Tài liệu Sóng ánh sáng

HĐBM – TỔ BỘ MÔN VẬT LÝ GV : Phan Công Nhận, Nguyễn Sơn Tùng CHƯƠNG. SÓNG ÁNH SÁNG I. TÓM TẮT LÍ THUYẾT 1. Tán sắc ánh sáng - Sự tán sắc ánh sáng là sự phân tách một chùm ánh sáng phức tạp thành các chùm sáng đơn sắc. - Nguyên nhân xảy ra hiện tượng tán sắc ánh sáng là do chiết suất của môi trường (thủy tinh, nước, …) đối với các ánh sáng đơn sắc khác nhau là khác nhau. 2. Ánh sáng đơn sắc - Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng có một màu nhất định và không bị tán sắc khi truyền qua lăng kính. - Ánh sáng đơn sắc được đặc trưng nhất là tần số (bước sóng). * Mở rộng: + Bước sóng của ánh sáng truyền trong chân không (hay không khí):  c  1 f + Bước sóng của ánh sáng truyền trong môi trường trong suốt khác. '  v f  2  c    n   '  với n: là chiết suất của môi trường. ' v n Ví dụ:  đ   t nên n đ  n t . Vậy trong ánh sáng khả kiến thì chiết suất của môi trường đối Từ  1 và  2  , suy ra: với ánh sáng đỏ là nhỏ nhất, chiết suất của môi trường đối với ánh sáng tím là lớn nhất. Vậy, đối với ánh sáng khả kiến truyền trong môi trường trong suốt bất kì thì: nđỏ < ncam < nvàng < nlục < nlam < nchàm < ntím Từ  1 và  2  , nhận xét: Khi ánh sáng truyền từ môi trường này sang môi trường khác thì tần số f không đổi, bước sóng thay đổi, vận tốc thay đổi. 3. Ánh sáng trắng: Ánh sáng trắng (hay là ánh sáng Mặt Trời) là hỗn hợp của nhiều ánh sáng đơn sắc có màu biến thiên liên tục từ đổ đến tím. -Các ánh sáng đơn sắc có bước sóng trong khoảng: 0,38m � �0, 76m , ánh sáng này gây ra cảm giác sáng nên gọi là ánh sáng nhìn thấy được (hay là ánh sáng khả kiến). -Mỗi ánh sáng đơn sắc có bước sóng (hoặc tần số) trong chân không hoàn toàn xác định. 4. Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng - Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng là hiện tượng truyền sai lệch so với sự truyền thẳng khi ánh sáng gặp vật cản gọi là hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng. - Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng chứng tỏ ánh sáng có tính chất sóng. 5. Hiện tượng giao thoa ánh sáng - Hiện tượng giao thoa ánh sáng là hiện tượng hai sóng ánh sáng kết hợp gặp nhau trên màn M sẽ gây ra hiện tượng giao thoa ánh sáng. Trong vùng gặp nhau trên màn M có những vạch sáng và vạch tối xen kẽ nhau một cách đều đặn. - Hiện tượng giao thoa ánh sáng chứng tỏ ánh sáng có tính chất sóng. * Điều kiện để xảy ra hiện tượng giao thoa ánh sáng: TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ - Trang 1/29 - TỔNG ÔN TẬP LÍ THUYẾT VẬT LÍ 12 Tùng GV: Phan Công Nhận, Nguyễn Sơn Hai nguồn phát ra hai sóng ánh sáng phải có cùng tần số và cùng pha hoặc có độ lệch pha không đổi theo thời gian. Hai nguồn như vậy gọi là hai nguồn kết hợp. - Những vạch sáng là chỗ hai sóng ánh sáng tăng cường lẫn nhau, năng lượng cực đại (vân sáng). Điều kiện: hiệu đường đi của 2 sóng ánh sáng gặp nhau trên màn giao thoa phải bằng số nguyên lần bước sóng. Tức: d = d 2  d1  k - Những vạch tối là chỗ hai sóng ánh sáng triệt tiêu lẫn nhau, năng lượng triệt tiêu (vân tối). Điều kiện: hiệu đường đi của 2 sóng ánh sáng gặp nhau trên màn giao thoa phải bằng � 1� � � một số nửa nguyên lần bước sóng. Tức: d = d 2  d1  �k  � 2 * Vị trí vân sáng  x k  : x k  k D  ki với k  0, �1, �2,... gọi là bậc giao thoa. a k  0 : gọi là vân sáng trung tâm (vân chính giữa) k  �1 : gọi là vân sáng bậc 1 k  �2 : gọi là vân sáng bậc 2 � 1 �D � 1 � i với k '  0, � 1, �2,... * Vị trí vân tối  x k '  : x k '  �k ' �  �k ' � � 2 �a � 2� * Chú ý: Đối với vân tối thì bậc lớn hơn k’ một đơn vị. k '  0 : gọi là vân tối bậc 1 k '  �1 : gọi là vân tối bậc 2 k '  �2 : gọi là vân tối bậc 3 * Khoảng vân (i): là khoảng cách giữa hai vân sáng hoặc hai vân tối liên tiếp nhau. i D a 6. Máy quang phổ là gì ? Máy quang phổ là dụng cụ dùng để phân tích một chùm sáng phức tạp thành những thành phần đơn sắc. 7 . Cấu tạo của máy quang phổ lăng kính Gồm 3 bộ phận chính: ống chuẩn trực, hệ tán sắc và buồng ảnh. - Ống chuẩn trực: gồm khe hẹp F được chiếu sáng bằng nguồn sáng S đặt ở tiêu điểm chính của thấu kính hội tụ L1. Ánh sáng đi từ F qua thấu kính hội tụ L 1 tạo thành chùm tia song song. - Hệ tán sắc: gồm một hoặc vài lăng kính - Buồn ảnh: gồm một thấu kính hội tụ L2 và một tấm kính ảnh (dùng để chụp ảnh quang phổ) được đặt ở tiêu diện L2. 8. Các loại quang phổ Tiêu đề Định nghĩa Quang phổ liên tục Quang phổ vạch phát xạ Quang phổ vạch hấp thụ Gồm một dãi màu có Gồm các vạch màu riêng Gồm các vạch hay đám màu thay đổi một lẻ, ngăn cách nhau bởi vạch tối trên nền quang phổ cách liên tục từ đỏ những khoảng tối. liên tục. TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ - Trang 2/29 - HĐBM – TỔ BỘ MÔN VẬT LÝ Nguồn phát Đặc điểm Không phụ thuộc thành phần cấu tạo nguồn sáng . Chỉ phụ thuộc nhiệt độ của nguồn sáng. Ứng dụng GV : Phan Công Nhận, Nguyễn Sơn Tùng đến tím. . Do các chất rắn, chất lỏng hay chất khí có áp suất lớn khi bị nung nóng phát ra Do các chất khí hay hơi ở áp suất thấp khi bị kích thích bằng điện hay nhiệt phát ra. Các nguyên tố khác nhau thì khác nhau về: số lượng vạch, vị trí các vạch và độ sáng độ sáng tỉ đối giữa các vạch. -Mỗi nguyên tố hoá học có một quang phổ vạch đặc trưng của nguyên tố đó. -Các chất rắn, chất lỏng và chất khí đều cho được quang phổ hấp thụ. - Nhiệt độ của chúng phải thấp hơn nhiệt độ nguồn phát quang phổ liên tục -Quang phổ hấp thụ của chất khí chỉ chứa các vạch hấp thụ. -Còn quang phổ của chất lỏng và rắn lại chứa các “đám”, mỗi đám gồm nhiều vạch hấp thụ nối tiếp nhau một cách liên tục . Dùng để xác định Biết được thành phần cấu Nhận biết được sự có mặt nhiệt độ của các vật tạo của nguồn sáng. của nguyên tố trong các hỗn hợp hay hợp chất. 9. Các loại tia Tiêu đề Tia hồng ngoại Bản chất Bước sóng Tia tử ngoại Tia X Cùng là Sóng điện từ nhưng có bước sóng khác nhau 7,6.10-7m 10-3m. 3,8.10-7m  10-8m    0, 76m     0, 4m  10-8m 10-11m Nguồn phát Vật nhiệt độ cao hơn môi Vật có nhiệt độ cao hơn -ông tia X 0 trường: Trên 0 K đều phát 20000C: -ông Cu-lit-giơ tia hồng ngoại.Bóng đèn đèn huỳnh quang, đèn -phản ứng hạt nhân dây tóc, bếp ga, bếp than, thuỷ ngân, màn hình tivi. điốt hồng ngoại... Tính chất Truyền thẳng, phản xạ, khúc xạ, giao thoa, nhiễu xạ, tác dụng nhiệt, tác dụng lên kính ảnh (phim) TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ - Trang 3/29 - TỔNG ÔN TẬP LÍ THUYẾT VẬT LÍ 12 Tùng -Nổi bật là tác dụng nhiệt: Làm nóng vật -Làm các bộ điều khiển từ xa -Gây ra một số phản ứng hóa học. -Gây ra hiện tượng quang điện trong của chất bán dẫn -Biến điệu biên độ Ứng dụng -Sưởi ấm, sấy khô, -Làm bộ phận điều khiển từ xa... -Chụp ảnh hồng ngoại -Trong quân sự: Tên lửa tìm mục tiêu; chụp ảnh quay phim HN; ống nhòm hồng ngoại để quan sát ban đêm... GV: Phan Công Nhận, Nguyễn Sơn -Gây ra hiện tượng quang điện trong, ngoài. -Làm phát quang của một số chất, làm ion hóa chất khí, có tác dụng sinh lí, hủy hoại tế bào, diệt khuẩn. -Bị nước và thuỷ tinh hấp thụ -Tầng ôzôn hấp thụ hầu hết các tia có  dưới 300nm và là “tấm áo giáp” bảo vệ người và sinh vật trên mặt đất khỏi tác dụng của các tia tử ngoại từ Mặt Trời. -Tiệt trùng thực phẩm, dụng cụ y tế, -Tìm vết nứt trên bề mặt sản phẩm, chữa bệnh còi xương. -Có khả năng đâm xuyên mạnh. -Tia X có bước sóng càng ngắn thì khả năng đâm xuyên càng lớn; đó là tia X cứng. -Chụp X quang; chiếu điện -Chụp ảnh bên trong sản phẩm -Chữa bệnh ung thư nông 10. Thang sóng điện từ: Sóng vô tuyến, tia hồng ngoại, ánh sáng nhìn thấy (khả kiến), tia tử ngoại, tia X và tia gamma đều có cùng bản chất là sóng điện, chỉ khác nhau về tần số (hay bước sóng). Các sóng này tạo thành một phổ liên tục gọi là thang sóng điện từ. -Các tia có bước sóng càng ngắn (tia X, tia gamma) có tính chất đâm xuyên càng mạnh, dễ tác dụng lên kính ảnh,làm phát quang các chất và dễ ion hóa không khí. -Với các tia có bước sóng dài ta dễ quan sát hiện tượng giao thoa. -Sắp xếp thang sóng điện từ theo thứ tự bước sóng tăng dần (hay tần số giảm dần): 10-2 :tăng f: giảm : giảm Sóng Radio Tia hồng ngoại Ánh sáng đỏ 7,610-7 Ánh sáng tím Tia X Tia 3,810-7 Tia tử ngoại 10-8 10-11 II. TRẮC NGHIỆM LÍ THUYẾT Câu 1: Khi chiếu một chùm sáng trắng hẹp vào một lăng kính thì: A. Chùm tia sáng bị lệch về phía đáy B. Bị phân tách thành nhiều chùm sáng có màu khác nhau và không bị lệch về phía đáy C. bị lệch về phía đáy và bị phân tách thành nhiều chùm sáng có màu khác nhau. TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ - Trang 4/29 - HĐBM – TỔ BỘ MÔN VẬT LÝ GV : Phan Công Nhận, Nguyễn Sơn Tùng D. chùm tia ra khỏi lăng kính là chùm song song Câu 2: Hiện tượng tán sắc xảy ra A. chỉ với lăng kính thủy tinh B. chỉ với lăng kính chất rắn hoặc lỏng C. ở mặt phân cách của hai môi trường có chiết suất khác nhau. D. chỉ ở mặt phân cách của hai môi trường rắn hoặc lỏng với chân không (không khí) Câu 3: Chùm ánh sáng đơn sắc sau khi đi qua một lăng kính thủy tinh thì A. chỉ bị lệch mà không đổi màu. B. chỉ đổi màu mà không bị lệch C. không bị lệch và không đổi màu D. vừa bị lệch và vừa đổi màu Câu 4: Chọn phát biểu sai khi nói về thí nghiệm của sự tán sắc A. Chiếu chùm ánh sáng mặt trời vào mặt bên một lăng kính ta thu được một dải gồm 7 màu: đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím B. chùm tia sáng màu đỏ lệch ít nhất, tia tím lệch nhiều nhất C. góc lệch của các tia sáng khác nhau là khác nhau Câu 5: Ánh sáng trắng là: A. ánh sáng có màu trắng. B. ánh sáng hỗn hợp của bảy màu cơ bản. C. hỗn hợp của vô số ánh sáng đơn sắc có màu từ đỏ đến tím. D. ánh sáng không nhìn thấy. Câu 6: Hiện trượng cầu vồng là kết quả của hiện tượng A. Tán xạ ánh sáng. B. Giao thoa ánh sáng. C. Tán sắc ánh sáng. D. Nhiễu xạ ánh sáng. Câu 7: Một chùm sáng Mặt Trời rọi vào mặt nước của một bể bơi tạo dưới đáy bể một vệt sáng. A. có màu trắng dù chiếu xuyên hay chiếu vuông góc. B. có nhiều màu dù chiếu xuyên hay chiếu vuông góc. C. không có màu dù chiếu thế nào. D. có nhiều màu khi chiếu xuyên và màu trắng khi chiếu vuông góc. Câu 8: Khi ánh sáng chiếu từ môi trường trong suốt này sang môi trường trong suốt khác thì: A. Tần số không đổi nhưng bước sóng thay đổi B. bước sóng không đổi nhưng tần số thay đổi C. cả bước sóng và tần số đều thay đổi D. cả tần số và bước sóng đều không thay đổi Câu 9: Khi một chùm ánh sáng chiếu từ không khí vào thủy tinh thì: A. tần số tăng, bước sóng giảm B. tần số giảm, bước sóng tăng C. tần số không đổi, bước sóng giảm D. tần số không đổi, bước sóng tăng Câu 10: Trong thí nghiệm giao thoa Y-âng, năng lượng ánh sáng: A. không được bảo toàn vì có vân sáng hơn khi không giao thoa B. không bảo toàn vài chỗ vân tối ánh sáng không cộng lại thành bóng tối C. vẫn bảo toàn vì chõ vân tối một phần ánh sáng bị mất do nhiễu xạ D. vẫn bảo toàn, nhưng phân phối lại chỗ tối chuyển sang cho chỗ sáng Câu 11: Chọn phát biểu sai khi nói về quang phổ liên tục? A. Ở một nhiệt độ các vật đều phát ra quang phổ có màu từ đỏ đến tím TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ - Trang 5/29 - TỔNG ÔN TẬP LÍ THUYẾT VẬT LÍ 12 Tùng GV: Phan Công Nhận, Nguyễn Sơn B. ánh sáng do mặt trời phát ra là quang phổ liên tục C. chất khí ở áp suất cao bị nung nóng phát ra quang phổ liên tục D. cơ thể người cũng phát ra quang phổ liên tục Câu 12: Quang phổ liên tục phụ thuộc vào A. chỉ vào nhiệt độ của vật B. bản chất của vật C. nhiệt độ bản chất của vật D. cấu tạo của vật Câu 13: Khi tăng dần nhiệt độ của một dây tóc bóng đèn thì quang phổ của nó thay đổi như thế nào? A. sáng dần lên nhưng vẫn có màu từ đỏ đến tím B. ban đầu chỉ có màu đỏ, sau đó lan dần sang màu cam, vàng cuối cùng khi nhiệt độ đủ cao thì mới có đủ bảy màu, chứ không sang thêm C. vừa sáng thêm vừa trải rộng màu từ đỏ qua các màu cam, vàng, cuối cùng khi nhiệt độ đủ cao mới có đủ các màu. D. hoàn toàn không có gì thay đổi Câu 14: Quang phổ liên tục phát ra bởi hai vật khác nhau thì A. Hoàn toàn khác nhau ở mọi nhiệt độ B. Hoàn toàn giống nhau ở mọi nhiệt độ C. Giống nhau nếu chúng có nhiệt độ thấp D. Giống nhau khi chúng cùng nhiệt độ Câu 15: Một chất khí khi được nung nóng có thể phát ra được quang phỏ liên tục nếu có: A. áp suất thấp, nhiệt độ cao B. áp suất cao, nhiệt độ thấp C. áp suất cao, nhiệt độ không quá cao D. áp suất thấp, nhiệt độ không quá cao Câu 16: Điều nao sau đây sai khi nói về quang phổ liên tục A. Không phụ thuộc vào thành phần cấu tạo của nguồn sáng B. Phụ thuộc vào nhiệt độ nguồn sáng C. là những vạch riêng biệt trên nền tối D. do những vật rắn, lỏng, khí có khối lượng riêng lớn bị nung nóng phát ra Câu 17: Khi nung một cục sắt cho nhiệt độ tăng dần thì quang phổ của nó thay đổi như thế nào? A. ban đầu chỉ có màu đỏ, rồi lan dần nhưng màu đỏ vẫn sáng nhất. B. ban đầu chỉ có màu đỏ, khi nhiệt độ đủ cao mới thu được quang phổ từ đỏ đến tím. C. Vùng sáng lan rộng từ đỏ đến tím, vùng sáng nhất cung trải rộng từ đỏ đến tím D. Chỉ thấy có màu đỏ Câu 18: Phát biểu nào sau đây sai khi nói về quang phổ vạch phát xạ? A. Gồm nhiều vạch màu riêng rẽ nằm trên nền tối B. Gồm những dải màu biến thiên liên tục trên một nền tối C. Mỗi nguyên tố hóa học ở trạng thái khí hay hơi nóng sáng ở áp suất thấp cho một quang phổ vạch riêng, đặc trung cho nguyên tố đó D.Các quang phổ vạch củ những nguyên tố khác nhau thì khác nhau về số vạch, vị trí các vạch và độ sáng tỉ đối của các vạch đó. Câu 19: Quang phổ vạch được phát ra khi A. Nung nóng một chất rắn, lỏng hoặc khí. B. Nung nóng một chất lỏng hoặc khí. C. Nung nóng chất khí ở điều kiện tiêu chuẩn. TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ - Trang 6/29 - HĐBM – TỔ BỘ MÔN VẬT LÝ GV : Phan Công Nhận, Nguyễn Sơn Tùng D. Nung nóng chất khí ở áp suất thấp. Câu 20: Nguyên tố hóa học khác nhau phát ra các quang phổ khác nhau về A. số lượng, màu sắc, cường độ các vạch. B. số lượng các vạch và cường độ vạch. C. số lượng, màu sắc, bước sóng (vị trí) các vạch và cường độ các vạch. D. màu sắc và cường độ các vạch. Câu 21: Quang phổ vạch hấp thụ là. A. các vạch tối nằm trên một nền sáng. B. dải màu sáng nằm trên một nền tối. C. quang phổ kiên tục thiếu một số vạch màu do khí (hay hơi) hấp thụ. D. những vạch màu riêng rẽ nằm trên một nền tối Câu 22: Điều kiện để thu được quang phổ vạch hấp thụ là A. nhiệt độ của đám khí (hay hơi) hấp thụ nhỏ hơn nhiệt độ của nguồn phát. B. nhiệt độ của đám khí (hay hơi) hấp thụ lớn hơn nhiệt độ của nguồn phát. C. nhiệt độ của đám khí (hay hơi) hấp thụ bằng nhiệt độ của nguồn phát. D. đám khí (hay hơi) hấp thụ phải được nung nóng đến nhiệt độ cao. Câu 23: Quang phổ của Mặt Trời ta thu được từ Trái Đất là quang phổ A. liên tục. B. vạch phát xạ. C. vạch hấp thụ. D. không có quang phổ xác định. Câu 24: Nguồn phát tia hồng ngoại là A. bởi các vật nung nóng đến nhiệt độ cao. B. các vật có nhiệt độ trên 00C. C. bởi các vật có nhiệt độ lớn hơn môi trường xung quanh. D. bởi các vật có nhiệt độ lớn hơn 0 K. Câu 25: Bức xạ hồng ngoại là bức xạ A. đơn sắc có màu hồng. B. có bước sóng nhỏ hơn 0,38m . C. đơn sắc không màu,ở ngoài đầu đỏ của quang phổ. D. có bước sóng từ 0,38m đến 10  9 m Câu 26: Vật nung nóng phát ra bức xạ có bước sóng trong khoảng từ 10 -9m đến 3,8.10-7m thuộc loại nào trong các loại ánh sáng dưới đây ? A. Tia hồng ngoại. B. Tia X. C. Tia tử ngoại. D. Ánh sáng nhìn thấy. Câu 27: Tia Rơnghen không có tính chất nào sau đây? A. Gây ra hiện tượng quang điện. B. Tác dụng mạnh lên kính ảnh. C. Có thể đi qua được lớp chì dày vài cm. D. Khả năng đâm xuyên mạnh. Câu 28: Phát biểu nào sau đây là đúng khi nói về tia X ? A. Không có khả năng đâm xuyên. B. Là một loại sóng điện từ có bước sóng ngắn hơn cả bước sóng của tia tử ngoại. C. Được phát ra từ đèn điện. D. Là một loại sóng điện từ phát ra từ những vật bị nung nóng đến nhiệt độ khoảng 50000C Câu 29: Tia X được tạo ra bằng cách nào sau đây ? A. Cho một chùm êlectron chậm bắn vào một kim loại. B. Cho một chùm êlectron nhanh bắn vào một kim loại khó nóng chảy có nguyên tử lượng lớn. C. Chiếu tia tử ngoại vào kim loại có nguyên tử lượng lớn. D. Chiếu tia hồng ngoại vào một kim loại. Câu 30: Điều nào sau đây là sai khi so sánh tia hồng ngoại và tia tử ngoại A. Tia hồng ngoại và tia tử ngoại đều có bản chất là sóng điện từ. TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ - Trang 7/29 - TỔNG ÔN TẬP LÍ THUYẾT VẬT LÍ 12 Tùng GV: Phan Công Nhận, Nguyễn Sơn B. Tia hồng ngoại có bước sóng ngắn hơn bước sóng của tia tử ngoại. C. Tia hồng ngoại và tia tử ngoại đều không nhìn thấy được. D. Tia hồng ngoại và tia tử ngoại đều tác dụng lên kính ảnh. Câu 31: Khi nói về tia tử ngoại, phát biểu nào dưới đây là sai? A. Tia tử ngoại có bản chất là sóng điện từ. B. Tia tử ngoại có bước sóng lớn hơn bước sóng của ánh sáng tím. C. Tia tử ngoại có tác dụng mạnh lên kính ảnh. D. Tia tử ngoại bị thuỷ tinh hấp thụ mạnh và làm ion hoá không khí. Câu 32: Cho các vùng bức xạ điện từ: I. Ánh sáng nhìn thấy II. Tia tử ngoại III. Tia hồng ngoại IV. Tia X Hãy sắp xếp theo thứ tự tăng dần về bước sóng: A. I, II, III, IV B. IV, II, I, III C. IV, III, II, I D. III, I, II, IV Câu 33: Phát biểu nào sau đây lả đúng ? A. Tia tử ngoại có tần số cao hơn tần số của tia hồng ngoại. B. Tia tử ngoại có chu kì lớn hơn chu kì của tia hồng ngoại. C. Tia hồng ngoại có tần số cao hơn tần số của tia sáng vàng. D. Tia tử ngoại có bước sóng lớn hơn bước sóng của tia sáng đỏ. Câu 34: Khi nói về tia hồng ngoại, phát biểu nào dưới đây là sai? A. Tia hồng ngoại cũng có thể biến điệu được như sóng điện từ cao tần. B. Tia hồng ngoại có khả năng gây ra một số phản ứng hóa học. C. Tia hồng ngoại có tần số lớn hơn tần số của ánh sáng đỏ. D. Tác dụng nổi bật nhất của tia hồng ngoại là tác dụng nhiệt. Câu 35: Một trong hai khe của thí nghiệm I-âng được làm mờ sao cho nó chỉ truyền ½ so với cường độ của khe còn lại. Kết quả là: A. Vân giao thoa biến mất B. Vạch sáng trở nên sáng hơn và vạch tối thì tối hơn C. vân giao thoa tối đi D. vạch tối sáng hơn và vạch sáng tối hơn III. TRẮC NGHIỆM BÀI TẬP Phần 1: TÁN SẮC ÁNH SÁNG A. CÁC DẠNG BÀI TẬP CẤP ĐỘ NHẬN BIẾT - VẬN DỤNG Bài 1. Bước sóng của ánh sáng đỏ trong không khí là 0,64 m. Tính bước sóng của ánh sáng đó trong nước biết chiết suất của nước đối với ánh sáng đỏ là 4 . 3 v c    = 0,48 m. f nf n Giải: ’ = Bài 2. Một ánh sáng đơn sắc có bước sóng của nó trong không khí là 0,6 m và trong chất lỏng trong suốt là 0,4 m. Tính chiết suất của chất lỏng đối với ánh sáng đó.   Giải : ’ = n= = 1,5. n ' Bài 3. Một chùm ánh sáng hẹp, đơn sắc có bước sóng trong chân không là  = 0,60 m. Tính tốc độ và bước sóng của ánh sáng đó khi truyền trong thủy tinh có chiết suất n = 1,5. v c  Giải: v = = 2.108 m/s; ’ = = = 0,4 f n n Bài 4. Một lăng kính thủy tinh có góc chiết quang A = 60 0, có chiết suất đối với tia đỏ là 1,514; đối với tia tím là 1,532. Tính góc lệch cực tiểu của hai tia này. Giải: Với tia đỏ: sin Dd min  A A = nđ sin Ddmin = 38024’. 2 2 TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ - Trang 8/29 - HĐBM – TỔ BỘ MÔN VẬT LÝ Với tia tím: sin GV : Phan Công Nhận, Nguyễn Sơn Tùng Dt min  A A = ntsin Dtmin = 400. 2 2 Bài 5. Một lăng kính thủy tinh có góc chiết quang A = 4 0, đặt trong không khí. Chiết suất của lăng kính đối với ánh sáng đỏ và tím lần lượt là 1,643 và 1,685. Chiếu một chùm tia sáng hẹp gồm hai bức xạ đỏ và tím vào mặt bên của lăng kính theo phương vuông góc với mặt này. Tính góc tạo bởi tia đỏ và tia tím sau khi ló ra khỏi mặt bên kia của lăng kính. Giải: Góc tạo bởi tia ló đỏ và tia ló tím là: D = Dt – Dd = (nt – nd)A = 0,1680  10’. Bài 6. Chiếu một tia sáng gồm hai thành phần đỏ và tím từ không khí (chiết suất coi như bằng 1 đối với mọi ánh sáng) vào mặt phẵng của một khối thủy tinh với góc tới 60 0. Biết chiết suất của thủy tinh đối với ánh sáng đỏ là 1,51; đối với ánh sáng tím là 1,56. Tính góc lệch của hai tia khúc xạ trong thủy tinh. Giải: sinrd = sin i sin i = 0,574 = sin35; sinrt = = 0,555 = sin34  r = rd – rt = 10. nd nt B. CÁC DẠNG BÀI TẬP CẤP ĐỘ VẬN DỤNG CAO Bài 1: Một tia sáng trắng truyền từ không khí vào thuỷ tinh dưới góc tới 45 0. Biết chiết suất của thuỷ tinh đối với ánh sáng đỏ nđ  2 và đối với ánh sáng tím nt  3 . Tính góc hợp bởi tia khúc xạ màu đỏ và tia khúc xạ màu tím. Giải: Ta có Sini = nđ Sinrđ = nt Sinrt = 1 2 1  rđ = 300 2 1  Sinrt =  rt  24,090 6  Sinrđ = Góc hợp bởi tia khúc xạ màu đỏ và tia khúc xạ màu tím là r=rđ - rt= 5,910. Bài 2: Cho một lăng kính có tiết diện thẳng là một tam giác đều , đáy BC và góc chiết quang là A. Biết chiết suất của thuỷ tinh đối với ánh A sáng đỏ nđ  2 và đối với ánh sáng tím nt  3 . Chiều một tia sáng trắng vào mặt bên AB của lăng kính sao cho tia tới nằm phía dưới pháp tuyến (hình vẽ). a. Xác định góc tới của tia sáng trên AB để tia tím cho góc lệch B Hình 2 cực tiểu. b. Xác định góc tới của tia sáng trên AB để không có tia sáng nào ló ra khỏi AC. Giải: a. Để tia tím cho góc lệch cực tiểu thì r1t = r2t =A/2=300. Sini1= ntSinr1t= 3 2  i1= 600. C A b. Để không có tia sáng nào ló ra khỏi AC thì cần điều kiện r2đ > ighđ (1) r2t > ight (2) Mặt khác: Sinighđ = Sinight = 1 3 i1 1 2 r2t  ighđ = 450 B  ight = 35,26 < ighđ (3) 0 Do Sini1= ntSinr1t= nđSinr1đ  3 Sinr1t= Nên A -r2đ > A -r2t  r2t > r2đ (4) TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ r2đ C Hình 3 2 Sinr1đ  r1đ > r1t - Trang 9/29 - TỔNG ÔN TẬP LÍ THUYẾT VẬT LÍ 12 Tùng GV: Phan Công Nhận, Nguyễn Sơn Từ (1), (2), (3), (4) ta thấy nếu điều kiện r 2đ > ighđ thì r2t > ight , do đó ta thấy nếu tia đỏ không ló ra khỏi AC thì các tia còn lại cũng không ló ra khỏi AC. Từ (1): r2đ > 450  r2đ < 150  Sin i1= 2 Sinr1đ < 2 Sin150 Vậy i1 < 21,470 Bài 3: Một thấu kính có hai mặt lồi cùng bán kính R = 30 cm được làm bằng thuỷ tinh. Chiết suất của thuỷ tinh đối với bức xạ màu đỏ là n 1= 1,5140 và đối với bức xạ màu tím là n2 = 1,5318. Tính khoảng cách giữa tiêu điểm của thấu kính đối với ánh sáng đỏ và tiêu điểm đối với ánh sáng tím. Giải Tiêu cự của thấu kính đối với ánh sáng màu đỏ f1 được tính: 1 2 n 1 1,5140  1 ( n1  1) R .30(cm) = 7,71cm  f1= 1 f1 R 2 2 Tiêu cự của thấu kính đối với ánh sáng màu đỏ f1 được tính: 1 2 n2  1 1,5318  1 (n2  1) R .30(cm) = 7,977cm  f 2= f2 R 2 2 Khoảng cách giữa tiêu điểm của thấu kính đối với ánh sáng đỏ và tiêu điểm đối với ánh sáng tím f = f1- f2 = 0,267cm Bài 4: Một lăng kính có góc chiết quang A=5 0, có chiết suất đối với ánh sáng đỏ và ánh sáng tím lần lượt là nđ=1,643 và nt=1,685. Cho một chùm sáng hẹp rọi vào mặt bên của lăng kính dưới góc tới nhỏ. Độ rộng góc a của quang phổ mặt trời cho bởi lăng kính này là bao nhiêu? Giải: + Tia đỏ lệch ít nhất với góc lệch: Dđ = A(nđ-1) + Tia tím lệch nhiều nhất với góc lệch: Dt = A(nt-1) + Độ rộng góc a của quang phổ mặt trời cho bởi lăng kính này là: γ = Dt – Dđ =0,210 Bài 5: Một cái bể sau 1,5 m chứa đầy nước. Chiếu một tia sáng trắng hẹp vào mặt nước dưới góc tới i=60 0. Biết chiết suất của nước đối với ánh sáng tím và đỏ lần lượt là 1,328 và 1,343. Bề rộng quang phổ do sự tán sắc trên tạo ra ở đáy bể là bao nhiêu? Giải: Bề rộng quang phổ dưới đáy bể là đoạn: TĐ = OĐ – OT = OH(tanrđ –tanrt) =24,7 mm Phần 2: GIAO THOA ÁNH SÁNG A. CÁC DẠNG BÀI TẬP CẤP ĐỘ NHẬN BIẾT - VẬN DỤNG Dạng 1. Tính khoảng vân, vị trí vân sáng, vân tối * Phương pháp D ia + Khoảng vân: i = ; + Bước sóng:   a D l i= n 1 Với: l là khoảng cách của n vân sáng (vân tối) liên tiếp + Nếu trong khoảng rộng l, một đầu là vân sáng một đầu là vân tối thì: i = TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ l n  0,5 - Trang 10/29 - HĐBM – TỔ BỘ MÔN VẬT LÝ + Vị trí vân sáng: xs = ki = k 1 2 GV : Phan Công Nhận, Nguyễn Sơn Tùng D với k  Z. a 1 D 2 a + Vị trí vân tối: xt = (k – )i = (k – ) với k  Z. (vân tối bậc bao nhiêu thì lấy giá trị k bấy nhiêu) * Bài tập minh họa Bài 1. Trong thí nghiệmI-âng về giao thoa ánh sáng, hai khe S 1 và S2 được chiếu bằng ánh sáng đơn sắc có bước sóng . Khoảng cách giữa hai khe là 0,8 mm, khoảng cách từ hai khe đến màn là 2 m. Người ta đo được khoảng cách giữa 6 vân sáng liên tiếp trên màn là 6 mm. Bước sóng của ánh sáng dùng trong thí nghiệm là : A. 0,48 µm B. 0,50 µm C. 0,65 µm D. 0,55 µm Giải : Ta có: i = L ai = 1,2 mm;  = = 0,48. µm. 6 1 D Chọn A Bài 2. Trong thí nghiệm của I-âng về giao thoa ánh sáng, hai khe S 1 và S2 được chiếu bằng ánh sáng đơn sắc có bước sóng  = 0,4 m. Khoảng cách giữa hai khe là 0,4 mm, khoảng cách từ hai khe đến màn là 2 m. Vị trí vân sáng 4 cách vân sáng chính giữa một khoảng: A. 2 mm B. 8 mm C. 4 mm D. 6 mm D Giải : Ta có: i = = 2 mm; x4 = 4i =8 mm. Chọn B a Bài 3. Trong thí nghiệm của I-âng về giao thoa ánh sáng, hai khe S 1 và S2 được chiếu bằng ánh sáng đơn sắc. Người ta đo được khoảng cách giữa 5 vân tối liên tiếp trên màn là 4 mm. Xác định vị trí vân tối bậc 5? A. 4,5 mm B. 5 mm C. ± 4,5 mm D. ± 5 mm Giải: Ta có: i = L 1 = 1 mm; xt5 = ±(5 – )i = ± 4,5 mm . 5 1 2 Chọn C Dạng 2: Tính khoảng cách giữa 2 vân giao thoa * Phương pháp - Khoảng cách của n vân cùng bản chất liên tiếp: l = (n – 1).i - Khoảng cách của 2 vân bất kỳ: + Hai vân cùng phía so với vân trung tâm: x = xk  xk ' + Hai vân khác phía so với vân trung tâm: x  xk  xk * Bài tập minh họa Bài 1: Trong thí nghiệm I-âng về giao thoa ánh sáng, khoảng cách giữa hai khe là 2mm, khoảng cách từ hai khe đến màn là 2m. Bước sóng đơn sắc dùng trong thí nghiệm là  = 0,5  m. Khoảng cách từ vân sáng bậc 1 đến vân sáng bậc 10 (cùng phía với vân trung tâm) là A. 5,5mm. B. 4,5mm. C. 4,0mm. D. 5,0mm. Giải : x = k10 .i – k1 .i = 4,5 mm Chọn B Bài 2. Trong thí nghiệm của I-âng về giao thoa ánh sáng, hai khe S 1 và S2 được chiếu bằng ánh sáng đơn sắc có bước sóng  = 0,4 m. Khoảng cách giữa hai khe là 0,4 mm, khoảng cách từ hai khe đến màn là 2 m. Xác định khoảng cách từ vân sáng 4 đến vân sáng 8 ở khác phía nhau so với vân sáng chính giữa. A. 2 mm. B. 8 mm. C. 4 mm. D. 24 mm. ' TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ - Trang 11/29 - TỔNG ÔN TẬP LÍ THUYẾT VẬT LÍ 12 Tùng Giải : Ta có: i = GV: Phan Công Nhận, Nguyễn Sơn D = 2 mm; x = x8 + x4 = 8i + 4i = 12i = 24 mm. a Chọn D Dạng 3: Xác định tại điểm M trên vùng giao thoa là vân sáng hay vân tối (bậc mấy) * Phương pháp - Loại 1: Cho tọa độ điểm M là xM, ta tính: k  xM i - Loại 2: Cho hiệu đường đi: ∆d = d1 – d2 , tính: k  d  Nếu ra kết quả của k là giá trị nguyên thì đó là vân sáng bậc k Nếu ra giá trị bán nguyên thì đó là vân tối bậc k + 0,5 * Bài tập minh họa Bài 1: Thực hiện thí nghiệm giao thoa ánh sáng khe I-âng khoảng cách giữa hai khe bằng 0,5mm; ánh sáng đơn sắc làm thí nghiệm có bước sóng  = 0,5 m . Khoảng cách từ hai khe đến màn hứng ảnh bằng 200cm. Tại vị trí M trên màn E có toạ độ 7mm, tại M là A. vân sáng bậc 7. B. vân tối thứ 7. C. vân tối thứ 4. D. vân sáng bậc 4. D x Giải : Ta có: i = = 2 mm; k = M = 3,5 nên tại M ta có vân tối 4. Chọn C a i Bài 2: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng các khe sáng được chiếu bằng ánh sáng đơn sắc  = 550 nm, khoảng cách giữa 2 khe là 1,5mm khoảng cách từ 2 khe tới màn là 1,8m. Điểm N cách vân trung tâm 3,3mm thuộc: A. vân sáng bậc 5. B. vân sáng bậc 6. C. vân tối thứ 5. D. vân tối thứ 4. D x Giải: i = = 0,66 mm; k = N = 5 nên tại M ta có vân sáng 5. Chọn A a i Bài 3: Thực hiện thí nghiệm giao thoa ánh sáng khe I-âng, nguồn sáng gồm các bức xạ có bước sóng lần lượt 1 = 0,72 m , 2 = 0,432 m . Tại điểm M trong vùng giao thoa trên màn mà hiệu khoảng cách đến hai khe bằng 1,08 m có vân sáng hay vân tối của bức xạ nào? A. Vân sáng bậc 2 của bức xạ 1 B. Vân tối bậc 2 của bức xạ 1 C. Vân sáng bậc 3 của bức xạ 2 A. Vân tối bậc 2 của bức xạ 2 d = 1,5,  vân tối thứ 2. 1 d k= = 2,5  vân tối thứ 3. 2 Giải: k = Chọn B Dạng 4: Tìm số vân sáng, số vân tối * Phương pháp - Loại 1: Biết bề rộng vùng giao thoa là L (mm): L + Số vân sáng: Ns = 2   + 1  2i  L   0,5  2i  + Số vân tối: NT = 2.  (Nhớ: Tính trong dấu ngoặc vuông trước ra kết quả lấy phần nguyên tính tiếp) Cách lấy phần nguyên: VD: 5,7 thì lấy 5; 7,3 thì lấy 7 - Loại 2: Số vân sáng, vân tối từ điểm M đến N: - Số vân sáng: xM ≤ ki ≤ xN - Số vân tối: xM ≤ (k – 0,5)i ≤ xN TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ - Trang 12/29 - HĐBM – TỔ BỘ MÔN VẬT LÝ GV : Phan Công Nhận, Nguyễn Sơn Tùng Lưu ý: -Nếu không kể 2 điểm M, N thì không lấy dấu “=”; - Nếu 2 điểm M, N nằm 2 bên vân trung tâm thì thêm dấu “ ─ “ vào trước tọa độ xM - k lấy giá trị nguyên, bao nhiêu giá trị k là bấy nhiêu vân. * Bài tập minh họa Bài 1: Trong thí nghiệm I-âng, khoảng cách giữa 7 vân sáng liên tiếp là 21,6mm, nếu độ rộng của vùng có giao thoa trên màn quan sát là 35mm thì số vân sáng quan sát được trên màn là: A. 7. B. 9. C. 11. D. 13. Giải: Ta có: i = l L = 3,6 mm; Ns = 2   + 1 = 9 vân sáng 7 1  2i  Chọn B Bài 2: Thực hiện thí nghiệm I-âng về giao thoa ánh sáng với hai khe S 1, S2 cách nhau một đoạn a = 0,5mm, hai khe cách màn ảnh một khoảng D = 2m. Ánh sáng đơn sắc dùng trong thí nghiệm có bước sóng   0,5 m . Bề rộng miền giao thoa trên màn L= 26mm. Khi đó, trong miền giao thoa ta quan sát được A. 6 vân sáng và 7 vân tối. B. 7 vân sáng và 6 vân tối. C. 13 vân sáng và 12 vân tối. D. 13 vân sáng và 14 vân tối. Giải: Ta có: i = 2 mm; L Ns = 2   + 1 = 13 vân sáng  2i  L   0,5 = 14 vân tối  2i  NT = 2.  Chọn D Bài 3: Trong thí nghiệm Iâng về giao thoa ánh sáng đơn sắc, khoảng cách giữa hai khe sáng là 2mm, khoảng cách từ hai khe đến màn quan sát là 2m, bước sóng ánh sáng là 0,6  m . Xét hai điểm M và N (ở hai phía đối với O) có toạ độ lần lượt là 3,6 mm và 5,4 mm. Trong khoảng giữa M và N (không tính M,N ) có: A. 13 vân tối, 14 vân sáng B. 14 vân tối, 15 vân sáng C. 15 vân tối, 16 vân sáng D. 15 vân tối, 14 vân sáng Giải: Ta có: i = 0,6 mm; -3,6 ≤ ki ≤ 5,4  k = -5, -4, ….7, 8  có 14 vân sáng -3,6 ≤ k(i – 0,5) ≤ 5,4  k = -5, -4, ….8, 9  có 15 vân tối Chọn D Dạng 5: Giao thoa trong môi trường có chiết suất n * Phương pháp Gọi  là bước sóng ánh sáng trong chân không hoặc không khí. Gọi  ' là bước sóng ánh sáng trong môi trường có chiết suất n. '   n hay i'  i n (Các công thức khác tương tự, chổ nào là i ta thay thành i’) * Bài tập minh họa Bài 1. Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng của I-âng trong không khí, hai khe cách nhau 3mm được chiếu bằng ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,60m, màn cách hai khe 2m. Sau đó đặt toàn bộ thí nghiệm vào trong nước có chiết suất 4/3, khoảng vân quan sát trên màn là bao nhiêu? A. i‘= 0,4m. B. i' = 0,3m. C. i’ = 0,4mm. D. i‘= 0,3mm.  ' D D  Giải : i '  = 0,3mm. Chọn D a TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ n.a - Trang 13/29 - TỔNG ÔN TẬP LÍ THUYẾT VẬT LÍ 12 Tùng GV: Phan Công Nhận, Nguyễn Sơn Dạng 6: Sự thay đổi các đại lượng trong giao thoa ánh sáng * Phương pháp - Nếu dịch màn ra xa D’ = D +  D ( khoảng vân tăng, bậc vân sáng giảm ) - Nếu dịch màn ra xa D’ = D –  D ( khoảng vân tăng, bậc vân sáng tăng ) - Tăng hoặc giảm khoảng cách hai khe: a’ = a   a - Tăng hoặc giảm khoảng cách hai khe một lượng b%: a’ = a  (b%).a - Tăng hoặc giảm khoảng cách hai khe tới màn một lượng c%: D’ = D  (c%).D - Cũng có thể thay đổi  thành ’  'D' D Lúc đầu: i = (1) ; sau khi thay đổi là: i’ = (2) a a' (1) i D.a '  �  Lập tỉ số: . . Thay các đại lượng, thay số vào rồi tính (2) i ' D '.a  ' * Bài tập minh họa Bài 1. Một khe hẹp F phát ánh sáng đơn sắc  = 600nm, chiếu vào khe I âng có a = 1,2mm, lúc đầu vân giao thoa được quan sát trên một màn M đặt cách một mặt phẳng chứa S 1, S2 là 75cm. Về sau muốn quan sát được vân giao thoa có khoảng vân 0,5mm thì cần phải dịch chuyển màn quan sát so với vị trí đầu như thế nào? A. Dịch ra xa một đoạn 0,25m B. Dịch lại gần một đoạn 0,25m C. Dịch ra xa một đoạn 0,75m D. Dịch lại gần một đoạn 0,75m D' i'.a  D’ = Giải : Ta có i’ = = 1 m. Vì lúc đầu D = 75cm = 0,75m nên phải dịch a  chuyển màn quan sát ra xa thêm một đoạn : D = D’- D = 0,25m. Chọn A Bài 2 (ĐH 2012): Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa với ánh sáng đơn sắc có bước sóng  , khoảng cách giữa hai khe hẹp là a, khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe hẹp đến màn quan sát là 2m. Trên màn quan sát, tại điểm M cách vân sáng trung tâm 6 mm, có vân sáng bậc 5. Khi thay đổi khoảng cách giữa hai khe hẹp một đoạn bằng 0,2 mm sao cho vị trí vân sáng trung tâm không thay đổi thì tại M có vân sáng bậc 6. Giá trị của  bằng A. 0,60  m B. 0,50  m C. 0,45  m D. 0,55  m Giải : x M  5 D D 6  a = 1mm,  = 0,6  m . a a  0, 2 Chọn A Bài 3 (ĐH 2013): Thực hiện thí nghiệm Y-âng về giao thoa với ánh sáng có bước sóng  . Khoảng cách giữa hai khe hẹp là 1mm. Trên màn quan sát, tại điểm M cách vân trung tâm 4,2mm có vân sáng bậc 5. Giữ cố định các điều kiện khác, di chuyển dần màn quan sát dọc theo đường thẳng vuông góc với mặt phẳng chứa hai khe ra xa cho đến khi vân giao thoa tại M chuyến thành vân tối lần thứ hai thí khoảng dịch màn là 0,6m. Bước sóng  bằng: A. 0, 6  m B. 0,5 m C. 0, 7  m D. 0, 4  m Giải : Khi dịch chuyển ra xa, M chuyển thành vân tối lần thứ 2 chính là vân tối thứ tư Nên: x M  5 D 1λ(D + 0, 6) = (4 - )  D = 1,4m   = 0,6  m . a 2 a Chọn A Bài 4: Trong một thí nghiệm I-âng, hai khe S 1, S2 cách nhau một khoảng a = 1,8mm. Hệ vân quan sát được qua một kính lúp, dùng một thước đo cho phép ta do khoảng vân chính xác tới 0,01mm. Ban đầu, người ta đo được 16 khoảng vân rộng 2,4mm. Dịch chuyển kính lúp ra xa thêm 30 cm cho khoảng vân rộng thêm thì đo được 12 khoảng vân rộng 2,88mm. Tính bước sóng của bức xạ trên là A. 0,45m B. 0,32m C. 0,54m D. 0,432m TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ - Trang 14/29 - HĐBM – TỔ BỘ MÔN VẬT LÝ GV : Phan Công Nhận, Nguyễn Sơn Tùng 2,4 2,88 = 0,15 (mm); i2 = = 0,24 (mm); 16 12 λD λ(D + ΔD) i1 = và i2 = ; với D = 30 cm = 0,3m a a i 2 D +ΔD 0,24 ai = = = 1,6 → D = 50cm = 0,5m →  = 1 = 0,54m. i1 0,15 D D Giải : Ta có i1 = Chọn C Bài 5: Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa với nguồn sáng đơn sắc, hệ vân trên màn có khoảng vân i. Nếu tăng khoảng cách giữa hai khe thêm 5% và giảm khoảng cách từ hai khe đến màn 3% so với ban đầu thì khoảng vân giao thoa trên màn A. Giảm 8% B. Giảm 1,67% C. Tăng 8% D. Giảm 7,62% Giải: Ta có: a’ = a + 5%a = 1,05a ; D’ = D - 3%D = 0,97D i D.1, 05a 105 i D.a '    = i ' 0,97D.a i ' D '.a 97 i ' 97 i i ' i 97  105    0, 0762 = -7,62%   i 105 i i 105 Lập tỉ số: Vậy: Khoảng vân giảm 7,62% Dạng 7: Giao thoa với ánh sáng trắng: (0,38  m    0,76  m) * Phương pháp - Bề rộng quang phổ bậc k: x kđ  kt i  i   kd Chọn D D (  ) t a với đ và 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 x 0 + Vân sáng: x0 = k ax lD � l = 0 , k �Z a kD Với 0,38 m    0,76 m  các giá trị của k   + Vân tối: x0 = (k - 0,5) ax 0 lD �l = , k �Z a (k - 0,5) D Với 0,38 m    0,76 m  các giá trị của k   * Dùng máy tính Casio fx 570ES để tính nhanh - Mode 7 - Nhập vào biểu thức f(x) = (là biểu thức của , trong đó k nhập “alpha X”) - Star? ấn 1 - End? ấn 5 (hoặc 10) - Step? ấn 1 - Ấn =, ra kết quả dò các giá trị nằm trong khoảng từ 0,38 đến 0,76 thì lấy - Khoảng cách dài nhất và ngắn nhất giữa vân sáng và vân tối cùng bậc k: xMin  D [kt  ( k  0,5)đ ] a D [k  (k  0,5)t ] Khi vân sáng và vân tối nằm khác phía đối với vân trung tâm. a D xMaxđ  [k  (k  0,5)t ] Khi vân sáng và vân tối nằm cùng phía đối với vân trung tâm. a xMaxđ  * Bài tập minh họa TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ - Trang 15/29 - TỔNG ÔN TẬP LÍ THUYẾT VẬT LÍ 12 Tùng GV: Phan Công Nhận, Nguyễn Sơn Bài 1: Trong thí nghiệm về giao thoa ánh sáng trắng có a = 3mm, D = 3m, bước sóng từ 0,38 m đến 0,76 m . Trên màn quan sát thu được các dải quang phổ. Bề rộng của dải quang phổ thứ 2 kể từ vân sáng trắng trung tâm là bao nhiêu? A. 0,38 mm B. 0,7 mm C. 0,6 mm D. 0,76 mm D a Giải: Ta có: Bề rộng quang phổ bậc 2: x 2đ 2 t (   )  2.3 .0,38  0, 76mm . 3 Chọn D Bài 2: Trong thí nghiệm I âng về giao thoa ánh sáng, hai khe được chiếu bằng ánh sáng trắng có bước sóng từ 380nm đến 760nm. Khoảng chách giữa 2 khe là 0,8mm, khoảng cách từ mặt phẳng chứa 2 khe đến màn là 2 m. Trên màn tại vị trí cách vân trung tâm 3mm có vân sáng của những bức xạ nào? A. 0,6  m; 0,4 m . B. 0,7  m; 0,5 m . C. 0,45  m; 0,55 m . D. 0,7  m; 0,4 m . ax 0,8.3 1, 2 D �  M   Giải: xM = xS = k. a kD k.2 k 1, 2 � �0, 76  3,15  k  1,57  k  2;3 Mà: 0,38 k Vậy: k = 2   = 0,6  m; k = 3 �  ' = 0,4 m . Chọn A Bài 3. Trong thí nghiệm của I-âng về giao thoa ánh sáng, khoảng cách giữa hai khe là 0,8 mm, khoảng cách từ hai khe đến màn là 1,6 m. Dùng ánh sáng trắng (0,76 m    0,38 m) để chiếu sáng hai khe. Tại vị trí vân sáng bậc 4 của ánh sáng màu vàng có bước sóng v = 0,60 m còn có bao nhiêu bắc xạ nữa? A. 2 B. 3 C. 4 D. 5 Giải . Vị trí vân sáng trùng với vân sáng bậc 4 của ánh sáng màu vàng có: 4  D D 2, 4 4 V =k k= V   kmax a a   4V 4V = = 6,3; kmin = = 3,2; vì k  Z nên k nhận các giá trị: 4, 5, 6. Với k = 4 thì min max đó là vân sáng bậc 4 của ánh sáng màu vàng. Chọn A Bài 4 (vận dụng cao). Trong thí nghiệm của I-âng về giao thoa ánh sáng, nguồn phát sáng có bước sóng 0,42 m    0,6 m. Khoảng cách giữa hai khe là 0,15 mm, khoảng cách từ hai khe đến màn là 60 cm. Khoảng cách nhỏ nhất từ vân trung tâm tới vị trí có đồng thời cực đại giao thoa của 2 bức xạ là: A. 6,72 mm B. 7,2 mm C. 5,04 mm D. 4,8 mm Giải: Tìm vị trí chồng lên của 2 bậc quang phổ liên tiếp gần VTT nhất: Điều kiện: k max  (k  1) min > 0  k > 2,3. Chọn k nguyên nhỏ nhất là k = 3 ∆xmin = (k+1)  max D D – (k+1) ( max   min ) = 6,72 mm. a a QP1 QP2 QP3 Chọn A QP4 ∆x B. CÁC DẠNG BÀI TẬP CẤP ĐỘ VẬN DỤNG CAO Dạng 8: Dịch chuyển màn - nguồn. Ttọa độ điểm M trên màn không đổi TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ - Trang 16/29 - HĐBM – TỔ BỘ MÔN VẬT LÝ GV : Phan Công Nhận, Nguyễn Sơn Tùng * Phương pháp - Gọi M là điểm cố định trên màn Nếu cố định nguồn, dịch màn ra xa thì tại M bậc của vân giao thoa giảm. (D  D) D xM = k = (k-1) a a Dịch lại gần thì bậc vân giao thoa tăng lên: xM = k (D  D) D = (k+1) a a * Bài tập minh họa Bài 1: Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, hai khe được chiếu bằng ánh sáng đơn sắc  , màn quan sát cách mặt phẳng hai khe một khoảng không đổi D, khoảng cách giữa hai khe có thể thay đổi (nhưng S1 và S2 luôn cách đều S). Xét điểm M trên màn, lúc đầu là vân sáng bậc 4, nếu lần lượt giảm hoặc tăng khoảng cách S1S2 một lượng a thì tại đó là vân sáng bậc k và bậc 3k. Nếu tăng khoảng cách S1S2 thêm 2a thì tại M là: A. vân sáng bậc 7. B. vân sáng bậc 9. C. vân sáng bậc 8. D. vân tối thứ 9 . Giải : Giả sử tại M là vân giao thoa bậc k’ khi tăng S1S2 thêm 2a λD λD λD λD =k = 3k = k' a aΔa  a + Δa a + 2Δa a aΔa  a + Δa a + 2Δa = = Hay : � = 4 k 3k k' Ta có: x M = 4 Giải hệ pt ta được: k’ = 8. Vân sáng bậc 8 Chọn C Bài 2: Cho a = 0,8 mm, λ = 0,4 μm, H là chân đường cao hạ từ S 1 tới màn quan sát. Lúc đầu H là 1 vân tối giao thoa, dịch màn ra xa dần thì chỉ có 2 lần H là cực đại giao thoa. Khi dịch chuyển màn như trên, khoảng cách giữa 2 vị trí của màn để H là cực đại giao thoa lần đầu và H là cực tiểu giao thoa lần cuối là: A. 1,6 m B. 0,4 m C. 0,32 m D. 1,2 m Giải: Gọi D là khoảng cách từ mặt phẳng hai khe tới màn quan sát a Ta có xH = 2 = 0,4 mm Gọi E1 và E2 là hai vị trí của màn mà H là cực đại giao thoa. Khi đó: Tại vị trí E 1 H là cực đạị thứ hai: xH = 2i1 => i1 = 0,2 mm D1 VS 2 S1 H H VS 1 H VT 1 E1 E2 E i1 = a => D1 = 0,4m Tại vị trí E2 H là cực đạị thứ nhất xH = i2 => i2 = 0,4 mm = 2i1  D2 i2 = a ; i2 = 2i1 => D2 = 2D1 = 0,8m Gọi E vị trí của màn mà H là cực tiểu giao thoa lần cuối, có nghĩa H là cực tiểu thứ nhất i D xH = 2 -=> i = 2xH = 0,8 mm. mà i = a => D = 1,6m Khoảng cách giữa 2 vị trí của màn để H là cực đại giao thoa lần đầu và H là cực tiểu giao thoa lần cuối là E1E = D – D1 = 1,2 m. Chọn D TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ - Trang 17/29 - TỔNG ÔN TẬP LÍ THUYẾT VẬT LÍ 12 Tùng GV: Phan Công Nhận, Nguyễn Sơn Bài 3. Trong thí nghiệm I-âng về giao thoa ánh sáng đơn sắc cho vân giao thoa trên màn E với khoảng vân đo được 1,5 mm. Biết khe S cách mặt phẳng hai khe S 1, S2 một khoảng d và mặt phẳng hai khe cách màn E một khoảng D = 3d. Nếu cho nguồn S dao động điều hòa theo qui luật u = 1,5cos3t (mm) (t đo bằng giây) theo phương song song với màn thì khi đặt mắt tại O (tâm của hệ vân) sẽ thấy có bao nhiêu vân sáng dịch chuyển qua trong 1 giây? A. 21. B. 28. C. 25. D. 14 Giải: x = u A� D � 4,5cos 3t  Ns = 2 � � 1 =7 (là số vân sáng dịch chuyển qua O trong T/2) d �i � - Số vân sáng dịch chuyển qua O trong 1 giây: N = 2f.1.Ns = 21 Chọn A Mở rộng: Số vân sáng dịch chuyển qua O trong t giây: N = 2f.t.Ns Dạng 9:Giao thoa khe I- âng với nhiều ánh sáng đơn sắc Nhận xét: Khi chùm đa sắc gồm nhiều bức xạ chiếu vào khe I-âng để tạo ra giao thoa. Trên màn quan sát được hệ vân giao thoa của các bức xạ trên. Vân trung tâm là sự chồng chập của các vân sáng bậc k = 0 của các bức xạ này. Trên màn thu được sự chồng chập: + Của các vạch sáng trùng nhau, + Các vạch tối trùng nhau + Hoặc vạch sáng trùng vạch tối giữa các bức xạ này. Và các vạch đơn sắc của các bức xạ * Phương pháp Loại 1: Giao thoa ánh sáng với hai bước sóng  1,  2 D  D *Vị trí vân sáng của 2 bức xạ đơn sắc trùng nhau: x = k1 1 = k 2 2 a a Suy ra: k1i1  k2i2 � k11  k2 2 (*) . Chọn k1, k2  Z phải thỏa điệu kiện (*) D - Khoảng cách ngắn nhất giữa 2 vân trùng: i = k1 1 ; với k1 được chọn nhỏ nhất a �L �  +1  2i � - Số vân sáng cùng màu với vân trung tâm trong miền rộng L : N = 2   N1 k1  1  N 2 k 2  1 - Số vân sáng đơn sắc của mỗi bức xạ:  Loại 2: Giao thoa ánh sáng với hai bước sóng  1,  2,  3 D D  D *Vị trí vân sáng của 3 bức xạ đơn sắc trùng nhau: x = k1 1 = k 2 2 = k 3 3 Suy ra: k1i1  k2i2  k3i3 � k11  k2 2  k33 a � 3 k1  k 3  k 3 � b � 1 �  c � k 2  3 k3  k3 � 2 d � a a a Lưu ý: Sau khi phân số tối giản, chọn k 3 sao cho là số nhỏ nhất vừa chia hết cho b, vừa chia hết cho d. Rồi tính k 1 và k2. 1 D ; với k1 được chọn nhỏ nhất a �L � - Số vân sáng cùng màu với vân trung tâm trong miền rộng L: N = 2 � �+ 1 2i �� � - Khoảng cách ngắn nhất giữa 2 vân trùng: i = k1 * Bài tập minh họa TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ - Trang 18/29 - HĐBM – TỔ BỘ MÔN VẬT LÝ GV : Phan Công Nhận, Nguyễn Sơn Tùng Bài 1: Trong thí nghiệm về giao thoa ánh sáng với hai khe I-âng. Chiếu sáng hai khe bằng ánh sáng màu lam có bước sóng λ 1=0,48μm và ánh sáng lục bước sóng λ 2 có giá trị trong khoảng 510nm tới 575nm thì người ta nhận thấy giữa hai vân sáng cùng màu với vân sáng trung tâm người ta đếm được 5 vân sáng màu lục. Bước sóng λ2 có giá trị : A. 0,45m B. 0,51m C. 0,575 m D. 0,56m Giải: Ta có: k11  k 2 2 �  2  1 k1 . Vì có 5 vân sáng màu lục nên tại vị trí trùng là vân k2 bậc 6 của λ2 , suy ra : k2 = 6. Ta có : 0,51  0, 48 k1  0,575  6,4  k1  7,2  k1 = 7 2 = 0,56 μm. Chọn D 6 Bài 2: Trong thí nghiệm Iâng về giao thoa ánh sáng, khi nguồn sáng phát ra ánh sáng đơn sắc có bước sóng 1 = 0,640m thì trên màn quan sát ta thấy tại M và N là 2 vân sáng, trong khoảng giữa MN còn có 7 vân sáng khác nữa. Khi nguồn sáng phát ra đồng thời hai ánh sáng đơn sắc có bước sóng 1 và 2 thì trên đoạn MN ta thấy có 19 vạch sáng, trong đó có 3 vạch sáng có màu giống màu vạch sáng trung tâm và 2 trong 3 vạch sáng này nằm tại M và N. Bước sóng 2 có giá trị bằng : A. 0,450m . B. 0,478m . C.0,504m . D. 0,427m . Giải: Ta có MN = 8i1. Khoảng cách giữa hai vân sáng gần nhau nhất cùng màu với vân sáng trung tâm: MN/2 = 4i1. Trong khoảng đó có (19 – 3) /2 = 8 vân sáng đơn sắc trong đó có 3 vân sáng của bức xạ 1 .=> có 5 vân sáng của bức xạ 2.. Do đó 4i1 = 6i2 hay 41 = 62 => 2 = 21/3 = 0,427 m . Chọn D Bài 3: Trong thí nghiệm I-âng về giao thoa ánh sáng, khe hẹp S phát ra đồng thời hai bức xạ đơn sắc có bước sóng 1 = 4410Å và 2. Trên màn, trong khoảng giữa hai vân sáng liên tiếp có màu giống màu của vân trung tâm còn có chín vân sáng khác. Giá trị của λ 2 bằng? A. 5512,5Å. B. 3675,0Å. C. 7717,5Å. D. 5292,0Å. Giải:Gọi n là số vân sáng của bức xạ 1 trong khoảng giữa hai vân sáng cùng màu với vân sáng trung tâm. Khi đó số số vân sáng của bức xạ 2 là (9-n) (n+1) i1 = (10- n)i2 => (n+1)1 = (10- n)2 => 2 = 0,38 m ≤ 2 = n 1 1 10  n n 1 1 ≤ 0,76m => 4,09 ≤ n ≤ 5,96 10  n => n = 5 =>2 = 0,5292m = 5292,0 Å. Chọn D Bài 4 : Trong thí nghiệm giao thoa Iâng, thực hiện đồng thời với hai bức xạ đơn sắc trên màn thu được hai hệ vân giao thoa với khoảng vân lần lượt là 1,35 (mm) và 2,25 (mm). Tại hai điểm gần nhau nhất trên màn là M và N thì các vân tối của hai bức xạ trùng nhau. Tính MN: A. 4,375 (mm) B. 3,2 (mm) C. 3,375 (mm) D. 6,75 (mm) Giải: Vị trí hai vân tối của hai bức xạ trùng nhau (k1+0,5)i1 = (k2+0,5)i2 => (k1+0,5) 1,35 = (k2+0,5) 2,25 Với k1; k2 nguyên hoặc bằng 0 1,35k1 = 2,25k2 + 0,45 => 3k1 = 5k2 + 1 => k1 = k2 + TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ 2k 2  1 3 - Trang 19/29 - TỔNG ÔN TẬP LÍ THUYẾT VẬT LÍ 12 Tùng GV: Phan Công Nhận, Nguyễn Sơn 2k 2  1 n 1 = n. Khi đó k1 = k2 + n và 2k2 = 3n -1 +  k2 = n + 3 2 n 1 = t  n = 2t +1 k2 = n + t = 3t + 1 2 Để k1 nguyên  Để k2 nguyên Suy ra k1 = 5t + 2; k2 = 3t + 1 Hai điểm M, N gần nhau nhất ứng với hai giá trị liên tiếp của t: Khi t = 0 x1 = 2,5i1 = 3,375 mm Khi t = 1 x’1 = 7,5i1 = 10,125 mm MNmin = 10,125 – 3,375 = 6,75 mm. Chọn D Bài 5: (ĐH 2011) Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, khe hẹp S phát ra đồng thời ba bức xạ đơn sắc có bước sóng là 1 0,42 m ;  2 0,56 m và  3 0,63 m . Trên màn, trong khoảng giữa hai vân sáng liên tiếp có màu giống màu vân trung tâm, nếu vân sáng của hai bức xạ trùng nhau ta chỉ tính là một vân sáng thì số vân sáng quan sát được là: A. 27. B. 23. C. 26. D. 21. Giải: Vân sáng có màu vân trung tâm là vị trí 3 vân sáng đơn sắc trùng nhau, ta phải có: k11  k 2 2  k 33 � k1  3 9 k3; k 2  k3 2 8  Vị trí vân trùng đầu tiên (từ vân trung tâm) ứng với k3 = 8; k2 = 9; k1 = 12 * Tổng số vân sáng của 3 bức xạ trên đoạn giữa hai vân này (xét cả hai vị trí ở hai đầu): N = 12+9+8 -3 = 26 * Số vân trùng của từng cặp bức xạ: 4 3 3 + Của 1 và 3 : k1  k 3 ; k3 = 2; 4; 6;  có 3 vân trùng 2 9 + Của 2 và 3 : k 2  k 3 ;  không có vân trùng 8 + Của 1 và 2 : k1  k 2 ; k2 = 3; 6  có 2 vân trùng * Theo đề bài thì 2 vân trùng chỉ tính 1 nên khoảng giữa hai vân liên tiếp cùng màu vân trung tâm (không tính vân ở hai đầu), số vân sáng quan sát được: 26 – (2+3) = 21 Chọn D. Bài 6: Trong thí nghiệm Y- âng về giao thoa ánh sáng, nguồn S phát ra ba ánh sáng đơn sắc: 1 0,42 m (màu tím);  2 0,56 m (màu lục);  3 0,70 m (màu đỏ). Giữa hai vân sáng liên tiếp có màu giống như màu của vân trung tâm sẽ quan sát thấy tổng cộng có bao nhiêu vân sáng đơn sắc riêng lẻ của ba màu trên? A. 44 vân. B. 35 vân. C. 26 vân. D. 29 vân. Giải: Vị trí các vân cùng màu với vân trung tâm: x = k1i1 = k2i2 = k3i3 => k1λ1 = k2λ2 = k3λ3 5 5 � k1  k 3 ; k 2  k 3 . Chọn k1 = 20; k2 = 15; k3 = 12. 3 4 - Giữa hai vân sáng liên tiếp có màu giống như màu của vân trung tâm có 19 vân màu tím; 14 vân màu lục và 11 vân màu đỏ - Số vân trùng của từng cặp bức xạ: 4 3 + Của 1 và 2 : k1  k 2 ; k2 = 3; 6, 9, 12  có 4 vân trùng TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ - Trang 20/29 -