vËt lý 12 ♦♦Sóng ánh sáng TÍNH CHẤT SĨNG ÁNH SÁNG I. TĨM TẮT GIÁO KHOA 1. Tán sắc ánh sáng 2. Giao thoa ánh sang 3. Bước song và màu sắc ánh sáng 4. Máy quang phổ 5. Quang phổ liên tục 6. Quang phổ vạch 7. Tia hồng ngoại 8. Tia tử ngoại SỈÛ TẠN SÀÕC ẠNH SẠNG. A. T óm tắt lí thuyết: 1.nh sạng l sọng âiãûn tỉì cọ bỉåïc sọng ngàõn ( f c = λ ).nh sạng âån sàõc cọ 1 bỉåïc sọng xạc âënh v cọ 1 mu âån sàõc nháút âënh. nh sạng âån sàõc khäng bë tạn sàõc khi âi qua làng kênh. Thỉûc tãú nhỉỵng ạnh sạng âån sàõc cọ bỉåïc sọng lán cáûn nhau thç gáưn nhỉ cọ 1 mu. Vng â m µλ 76,064,0 ÷= Vng da cam v vng m µλ 64,058,0 ÷= Vng lủc m µλ 58,0495,0 ÷= Vng lam chm m µλ 495,044,0 ÷= Vng têm m µλ 44,04,0 ÷= nh sạng tràõng l häùn håüp ca nhiãưu ạnh sạng âån sàõc cọ mu biãún thiãn liãn tủc tỉì â âãún têm. 2.Tạn sàõc ạnh sạng l hiãûn tỉåüng 1 chm ạnh sạng tràõng bë tạch thnh nhiãưu chm ạnh sạng âån sàõc . Mäüt chm ạnh sạng tràõng song song âãún làng kênh,khi lọ ra khi làng kênh bë phán têch thnh 1 di nhiãưu mu tỉì â âãún têm gi l quang phäø ca ạnh sạng tràõng.Tia â bë lãûch êt nháút,tia têm bë lãûch nhiãưu nháút. Ngun nhán ca sỉû tạn sàõc l do chiãút sút ca mäi trỉåìng phủ thüc vo bỉåïc sọng ca ạnh sạng.Våïi háưu hãút cạc cháút trong sút,chiãút sút gim khi bỉåïc sọng tàng. B. B ài tập trắc nghiệm Câu 1. Hiện tượng tán sắc ánh sáng là hiện tượng: A. đặc trưng cho lăng kính thuỷ tinh B. chung cho mọi chất rắn, chất lỏng trong suốt C. chung cho mọi mơi trường trong suốt, trừ chân khơng D. chung cho mọi mơi trường trong suốt, kể cả chân khơng Câu 2. Theo định nghĩa, ánh sáng đơn sắc là ánh sáng:  Trang 1 vật lý 12 Súng ỏnh sỏng A. ch cú mt mu B. m dao ng cú mt tn s xỏc nh C. m súng cú mt bc súng xỏc nh D. khi qua lng kớnh, ch b lch m khụng b phõn tớch Cõu 3. Khi mt súng ỏnh sỏng ang truyn trong mt mụi trng m qua mt phõn cỏch, ri truyn trong mt mụi trng khỏc thỡ: A. tn s khụng i B. bc súng khụng i C. tn s thay i D. vn tc khụng i nhng bc súng thay i Cõu 4. Cho mt chựm sỏng song song t mt boựng ốn in dõy túc ri t khụng khớ vo mt chu nc, thỡ chựm sỏng: A. khụng b tỏn sc vỡ nc khụng ging thu tinh D. ch b tỏn sc nu ri xiờn gúc vo mt nc C. luụn luụn b tỏn sc B. khụng b tỏn sc vỡ nc khụng cú hỡnh lng kớnh Cõu 5. Mu sc ca ỏnh sỏng ph thuc: A.bc súng ca nú B. tn s súng ỏnh sỏng C.mụi trng truyn ỏnh sỏng D.c bc súng ỏnh sỏng ln mụi trng truyn Cõu 6. Cho mt chựm ỏnh sỏng mt tri qua mt l hỡnh ch nht, ri ri qua mt bn mt song song bng thu tinh, lờn mt mn M thỡ vt sỏng trờn mn: A. hon ton cú mu trng B. cú by mu ca cu vng C. cú mu trng, nhng cú vin mu sc cỏc mộp D. cú by mu cu vng, nu chựm sỏng hp, bn thu tinh dy v ỏnh sỏng ri xiờn gúc Cõu 7. Do hin tng tỏn sc, nờn i vi mt thu kớnh thu tinh: A. tiờu im ng vi ỏnh sỏng luụn xa thu kớnh hn tiờu im ng vi ỏnh sỏng tớm B. tiờu im ng vi ỏnh sỏng gn thu kớnh hn tiờu im ng vi ỏnh sỏng tớm C. tiờu im ca TKHT, i vi ỏnh sỏng , thỡ gn hn so vi ỏnh sỏng tớm D. tiờu im ca TKPK, i vi ỏnh sỏng , thỡ gn hn so vi ỏnh sỏng tớm Cõu 8. Chiu mt chựm tia sỏng trng hp vo mt bờn ca mt lng kớnh bng thu tinh cú gúc chit quang A = 60 0 di gúc ti I = 60 0 . Bit chit sut ca lng kớnh i vi tia v tia tớm ln lt l n d = 1,5 v n t = 1,54. Gúc to bi tia lú mu v tia lú mu tớm l: A. 3 0 12 B. 13 0 12 C. 3 0 29 D. Mt kt qu khỏc Caõu 9: Phaùt bióứu naỡo sau õỏy laỡ sai: Trang 2 vËt lý 12 ♦♦Sóng ánh sáng A.nh sạng tràõng l táûp håüp ca vä säú as âån sàõc khạc nhau cọ mu biãún thiãn liãn tủc tỉì â âãún têm . B.Chiãút sút ca cháút lm làng kênh l giäúng nhau â/våïi cạc as âsàõc khạc nhau. C.nh sạng âån sàõc l as khäng bë tạn sàõc khi âi qua làng kênh. D.Khi cạc as âån sàõc âi qua 1 mäi trỉåìng trong sút thç chiãút sït ca mäi trỉåìng â/våïi as â l nh nháút, â/våïi as têm l låïn nháút. Cho cạc loải ạnh sạng sau: I.AS tràõng, II. AS âỏ, III.AS vng, IV.AS têm. Tr låìi cạc cáu tỉì 10-13. Câu 10 .Nhỉỵng as no khäng bë tạn sàõc khi âi qua làng kênh: A.I,II,III. B.I,II,IV. C. II,III,IV D. C 4 loải trãn. Câu 11 . AS no khi chiãúu vo mạy qphäø s thu âỉåüc QPLT. A.I,III B. I,II,III C. C 4 loải trãn. D.Chè cọ I Câu 12 . Nhỉỵng as no cọ bỉåïc sọng xạc âënh. Chn cáu tr låìi âụng theo thỉï tỉû bỉåïc sọng sàõp xãúp tỉì nh tåïi låïn. A.I,II,III. B.I,II,IV. C. II,III,IV D.IV,III,II. Câu 13.Càûp asạng no cọ bỉåïc sọng tỉång ỉïng l 0,59µm v 0,4µm.Chn kãút qu âụng theo thỉï tỉû : A. III,IV B. II,III C. I,II D. IV,I. Câu 14: Chọn đáp án đúng : Tại sao khi đi qua lớp kính cửa sổ, ánh sáng trắng khơng bị tán sắc thành các màu cơ bản: A.Vì kính cửa sổ là loại thuỷ tinh khơng tán sắc ánh sáng. B. Vì kính cửa sổ khơng phải là lăng kính nên khơng tán sắc ánh sáng. C.Vì do kết quả của tán sắc, các tia sáng màu đi qua lớp kính và ló ra ngồi dưới dạng những chùm tia chồng chất lên nhau , tổng hợp trở lại thành ánh sáng trắng. D.Vì ánh sáng trắng ngồi trời là những sóng khơng kết hợp ,nên chúng khơng bị tán sắc .  Trang 3 vËt lý 12 ♦♦Sóng ánh sáng GIAO THOA ẠNH SẠNG. A. T óm tắt lí thuyết: 1.Trong t/n Young, khi dng as âån sàõc ta thu âỉåüc 1 vng sạng hẻp trong âọ cọ nhỉỵng vảch sạng v nhỉỵng vảch täúi xen k nhau 1 cạch âãưu âàûn .Hiãûn tỉåüng âọ gi l hiãûn tỉåüng giao thoa as, nhỉỵng vảch sạng täúi gi l nhỉỵng ván giao thoa. Nãúu t/n våïi as tràõng thç hãû thäúng cạc ván giao thoa ca cạc as âsàõc khạc nhau khäng trng khêt nhau.ÅÍ chênh giỉỵa, cạc ván sạng trng nhau tảo thnh ván tràõng chênh giỉỵa. ÅÍ 2 bãn, cạc ván sạng ca cạc as âån sàõc khạc nhau nàòm kãư sạt nhau tảo thnh di mu nhỉ åí cáìu väưng. Chè cọ thãø gii thêch hiãûn tỉåüng giao thoa ạnh sạng nãúu thỉìa nháûn ạnh sạng cọ tênh cháït sọng. Khi 2 sọng ạnh sạng gàûp nhau, nhỉỵng chäù chụng tàng cỉåìng nhau thç tảo thnh ván sạng, nhỉỵng chäù chụng triãût tiãu nhau thç tảo thnh ván täúi. Trong t/n Young, ngta tảo ra 2 ngưn sạng âån sàõc kãút håüp bàòng cạch chiãúu ạnh sạng âån sàõc phạt ra tỉì 1 ngưn S vo 2 khe S 1 v S 2 nàòm song song v ráút gáưn nhau trãn 1 mn chàõn sạng. Giao thoa ạnh sạng l bàòng chỉïng thỉûc nghiãûm quan trng khàóng âënh as cọ tênh cháït sọng. B. CÁC CƠNG THỨC 1. Hiệu đường đi: d 2 - d 1 = a x D  Trang 4 vËt lý 12 ♦♦Sóng ánh sáng 2. Khảng vân: λ = D i a 3. Vị trí vân sáng: x s = ki = k λ D a ; k =0 : Vân sáng chính giữa – vân sáng trung tâm. k=±1, ±2 .±n: Vân sáng bậc 1,2, .,n Các vân sáng cùng bậc đối xứng qua vân sáng trung tâm. 4. Vị trí vân tối: x t = (k+0,5)i = (k+0,5) λ D a k =0 : Vân tối thứ nhất. Các vân tối cùng thứ đối xứng qua vân sáng trung tâm. • Chú ý: + Ánh sáng trắng là tập hợp tất cả các ánh sáng đơn sắc có bước sóng biến thiên liên tục từ 0,4 µm ÷ 0,75 µm (0,4 µm ≤ λ ≤ 0,75 µm. + Trong giao thoa ánh sáng trắng: -Tại vị trí chính giữa thì tất cả vân sáng của các ánh sáng đơn sắc trùng nhau. Tại vị trí này ta có vân sáng trắng. - Các vân sáng cùng bậc của các ánh sáng đơn sắc có bước sóng đơn sắc kề nhau nằm kề sát nhau tạo thành dải màu như màu cầu vồng tím ở trong đỏ ở ngoài. Phần 1: PHƯƠNG PHÁP GIẢI TOÁN: GIAO THOA ÁNH SÁNG VỚI HAI KHE IÂNG -------------&------------- Vấn đề 1: Tinh khoang van 1. Dùng định nghĩa: • Khoảng cách L giữa n vân liên tiếp có chứa (n–1)khoảng vân: L=(n-1)i • Khoảng cách giữa vân sáng và vân tối liên tiếp cho ta ½ khoảng vân. • Khoảng cách từ vân sáng trung tâm đến vân sáng bậc k cho ta k khoảng vân. 2. Dùng công thức: λ = D i a  Trang 5 d 1 d 2 D a x O M S 1 S 2 vËt lý 12 ♦♦Sóng ánh sáng Vấn đề 2: Xác định điểm M trên trường giao thoa cách vân trung tâm 0M = x là vân sáng hay vân tối. thứ, bậc mấy • Vân sáng thứ n là vân sáng bậc n • Vân tối thứ n là vân tối bậc n – 1 Bước 1: Tìm i Bước 2: Lập tỉ = x a,b i trong đó: a: phần nguyên b: phần thập phân. Bước 3: +Nếu b = 0 thì M là vân sáng bậc a, + Nếu b = 5 thì M là vân tối thứ ( a +1) Vấn đề 3: Xác định số vân sáng và số vân tối có trong giao thoa trường. Cách 1: Vì hệ vân giao thoa nhận vân trung tâm là vân sáng đối xứng. Nên để tìm số vân sáng và số vân tối trong giao thoa trường chỉ cần tìm số vân sáng và số vân tối trong nữa giao thoa trường. Sau đó nhân đôi. Bước 1: Gọi 2L là bề rộng giao thoa trường. Bước 2: Tìm i = λ D a Bước 3:Lập tỉ = L a,b i Suy ra: ½ giao thoa trường có a vân sáng nên: cả giao thoa trường có 2a+1 vân sáng (kể cả vân sáng trung tâm) Nếu b ≥ 5 thì có a+1 vân tối → Cả giao thoa trường có 2(a+1) vân tối. Nếu b < 5 thì có a vân tối → Cả giao thoa trường có 2a vân tối. Chú ý: Số vân sáng không phụ thuộc vào phần thập phân b và luôn luôn là số lẻ 2a +1 Số vân tối phụ thuộc vào b và luôn luôn là số chẵn. Cách 2: Bước 1: Gọi L là bề rộng giao thoa trường Bước 2: Tìm i = λ D a Bước 3: Nếu : +M là vị trí vân sáng thì: x M = ki +M là vân tối thì :x M = (k+0,5)i Bước 4: Nghiệm nguyên của k thoả mãn bất phương trình: +-L/2 ≤ ki ≤ L/2 : Là số vân sáng, + -L/2 ≤ (k+0,5)i ≤ L/2 : Là số vân tối  Trang 6 vËt lý 12 ♦♦Sóng ánh sáng Vấn đề 4: Giao thoa với ánh sáng trắng • Tìm bề rộng quang phổ bậc k • Xác định điểm M trong trường giao thoa cách vân trung tâm OM = x bức xạ nào ( λ ) cho vân sáng, bức xạ nào cho vân tối. 1. Tìm bề rộng quang phổ bậc k: Bước 1: Tìm vị trí vân sáng bậc k của màu đỏ : D x k a λ = Tìm vị trí vân sáng bậc k của màu tím: D x k a λ = Bước 2: Bề rộng quang phổ bậc k : ( ) d t d t D x x k a λ λ − = − 2. Xác định điểm M trong trường giao thoa cách vân trung tâm OM = x có bao nhiêu bức xạ ( λ ) cho vân sáng, hoặc cho vân tối . • Điểm M thuộc vân sáng khi: M D x k a λ = => M x a kD λ = (*) Với 0,4 µ m < λ < 0,75 µ m → 0,4 µ m < M x a kD < 0,75 µ m → k bức xạ cho vân sáng tại M. Thay k vào (*), tìm các bức xạ cho vân sáng tại M • Điểm M thuộc vân tối khi λ = + M D x k( 0,5) a → λ = + M x a (k 0,5)D (*) Với 0,4 µ m < λ < 0,75 µ m → 0,4 µ m < λ = + M x a (k 0,5)D < 0,75 µ m → k bức xạ cho vân tối tại M. • Thay k vào (*), tìm các bức xạ cho vân tối tại M. Vấn đề 5: Hệ vân giao thoa với ánh sáng đơn sắc di chuyển do: • Di chuyển khe S song song với mặt phẳng vuông góc với hai khe chứa S 1 và S 2 . • Chắn trước hai khe S 1 hoặc S 2 một bảng mặt song song (e, n).  Trang 7 vËt lý 12 ♦♦Sóng ánh sáng 1. Di chuyển khe S song song với mặt phẳng vuông góc với hai khe chứa S 1 và S: • Khi chưa dịch : + r 2 – r 1 = a x D (1) + Vị trí vân sáng: x = k a x D (2) • Sau khi dịch: d 2 –d 1 = (y 2 +r 2 )-(y 1 +r 1 )=(y 2 -y 1 )+(r 2 -r 1 ). • vì y 2 - y 1 = / a b D ( b : khoảng dịch); r 2 – r 1 = a x D nên: • d 2 – d 1 = / a b D + a x D → Vị trí vân sáng: d 2 – d 1 = kλ hay / a b D + a x D = kλ → x = a x D - / D b D (3) • Đặt x 0 = / D b D → x = a x D -x 0 (4) • Từ (2) và (4) suy ra: Hệ vân dịch một đoạn x 0 = / D b D theo chiều ngược chiều dịch chuyển khe S. 2. Chắn trước hai khe S 1 hoặc S 2 một bản mặt song song (e, n): • Khi chưa chắn BMSS: +Hiệu quang trình: d 2 – d 1 = λ D a (1) + Vị trí vân sáng: x = k λ D a (2) • Khi chắn BMSS trước S 1:  Trang 8 r 1 r 2 y 1 S 1 S 2 S S / y 2 b M O r 1 r 2 S 1 S 2 M O vật lý 12 Súng ỏnh sỏng +d 2 / d 1 / = d 2 - (d 1 e +ne) = d 1 d 2 +(n- 1)e = D a +(n-1)e, +V trớ võn sỏng lỳc ny: d 2 / d 1 / = k hay : D a +(n-1)e = k + Suy ra: x = k D a - (n 1)eD a ; t: x 0 = (n 1)eD a . Vy h võn di i mt on: x 0 = (n 1)eD a theo chiu v phớa khe t bn. Phan 2: GIAO THOA NH SNG VI CC THIT B GIAO THOA KHC 1.Lng Lng kớnh Frexnen ( Fresnel) a = 2dA(n-1) d: khong cỏch t S n lng lng kớnh. A: Gúc chit quang ca lng kớnh. n: Chit sut ca lng kớnh. 2.Thu kớnh Bi-lờ (Billet ): a = ( 1 + ' d d ).h 3. Gng Frexnen : a = 2d : Gúc gia hai gng phng d : khong cỏch gia giao tuyn hai gng v S . III- B aứi taọp traộc nghieọm Cõu 1. Núi v giao thoa ỏnh sỏng, tỡm phỏt biu sai. A. Hin tng giao thoa ỏnh sỏng ch gii thớch c bng s giao thoa ca hai súng kt hp. Trang 9 S d d / O 2 S 1 S 2 O 1 S 1 S S 2 d S I S 1 S 2 G 1 G 1 vËt lý 12 ♦♦Sóng ánh sáng B. Hiện tượng giao thoa ánh sáng là một bằng chứng thực nghiệm quan trọng khẳng định ánh sáng có tính chất sóng. C. Trong miền giao thoa, những vạch sáng ứng với những chỗ hai sóng gặp nhau tăng cường lẫn nhau. D. Trong miền giao thoa, những vạch tối ứng với những chỗ hai sóng tới không gặp được nhau. Câu 2. Tìm kết luận đúng về hiện tượng giao thoa ánh sáng: A. Giao thoa ánh sáng là sự tổng hợp của hai chùm sáng chiếu vào cùng một chỗ. B. Giao thoa của hai chùm sáng từ hai bóng đèn chỉ xảy ra khi chúng cùng đi qua kính lọc sắc. C. Giao thoa ánh sáng chỉ xảy ra đối với các ánh sáng đơn sắc. D. Giao thoa ánh sáng chỉ xảy ra khi hai chùm sóng ánh sáng kết hợp đan xen vào nhau. Câu 3. Tìm phát biểu sai về hai nguồn sóng ánh sáng kết hợp: A. Hai nguồn sóng ánh sáng có cùng tần số và có độ lệch pha không đổi gọi là hai nguồn kết hợp. B. Hai chùm sáng kết hợp thường được tạo ra từ một nguồn và được tách ra theo hai đường khác nhau. C. Hai chùm sáng kết hợp thường tựa như từ hai ảnh của cùng một nguồn qua các quang cụ như: lưỡng lăng kính, hệ gương Fresnel… D. Ánh sáng từ hai bóng đèn là hai sóng ánh sáng kết hợp nếu chúng cùng loại và thắp sáng ở cùng một hiệu điện thế. Câu 4 Hai sóng kết hợp là A. hai sóng xuất phát từ hai nguồn kết hợp. B. hai sóng có cùng tần số, có hiệu số pha ở hai thời điểm xác định của hai sóng thay đổi theo thời gian. C. hai sóng phát ra từ hai nguồn nhưng đan xen vào nhau. D. hai sóng thoả mãn điều kiện cùng pha. Câu 5. Trong thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng với ánh sáng đơn sắc, vân sáng là … A. tập hợp các điểm có hiệu khoảng cách đến hai nguồn bằng một số nguyên lần bước sóng. B. tập hợp các điểm có hiệu khoảng cách đến hai nguồn bằng một số lẻ lần nửa bước sóng. C. tập hợp các điểm có hiệu quang trình đến hai nguồn bằng một số nguyên lần bước sóng. D. tập hợp các điểm có hiệu quang trình đến hai nguồn bằng một số lẻ lần nửa bước sóng.  Trang 10 [...]... sạng âån sàõc no thç cng cọ kh nàng háúp thủ nhỉỵïng ạnh sạng âån sàõc âọ 5.Phẹp phán têch bàòng QP: l phẹp phán têch thnh pháìn cáúu tảo ca cạc cháút dỉûa vo viãûc nghiãn cỉïu QP Ỉu âiãøm: âån gin, nhanh,chênh xạc, cọ thãø xạc âënh âỉåüc thnh pháưn cáïu tảo v nhiãût âäü váût åí xa B Bài tập trắc nghiệm Câu 113: Chọn đáp án đúng.Quang phổ gồm một dải màu từ đỏ đến tím là: A.Quang phổ vạch phát xạ B . CHẤT SĨNG ÁNH SÁNG I. TĨM TẮT GIÁO KHOA 1. Tán sắc ánh sáng 2. Giao thoa ánh sang 3. Bước song và màu sắc ánh sáng 4. Máy quang phổ 5. Quang phổ liên tục