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

Chuyên đề 17: Tán sắc ánh sáng

GIAO THOA ÁNH SÁNG A. Tóm tắt lý thuyết

1. Hiện tượng tán sắc ánh sáng. 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. Dải 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 . 2. Ánh sáng là sóng điện từ có bước sóng ngắn. - Ánh sáng đơn sắc có bước sóng  (f ) xác định và chỉ có một màu gọi là màu đơn sắc.Không bị tán sắc qua lăng kính - Ánh sáng trắng là hỗn hợp của nhiều ánh sáng đơn sắc, có màu sắc biến thiên liên tục từ màu đỏ đến màu tím.

( ) 3/ Nguyên nhân của hiện tượng tán sắc :

Do hai nguyên 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 Tức là : nđỏ < ncam <. . . . < ntím 4. Các công thức liên quan :

 Thấu kính : D = (n -1) . ( n là chiết suất

của chất làm thấu kính đối với môi trường đặt thấu kính )  Lăng kính : * Trường hợp góc A và i nhỏ

D = (n  1).A * Góc lệc giữa tia đỏ và tia tím : D = Dtím  Dđỏ . 4.Hiện tượng giao thoa ánh sáng

Hai chùm sáng kết hợp là hai chùm phát ra ánh sáng có cùng tần số và cùng pha hoặc có độ lệch pha không đổi theo thời gian.

* Khoảng vân: là khoảng cách giữa 2 vân sáng (hoặc 2 vân tối) liên tiếp:

i = .

*Vị trí vân

 Vị trí vân sáng: xs =k = ki với k  Z.

 Vị trí vân tối: xt = (k + 0,5) =(k + 0,5)i với k  Z.

3. Chú ý quan trọng Khoảng cách giữa vân sáng bậc n và vân sáng bậc m ( với m, n  k) là: x = l = xn – xm = n – m.i

 Tại M có toạ độ xM là một vân sáng khi : . (n  )

 Tại M có toạ độ xM là một vân tối khi : + 0,5 .

 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 định như sau: và

Số vân sáng :

Số vân tối :

 Hệ vân sáng trùng nhau

hay

 Ánh sáng trắng + Tìm bề rộng của quang phổ bậc k :

x = xđỏ - xtím = k. (đỏ - tím).

+ Tìm số bức xạ có vân sáng trùng nhau tại vị trí xM : Kết hợp phương trình sau để giải quyết:

Bài tập ví dụ Ví dụ 1: Giao thoa ánh sáng đơn sắc của Young có = 0,6

m ; a = 1mm; D = 2m . Khoảng vân i là:

A. 0,3 mm C. 1,2mm C. 3.10-6m D. 12mm Ví dụ 2: Trong thí nghiệm Iâng về giao thoa ánh sáng, với a = 2mm, D = 2m, khoảng vân giao thoa trờn màn là i = 0,4 mm. Tần số của bức xạ được sử dụng là A . 7,5 .1011 Hz B . 7,5 .1012Hz C . 7,5 .1013Hz D . 7,5 .1014Hz Ví dụ 3. Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng với khe Iâng, người ta dùng ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,6 m, khoảng cách từ mặt phẳng chứa 2 khe đến màn là 3 m, khoảng cách giữa 2 khe là 1,5 mm. Khoảng cách giữa 2 vân sáng bậc 5 là

A. 6 mm B. 12 mm C. 1,2 mm D. 0,6mm Câu 24: Trong thí nghiệm Young: Hai khe song song cách nhau a = 2mm và cách đều màn E một khoảng D = 3m. Quan sát vân giao thoa trên màn người ta thấy khoảng cách từ vân sáng thứ năm đến vân sáng trung tâm là 4,5mm. Cách vân trung tâm 3,15mm có vân tối thứ mấy?

A. Vân tối thứ 2. B. Vân tối thứ 3.

C. Vân tối thứ 4. D. Vân tối thứ 5.

M

P1

M1

F/

Đ

T

F F/ Đ

T

0,38 0,76 m m     

 f 1

 

  

 

2 1

1 1

R R

k = +1

k = 0

k = - 1

A

O x

S2

S1

H

I a

D

d1

d2

E

a

D 

a

D 

a

D 

n i xM 

n i xM 

2 L x 2 L x

x x k i i

   

0,5 x x k i i

    

1 1 2 2 x k i k i   1 1 2 2 k k    0,38 0,76 m m     

a D

d t

x x k i i  





DeThi.edu.vn