Sóng Ánh Sáng

Lý thuyết

Là hiện tượng ánh sáng trắng (ánh sáng mặt trời ) bị tách thành dãy màu biến thiên liên tục khi đi qua mặt phân cách của hai môi trường trong suốt. Theo thứ tự: đỏ, da cam, vàng, lục, lam, chàm, tím, trong đó ánh sáng đỏ lệch ít nhất, ánh sáng tím lệch nhiều nhất.

Nguyên nhân của hiện tượng tán sắc ánh sáng là do chiết suất của ánh sáng trong cùng một môi trường trong suốt không những phụ thuộc vào bản chất môi trường mà còn phụ thuộc vào tần số (hay màu sắc) của ánh sáng. Ánh sáng có tần số càng nhỏ thì chiết suất của môi trường càng nhỏ càng bị lệch ít và ngược lại.

Hiện tượng tán sắc ánh sáng được ứng dụng trong máy quang phổ để phân tích thành phần cấu tạo của chùm ánh sáng do các nguồn sáng phát ra và là cơ sở giải thích một số hiện tượng quang học như cầu vồng.

Ánh sáng đơn sắc không bị tán sắc khi qua lăng kính mà chỉ bị lệch đường về phía đáy lăng kính. Mỗi ánh sáng đơn sắc có tần số đặc trưng xác định. Khi một ánh sáng đơn sắc truyền từ môi trường này sang môi trường khác thì vận tốc truyền, phương truyền, bước sóng có thể thay đổi nhưng tần số, chu kì, màu sắc không đổi. Bước sóng của ánh sáng đơn sắc truyền trong chân không là λo = c/f và trong môi trường có chiết suất n là λ = λo/n.

tán sắc ánh sáng

 Giải thích màu sắc của vật

Ánh sáng trắng là tập hợp vô số ánh sáng đơn sắc khác nhau. Một vật có màu sắc nào thì nó tán xạ ánh sáng đơn sắc màu đó đó và hấp thụ các màu sắc khác, vật màu trắng tán xạ tất cả các màu đơn sắc, vật màu đen hấp thụ tất cả màu đơn sắc.

Tấm kính trong có màu nào chứng tỏ nó cho ánh sáng đơn sắc màu đó đi qua và hấp thụ tất cả các màu còn lại, tấm kính trong suốt không màu cho tất cả các màu đi qua.

Các công thức áp dụng làm bài toán tán sắc

Vận dụng định luật khúc xạ ánh sáng: n1.sini1 = n2.sini2.

Công thức lăng kính:

  • sini1 = n.sini2; A = r1+r2
  • sini2=n.sini2; D=i1+i2-A

Chiết suất lăng kính thỏa mãn: n.sin ( A/2)= sin( (A+Dmin)/2)

Công thức tính góc lệch trong trường hợp khi góc chiết quang A và góc tới i đều nhỏ hơn 10°: D = (n – 1)A

Khi góc chiết quang A và góc tới i đều nhỏ thì độ chênh lệch góc lệch giữa tia đỏ và tia tím qua lăng kính là ΔD = (nt – nđ)A tính theo radian.

Khi đó bề rộng quan phổ thu được tại màn hứng song song với mặt phân giác góc chiết quang và cách mặt này một đoạn d là Δx = (nt – nđ)A.d. Các góc phải tính theo radian.

Sự phản xạ toàn phần: Ánh sáng truyền từ môi trường có chiết quang hơn sang môi trường chiết quang kém và góc tới phải lớn hơn góc giới hạn trong đó: sinigh = n2/n1 (n2 < n1)

Ánh sáng đơn sắc không bị tán sắc khi qua lăng kính mà chỉ bị lệch đường về phía đáy lăng kính.

Mỗi ánh sáng đơn sắc có tần số đặc trưng xác định. Khi một ánh sáng đơn sắc truyền từ môi trường này sang môi trường khác thì vận tốc truyền, phương truyền, bước sóng có thể thay đổi nhưng tần số, chu kì, màu sắc không đổi.

Bước sóng của ánh sáng đơn sắc truyền trong chân không là λo = c/f và trong môi trường có chiết suất n là λ = λo/n.

 

Bài tập rèn luyện

Câu 1.*** Một thấu kính hội tụ mỏng có hai mặt cầu cùng bán kính 10cm. Chiết suất của thấu kính đối với tia tím bằng 1,69 và đối với tia đỏ là 1,60. Khoảng cách giữa tiêu điểm của tia tím và tiêu điểm của tia đỏ là

  1. 1,2 cm
  2. 1,4 cm
  3. 1,1 cm
  4. 1,8 cm

Câu 2.*** Trong một thí nghiệm người ta chiếu một chùm ánh sáng đơn sắc song song hẹp vào cạnh của một lăng kính có góc chiết quang A = 8° theo phương vuông góc với mặt phẳng phân giác của góc chiết quang. Đặt một màn ảnh E song song và cách mặt phẳng phân giác của góc chiết quang 1,0 m. Trên màn E ta thu được hai vết sáng. Chiết suất của lăng kính đối với ánh sáng đơn sắc đó là 1,65 thì góc lệch của tia sáng là

  1. 4,0°.
  2. 5,2°.
  3. 6,3°.
  4. 7,8°.

Câu 3.* Chiếu một tia sáng trắng vào một lăng kính có góc chiết quang A = 4° dưới góc tới hẹp. Biết chiết suất của lăng kính đối với ánh sáng đỏ và tím lần lượt là 1,62 và 1,68. Góc tạo bởi tia đỏ và tím trong chùm tia ló khỏi lăng kính là

  1. 0,24 rad
  2. 1,20°.
  3. 0,24°.
  4. 0,12 rad.

Câu 4.** Góc chiết quang của lăng kính bằng 6°. Chiếu một tia sáng vào mặt bên của lăng kính theo phương vuông góc với mặt phẳng phân giác của góc chiết quang. Đặt một màn quan sát sau lăng kính, song song với mặt phân giác của góc chiết quang của lăng kính và cách mặt này 2,0m. Chiết suất của lăng kính đối với tia đỏ là nđ = 1,5 và đối với tia tím là nt = 1,56. độ rộng quang phổ liên tục trên màn quan sát bằng

  1. 0,63 cm
  2. 1,26 cm
  3. 0,72 cm
  4. 1,44 cm

Câu 5.*** Chiếu chùm ánh sáng trắng, hẹp từ không khí vào bể đựng chất lỏng có đáy phẳng, nằm ngang với góc tới 60°. Chiết suất của chất lỏng đối với ánh sáng tím là nt = 1,70, đối với ánh sáng đỏ là nđ = 1,68. Bề rộng của dải quang phổ thu được ở đáy bể là 1,5 cm. Chiều sâu của nước trong bể là

  1. 1,56 m.
  2. 1,20 m.
  3. 2,00 m.
  4. 1,75 m.

Câu 6.** Chiếu từ nước ra không khí một chùm tia sáng song song rất hẹp gồm 5 thành phần đơn sắc: tím, lam, đỏ, lục, vàng. Tia ló đơn sắc màu lục đi là là sát với mặt phân cách giữa hai môi trường. Không kể tia đơn sắc màu lục, các tia ló ra ngoài không khí là các tia đơn sắc màu

  1. lam, tím
  2. đỏ, vàng, lam
  3. tím, lam, đỏ
  4. đỏ, vàng

Author: admin Huỳnh Minh

Trả lời