CH Ư ƠNG VI : SĨNG ÁNH SÁNG A . KIẾN THỨC TRỌNG TÂM : Chủ đề 1: Tán sắc ánh sáng 1/ Tán sắc ánh sáng : A (Hướng tia tới) Khi đi qua lăng kính, chùm ánh sáng trắng sẽ : Bị lệch về phía đáy của lăng kính , tn theo định luật khúc đ i' xạ anh sáng . i đỏ Bị tách thành nhiều chùm sáng có màu khác. (á.sáng trắng) ' t i nhau từ đỏ đến tím. Trong đó chùm tia màu đỏ lệch ít nhất và chùm tia màu tím lệch nhiều nhất B C tím Hiện tượng ánh sáng trắng bị tách thành nhiều màu từ đỏ đến tím khi đi qua lăng kính gọi là hiện tượng tán sắc ánh sáng. Dãi sáng nhiều màu từ đỏ đến tím gọi là quang phổ của ánh sáng trắng , nó gồm 7 màu chính : đỏ , cam, vàng , lục , lam . chàm . tím . Góc lệch của các tia sáng : D đỏ < D cam < D vàng <. . . . . < D tím . 2/ Ánh sáng trắng và ánh sáng đơn sắc : • Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng khơng bị tán sắc khi đi qua lăng kính . • Ánh sáng trắng là hỗn hợp của nhiều ánh sáng đơn sắc từ đỏ đến tím . 3/ Ngun nhân của hiện tượng tán sắc : Do hai ngun nhân như sau : • Ánh sáng trắng là hỗn hợp của nhiều ánh sáng đơn sắc từ đỏ đến tím . • Chiết suất của chất dùng làm lăng kính đối với các ánh sáng đơn sắc khác nhau thì khác nhau ( n = g ( λ ) ). Chiết suất đối với áng sáng đỏ thì nhỏ nhất , đối với ánh sáng tím thì lớn nhất . Tức là : n đỏ < n cam <. . . . < n tím Tính chất này là tính chất chung cho mọi mơi trường trong suốt . Khi ánh sáng trắng truyền qua các mơi trường trong suốt như lưỡng chất phẳng ,bản mặt song song , thấu kính , lăng kính . . . đều xảy ra hiện tượng tán sắc nhưng thể hiện rõ nhất khi truyền qua lăng kính . Hiện tượng tán sắc xảy ra đổng thời với hiện tượng khúc xạ ánh sáng . 4/ Ứng dụng của hiện tượng tán sắc: • Ứng dụng trong máy quang phổ : Tách chùm sáng đa sắc thành các thành phần đơn sắc . • Giải thích một số hiện tượng xảy ra trong tự nhiên như cầu vồng bảy sắc . 5/ Các cơng thức liên quan : • Phản xạ ánh sáng : i = i’ • Khúc xạ ánh xáng : n 1 .sini = n 2 .sinr. • Phản xạ tồn phần : sini gh = 1 2 n n ; với n 1 > n 2 . • Thấu kính : D = = f 1 (n -1)         + 21 11 RR . ( n là chiết suất của chất làm thấu kính đối với mơi trường đặt thấu kính ) • Lăng kính : sini = n.sinr * Trường hợp góc A và i nhỏ : i = n.r sini’ = n.sinr’ i’ = n.r’ A = r + r’ A = r + r’ D = i + i’ – A D = (n − 1).A * Trường hợp góc lệch cục tiểu : D = D min  i = i’ = 2 min AD + và r = r’ = 2 A . * Góc lệc giữa tia đỏ và tia tím : ∆D = D tím − D đỏ . Chú ý : Khi khảo sát với ánh sáng đơn sắc nào thì chiết suất n ứng với ánh sáng đơn sắc đó . Ví dụ : Sự học là quyển sách không trang cuối! Bùi Đức Thanh – THPT Bạch Đằng Trang 1 - Khi chiếu ánh sáng trắng qua lăng kính , xét tia màu đỏ ta có cơng thức : đđ rni sin.sin = ; đđd rni 'sin'sin = ; (á.sáng trắng) đđ rrA ' += ; AiiD đđ −+= ' . Các ánh sáng đơn sắc khác cũng áp dụng tương tự như áng sáng đỏ . i - Khí chiếu ánh sáng trắng từ khơng khí đến bề mặt nước dưới góc tới i , tia sáng bị khúc xạ đồng thời bị tách thành các màu từ đỏ đến tím, trong đó tia đỏ lệch ít nhất tia tím lệch nhiều nhất (như hình bên) . Cơng thức vận dụng : đ đ n r i = sin sin ; t t n r i = sin sin . Góc lệch giữa tia đỏ và tia tím : ∆r = r đỏ − r tím . tím đỏ - Nếu tia tới vng góc với bề mặt phân cách thì khơng có hiện tượng tán sắc . - Khí chiếu ánh sáng trắng từ khơng khí qua thấu kính, ta vận dụng cơng thức : ∗ Đối với màu đỏ:         +−= 21 11 )1( 1 RR n f đ đ ∗ Đối với màu tím :         +−= 21 11 )1( 1 RR n f t t => Khoảng cách giữa hai tiêu điểm đỏ và tím là : tđđt ffFFx −== Chủ đề 2 : Hiện tượng nhiễu xạ - hiện tượng giao thoa ánh sáng I/ Hiện tượng nhiễu xạ : • Hiện tượng nhiễu xạ là hiện tượng ánh sáng khơng tn theo định luật truyền thẳng . • Hiện tượng nhiễu xạ quan sát được khi ánh sáng truyền qua lổ nhỏ , hoặc gần mép của những vật trong suốt hay khơng trong suốt . • Hiện tượng nhiễu xạ giải thích được khi coi ánh sáng có tính chất sóng . Mỗi lổ nhỏ hoặc khe hẹp khi có ánh sáng truyền qua sẽ trở thành một nguồn phát sóng ánh sáng thứ cấp. • Mỗi chùm ánh sáng đơn sắc là một chùm sáng có bước sóng và tần số xác đònh : - Trong chân khơng , bước sóng xác định bởi cơng thức : )( )/(10.3 )( 8 Hzf sm f c m == λ . - Trong mơi trường trong suốt có chiết suất n thì bước sóng giảm n lần so với trong chân khơng : nfn c f v λ λ === . ' . II/ Giao thoa ánh sáng : x 1/ Đònh nghóa : Hai sóng ánh sáng kết hợp giao nhau sẽ tạo nên hệ thống vânsáng tối xen kẽ cách đều nhau gọi là hiện tượng giao thoa. i ánh sáng 2/ Các cơng thức trong giao thoa sáng đơn sắc với hai khe y-âng • Hiệu đường đi : D xa dd . 12 =−= δ • Khoảng vân i = x (k+1) – x k = a D. λ • Vị trí vân sáng bậc k : ik a D kx k . . . == λ Trong đó : k = 0 , ± 1 , ± 2 , ± 3 , . . . . gọi là bậc giao thoa Sự học là quyển sách không trang cuối! Bùi Đức Thanh – THPT Bạch Đằng Trang 2 ∆r Ánh sáng trắng Quang trục chính F đ O F t tím đỏ f t x f đ k = +1 k = 0 k = - 1 O Với k = 0 : tại O có vân sáng bậc khơng hay vân sáng trung tâm ; k = ± 1 : x là vị trí vân sáng bậc nhất ( gồn hai vân đối xứng với nhau qua vân sáng trug tâm ) λ : bước sóng (m) ; a : khoảng cách giữa 2 khe S 1 S 2 (m) ; D : khoảng cách từ 2 khe tới màn ảnh (m) , trong đó D >> a . • Vò trí vân tối : Vị trí vân tối là khoảng cách từ vân sáng trung tâm đến vân tối ta xét : a D kx k . ) 2 1 '( ' λ += = ( ik ). 2 1 '+ với k’ = 0 , -1 : x là vị trí vân tối thứ nhất ; k = 1 , - 2 : x là vò trí vân tối thứ ù hai. . . . . . Đối với các vân tối không có khái niệm bậc giao thoa . • Khoảng cách giữa vân sáng bậc n và vân sáng bậc m ( với m, n ∈ k) là: ∆x = l = x n – x m  = n – m.i • Tại M có toạ độ x M là một vân sáng khi : n i x M = . (n ∈ Ν) • Tại M có toạ độ x M là một vân tối khi : n i x M = + 0,5 . (n ∈ Ν) • Giao thoa trong mơi trường có chiết suất n : Với a và D khơng đổi thì bước sóng và khoảng vân giảm đi n lần so với bước sóng và khồng vân trong chân khơng , tức là : n λ λ =' ; n i i =' . • Cách tính số vân trong giao thoa trường: Bề rộng L của vùng giao thoa quan sát được trên màn ảnh gọi là giao thoa trường. Số vân sáng và số vân tối trong giao thoa trường xác đònh như sau: • Cách 1: - Lấy phần nguyên của tỉ số L/ i là [n] - Số vân tối đa (vân sáng hoặc vân tối) là m = [n] + 1 => số vân sáng là số nguyên lẻ, số vân tối là số nguyên chẵn • Cách 2: - Số vân sáng : m = 2. 1 2 +       i L ; - số vân tối: m’ = 2.       + 2 1 2i L Chú ý: đại lượng trong dấu móc vuông là phần nguyên của chúng. 3/ Giao thoa với ánh sáng trắng: Hình ảnh thu được trên màn là: ở giữa giao thoa trường là vân trắng trung tâm, hai bên là dải sáng giống như cầu vồng, màu tím ở trong , màu đỏ ở ngoài. + Tìm bề rộng của quang phổ bậc k : ∆x = x đỏ - x tím = k. a D (λ đỏ - λ tím ). + Tìm số bức xạ có vân sáng trùng nhau tại vò trí x M : Kết hợp hai phương trình sau để giải quyết: x M = Dk xa a D k M . . . =⇒ λ λ (1) λ đ tím ≤ λ ≤ λ đ đỏ (2) + Tìm số bức xạ có vân tối trùng nhau tại vò trí x N : Kết hợp hai phương trình sau để giải quyết : x N = Dk xa a D k N ). 2 1 '( . . ) 2 1 '( + =⇒+ λ λ (1) λ đ tím ≤ λ ≤ λ đ đỏ (2) Sự học là quyển sách không trang cuối! Bùi Đức Thanh – THPT Bạch Đằng Trang 3 M 2 A S 1 d 1 x d 2 a I O D S 2 E (Chú ý : Các bước sóng màu đỏ và màu tím tùy thuộc vào đề bài cho. Bình thường thì lấy các giá trò như sau : λ đ đỏ = 0,76 µm , λ đ tím = 0,38µm ) Thế (1) vào (2) => k là số bức xạ cần tìm ; Thế k vào (1) => λ của các bức xạ trùng nhau . 4/ Giao thoa với ánh sáng có nhiều thành phần đơn sắc: Giả sử ánh sáng dùng làm thí nghiệm Iâng gồm hai bức xạ λ 1 , λ 2 thì : - Trên màn có hai hệ vân giao thoa ứng với ánh sáng có bước sóng λ 1 và λ 2 . - Vò trí vân sáng của bức xạλ 1 là x 1 = k 1 .i 1 . - Vò trí vân sáng của bức xạλ 2 là x 2 = k 2 .i 2 . - Ở vị trí trung tâm O hai vân sáng trùng nhau do x 1 = x 2 = 0 => vân sáng tại O có màu tổng hợp của hai màu đơn sắc ứng với hai ánh sáng có bước sóng λ 1 và λ 2 . - Ở các vị trí khác thì hai vân sáng trùng nhau khi : x 1 = x 2 => k 1 .i 1 = k 2 .i 2 => k 1 = í k λ λ 2 2 . ; với k 1 và k 2 ∈ Z và k 1  ≤ i L .2 . Màu của các vân này giống màu vân sáng tại O (Với L là bề rộng của giao thoa trường) 5/ Ứng dụng của hiện tượng giao thoa : Đo bước sóng ánh bằng cách làm thí nghiệm với một ánh sáng đơn sắc rối đo các khoảng cách D, a , i rối dùng cơng thức D ai. = λ để xác định bước sóng λ . Từ các kết quả đo bước sóng λ cho thấy : • Mỗi ánh sáng đơn sắc có một bước sóng (hay tần số) xác đinh . • Ánh sáng nhìn thấy có phổ bước sóng từ 0,38µm (ứng với ánh sáng tím) đến 0,76µm (ứng với ánh sáng đỏ) • Với những ánh sáng có bước sóng rất gần nhau thì màu sắc của chúng gần giống nhau , mắt người rất khó phân biệt rõ màu của chúng . Vì vậy người ta phân định 7 vùng màu chính ứng với các khoảng bước sóng tương ứng của từng vùng (xem bảng ở SGK) Chủ đề 3*: Giao thoa bởi lưỡng lăng kính , 2 nữa thấu kính , lưỡng gương phẳng . Độ dời của hệ thống vân trên màn do có bản mỏng . (chương trình nâng cao) Nguồn sáng S qua các thiết bị này đều tạo ra hai ảnh S 1 và S 2 . Do đó S 1 và S 2 trở thành hai nguồn kết hợp phát ra hai chùm sáng kết hợp . Trong vùng hai chùm sáng này gặp nhau sẽ xảy ra hiện tượng giao thoa giống như trong thí nghiện dùng hai khe Y-âng .Vì vậy để tìm vị trí vân , khoảng vân . . . trong các trường hợp này ta vẫn vận dụng các cơng thức như trong thi nghiệm giao thoa ánh sáng dùng 2 khe Y-âng 1. Giao thoa bởi lưỡng lăng kính Fresnel ( góc chiết quang nhỏ) : E A 1 P 1 S 1 β I S O S 2 P 2 A 2 d d’ D Sự học là quyển sách không trang cuối! Bùi Đức Thanh – THPT Bạch Đằng Trang 4 Các đại lượng tương ứng với giao thoa bằng 2 khe Y-âng và kiến thức thường dùng : • a = S 1 S 2 = 2βd • D = SI + IO = d + d’ . • Góc lệch giữa tia tới và tia ló: β = (n -1)A • Thường dùng tính chất của tam giác đồng dạng để tìm các khoảng cách S 1 S 2 , P 1 P 2 , . . . 2. Giao thoa bởi hai nửa thấu kính hội tụ (bán thấu kính Bilet) : 3. Giao thoa bởi lưỡng gương phẳng . 4. Độ dời hệ thống vân trên màn do có bản mỏng (chiều dày e và chiết suất n) . Khi có bản mỏng ( bản mặt song song ) chiều dày e và chiết suất n trước khe S 1 , Vân sáng trung tâm tại O sẽ dời đến vị trí O’ (như hình bên) Với độ dời : a Den xOO .).1( ' 0 − == Sự học là quyển sách không trang cuối! Bùi Đức Thanh – THPT Bạch Đằng Trang 5 E L 1 S 1 M 1 P 1 O 1 S O H I O’ O 2 S 2 M 2 P 2 L 2 D d d’ L Các đại lượng tương ứng với giao thoa bằng 2 khe Y-âng và kiến thức thường dùng : • a = S 1 S 2 = 1 . ' O d dd + O 2 . • D = HO’ = L – (d’ + d) = OO’- d’. Để trên màn E thu được hệ vân thì màn phải đặt cách thấu kính một khoảng lớn hơn OI, tức là D ≥ HI. Khi D = HI thì trên màn chỉ có 1 vân sáng tại I . • Cơng thức thấu kính dùng để xác định d’: ' 111 ddf += fd fd d − =→ . ' • Thường dùng tính chất của tam giác đồng dạng để tìm các khoảng cách S 1 S 2 , P 1 P 2 , O 1 O 2 , . . . β G 1 S M S 1 2β H O I S 2 G 2 N D Các đại lượng tương ứng với giao thoa bằng 2 khe Y-âng và kiến thức thường dùng : • a = S 1 S 2 = 2.HS 1 = 2.IS 1 .β • D = HO = HI + IO = IS.β + IO . • Nguồn sáng S và các ảnh S 1 , S 2 nằm trên đường tròn bán kính IS . (IS =IS 1 =IS 2 ) Khi làm bài cần sử dụng tam giác đồng dạng để xác định các khoảng cách O’ (e,n) d’ 1 x 0 S 1 d’ 2 a O S 2 D Chủ đề 4 : Máy quang phổ - Các loại quang phổ A. Kiến thức trọng tâm : 1. Máy quang phổ : a. Định nghĩa : Máy quang phổ là dụng cụ dùng để phân tích chùm sáng có nhiều thành phần thành những thành phần đơn sắc khác nhau . b. Ngun tắc hoạt động : Dựa vào hiện tượng tán sắc ánh sáng . c. Cấu tạo : • Ống chuẩn trực . Cấu tạo gồm 3 bộ phận chính : • Hệ tán sắc . • Buồng ảnh . - Ống chuẩn trực có cấu tạo như thế nào? Có tác dụng gì ? Ống chuần trực là bộ phận có dạng một cái ống, gồm một thấu kính hội tụ (L 1 ) gắn ở một đầu ống, đầu còn lại có một khe hẹp (F) nằm ở tiêu diện của thấu kính . Ống chuẩn trực có tác dụng tạo ra chùm tia ló sau thấu kính L 1 là chùm sáng song song . - Hệ tán sắc có cấu tạo như thế nào ? Có tác dụng gì ? Hệ tán sắc gồm một hoặc vài thấu kính (P), có tác dụng tán sắc chùm sáng phức tạp truyền từ ống chuẩn trực tới lăng kính . - Buồng ảnh có cấu tạo như thế nào ? có tác dụng gì ? Buồng ảnh là một hộp kín gồm một thấu kính hội tụ (L 2 ) và một tấm kính mờ hoặc kính ảnh (E)đặt tại têu diện của thấu kính . Buồng ảnh có tác dụng ghi lại quang phổ của nguồn sáng . 2. Quang phổ liên tục : a. Định nghĩa : Quang phổ liên tục là quang phổ gồm nhiều dãi màu tử đỏ đến tím , nối liền nhau một cách lien tục . b. Nguồn phát sinh quang phổ lien tục : Các chất rắn , chất lỏng , chất khí ở áp suất lớn khi bị nung nóng sẽ phát ra quang phổ lien tục . c. Tính chất : - Quang phổ liên tục khơng phụ thuộc vào bản chất của vật phát sáng . - Quang phổ liên tục phụ thuộc vào nhiệt độ của vật phát sáng . Khi nhiệt độ tăng dần thì cường độ bức xạ càng mạnh và miềm quang phổ lan dần từ bức xạ có bước sóng dài sang bức xạ có bước sóng ngắn. 3. Quang phổ vạch phát xạ : a. Định nghĩa : Quang phổ gồm các vạch màu riêng lẽ , ngăn cách nhau bằng những khoảng tối, được gọi là quang phổ vạch phát xạ . b. Nguồn phát ra quang phổ vạch phát xạ : Các chất khí hay hơi ở áp suất thấp phát ra khi bị kích thích phát sáng . c. Tính chất : - Mỗi ngun tố hố học khi bị kích thích , phát ra các bức xạ có bước sóng xác định và cho một quang phổ vạch phát xạ riêng , đặc trưng cho ngun tố ấy . - Các ngun tố khác nhau , phát ra quang phổ vạch khác hẳn nhau về : số lượng các vạch , màu sắc các vạch , vị trí (tức là bước sóng)của các vạch và về cường độ sáng của các vạch đó . 4. Quang phổ vạch hấp thụ : a. Định nghĩa : Quang phổ lien tục thiếu một số vạch màu do bị chất khí (hay hơi kim loại) hấp thụ , được gọi là quang phổ vạch hấp thụ . ( Như vậy : Quang phổ vạch hấp thu là những vạch tối trên nền của quang phổ liên tục) b. Nguồn phát ra quang phổ vạch hấp thụ : Chiếu ánh sáng từ một nguồn qua khối khí hay hơi bị nung nóng rồi chiếu qua máy quang phổ, ta sẽ thu được quang phổ vạch hấp thụ . Điều kiện để có quang phổ vạch hấp thụ là : nhiệt độ của nguồn sáng phải lớn hơn nhiệt độ của đám khi. Sự học là quyển sách không trang cuối! Bùi Đức Thanh – THPT Bạch Đằng Trang 6 F (L 1 ) F 1 (P) (L 2 ) F 2 (E) c. Tính chất : - Quang phổ vạch hấp thụ phụ thuộc vào bản chất của khí hấp thụ . Mỗi chất khí hấp thụ có một quang phổ vạch hấp thụ đặc trưng. - Trong quang phổ vạch có sự đảo sắc như sau : mổi ngun tố hố học chỉ hấp thụ những bức xạ nào mà nó có khả năng phát xạ , và ngược lại , nó chỉ phát bức xạ nào mà nó có khả năng hấp thụ 5. Phân tích quang phổ : - Phân tích quang phổ là gì ? Phân tích quang phổ là phương pháp vật lí dùng để xác định thành phần hố học của một hợp chất , dựa vào việc nghiên cứu quang phổ của ánh sáng do chất đó phát xạ hoặc hấp thụ . - Phép phân tích quang phổ có ưu điểm như thế nào ? o Cho kết quả nhanh , cùng một lúc xác định được sự có mặt của nhiều ngun tố. o Độ nhạy rất cao, cho phép phát hiện được hàm lượng rất nhỏ có trong mẫu nghiên cứu. o Cho phép nghiên cứu từ xa , như phát hiện thành phần cấu tạo của mặt trời , các ngơi sao. . . . Chủ đề 5 : TIA HỒNG NGOẠI – TIA TỬ NGOẠI – TIA X 1/ Bảng hệ thống kiến thức tia hồng ngoại , tử ngoại , tia X : Tia hồng ngoại Tia từ ngoại Tia Rơnghen (tia X) a/ Định nghĩa b/ Nguồn phát c/ Bản chất và tính chất e/ Ứng dụng Là bức xạ khơng nhìn thấy, có bước sóng dài hơn bước sóng ánh sáng đỏ . λ > 0,76µm đến vài mm . Mọi vật, dù có nhiệt độ thấp đều phát ra tia hồng ngoại . Lò than , lò sưởi điện , đèn điện dây tóc … là những nguồn phát tia hồng ngoại rất mạnh . - Bản chất là sóng điện từ . - Tác dụng nhiệt rất mạnh . - Tác dụng lên kính ảnh, gây ra một số phản ứng hố học . - Có thể biến điệu như sóng cao tần . - Gây ra hiện tượng quang dẫn . - Sây khơ , sưởi ấm . - Sử dụng trong các thiết bị điều khiển từ xa . - Chụp ành bề mặt đất từ vệ tinh . - Ứng dụng nhiều trong kỹ thuật qn sự . . . Là bức xạ khơng nhìn thấy , có bước sóng ngắn hơn bước sóng ánh sáng tím . 0,001 µm < λ < 0,38 µm . Các vật bị nung nóng đến nhiệt độ cao (trên 2000 0 C) sẽ phát ra tia tử ngoại . Ở nhiệt độ trên 3000 0 C vật ra tia tử ngoại rất mạnh (như : đen hơi thuỷ ngân , hồ quang . . . - Bản chất là sóng điện từ . - Tác dụng mạnh lên kính ảnh . - Làm ion hố chất khi . - Làm phát quang một số chất . - Bị nước và thuỷ tinh hấp thụ mạnh . - Có tác dụng sinh lí , huỷ diệt tế bào, làm hại mắt . . . - Gây ra hện tượng quang điện . - Khử trùng nước , thực phẩm , dụng cụ ytế . - Chữa bệnh còi xương . - Phát hiện vết nứt trên bề mặt kim loại . . . Là bức xạ có bước sóng ngắn hơn bước sóng của tia tử ngoại . 10 − 11 m < λ < 10 − 8 m . Cho chùm tia catot có vận tốc lớn đập vào kim loại có ngun tử lượng lớn , từ đó sẽ phát ra tia X. Thiết bị tạo ra tia X là ống Rơnghen . - Bản chất là sóng điện từ . - Có khả năng đâm xun rất mạnh , bước sóng càng ngắn đâm xun càng mạnh. - Tác dụng mạnh lên kính ảnh . - Làm ion hố chất khí . - Làm phát quang một số chất . - Có tác dụng sinh lí mạnh - Gây ra hiện tượng quang điện - Trong y tế dùng tia X để chiếu điện , chụp điện , chữa bệnh ung thư nơng . - Trong cơng nghiệp dùng để dò các lỗ khuyết tật trong các sản phẩm đúc . - Kiểm tra hành lí của hành khách , nghiên cứu cấu trúc vật rắn . . . 2/ Thuyết điện từ vế ánh sáng : - Giả thuyết của Mắc – xoen : Ánh sáng là sóng điện từ có bước sóng rất ngắn so với sóng vơ tuyến , lan truyền trong khơng gian ( Tức là ánh có bàn chất sóng ) - Mối liện hệ giữa tính chất điện từ với tính chất quang của mơi trường : εµ = v c hay εµ =n Trong đó : ε là hằng số điện mơi, ε phụ thuộc vào tần số f của ánh sáng ; µ là độ từ thẩm . 3/ Thang sóng điện từ : - Sóng vơ tuyến , tia hồng ngoại, ánh sáng nhìn thấy, tia tử ngoại , tia X , tia gamma đều có bản chất là sóng điện từ . Chúng có cách thu , phát khác nhau , có những tính chất rất khác nhau và giữa chúng khơng có ranh giới rõ rệt . - Những sóng điện từ có bước sóng dài thì dễ quan sát hiện tượng giao thoa, bước sóng càng ngắn thì tính đâm xun càng mạnh . - Thang sóng điện từ được sắp xếp và phân loại theo thứ tự bước sóng giảm dần từ trái qua phải . Sự học là quyển sách không trang cuối! Bùi Đức Thanh – THPT Bạch Đằng Trang 7 B.CƠNG THỨC VÀ CÁCH GIẢI BÀI TẬP: 1) Công thức c ơ b ả n: - Vò trí vân sáng: . . D x k a λ = (k = 0 : vân trung tâm ; k = ± 1 : vân bậc 1 ; k = ± 2 : vân bậc 2) - Vò trí vân tối: 1 . 2 D x k a λ   = +  ÷   k = 0, k = -1: Vân tối thứ nhất k = 1, k = -2: Vân tối thứ hai k = 2, k = -3: Vân tối thứ ba (lưu ý: Vị trí vân tối thứ k +1 : 1 2 D x k a λ   = +  ÷   , Vị trí vân tối thứ k : 1 2 D x k a λ   = −  ÷   ) - Khoảng vân i : a D i . λ = x: vò trí vân ; i: khoảng vân ; (giữa hai vân sáng cạnh nhau hoặc giữa hai vân tối cạnh nhau) D: khoảng cách từ hai khe đến màn ; a: khoảng cách giữa hai khe 2) Xác đònh vân (sáng hay tối) tại một điểm M bất kỳ: - Chọn gốc toạ độ tại vân trung tâm. Tìm khoảng cách vân i . Lập tỷ số: M x i Tại x M ta có vân: * M x K i = :vân sáng bậc K * 1 2 M x K i = + :vân tối bậc K+1 (K là số ngun) 3) Tìm số vân trên khoảng quan sát (giao thoa trường) L: Lập tỉ 2 L K i = + số lẻ (K số ngun dương) ♣Số vân sáng(là số lẻ): 2K+1 ♣Số vân tối:(là số chẵn) ◦ lẽ ≥ 0,5: có 2K+2 vân tối ◦ lẽ<0,5 : có 2K vân tối 4)Xác định khoảng vân i trong khoảng có bề rộng L. Biết trong khoảng L có n vân sáng. + Nếu 2 đầu là hai vân sáng thì: 1 L i n = - + Nếu 2 đầu là hai vân tối thì: L i n = + Nếu một đầu là vân sáng còn một đầu là vân tối thì: 0,5 L i n = - 5) Xác định số vân sáng, vân tối giữa hai điểm M, N có toạ độ x 1 , x 2 (giả sử x 1 < x 2 ) Lập đẳng thức, chia tất cả cho i, số vân là số giá trò của k thoả mãn bất đẳng thức + Vân sáng: x 1 < ki < x 2 + Vân tối: x 1 < (k+0,5)i < x 2 Số giá trị k ∈ Z là số vân sáng (vân tối) cần tìm Lưu ý: M và N cùng phía với vân trung tâm thì x 1 và x 2 cùng dấu. M và N khác phía với vân trung tâm thì x 1 và x 2 khác dấu. 6) Tìm bước sóng ánh sáng khi biết khoảng cách giữa các vân ( d ∆ ) hoặc vò trí 1 vân x - Biết d∆ : Tìm số khoảng vân ( số vân – 1 ): n khoảng vân n d i ∆ = từ a D i . λ = => D ai. = λ Sự học là quyển sách không trang cuối! Bùi Đức Thanh – THPT Bạch Đằng Trang 8 - Biết x : Dùng công thức : a D kx . . λ = (vân sáng) hoặc a D kx . ). 2 1 ( λ ±= (vân tối). 7) Tìm khoảng cách giữa 2 vân bất kỳ : - Tìm vò trí từng vân - Nếu 2 vân ở cùng phía so với vân sáng trung tâm : d = 21 xx − - Nếu hai vân ở hai bên so với vân trung tâm : d = 1 x + 2 x 8)Nếu thí nghiệm được tiến hành trong mơi trường trong suốt có chiết suất n thì bước sóng và khoảng vân: n n n D i i n a n l l l = Þ = = 9)Khi nguồn sáng S di chuyển theo phương song song với S 1 S 2 thì hệ vân di chuyển ngược chiều và khoảng vân i vẫn khơng đổi. Độ dời của hệ vân là: 0 1 D x d D = Trong đó: D là khoảng cách từ 2 khe tới màn D 1 là khoảng cách từ nguồn sáng tới 2 khe d là độ dịch chuyển của nguồn sáng 10) Khi trên đường truyền của ánh sáng từ khe S 1 (hoặc S 2 ) được đặt một bản mỏng dày e, chiết suất n thì hệ vân sẽ dịch chuyển về phía S 1 (hoặc S 2 ) một đoạn: 0 ( 1)n eD x a - = 11) Vân trùng :Sự trùng nhau của các bức xạ λ 1 , λ 2 (khoảng vân tương ứng là i 1 , i 2 ) + Trùng nhau của vân sáng: x s = k 1 i 1 = k 2 i 2 = ⇒ k 1 λ 1 = k 2 λ 2 = + Trùng nhau của vân tối: x t = (k 1 + 0,5)i 1 = (k 2 + 0,5)i 2 = ⇒ (k 1 + 0,5)λ 1 = (k 2 + 0,5)λ 2 = Lưu ý: Vị trí có màu cùng màu với vân sáng trung tâm là vị trí trùng nhau của tất cả các vân sáng của các bức xạ. 12)Trong hiện tượng giao thoa ánh sáng trắng (0,4 µ m ≤ λ ≤ 0,76 µ m) - Bề rộng quang phổ bậc k: đ ( ) t D x k a l lD = - với λ đ và λ t là bước sóng ánh sáng đỏ và tím - Xác định số vân sáng, số vân tối và các bức xạ tương ứng tại một vị trí xác định (đã biết x) + Vân sáng: ax , k Z D x k a kD l l= Þ = Ỵ Với 0,4 µm ≤ λ ≤ 0,76 µm ⇒ các giá trị của k ⇒ λ + Vân tối: ax ( 0,5) , k Z ( 0,5) D x k a k D l l= + Þ = Ỵ + Với 0,4 µm ≤ λ ≤ 0,76 µm ⇒ các giá trị của k ⇒ λ - Khoảng cách dài nhất và ngắn nhất giữa vân sáng và vân tối cùng bậc k: đ [k ( 0,5) ] Min t D x k a λ λ ∆ = − − axđ [k ( 0,5) ] M t D x k a λ λ ∆ = + − Khi vân sáng và vân tối nằm khác phía đối với vân trung tâm. axđ [k ( 0,5) ] M t D x k a λ λ ∆ = − − Khi vân sáng và vân tối nằm cùng phía đối với vân trung tâm. 13) Tia X ( tia R ơnghen ) : Theo ĐLBT năng lượng : A = W đ ⇔ e.U = 2 . 2 1 vm . Khi U -> U 0 => v -> v max ( W đmax ) ⇔ e.U 0 = 2 max . 2 1 vm e . Từ CT trên => v = e m Ue 2 và v max = e m Ue 0 2 Công suất tỏa nhiệt : P = U.I, t eN t q I ∆ = ∆ ∆ = . Nhiệt lượng tỏa ra : Q = P.t ( Các hằng số : m e = 9,1.10 -31 kg, e = 1,6.10 -19 ) Sự học là quyển sách không trang cuối! Bùi Đức Thanh – THPT Bạch Đằng Trang 9 C.CÁC DẠNG BÀI TẬP: Dạng 1: Tán sắc ánh sáng  Phương pháp giải: ♦ Áp dụng các cơng thức của lăng kính : + Cơng thức tổng qt: - sini 1 = n sinr 1 - sini 2 = n sinr 2 - A = r 1 + r 2 - D = i 1 + i 2 – A +Trường hợp i và A nhỏ - i 1 = nr 1 i 2 = nr 2 D = (n – 1)A +Góc lệch cực tiểu: D min 1 2 min 1 1 2 2 2 A r r D i A i i  = =  ⇔ ⇒ = −   =  -+Cơng thức tính góc lệch cực tiểu: min sin sin 2 2 D A A n + = ♦ Điều kiện để có phản xạ tồn phần: n 1 > n 2 i > i gh với sini gh = 2 1 n n ♦ Với ánh sáng trắng: tim do tim do n n n λ λ λ λ ≥ ≥   ≤ ≤  Bài 1: Chiếu một chùm tia sáng trắng hẹp đến lăng kính thuỷ tinh có tiết diện thẳng là tam giác đều trong điều kiện tia sáng màu lục có góc lệch cực tiểu là 40 0 . Chiết suất của thuỷ tinh đối với ánh sáng tím là 1,554 a, Tính chiết suất của thuỷ tinh đối với ánh sáng màu lục b, Mơ tả chùm tia sáng ló ra khỏi lăng kính ĐS:a, n L = 1,532 b, chùm ló ra khỏi lăng kính tạo thành quang phổ liên tục Bài 2: Một lăng kính có góc chiết quang A = 60 0 và làm bằng thuỷ tinh mà có chiết suất đối với ánh sáng đỏ là n đ = 1,414 2≈ và đối với ánh sáng tím là n t = 1,732 3≈ . Chiếu vào mặt bên của lăng kính một chùm tia sáng trắng hẹp sao cho tia đỏ có góc lệch cực tiểu a, Tính góc tới của tia sáng và góc lệch của tia ló màu đỏ b, Phải quay lăng kính quanh cạnh A một góc bằng bao nhiêu và theo chiều nào để tia tím trong chum tia đó sẽ có góc lệch cực tiểu ĐS: a,i đ = 45 0 ; D min = 30 0 b, quay quanh cạnh A một góc 15 0 theo chiều KĐH Bài 3: Một chùm tia sáng trắng hẹp đến lăng kính thuỷ tinh có tiết diện thẳng là tam giác đều trong điều kiện góc lệch của tia sáng tim cực tiểu. Chiết suất của thuỷ tinh đối với ánh sáng tím n t = 1,53; với ánh sáng đỏ n đ = 1,51. Tính góc tạo bởi tia đỏ và tia tím trong chùm trong chùm tia đó ĐS: α = D mint – D đ = 0,032rađ Bài 4: Một lăng kính thuỷ tinh có tiết diện thẳng là tam giác đều ABC đáy BC, góc chiết quang A. Chiết suất của thuỷ tinh đối với ánh sáng đỏ, vàng, tím lần lượt: n đ = 1,51 ; n v = 1,52 ; n t = 1,53. Chiếu chùm tia sáng trắng hẹp đến mặt AB của lăng kính sao cho tia tới nằm dưới pháp tuyến ở điểm tới I a, Xác định góc tới của tia sáng để tia vàng có góc lệch cưc tiểu b, Trong điều kiện trên, tính góc tạo bởi tia đỏ và tia tím trong chùm ánh sáng ló ĐS: a, i = 49 0 27 / b, α = D t – D đ = 0,0308rad D¹ng 2: X¸c ®Þnh vÞ trÝ v©n s¸ng, v©n tèi. TÝnh kho¶ng c¸ch v©n hc bíc sãng ¸nh s¸ng. T×m sè v©n. TÝnh c¸c kho¶ng c¸ch Bíc sãng cđa ¸nh s¸ng trong ch©n kh«ng : 0 cT λ = • Bíc sãng ¸nh s¸ng trong m«i trêng : λ = vT • Chó ý : Khi trun tõ m«i trêng nµy sang m«i trêng kh¸c th× vËn tèc trun vµ bíc sãng ¸nh s¸ng thay ®ỉi, cßn chu k× vµ tÇn sè dao ®éng cđa sãng ¸nh s¸ng th× kh«ng ®ỉi • Thang sãng ®iƯn tõ: MiỊn sãng ®iƯn tõ Bíc sãng (m) TÇn sè (Hz) Sãng v« tun ®iƯn 4 4 3.10 10 − ÷ 4 12 10 3.10÷ Tia hång ngoai 3 7 10 7,6.10 − − ÷ 11 14 3.10 4.10÷ ¸nh s¸ng nh×n thÊy 7 7 7,6.10 3,8.10 − − ÷ 14 14 4.10 8.10÷ Tia tđ ngo¹i 7 9 3,8.10 10 − − ÷ 14 17 8.10 3.10÷ Sự học là quyển sách không trang cuối! Bùi Đức Thanh – THPT Bạch Đằng Trang 10 i C B A S I [...]... thoa ánh sáng B Tán sắc ánh sáng C Khúc xạ ánh sáng D Nhiễu xạ ánh sáng 6.3: Ánh sáng trắng qua lăng kính thủy tinh bị tán sắc, ánh sáng màu đỏ bị lệch ít hơn ánh sáng màu tím, đó là vì: D Ánh sáng trắng bao gồm vơ số ánh sáng màu đơn sắc có một số tần số khác nhau và do chiết suất của thủy tinh đối với sóng ánh sáng có tấn số nhỏ thì nhỏ hơn so với sóng ánh sáng có tần số lớn hơn E Vận tốc ánh sáng. .. đối với sóng ánh sáng có tấn số nhỏ thì nhỏ hơn so với sóng ánh sáng có tần số lớn hơn B Vận tốc ánh sáng đỏ trong thủy tinh lớn hơn so với ánh sáng tím C Tần số của ánh sáng đỏ lớn hơn tần số của ánh sáng tím D,Chiết suất của thủy tinh đối với ánh sáng đỏ nhỏ hơn ánh sáng tím 6.4: Chọn câu sai trong các câu sau: A Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng khơng bị tán sắc khi qua lăng kính C, Mỗi ánh sáng đơn... chùm tia sáng hẹp qua một lăng kính Chùm tia sáng đó sẽ tách thành chùm tia sáng có màu khác nhau Hiện tượng này gọi là: A Giao thoa ánh sáng B Tán sắc ánh sáng C Khúc xạ ánh sáng D Nhiễu xạ ánh sáng 6.3: Ánh sáng trắng qua lăng kính thủy tinh bị tán sắc, ánh sáng màu đỏ bị lệch ít hơn ánh sáng màu tím, đó là vì: A Ánh sáng trắng bao gồm vơ số ánh sáng màu đơn sắc có một số tần số khác nhau và do chiết... ít hơn áng sáng màu tím Đó là vì: A Ánh sáng màu trắng bao gồm vơ số ánh sáng màu đơn sắc, mỗi sóng áng sáng đơn sắc có một tần số xác định Khi truyền qua lăng kính thủy tinh, ánh sáng đỏ có tần số nhỏ hơn tần số của ánh sáng tím nên bị lệch ít hơn so với ánh sáng tím B Chiết suất của thủy tinh đối với ánh sáng đỏ nhỏ hơn so với ánh sáng tím C Tần số của ánh sáng đỏ lớn hơn tần số của ánh sáng tím... với ánh sáng đơn sắc khác nhau có trị số như nhau C Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng khơng bị tán sắc khi qua lăng kính D Khi ánh sáng đơn sắc đi qua một mơi trường trong suốt thì chiết suất của mơi trường đối với ánh sáng đỏ là nhỏ nhất, đối với ánh sáng tím là lớn nhất 6.20: 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. .. tinh lớn hơn so với ánh sáng tím F Tần số của ánh sáng đỏ lớn hơn tần số của ánh sáng tím D,Chiết suất của thủy tinh đối với ánh sáng đỏ nhỏ hơn ánh sáng tím 6.4: Chọn câu sai trong các câu sau: C Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng khơng bị tán sắc khi qua lăng kính C, Mỗi ánh sáng đơn sắc khác nhau có màu sắc nhất định khác nhau D Ánh sáng trắng là tập hợp của 7 ánh sáng đơn sắc đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm,... ánh sáng đơn sắc khác nhau có trị số như nhau G Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng khơng bị tán sắc khi qua lăng kính H Khi ánh sáng đơn sắc đi qua một mơi trường trong suốt thì chiết suất của mơi trường đối với ánh sáng đỏ là nhỏ nhất, đối với ánh sáng tím là lớn nhất 6.20: Chọn câu sai: E Ánh sáng trắng là tập hợp gồm 7 ánh sáng đơn sắc:đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím F Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng. .. với những ánh sáng có bước sóng ngắn D Chiết suất của môi trường nhỏ khi môi trường có nhiều ánh sáng truyền qua 6.18: Hiện tượng giao thoa ánh sáng chỉ quan sát được khi hai nguồn ánh sáng là hai nguồn: A Đơn sắc B Kết hợp C Cùng màu sắc D Cùng cường độ sáng 6.19: Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về ánh sáng trắng và ánh sáng đơn sắc A Ánh sáng trắng là tập hợp của vơ số ánh sáng đơn sắc có màu biến... định phụ thuộc vào bước sóng của ánh sáng đơn sắc B Chiết suất của một mơi trường trong suốt nhất định đối với ánh sáng có bước sóng dài thì lớn hơn đối với ánh sáng có bước sóng ngắn C Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng có bước sóng nhất định D, Màu quang phổ là màu của ánh sáng đơn sắc 6.33 Trong một thí nghiệm giao thoa ánh sáng, người ta đo được khoảng cách từ vân sáng thứ 4 đến vân sáng thứ 10 ở cùng... sắc khác nhau có màu sắc nhất định khác nhau B Ánh sáng trắng là tập hợp của 7 ánh sáng đơn sắc đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím D, Lăng kính có khả năng làm tán sắc ánh sáng 6.5: Một tia sáng đi qua lăng kính ló ra chỉ một màu duy nhất khơng phải màu trắng thì đó là: A Ánh sáng đơn sắc B Ánh sáng đa sắc C Ánh sáng bị tán sắc D Lăng kính khơng có khả năng tán sắc 6.6: Một sóng ánh sáng đơn sắc được . sóng và tần số của ánh sáng đó b, Tắt ánh sáng có bước sóng 1 λ , chiếu vào khe S ánh sáng ( thuộc vùng ánh sáng nhìn thấy) có bước sóng 2 λ > 1 λ thì tại vị trí vân sáng bậc 3 của ánh. thoa chứng tỏ rằng: A. Ánh sáng có bản chất sóng B. Ánh sáng là sóng ngang C. Ánh sáng là sóng điện từ D. Ánh sáng có thể bị tán sắc. 6.23: Trong thí nghiệm về giao thoa ánh sáng, nếu ta làm cho. số của ánh sáng đỏ lớn hơn tần số của ánh sáng tím. D,Chiết suất của thủy tinh đối với ánh sáng đỏ nhỏ hơn ánh sáng tím. 6.4: Chọn câu sai trong các câu sau: A. Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng khơng