CHƢƠNG V: SĨNG ÁNHSÁNG
Tán sắc ánhsáng
khác nhau khi đi qua mặt phân cách của hai mơi trƣờng trong suốt. Theo thứ tự: đỏ, da cam, vàng, lục, lam, chàm, tím, trong đĩ ánh sáng đỏ lệch ít nhất, ánh sáng tím lệch nhiều nhất.
* Nguyên nhân của hiện tƣợng tán sắc ánh sáng là do
chiết suất của ánh sáng trong cùng một mơi trƣờng trong suốt khơng những phụ thuộc vào bản chất mơi trƣờng mà cịn phụ thuộc vào tần số (bƣớc sĩng hay màu sắc) của ánh sáng. Ánh sáng cĩ tần số càng nhỏ (bƣớc sĩng càng dài) thì chiết suất của mơi trƣờng càng nhỏ càng bị lệch ít và ngƣợc lại.
* Hiện tƣợng tán sắc ánh sáng đƣợc ứng dụng trong máy quang phổ để phân tích thành phần cấu tạo của chùm ánh sáng do các nguồn sáng phát ra và là cơ sở giải thích một số hiện tƣợng quang học nhƣ cầu vồng hay quầng sáng…
* Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng khơng bị tán sắc khi qua lăng kính mà chỉ bị lệch đƣờng về phía đáy lăng kính. Mỗi ánh sáng đơn sắc cĩ tần số đặc trƣng xác định. Khi một ánh sáng đơn sắc truyền từ mơi trƣờng này sang mơi trƣờng khác (ví dụ truyền từ khơng khí vào nƣớc) thì vận tốc truyền, phƣơng truyền, bƣớc sĩng cĩ thể thay đổi nhƣng tần số, chu kì, màu sắc, năng lƣợng photon thì khơng đổi.
Bƣớc sĩng của ánh sáng đơn sắc khi truyền trong chân khơng là 0 = c/ƒ trong mơi trƣờng cĩ chiết suất n là = 0/n
* Chiết suất của mơi trƣờng trong suốt phụ thuộc vào màu sắc và tần số ánh sáng. Đối với ánh sáng màu đỏ
là nhỏ nhất, màu tím là lớn nhất Trong cùng một mơi trƣờng ánh sáng cĩ màu sắc khác nhau cĩ vận tốc khác nhau, vận tốc ánh sáng giảm dần theo màu sắc từ ánh sáng đỏ đến ánh sáng tím.
* Ánh sáng trắng (0,38µm 0,76µm) là tập hợp của vơ số ánh sáng đơn sắc cĩ màu biến thiên liên tục từ
đỏ đến tím.
2. Giải thích màu sắc của vật – màu sắc tấm kính.
* Ánh sáng trắng là tập hợp vơ số ánh sáng đơn sắc khác nhau. Một vật cĩ màu sắc nào thì nĩ phản xạ ánh sáng đơn sắc màu đĩ đĩ và hấp thụ các mà sắc khác, bơng hoa màu đỏ vì nĩ phản xạ ánh sáng đơn sắc màu đỏ và hấp thụ các màu cịn lại, vật màu trắng phản xạ tất cả các màu đơn sắc, vật màu đen hấp thụ tất cả màu đơn sắc.
* Ánh sáng trắng là tập hợp vơ số ánh sáng đơn sắc khác nhau. Tấm kính trong cĩ màu nào chứng tỏ nĩ cho ánh sáng đơn sắc màu đĩ đi qua và hấp thụ tất cả các màu cịn lại, tấm kính trong suốt cho tất cả các màu đi qua.
3. Các cơng thức áp dụng làm bài tốn tán sắc.
* Vận dụng định luật khúc xạ ánh sáng: n1.sini1 = n2.sini2 * Cơng thức lăng kính: A i i D r n i r r A r n i 2 1 2 2 2 1 1 1 ; sin sin ; sin sin
* Chiết suất chất làm lăng kính
2 sin 2 sin m in A D A n
* Cơng thức tính gĩc lệch trong trƣờng hợp khi gĩc chiết quang A và gĩc tới i đều nhỏ hơn 100: D = (n – 1).A * Khi gĩc chiết quang A và gĩc tới i đều nhỏ hơn 100: Drad = (ntím – nđỏ).Arad và xrad = (ntím – nđỏ).Arad.d với Drad là gĩc hợp bởi tia tím và đỏ (gĩc quang phổ), xrad là bề rộng quang phổ thu đƣợc trên màn cách lăng kính đoạn d. * Tiêu cự thấu kính 2 1 1 1 1 1 R R N n f
+ R > 0: mặt cầu lồi; R < 0: mặt cầu lõm; R ∞: mặt phẳng
+ n: chiết suất tuyệt đối của chất làm thấu kính; N: chiết suất tuyệt đối của mơi trƣờng 2 bên thấu kính * Sự phản xạ tồn phần: Ánh sáng truyền từ mơi trƣờng cĩ chiết quang hơn sang mơi trƣờng chiết quang kém
và gĩc tới phải lớn hơn gĩc giới hạn: i > igh trong đĩ: sinigh = n2/n1 (n2 < n1)
4. Bảng liên hệ chiết suất – tần số - màu sắc…
CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM
Câu 1. Phát biểu nào sau đây là đúng khi nĩi về hiện tƣợng tán sắc ánh sáng?
A. Mọi ánh sáng qua lăng kính đều bị tán sắc.
B. Chỉ khi ánh sáng trắng truyền qua lăng kính mới xảy ra hiện tƣợng tán sắc ánh sáng.
C. Hiện tƣợng tán sắc của ánh sáng trắng qua lăng kính cho thấy rằng trong ánh sáng trắng cĩ vơ số ánh sáng đơn sắc cĩ màu sắc biến thiên liên tục từ đỏ đến tím.
D. Vầng màu xuất hiện ở váng dầu mỡ hoặc bong bĩng xà phịng cĩ thể giải thích do hiện tƣợng tán sắc ánh sáng.
Câu 2. Chọn câu sai:
A. Đại lƣợng đặc trƣng cho ánh sáng đơn sắc là tần số.
B. Vận tốc của ánh sáng đơn sắc khơng phụ thuộc mơi trƣờng truyền.
C. Chiết suất của chất làm lăng kính đối với ánh sáng đỏ nhỏ hơn đối với ánh sáng màu lục.
D. Sĩng ánh sáng cĩ tần số càng lớn thì vận tốc truyền trong mơi trƣờng trong suốt càng nhỏ.
Câu 3. Phát biểu nào sau đây là sai khi nĩi về ánh sáng trắng và ánh sáng đơn sắc?
A. Ánh sáng trắng là tập hợp của vơ số các ánh sáng đơn sắc khác nhau cĩ màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím.
B. Chiết suất của chất làm lăng kính là giống nhau đối với các ánh sáng đơn sắc khác nhau.
C. Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng khơng bị tán sắc khi đi qua lăng kính.
D. Khi các ánh sáng đơn sắc đi qua một mơi trƣờng trong suốt thì chiết suất của mơi trƣờng đối với ánh sáng đỏ là nhỏ nhất, đối với ánh sáng tím là lớn nhất.
Câu 4. Phát biểu nào sau đây là sai khi nĩi về ánh sáng đơn sắc?
A. Mỗi ánh sáng đơn sắc cĩ một màu xác định gọi là màu đơn sắc.
B. Trong cùng một mơi trƣờng mỗi ánh sáng đơn sắc cĩ một bƣớc sĩng xác định.
C. Vận tốc truyền của một ánh sáng đơn sắc trong các mơi trƣờng trong suốt khác nhau là nhƣ nhau.
D. Ánh sáng đơn sắc khơng bị tán sắc khi truyền qua lăng kính.
Câu 5. Một tia sáng đi qua lăng kính lĩ ra chỉ cĩ một màu duy nhất khơng phải màu trắng thì đĩ là:
A. ánh sáng đơn sắc B. ánh sáng đa sắc.
C. ánh sáng bị tán sắc D. lăng kính khơng cĩ khả năng tán sắc.
Câu 6. Chọn câu trả lời sai. Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng:
A. Cĩ tần số khác nhau trong các mơi trƣờng truyền khác nhau
B. Khơng bị tán sắc khi qua lăng kính.
C. Bị khúc xạ khi đi qua lăng kính.
D. Cĩ vận tốc thay đổi khi truyền từ mơi trƣờng này sang mơi trƣờng khác.
Câu 7. Một sĩng ánh sáng đơn sắc đƣợc đặc trƣng nhất là:
A. Màu sắc B. Tần số
C. Vận tốc truyền. D. Chiết suất lăng kính với ánh sáng đĩ.
Câu 8. Chọn câu đúng trong các câu sau:
B. Ứng với mỗi ánh sáng đơn sắc, sĩng ánh sáng cĩ chu kỳ nhất định
C. Vận tốc ánh sáng trong mơi trƣờng càng lớn nếu chiết suất của mơi trƣờng đĩ lớn.
D. Ứng với mỗi ánh sáng đơn sắc, bƣớc sĩng khơng phụ thuộc vào chiết suất của mơi trƣờng ánh sáng truyền qua.
Câu 9. Tìm phát biểu đúng về ánh sáng đơn sắc.
A. Ánh sáng đơn sắc luơn cĩ cùng một bƣớc sĩng trong các mơi trƣờng.
B. Ánh sáng đơn sắc luơn cĩ cùng một vận tốc khi truyền qua các mơi trƣờng
C. Ánh sáng đơn sắc khơng bị lệch đƣờng truyền khi đi qua một lăng kính.
D. Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng khơng bị tán sắc khi đi qua một lăng kính.
Câu 10. Phát biểu nào sau đây là sai khi đề cập về chiết suất mơi trƣờng?
A. Chiết suất của một mơi trƣờng trong suốt tùy thuộc vào màu sắc ánh sáng truyền trong nĩ.
B. Chiết suất của một mơi trƣờng cĩ giá trị tăng đần từ màu tím đến màu đỏ.
C. Chiết suất của mơi trƣờng trong suốt tỉ lệ nghịch với vận tốc truyền của ánh sáng trong mơi trƣờng đĩ.
D. Việc chiết suất của một mơi trƣờng trong suốt tùy thuộc vào màu sắc ánh sáng chính là nguyên nhân của hiện tƣợng tán sắc ánh sáng.
Câu 11. Một tia sáng đi từ chân khơng vào nƣớc thì đại lƣợng nào của ánh sáng thay đổi? (I) Bƣớc sĩng. (II). Tần số. (III) Vận tốc.
A. Chỉ (I) và (II). B. Chỉ (I) và (III). C. Chỉ (II) và (III) D. Cả (I), (II) và (III).
Câu 12. Chọn câu sai:
A. Ánh sáng trắng là tập hợp gồm 7 ánh sáng đơn sắc: đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím.
B. Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng khơng bị tán sắc khi qua lăng kính.
C. Vận tốc của sĩng ánh sáng tuỳ thuộc mơi trƣờng trong suốt mà ánh sáng truyền qua.
D. Dãy cầu vồng là quang phổ của ánh sáng trắng.
Câu 13. Trong các phát biểu sau đây, phát biểu nào là sai?
A. Ánh sáng trắng là hợp của nhiều ánh sáng đơn sắc cĩ màu biến thiên liên tục từ đỏ tới tím.
B. Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng khơng bị tán sắc khi đi qua lăng kính.
C. Hiện tƣợng chùm sáng trắng, khi đi qua một lăng kính, bị tách ra thành nhiều chùm sáng cĩ màu sắc khác nhau là hiện tƣợng tán sắc ánh sáng.
D. Ánh sáng do Mặt Trời phát ra là ánh sáng đơn sắc vì nĩ cĩ màu trắng.
Câu 14. Hiện tƣợng tán sắc ánh sáng trong thí nghiệm của Niu tơn đƣợc giải thích dựa trên:
A. Sự phụ thuộc của chiết suất vào mơi trƣờng truyền ánh sáng.
B. Gĩc lệch của tia sáng sau khi qua lăng kính và sự phụ thuộc chiết suất lăng kính vào màu sắc ánh sáng.
C. Chiết suất mơi trƣờng thay đổi theo màu của ánh sáng đơn sắc.
D. Sự giao thoa của các tia sáng lĩ khỏi lăng kính.
Câu 15. Phát biểu nào sau đây là đúng khi nĩi về chiết suất của một mơi trƣờng?
A. Chiết suất của một mơi trƣờng trong suồt nhất định đối với mọi ánh sáng đơn sắc là nhƣ nhau.
B. Chiết suất của một mơi trƣờng trong suốt nhất định đối với mỗi ánh sáng đơn sắc khác nhau là khác nhau.
C. Với bƣớc sĩng ánh sáng chiếu qua mơi trƣờng trong suốt càng dài thì chiết suất của mơi trƣờng càng lớn.
D. Chiết suất của mơi trƣờng trong suốt khác nhau đối với một loại ánh sáng nhất định thì cĩ giá trị nhƣ nhau.
Câu 16. Chiếu ba chùm đơn sắc: đỏ, lam, vàng cùng song song với trục chính của một thấu kính hội tụ thì thấy:
A. Ba chùm tia lĩ hội tụ ở cùng một điểm trên trục chính gọi là tiêu điểm của thấu kính.
B. Ba chùm tia lĩ hội tụ ở ba điểm khác nhau trên trục chính theo thứ tự (từ thấu kính) lam, vàng, đỏ
C. Ba chùm tia lĩ hội tụ ở ba điểm khác nhau trên trục chính theo thứ tự (từ thấu kính) đỏ, lam, vàng
D. Ba chùm tia lĩ hội tụ ở ba điểm khác nhau trên trục chính theo thứ tự (từ thấu kính) đỏ, vàng, lam.
Câu 17. Chiết suất của một mơi trƣờng trong suốt đối với các ánh sáng đơn sắc khác nhau là đại lƣợng.
A. Cĩ giá trị bằng nhau đối với mọi ánh sáng đơn sắc từ đỏ đến tím.
B. Cĩ giá trị khác nhau, lớn nhất đối với ánh sáng đỏ và nhỏ nhất đối với ánh sáng tím.
C. Cĩ giá trị khác nhau, ánh sáng đơn sắc cĩ bƣớc sĩng càng lớn thì chiết suất càng lớn.
D. Cĩ giá trị khác nhau, ánh sáng đơn sắc cĩ tần số càng lớn thì. chiết suất càng lớn.
Câu 18. Chọn câu sai trong các câu sau:
A. Chiết suất của mơi trƣờng trong suốt nhất định phụ thuộc vào bƣớc sĩng của ánh sáng sắc.
B. Chiết suất của một mơi trƣờng trong suốt nhất định đối với ánh sáng cĩ bƣớc sĩng dài thì lớn hơn đối với ánh sáng cĩ bƣớc sĩng ngắn.
C. Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng cĩ bƣớc sĩng nhất định.
Câu 19. Một ánh sáng đơn sắc màu cam cĩ tần số ƒ đƣợc truyền từ chân khơng vào một chất lỏng cĩ chiết suất là 1,5 đối với ánh sáng này. Trong chất lỏng trên, ánh sáng này cĩ:
A. Màu tím và tần số f. B. Màu cam và tần số 1,5f.
C. Màu cam và tần số f. D. Màu tím và tần số 1,5f.
Câu 20. Chọn câu đúng. Tấm kính đỏ:
A. Hấp thụ mạnh ánh sáng đỏ. B. Hấp thụ ít ánh sáng đỏ.
C. Khơng hấp thụ ánh sáng xanh. D. Hấp thụ ít ánh sáng xanh.
Câu 21. Lá cây màu xanh lục sẽ:
A. Phản xạ ánh sáng lục B. Hấp thụ ánh sáng lục
C. Biến đổi ánh sáng chiếu tới thành màu lục D. Cho ánh sáng lục đi qua.
Câu 22. Khi chập 2 tấm kính màu xanh lục tuyệt đối và màu đỏ tuyệt đối rồi cho ánh sáng mặt trời đi qua ta sẽ thấy ánh:
A. Khơng cĩ ánh sáng nào đi qua B. Chỉ cĩ ánh sáng lục và đỏ đi qua
C. Chỉ cĩ ánh sáng lục đi qua D. Chỉ cĩ ánh sáng đỏ đi qua.
Câu 23. Chiếu xiên một chùm sáng hẹp gồm hai ánh sáng đơn sắc là vàng và lam từ khơng khí tới mặt nƣớc thì:
A. Chùm sáng bị phản xạ tồn phần.
B. So với phƣơng tia tới, tia khúc xạ vàng bị lệch ít hơn tia khúc xạ lam.
C. Tia khúc xạ chỉ là ánh sáng vàng, cịn tia sáng lam bị phản xạ tồn phần.
D. So với phƣơng tia tới, tia khúc xạ lam bị lệch ít hơn tia khúc xạ vàng.
Câu 24. Từ khơng khí ngƣời ta chiếu xiên tới mặt nƣớc nằm ngang một chùm tia sáng hẹp song song gồm hai ánh sáng đơn sắc: màu vàng, màu chàm. Khi đĩ chùm tia khúc xạ
A. gồm hai chùm tia sáng hẹp là chùm màu vàng và chùm màu chàm, trong đĩ gĩc khúc xạ của chùm màu vàng lớn hơn gĩc khúc xạ của chùm màu chàm.
B. chỉ là chùm tia màu vàng cịn chùm tia màu chàm bị phản xạ tồn phần.
C. gồm hai chùm tia sáng hẹp là chùm màu vàng và chùm màu chàm, trong đĩ gĩc khúc xạ của chùm màu vàng nhỏ hơn gĩc khúc xạ của chùm màu chàm.
D. vẫn chỉ là một chùm tia sáng hẹp song song.
Câu 25. Một chùm ánh sáng mặt trời cĩ dạng một dải sáng mỏng, hẹp rọi xuống mặt nƣớc trong một bể nƣớc tạo nên ở đáy bể một vết sáng
A. Cĩ màu trắng dù chiếu xiên hay chiếu vuơng gĩc.
B. Cĩ nhiều màu dù chiếu xiên hay chiếu vuơng gĩc.
C. Cĩ nhiều màu khi chiếu xiên và cĩ màu trắng khi chiếu vuơng gĩc.
D. Cĩ nhiều màu khi chiếu vuơng gĩc và cĩ màu trắng khi chiếu xiên.
Câu 26. Trong chân khơng ánh sáng một đơn sắc cĩ bƣớc sĩng là λ = 720nm, khi truyền vào nƣớc bƣớc sĩng giảm cịn λ‟= 360nm. Tìm chiết suất của chất lỏng?
A. n = 2 B. n = 1 C. n = 1,5 D. n = 1,75
Câu 27. Khi đi từ khơng khí vào trong nƣớc thì bức xạ nào sau đây cĩ gĩc khúc xạ lớn nhất?
A. Đỏ B. Tím C. Lục D. Lam.
Câu 28. Một ánh sáng đơn sắc cĩ tần số dao động là 5.1013Hz, khi truyền trong một mơi trƣờng cĩ bƣớc sĩng là 600nm. Tốc độ ánh sáng trong mơi trƣờng đĩ bằng:
A. 3.108m/s. B. 3.107m/s. C. 3.106m/s. D. 3.105m/s.
Câu 29. Khi cho một tia sáng đi từ nƣớc cĩ chiết suất n1 = 4/3 vào một mơi trƣờng trong suốt nào đĩ, ngƣời ta nhận thấy vận tốc truyền của ánh sáng bị giảm đi một lƣợng v = 108m/s. Tính chiết suất tuyệt đối của mơi trƣờng này.
A. n = 1,5 B. n = 2 C. n = 2,4 D. n = 2
Câu 30. Một thấu kính hội tụ mỏng cĩ hai mặt cầu cùng bán kính 10cm. Chiết suất của thấu kính đối với tia tím bằng 1,69 và đối với tia đỏ là 1,60. Khoảng cách giữa tiêu điểm của tia màu tím và tiêu điểm của tia màu đỏ bằng:
A. 1,184cm B. 1,801cm C. 1,087cm D. 1,815cm
Câu 31. Một thấu kính hội tụ cĩ hai mặt cầu, bán kính cùng bằng 20cm. Chiết suất của thấu kính đối với tia tím là 1,69 và đối với tia đỏ là 1,6 đặt thấu kính trong khơng khí. Độ biến thiên độ tụ của thấu kính đối tia đỏ và tia tím là:
A. 46,1dp. B. 64,1dp. C. 0,46dp. D. 0,9dp.
Câu 32. Trong một thí nghiệm ngƣời ta chiếu một chùm ánh sáng đơn sắc song song hẹp vào cạnh của một lăng kính cĩ gĩc chiết quang A = 80
theo phƣơng vuơng gĩc với mặt phẳng phân giác của gĩc chiết quang. Đặt một màn ảnh E song song và cách mặt phẳng phân giác của gĩc chiết quang 1m. Trên màn E ta thu đƣợc