Luyện thi THPT Quốc gia môn Vật lý Lớp 12 - Chuyên đề 17: Tán sắc ánh sáng

Nội dung text: Luyện thi THPT Quốc gia môn Vật lý Lớp 12 - Chuyên đề 17: Tán sắc ánh sáng

1. Chuyên đề 17: Tán sắc ánh sáng  D Vị trí vân tối: x t = (k + 0,5)=(k + 0,5)i với k Z. GIAO THOA ÁNH SÁNG a A. Tóm tắt lý thuyết 3. Chú ý quan trọng M M1 Khoảng cách giữa vân sáng bậc n và vân sáng bậc m ( với m, F/ n k) là: F F/ x = l = xn – xm = n – m .i Đ Đ T xM T Tại M có toạ độ xM là một vân sáng khi : n . (n ) P1 i 1. Hiện tượng tán sắc ánh sáng. Hiện tượng ánh sáng trắng bị tách thành nhiều màu từ đỏ xM Tại M có toạ độ xM là một vân tối khi : n + 0,5 . đến tím khi đi qua lăng kính gọi là hiện tượng tán sắc ánh i sáng. Cách tính số vân trong giao thoa trường: Dải sáng nhiều màu từ đỏ đến tím gọi là quang phổ của ánh Bề rộng L của vùng giao thoa quan sát được trên màn ảnh sáng trắng , nó gồm 7 màu chính : đỏ , cam, vàng , lục , lam . gọi là giao thoa trường. Số vân sáng và số vân tối trong giao chàm . tím . L L thoa trường xác định như sau:x vàx 2. Ánh sáng là sóng điện từ có bước sóng ngắn. 2 2 - Ánh sáng đơn sắc có bước sóng  (f ) xác định và chỉ có x x một màu gọi là màu đơn sắc.Không bị tán sắc qua lăng kính Số vân sáng : k - Ánh sáng trắng là hỗn hợp của nhiều ánh sáng đơn sắc, có i i màu sắc biến thiên liên tục từ màu đỏ đến màu tím. x x Số vân tối : k 0,5 ()0,38m  0,76m i i 3/ Nguyên nhân của hiện tượng tán sắc : Hệ vân sáng trùng nhau Do hai nguyên nhân như sau : x k1i1 k2i2 hay k11 k22 Ánh sáng trắng là hỗn hợp của nhiều ánh sáng đơn sắc từ đỏ Ánh sáng trắng đến tím . 0,38m  0,76m Chiết suất của chất dùng làm lăng kính đối với các ánh sáng + Tìm bề rộng của quang phổ bậc k : đơn sắc khác nhau thì khác nhau D x = xđỏ - xtím = k. (đỏ - tím). Tức là : nđỏ < ncam <. . . . < ntím a 4. Các công thức liên quan : + Tìm số bức xạ có vân sáng trùng nhau tại vị trí xM : Kết hợp 1 1 1 phương trình sau để giải quyết: Thấu kính : D = (n -1) . ( n là chiết suất x x f R1 R2 k i i của chất làm thấu kính đối với môi trường đặt thấu kính ) d t Lăng kính : Bài tập ví dụ * Trường hợp góc A và i nhỏ Ví dụ 1: Giao thoa ánh sáng đơn sắc của Young có  = 0,6 D = (n 1).A  m ; a = 1mm; D = 2m . Khoảng vân i là: * Góc lệc giữa tia đỏ và tia tím : D = Dtím Dđỏ . 4.Hiện tượng giao thoa ánh sáng A. 0,3 mm C. 1,2mm C. 3.10-6m D. 12mm Hai chùm sáng kết hợp là hai chùm phát ra ánh sáng có cùng Ví dụ 2: Trong thí nghiệm Iâng về giao thoa ánh sáng, với a tần số và cùng pha hoặc có độ lệch pha không đổi theo thời = 2mm, D = 2m, khoảng vân giao thoa trờn màn là i = 0,4 gian. mm. Tần số của bức xạ được sử dụng là 11 12 13 14 H A A . 7,5 .10 Hz B . 7,5 .10 Hz C . 7,5 .10 Hz D . 7,5 .10 Hz Ví dụ 3. Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng với khe Iâng, S1 k = +1 d1 x người ta dùng ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,6 m, khoảng I a O k = 0 cách từ mặt phẳng chứa 2 khe đến màn là 3 m, khoảng cách d2 giữa 2 khe là 1,5 mm. Khoảng cách giữa 2 vân sáng bậc 5 là O k = - 1 S2 A. 6 mm B. 12 mm C. 1,2 mm D. 0,6mm D E Câu 24: Trong thí nghiệm Young: Hai khe song song cách * Khoảng vân: nhau a = 2mm và cách đều màn E một khoảng D = 3m. Quan là khoảng cách giữa 2 vân sáng (hoặc 2 vân tối) liên tiếp: sát vân giao thoa trên màn người ta thấy khoảng cách từ vân D sáng thứ năm đến vân sáng trung tâm là 4,5mm. Cách vân i = . a trung tâm 3,15mm có vân tối thứ mấy? *Vị trí vân A. Vân tối thứ 2. B. Vân tối thứ 3.  D C. Vân tối thứ 4. D. Vân tối thứ 5. Vị trí vân sáng: x s =k = ki với k Z. a
2. Ví dụ 4. Trong thí nghiệm Iâng về giao thoa ánh sáng, biết D = 5. Trong một thí nghiệm về giao thoa ánh sáng, hai khe S1và S2 2,5m ; a = 1 mm ; = 0,6 m. Bề rộng trường giao thoa đo được chiếu sáng bằng ánh sáng đơn sắc có bước sóng được là 12,5 mm. Số vân quan sát được trên màn là :  0 , 6  m . Biết S 1 S 2 = 0,3mm, khoảng cách hai khe đến màn A. 8 ; B. 9 C. 15 D. 17 quan sát 2m . Vân tối gần vân trung tâm nhất cách vân trung Ví dụ 5. Trong thí nghiệm Iâng về giao thoa ánh sáng đơn sắc, tâm một khoảng là khoảng cách giữa hai khe sáng là 1,2mm, khoảng cách từ hai A. 6 mm B. 4mm C. 8mm D. 2mm khe đến màn quan sát là 1,2m, bước sóng ánh sáng là 0,5m . 6. (Đề thi TN năm 2010) Trong thí nghiệm Y-âng về giao Xét hai điểm M và N ( ở cùng phía đối với O) có toạ độ lần thoa ánh sáng, khoảng cách giữa hai khe hẹp là 1 mm, khoảng lượt là xM = 4 mm và xN = 9 mm. Trong khoảng giữa M và N ( cách từ mặt phẳng chứa hai khe đến màn quan sát là 2 m. Ánh không tính M,N ) có: sáng chiếu vào hai khe có bước sóng 0,5 µm. Khoảng cách từ A. 9 vân sáng B. 10 vân sáng vân sáng trung tâm đến vân sáng bậc 4 là C. 11 vân sáng D. Một giá trị khác A . 4 mm.B. 2,8 mm.C. 2 mm.D. 3,6 mm. Ví dụ 6. Trong thí nghiệm Iâng về giao thoa ánh sáng trắng, 7. Trong thí nghiệm Young: Hai khe song song cách nhau a = khoảng cách giữa hai khe sáng là 0,3mm, khoảng cách từ hai 2mm và cách đều màn E một khoảng D = 3m. Quan sát vân khe đến màn quan sát là 2m. Khoảng cách từ vân sáng bậc 1 giao thoa trên màn người ta thấy khoảng cách từ vân sáng thứ màu đỏ (d 0,76m ) đến vân sáng bậc 1 màu tím ( năm đến vân sáng trung tâm là 4,5mm. Bước sóng của nguồn sáng đó là: t 0,40m ) cùng một phía so với vân trung tâm là : A. 1,2mm B. 1,8mm C. 2,4mm D. 3,6mm A. 0,6  m B. 0,65m C. 0,7m D. 0,75m Ví dụ 7. Trong Iâng với ánh sáng trắng , biết:  tím = 0,40 8. Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng với khe Y-âng, biết rằng bề rộng hai khe a = 0,6 mm, khoảng cách D = 2 m. Bước  m,  đỏ = 0,75 m; a = 0,5 mm; D = 2 m. Khoảng cách sóng ánh sáng dùng trong thí nghiệm có trị số là  = 0,60 m. giữa vân sáng bậc 4 màu đỏ và vân sáng bậc 4 màu tím cùng Khoảng cách giữa vân sáng thứ 3 bên trái và vân sáng thứ 3 phía đối với vân trắng chính giữa là : bên phải của vân trung tâm là A. 2,8 mm ; B. 5,6 mm ; C. 4,8 mm ; D. 6,4 mm A. 1,2 cm B. 1,4 cm C. 0,6 cm D. 4,8 cm Ví dụ 8. Trong thí nghiệm Iâng về giao thoa ánh sáng, hai khe 9. Trong giao thoa vớí khe Young có a = 1,5mm, D = 3m, Iâng cách nhau 2 mm, hình ảnh giao thoa được hứng trên màn người ta đếm có tất cả 7 vân sáng mà khoảng cách giữa hai vân ảnh cách hai khe 1m. Sử dụng ánh sáng đơn sắc có bước sóng sáng ngoài cùng là 9mm. Tìm λ. λ, khoảng vân đo được là 0,2 mm. Thay bức xạ trên bằng bức A. 0,6μm B. 0,4μm. C. 0,75μm. D. 0,55μm xạ có bước sóng λ'>λ thì tại vị trí của vân sáng thứ 3 của bức 10. Thực hiện giao thoa ánh sáng bằng khe Iâng với ánh sáng xạ λ có một vân sáng của bức xạ λ'.Bức xạ λ'có giá trị nào dưới đơn sắc có bước sóng là λ. Người ta đo khoảng cách giữa vân đây sáng và vân tối nằm cạnh nhau là 1mm. Trong khoảng giữa hai A. λ' = 0,48µmB. λ' = 0,60µmC. λ' = 0,52µmD. λ' = 0,58µm điểm M và N trên màn và ở hai bên so với vân trung tâm, cách Bài tập vận dụng vân này lần lượt là 6mm; 7mm có bao nhiêu vân sáng ? A. 5 vân. B. 9 vân. C. 6 vân. D. 7 vân. 1. Trong một thí nghiệm giao thoa ánh sáng, người ta đo được 11. Trong thí nghiệm Iâng, hai khe được chiếu bằng ánh sáng khoảng cách từ vân sáng thứ 4 đến vân sáng thứ 10 ở cùng một trắng có bước sóng 0,4μm ≤ λ ≤ 0,75μm. Khoảng cách giữa hai phía đối với vân sáng trung tâm là 2,4 mm. khoảng vân là khe là 0,3mm, khoảng cách từ hai khe đến màn là 2m. Tính A. i = 4,0 mm.B. i = 0,4 mm.C.i = 6,0 mm.D. i = 0,6 mm. khoảng cách giữa vân sáng bậc 3 màu đỏ và vân sáng bậc 3 2. Trong một thí nghiệm Y – âng về giao thoa ánh sáng, hai màu tím ở cùng một bên so với vân trung tâm. khe Y – âng cách nhau 3 mm, hình ảnh giao thoa được hứng A.Δx = 11mm. B.Δx = 7mm. C.Δx = 9mm. D.Δx = 13mm. trên màn cách hai khe 3 m. Sử dụng ánh sáng đơn sắc có bước 12. Trong thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng, biết a sóng , khoảng cách giữa chín vân sáng liên tiếp đo được là 4 =2mm,D =1m, λ = 0,6μm.Tại điểm M cách vân sáng chính mm. Bước sóng của ánh sáng đó là giữa 0,6mm sẽ có : A. 0,6 m B. 0,5 m C. 0,55 m D. 0,4 m A.Vân tối bậc 3 B.Vân tối bậc 2 3. Trong một thí nghiệm giao thoa ánh sáng, đo được khoảng C.Vân sáng bậc 3 D.Vân sáng bậc 2 cách từ vân sáng thứ tư đến vân sáng thứ 10 ở cùng một phía 13. Trong thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng. Biết a = đối với vân sáng trung tâm là 2,4 mm, khoảng cách giữa hai 1mm, D = 1m,nguồn S phát bức xạ đơn sắc có λ = 400nm.Tại khe I-âng là 1mm, khoảng cách từ màn chứa hai khe tới màn điểm M cách vân chính giữa 2,4mm có : quan sát là 1m. Bước sóng ánh sáng dùng trong thí nghiệm là A. vân tối thứ 4 B. vân sáng bậc 6 A.  0,40 m. B.  0,45 m. C. vân sáng thứ 4 D. vân sáng thứ 3 C.  0,68 m. D.  0,72 m. 14. Ta chiếu sáng hai khe I-âng bằng ánh sáng trắng với bước 4. Trong thí nghiệm Iâng về giao thoa ánh sáng khoảng cách sóng ánh sáng đỏ  đ = 0,75 m và ánh sáng tím  t=0,4 m. giữa hai khe là 2mm, khoảng cách từ hai khe đến màn là 1m, Biết a = 0,5 mm, D = 2 m. Ở đúng vị trí vân sáng bậc 4 màu đỏ, ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,5m. Khoảng cách giữa vân có bao nhiêu bức xạ cho vân sáng nằm trùng ở đó? sáng bậc 3 và vân tối bậc 5 ở hai bên so với vân sáng trung tâm A. 5 B. 2 C. 3 D. 4 là A. 0,375mm. B. 1,875mm. C. 18,75mm.D. 3,75mm.