Bài tập về Sóng ánh sáng Vật lí lớp 12 - Năm học 2016-2017 - Đặng Minh Châu

Tài liệu luyện thi đại học môn VẬT LÝ -2016 GV. Đặng Minh Châu (0982 11 77 29)

Chương 5: SÓNG ÁNH SÁNG.

Thông thường trong phòng đang có một bóng đèn, nay thêm một bóng đèn nữa thì phải sáng hơn, tức là ánh sáng cộng ánh sáng thì sáng hơn. Nhưng thực tế có những trường hợp, ánh sáng cộng ánh sáng lại tối đi.

Ta thường nói cầu vồng có bảy màu, nhưng thực tế nó có nhiều màu, chuyển dần từ màu đỏ đến màu tím. Nhìn vào bong bóng xà phòng ta cũng thấy xuất hiện những màu sắc như ở cầu vồng. Những màu sắc ấy ở đâu ra?

DẠNG 1: TÁN SẮC ÁNH SÁNG .

Trong những ngày hè, khi cơn mưa vừa tạnh, trên bầu trời đôi khi xuất hiện cầu vồng nhiều màu sắc, vắt ngang vòm trời. Đó là kết quả của sự tán sắc ánh sáng Mặt Trời.

1) THÍ NGHIỆM VỀ TÁN SĂC ÁNH SÁNG:

Chiếu một chùm ánh sáng Mặt Trời qua khe hẹp F vào trong một buồng tối. Quan sát hình ảnh thu được trên màn E trước và sau khi đặt lăng kính P1.

Kết quả: Khi qua lăng kính, chùm ánh sáng Mặt Trời không những bị lệch về phía đáy lăng kính (do khúc xạ), mà còn trải dài trên màn E thành một dải sáng liên tục nhiều màu. Quan sát kĩ dải sáng này ta phân biệt được bảy màu chính, lần lượt từ trên xuống dưới là đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím, đúng như bảy màu của cầu vồng.

Như vậy, hiện tượng tán sắc ánh sáng: là hiện tượng khi chiếu chùm ánh sáng trắng (ánh sáng mặt trời, ánh sáng hồ quang điện, ánh sáng đèn dây tóc…) qua môi trường trong suốt (lăng kính, giọt nước…) thì chùm sáng bị phân tách thành các chùm sáng có màu khác nhau, trải dài trên màn thành dải sáng liên tục gồm 7 màu chính: đỏ, da cam, vàng, lục, lam, chàm, tím. Vậy, hiện tượng tán sắc là sự phân tách một chùm sáng phức tạp thành các chùm sáng đơn sắc khác nhau. Dải màu từ đỏ đến tím được gọi là quang phổ của ánh sáng Mặt Trời, hay vắn tắt hơn là quang phổ của Mặt Trời.

Nguyên nhân của hiện tượng tán sắc ánh sáng: - ánh sáng trắng là hỗn hợp của nhiều ánh sáng đơn sắc, có màu từ đỏ đến tím. - chiết suất của thuỷ tinh (và của mọi môi trường trong suốt khác) có giá trị khác nhau đối với ánh sáng đơn sắc có màu khác nhau, giá trị nhỏ nhất đối với ánh sáng đỏ và giá trị lớn nhất đối với ánh sáng tím. - mặt khác, ta đã biết góc lệch của một tia sáng đơn sắc khúc xạ qua lăng kính phụ thuộc vào chiết suất của lăng kính: chiết suất của lăng kính càng lớn thì góc lệch càng lớn.

Vì vậy, các chùm sáng đơn sắc có màu khác nhau trong chùm ánh sáng trắng, sau khi khúc xạ qua lăng kính, bị lệch các góc khác nhau, trở thành tách rời nhau. Kết quả là, chùm ánh sáng trắng ló ra khỏi lăng kính bị trải rộng ra nhiều chùm sáng đơn sắc, tạo thành quang phổ của ánh sáng trắng.

Ứng dụng của sự tán sắc: - được ứng dụng trong máy quang phổ để phân tích một chùm ánh sáng đa sắc, do các vật sáng phát ra thành các thành phần đơn sắc. - nhiều hiện tượng quang học trong khí quyển, như cầu vồng chẳng hạn xảy ra do sự tán sắc của ánh sáng. Đó là vì trước khi tới mắt ta, các tia sáng Mặt Trời đã bị khúc xạ và phản xạ trong các giọt nước.

1) Chiết suất là gì ?

Chiết suất tỉ đối bằng tỉ số giữa tốc độ v1 và v2 của ánh sáng khi đi trong môi trường 1 và trong môi trường 2:

Chiết suất tuyệt đối của một môi trường là chiết suất tỉ đối của môi trường đó đối với chân không: ; 

2) Do chiết suất thay đổi theo bước sóng của ánh sáng nên khi chùm sáng tổng hợp gồm nhiều tia sáng đơn sắc đến mặt phân cách của hai môi trường với cùng một góc tới, bị khúc xạ với những góc khúc xạ khác nhau, do đó có hiện tượng tán sắc ánh sáng.Trên cơ sở đó, các bài toán về hiện tượng tán sắc ánh sáng thực chất là các bài toán về các hiện

1 21

2

v n n v  

1

1

c n v  2

2

c n v  2 21

1

n n n 

ThuVienDeThi.com