao thoa có bề rộng L Lập tỉ số L
2 i = n,m (là số khoảng vân ½ vùng giao thoa)
-Số vân sáng: 2.n +
-Số vân tối :là 2.n vân m<5; 2.n + m
c Giao thoa ánh sáng trắng : (Chính vân sáng trắng , hai bên dải quang phổ có màu tím màu đỏ ngồi.)
-Độ rộng quang phổ bậc k : Δx = k D
a(λd− λt)
-Vị trí vân sáng thứ k1của xạ 1 trùng với vị trí vân sáng thứ k2của xạ 2: k1 1 k2 2
-Vị trí vân sáng thứ k1của xạ 1 trùng với vị trí vân tối thứ k2của xạ 2: 1 2
1 ( )
2
k k
Chú ý: Trong khơng khí (chân khơng): c
f
; mơi trường có chiết suất n: c v
n
v c
f nf
Chú ý: Khoảng vân khơng khí i; mơi trường có chiết suất n khoảng vân mt i i
n 4 Máy quang phổ lăng kính
a) Định nghĩa: Là dụng cụ dùng để phân tích chùm ánh sáng phức tạp thành thành phần đơn sắc.Hoạt động dựa tượng tán sắc ánh sáng
b) Cấu tạo: phận chính
* Ống chuẩn trực: tạo chùm tia sáng song song
* Hệ tán sắc: phân tích chùm tia sáng thành nhiều chùm tia đơn sắc song song * Buồng tối hay buồng ảnh: chụp ảnh quang phổ
5 Quang phổ liên tục:
a) Định nghĩa: Là quang phổ gồm dải màu biến đổi cách liên tục.
b) Nguồn phát: chất rắn, lỏng, chất khí (hơi) áp suất lớn (bị nén mạnh) nung nóng phát ra quang phổ liên tục
c) Tính chất:
- Không phụ thuộc vào chất vật phát sáng, mà phụ thuộc vào nhiệt độ vật
- Nhiệt độ cao miền quang phổ mở rộng dần từ xạ có bước sóng dài sang vùng ánh sáng có bước sóng ngắn
6 Quang phổ vạch phát xạ:
(3)b) Nguồn phát: chất khí hay áp suất thấp bị kích thích phát
c) Tính chất: Mỗi ngun tố hố học bị kích thích, phát xạ có bước sóng xác định cho quang phổ vạch phát xạ riêng, đặc trưng cho nguyên tố
7 Quang phổ vạch hấp thụ:
a) Quang phổ hấp thụ chất khí hơi:
-Quang phổ liên tục thiếu số vạch màu bị chất khí (hay kim loại) hấp thụ gọi quang phổ vạch hấp thụ khí (hay hơi)
-Điều kiện để thu quang phổ vạch hấp thụ nhiệt độ nhiệt độ đám khí (hay hơi) phải thấp nhiệt độ nguồn sáng phát quang phổ liên tục
b) Sự đảo vạch quang phổ:
Hiện tượng vạch sáng quang phổ vạch phát xạ trở thành vạch tối quang phổ hấp thụ gọi đảo vạch quang phổ
Vậy nguyên tố hoá học hấp thụ xạ mà có khả xạ ngược lại.
c) Tính chất: Quang phổ vạch hấp thụ nguyên tố có tính chất đặc trưng cho ngun tố Căn cứ vào quang phổ vạch hấp thụ để nhận biết có mặt nguyên tố hợp chất
8 Phép phân tích quang phổ:
a) Định nghĩa: Phép phân tích quang phổ phương pháp vật lý dùng để xác định thành phần hoá học của chất hay hợp chất), dựa vào việc nghiên cứu quang phổ ánh sáng chất phát hấp thụ
b) ứng dụng:
+ Nó cho biết có mặt nguyên tố hoá học mẫu + Xác định nhiệt độ phát xạ
9 Các xạ khơng nhìn thấy:
Thí nghiệm chứng tỏ, ngồi miền ánh sáng nhìn thấy cịn có những loại ánh sáng (bức xạ) đó, khơng nhìn thấy được, có tác dụng nhiệt giống xạ nhìn thấy
Tia hồng ngoại Tia tử ngoại Tia X
Định nghĩa
Là sóng điện từ có bước sóng dài bước sóng ánh sáng đỏ
Là sóng điện từ có bước sóng ngắn bước sóng ánh sáng tím
Là sóng điện từ có bước sóng ngắn bước sóng tia tử ngoại
Nguồn phát
Mọi vật, dù có nhiệt độ thấp, phát tia hồng ngoại
Những vật nung nóng 20000C phát tia tử
ngoại
Ống phát tia X Tính
chất
- Tác dụng bật tác dụng nhiệt
- Có khả gây số phản ứng hố học, tác dụng lên số loại phim ảnh (phim hồng ngoại)
- Tia hồng ngoại biến điệu (điều biến)
- Có thể gây tượng quang điện bán dẫn
- Tác dụng mạnh lên phim ảnh, làm ion hóa khơng khí nhiều chất khí khác
- Kích thích phát quang số chất, gây số phản ứng quang hoá, phản ứng hoá học
- Bị thủy tinh nước hấp thụ mạnh
- Có số tác dụng sinh lí: hủy diệt tế bào da
- Có thể gây tượng quang điện
- Khả đâm xuyên (vải, gỗ, giấy, kim loại Tia X dễ dàng xuyên qua nhôm dày vài cm, bị chặn chì vài mm
- Tác dụng lên phim ảnh, làm ion hóa khơng khí
- Tác dụng làm phát quang nhiều chất
- Gây tượng quang điện - Có tác dụng sinh lí mạnh Ứng
dụng - Dùng để sấy khô, sưởi ấm.- Sử dụng điều khiển
- Chụp ảnh bề mặt Trái Đất từ
- Diệt khuẩn, khử trùng nước, thực phẩm dụng cụ y tế… - Chữa bệnh còi xương,
- Dùng để xác định vết nứt
(4)vệ tinh
- Trong quân dùng tìm mục tiêu, chụp ảnh, quay phim, làm ống nhòm hồng ngoại
trên bề mặt kim loại bọt khí bên trong; để kiểm tra hành lý hành khách máy bay…)
b) Thang sóng điện từ
+ Sóng vơ tuyến, tia hồng ngoại, ánh sáng khả kiến, tia tử ngoại, tia X, tia gamma sóng điện từ + Vì tần số bước sóng khác nên sóng điện từ có tính chất khác (các tia có bước sóng ngắn có khả đâm xun mạnh, dễ tác dụng lên kính ảnh…; tia có bước sóng dài dễ quan sát tượng giao thoa
BÀI TẬP PHẦN : SÓNG ÁNH SÁNG.
Câu 1.Chọn phát biểu sai.
A.Hiện tượng tán sắc ánh sáng tượng chùm sáng phức tạp bị phân tích thành nhều màu đơn sắc
B.Ánh sáng đơn sắc ánh sáng không bị phân tích qua lăng kính
C.Chiết suất chất làm lăng kính ánh sáng đơn sắc khác không giống nhau, với ánh sáng đỏ lớn so với ánh sáng tím
D.Trong chân khơng,các ánh sáng đơn sắc từ đỏ đến tím có tần số tăng dần
Câu 2.Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng,a = 1mm, D=1m, đo khoảng cách từ vân sáng thứ đến vân sáng thứ 10 phía vân sáng trung tâm 2,4 mm Bước sóng ánh sáng
A λ = 0.2 μ m B λ = 0,4 μ m C λ = 0.6 μ m D λ = 0,1 μ m
Câu 3.Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng, khoảng cách hai khe 1mm, khoảng cách từ hai khe tới quan sát 1m Ánh sáng có bước sóng 0,75 μm , khoảng cách vân sáng thứ tư đến vân sáng thứ 10 bên vân sáng trung tâm là:
A 2,8 mm B 3.6 mm C 4,5 mm D 5.2 mm
Câu 4.Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng,hai khe cách 3mm chiếu ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,60 μm Các vân giao thoa hứng cách hai khe 2m Tại N cách vân trung tâm 1,8 mm có
A Vân sáng bậc B Vân tối thứ C Vân tối thứ D Vân sáng bậc
Câu 5.Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng Hai khe cách 3mm, hình ảnh giao thoa hứng cách hai khe 3m Sử dụng ánh sáng trắng có bước sóng từ 0,40 μm đến 0,75 μm Trên quan sát thu dải quang phổ Bề rộng dải quang phổ bậc là:
A 0,35 mm B 0,45 mm C 0,50 mm D 0,55 mm
Câu Thí nghiệm giao thoa ánh sáng Young ánh sáng gồm màu đơn sắc đỏ vàng nhận định sau đúng?
A Gồm vân đỏ vàng nằm xen kẽ
B.Chính vân màu tổng hợp đỏ vàng,hai bên vân màu đỏ trong, vàng ngồi C.Chính vân màu tổng hợp đỏ vàng,hai bên vân màu vàng trong, đỏ D.Gồm vân màu tổng hợp đỏ vàng nằm xen kẽ
Câu 7.Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng Young khơng khí, hai khe cách 3mm chiếu ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,60 μm , quan sát cách hai khe m Sau đặt tồn thí nghiệm vào nước có chiết suất 4/3 , khoảng vân thu bao nhiêu?
A i = 0,4m B i = 0,3m C i = 0,4 mm D i = 0,3mm
Câu 8.Trên sát tượng giao thoa với hai khe Young S1 S2, A cách nguồn d1, d2
cho vân sáng hệ thức sau thỏa mãn:
A D
x a d
d1 2
; x = a D k
B D
x a d d
2
1
x = a D k
C D
x a d
d1 2
; x = a D k
2
D a
xD d
d1 2
; x = a D k
Câu Đặc điểm quan trọng quang phổ liên tục là:
(5)B phụ thuộc vào thành phần cấu tạo không phụ thuộc vào nhiệt độ nguồn sáng C không phụ thuộc vào thành phần cấu tạo mà phụ thuộc vào nhiệt độ nguồn sáng D không phụ thuộc vào thành phần cấu tạo nhiệt độ nguồn sáng
Câu 10.Trong thí nghiệm Young giao thoa với ánh sáng trắng có ( λd =0,75 μm ; λ = 0,4 μm ) Khoảng cách từ hai khe đến 2m, khoảng cách hai khe sáng 2mm Số xạ bị tắt M cách vân sáng trung tâm 4mm là:
A B C D
Câu 11.Trong thí nghiệm Iâng giao thoa với ánh đơn sắc có bước sóng λ =0,5 μm Khoảng cách từ hai khe đến 1m, khoảng cách hai khe sáng 0,5mm Bề rộng vùng giao thoa quan sát 13mm Số vân tối vân sáng miền giao thoa là:
A 13 vân sáng , 14vân tối B 11 vân sáng , 12vân tối C 12 vân sáng , 13vân tối D 10 vân sáng , 11vân tối
Câu 12.Thưc giao thoa ánh sáng hai khe Young cách 0,8 mm, cách 2,4 m Nguồn sáng phát đồng thời hai xạ đơn sắc 1 = 0,42m 2 = 0,64 m Tại vị trí sau có vân sáng
trùng màu với vân sáng trung tâm
A 24,4 mm B 21,4 mm C 18,6 mm D 25,2mm
Câu 14.Thực giao thoa với ánh sáng trắng có bước sóng 0,4μm ≤ λ ≤ 0,7μm Hai khe cách 2mm, hứng vân giao thoa cách hai khe 2m Tại điểm M cách vân trung tâm 3,3mm có ánh sáng đơn sắc cho vân sáng ?
A ánh sáng đơn sắc B ánh sáng đơn sắc
C ánh sáng đơn sắc D ánh sáng đơn sắc
Câu 15.Trong thí nghiệm Iâng, hai khe chiếu ánh sáng trắng có bước sóng 0,4μm ≤ λ ≤ 0,75μm Khoảng cách hai khe 0,3mm, khoảng cách từ hai khe đến 2m Tính khoảng cách vân sáng bậc màu đỏ vân sáng bậc màu tím bên so với vân trung tâm
A Δx = 13mm B Δx = 11mm C Δx = 7mm D Δx =
9mm
Câu 16.Trong thí nghiệm giao thoa qua khe Young , hiệu đường từ hai khe S1, S2 đến điểm M 2,5 μm Hãy tìm bước sóng ánh sáng thấy có bước sóng từ 0,4 μm đến 0,76 μm giao thoa cho vân sáng M
A 0,625 μm B 0,532 μm C 0,416μm D Cả xạ
Câu 17.Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng Young, hai khe cách 1mm cách quan sát 2m Chiếu đồng thời hai xạ đơn sắc λ1 = 0,6μm λ2 vào khe thấy vân sáng bậc xạ λ2 trùng với vân sáng bậc xạ λ1 Giá trị λ2 :
A 0,44μm B 0,52μm C 0,75μm D 0,4μm
Câu 18.Khi thực thí nghiệm giao thoa với ánh sáng đơn sắc mơi trường suốt có chiết suất n khoảng vân thay đổi so với thực thí nghiệm khơng khí ?
A tăng n lần B khơng thể biết được, chưa biết bước sóng ánh sáng đơn sắc C không đổi D giảm n lần
Câu 19.Khi ánh sáng từ khơng khí vào mơi trường có chiết suất n (tần số khơng đổi) thì: A.Bước sóng tăng vận tốc giảm B.Bước sóng vận tốc giảm C.Bước sóng tăng, vận tốc tăng D.Bước sóng giảm vận tốc tăng Câu 20.Phát biểu sau sai :
A Một chùm sáng trắng hẹp sau qua lăng kính chùm sáng ló chùm sáng phân kì gồm nhiều màu sắc
B Nghiên cứu quang phổ hấp thụ giúp xác định cấu tạo nguồn phát
C Nếu xếp xạ theo tần số giảm dần ta có: Tia X;Tia tử ngoại,ánh sáng đỏ; tia hồng ngoại; sóng vô tuyến