Bài tập về bước sóng các ánh sáng
I. Lý thuyết
A.Sự tán sắc ánh sáng
1. Lý thuyết về sự tán sắc ánh sáng
Định nghĩa: Tán sắc ánh sáng là sự phân tách một chùm sáng phức tạp tạo thành các chùm sáng đơn sắc.
Giải thích hiện tượng: Do bản chất ánh sáng trắng là tập hợp của nhiều ánh sáng đơn sắc khác nhau. Mà chiết suất của lăng kính đối với mỗi ánh sáng đơn sắc khác nhau nên góc lệch sau lăng kính là khác nhau đối với mỗi ánh sáng đơn sắc.
2. Ánh sáng đơn sắc
Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng không thể bị tán sắc.
Tần số của ánh sáng đơn sắc không đổi.
Công thức tính bước sóng ánh sáng đơn sắc: λ=vf.
Bước sóng của ánh sáng đơn sắc trong chân không: λo= c/f => λ=λo/n (Trong đó: c: vận tốc ánh sáng trong chân không; v: vận tốc truyền ánh sáng trong môi trường có chiết suất n; chiết suất n tăng dần đối với ánh sáng đơn sắc từ đỏ tới tím).
3. Ứng dụng của tán sắc ánh sáng
Được dùng trong các máy quang phổ để phân tích một chùm sáng đa sắc, do các vật sáng phát ra, thành các thành phần đơn sắc.
Nhiều hiện tượng tự nhiên, chẳng hạn như cầu vồng, chính là sự tán sắc ánh sáng của các tia sáng mặt trời đã bị khúc xạ và phản xạ trong các giọt nước.
B. Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng và giao thoa ánh sáng
1. Nhiễu xạ ánh sáng:
Nhiễu xạ ánh sáng là hiện tượng truyền sai lệch với sự truyền thẳng của ánh sáng khi đi qua lỗ nhỏ hoặc gặp vật cản. Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng chứng tỏ ánh sáng có tính chất sóng.
2. Giao thoa ánh sáng:
Hai chùm sáng kết hợp là hai chùm sáng phát ra ánh sáng có cùng tần số và cùng pha hoặc có độ lệch pha không đổi theo thời gian.
Khi hai chùm sáng kết hợp gặp nhau chúng sẽ giao thoa: Những chỗ 2 sóng gặp nhau mà cùng pha với nhau, chúng chồng lên nhau và tạo ra các vân sáng. Những chỗ hai sóng gặp nhau mà ngược pha, chúng triệt tiêu nhau tạo thành các vân tối.
Hiện tượng giao thoa ánh sáng chứng tỏ ánh sáng có tính chất sóng.
3. Bước sóng của các ánh sáng đơn sắc
C. Quang phổ
1. Máy quang phổ lăng kính
Là dụng cụ phân tích chùm sáng nhiều thành phần thành những thành phần đơn sắc khác nhau.
Nguyên tắc hoạt động: dựa trên hiện tượng tán sắc ánh sáng.
Gồm 3 bộ phận chính:
Ống chuẩn trực: Bộ phận tạo ra chùm sáng song song.
Hệ tán sắc: Phân tích chùm tia song song thành nhiều chùm tia đơn sắc song song.
Buồng ảnh: Quan sát hay chụp ảnh quang phổ.
2. Quang phổ liên tục
Quang phổ liên tục là một dải màu liên tục từ đỏ đến tím.
Quang phổ liên tục do các chất rắn, lỏng ,khí có áp suất lớn phát ra khi bị nung nóng.
Quang phổ liên tục của các chất khác nhau ở cùng một nhiệt độ thì hoàn toàn giống nhau và chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ của chúng.
3. Quang phổ vạch phát xạ
Quang phổ vạch phát xạ là một hệ thống những vạch sáng riêng lẻ, ngăn cách nhau bởi những khoảng tối.
Quang phổ vạch phát xạ do các chất khí hay hơi ở áp suất thấp phát ra khi bị kích thích bằng điện hay bằng nhiệt.
Quang phổ vạch của các nguyên tố khác nhau thì khác nhau về số lượng vạch, vị trí và độ sáng tỉ đối giữa các vạch. Mỗi nguyên tố hóa học có một quang phổ vạch đặc trưng của nguyên tố đó. Ví dụ, quang phổ vạch đặc trưng của Hidro ở vùng ánh sáng nhìn thấy bao gồm: đỏ, lam, chàm, tím.
4. Quang phổ hấp thụ
Quang phổ hấp thụ là các vạch tối trên nền của quang phổ liên tục.
Quang phổ hấp thụ của chất lỏng và chất rắn chứa các đám vạch, mỗi đám gồm nhiều vạch hấp thụ nối tiếp nhau một cách liên tục.
Quang phổ hấp thụ của chất khí chỉ chứa các vạch hấp thụ và là đặc trưng cho chất khí đó.
Quang phổ của ánh sáng mặt trời mà ta thu tại mặt đất là quang phổ vạch hấp thụ của khí quyển trái đất.
D Tia hồng ngoại – Tia tử ngoại
1. Tia hồng ngoại:
Bản chất: Sóng điện từ
Bước sóng: 7,6.10^-7 m -> 10^-3 m
Nguồn phát: Vật nhiệt độ cao hơn môi trường (> 0K). Ví dụ: Bóng đèn dây tóc, bếp ga, bếp than, điốt hồng ngoại.
Tính chất:
Tác dụng nhiệt.
Gây ra một số phản ứng hóa học.
Gây ra hiện tượng quang điện trong của chất bán dẫn.
Ứng dụng:
Sưởi ấm, sấy khô.
Làm bộ phận điều khiển từ xa.
Chụp ảnh hồng ngoại.
Được ứng dụng trong quân sự.
2. Tia tử ngoại
Bản chất: sóng điện từ
Bước sóng: 3,8. 10^-7 m -> 10^-8 m
Nguồn phát: Vật có nhiệt độ cao hơn 2000 độ C. Ví dụ: đèn huỳnh quang, đèn thủy ngân, màn hình TV.
Tính chất:
Gây ra hiện tượng quang điện trong, ngoài.
Làm phát quang một số chất, làm ion hóa chất khí, có tác dụng sinh lí, hủy hoại tế bào, diệt khuẩn.
Bị nước và thủy tinh hấp thụ.
Ứng dụng:
Tiệt trùng thực phẩm, dụng cụ y tế.
Tìm vết nứt trên bề mặt sản phẩm, chữa bệnh còi xương
II. Bài tập vận dụng
Bài 1: Phát biểu nào dưới khi nói về ánh sáng trắng và đơn sắc là không đúng?
A. Ánh sáng trắng là tập hợp của vô số ánh sáng đơn sắc khác nhau có màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím.
B. Chiếu suất của chất làm lăng kính đối với các ánh sáng đơn sắc khác nhau là như nhau.
C. Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng không bị tán sắc qua lăng kính.
D. Khi các ánh sáng đơn sắc đi qua một môi trường trong suốt thì chiết suất của môi trường đối với ánh sáng đỏ là nhỏ nhất, đối với ánh sáng tím là lớn nhất.
Lời giải:
Chọn B.
Chiết suất của một môi trường trong suốt đối với ánh sáng đơn sắc khác nhau là khác nhau.
Bài 2: Một chùm ánh sáng đơn sắc, sau khi đi qua lăng kính thuỷ tinh thì:
A. không bị lệch và không đổi màu.
B. chỉ đổi màu mà không bị lệch.
C. chỉ bị lệch mà không đổi màu.
D. vừa bị lệch, vừa đổi màu.
Lời giải:
Chọn C.
Ánh sáng đơn sắc không bị tán sắc qua lănh kính, nhưng bị lệch đường đi do khúc xạ ánh sáng.
Bài 3: Hiện tượng tán sắc xảy ra khi:
A. chỉ với lăng kính thuỷ tinh.
B. chỉ với các lăng kính chất rắn hoặc lỏng.
C. ở mặt phân cách hai môi trường khác nhau.
D. ở mặt phân cách một môi trường rắn hoặc lỏng với chân không (hoặc không khí).
Lời giải:
Chọn C.
Sự khúc xạ ánh sáng chỉ xảy ra ở mặt phân cách hai môi trường.
Bài 4: Hiện tượng tán sắc xảy ra do ánh sáng trắng là một hỗn hợp của nhiều ánh sáng đơn sắc khác nhau và còn do nguyên nhân nào dưới đây?
A. Lăng kính bằng thuỷ tinh.
B. Lăng kính có góc chiết quang quá lớn.
C. Lăng kính không đặt ở góc lệch cực tiểu.
D. Chiết suất của mọi chất (trong đó có thuỷ tinh) phụ thuộc bước sóng của ánh sáng.
Lời giải:
Chọn D.
Mỗi ánh sáng đơn sắc có bước sóng xác định, chiết suất môi trường trong suốt còn phụ thuộc bước sóng ánh sáng.
Bài 5: Chiết suất phụ thuộc vào bước sóng:
A. xảy ra với mọi chất rắn, lỏng, hoặc khí.
B. chỉ xảy ra với chất rắn và chất lỏng.
C. chỉ xảy ra với chất rắn.
D. là hiện tượng đặc trưng của thuỷ tinh.
Lời giải:
Chọn A.
Bất kỳ môi trường trong suốt nào (cả rắn, lỏng, khí) đều xảy ra hiện tượng như nhau.
Cho các ánh sáng sau:
I. Ánh sáng trắng. II. Ánh sáng đỏ.
III. Ánh sáng vàng. IV. Ánh sáng tím.
Hãy trả lời các câu hỏi 6, 7, 8 dưới đây:
Bài 6: Sắp xếp giá trị bước sóng theo thứ tự tăng dần?
A. I, II, III. B. IV, III, II.
C. I, II, IV. D. I, III, IV.
Lời giải:
Chọn B.
Ánh sáng trắng không có bước sóng xác định, còn tất cả ánh sáng đơn sắc đều có bước sóng xác định.
Bài 7: Cặp ánh sáng nào có bước sóng tương ứng là 0,589μm và 0,400μm?
A. III, VI. B. II, III.
C. I, II. D. IV, I.
Lời giải:
Chọn A.
Đó là màu vàng và tím.
Bài 8: Trong thí nghiệm của Niu-tơn về ánh sáng đơn sắc nhằm chứng minh:
A. sự tồn tại của ánh sáng đơn sắc.
B. lăng kính không làm biến đổi màu của ánh sáng qua nó.
C. ánh sáng Mặt Trời không phải là ánh sáng đơn sắc.
D. dù ánh sáng có màu gì thì khi đi qua lăng kính đều bị lệch về phía đáy của lăng kính.
Lời giải:
Chọn A.
Trong thí nghiệm của Niutơn về ánh sáng đơn sắc nhằm chứng minh sự tồn tại của ánh sáng đơn sắc.
Bài 9: Phát biểu nào sau đây là không đúng?
A. Ánh sáng trắng là tập hợp của vô số các ánh sáng đơn sắc có màu biến đổi liên tục từ đỏ đến tím.
B. Chiết suất của chất làm lăng kính đối với các ánh sáng đơn sắc là khác nhau.
C. Ánh sáng đơn sắc không bị tán sắc khi đi qua lăng kính.
D. Khi chiếu một chùm ánh sáng Mặt Trời đi qua một cặp hai môi trường trong suốt thì tia tím bị lệch về phía mặt phân cách hai môi trường nhiều hơn tia đỏ.
Lời giải:
Chọn D.
Bài 10: Một chùm ánh sáng hẹp, đơn sắc có bước sóng trong chân không là λ = 0,60 μm. Xác định chu kì, tần số của ánh sáng đó. Tính tốc độ và bước sóng của ánh sáng đó khi truyền trong thủy tinh có chiết suất n = 1,5.
Lời giải:
Ta có
Xem thêm các dạng câu hỏi và bài tập liên quan khác:
80 bài tập về giao thoa ánh sáng (2024) có đáp án chi tiết nhất
Công thức Vật Lí 12 chương Lượng tử ánh sáng (2024) hay, đầy đủ nhất
Công thức Vật Lí 12 chương Sóng ánh sáng (2024) hay, đầy đủ nhất
Công thức tán sắc ánh sáng (2024) chi tiết và hay nhất
80 bài tập về hiện tượng quang điện. thuyết lượng tử ánh sáng (2024) có đáp án
Ví dụ 1: Chọn câu đúng
A. Quang phổ liên tục của một vật phụ thuộc vào bản chất của vật nóng sáng.
B. Quang phổ liên tục phụ thuộc vào nhiệt độ của vật nóng sáng.
C. Quang phổ liên tục không phụ thuộc vào nhiệt độ của vật nóng sáng.
D. Quang phổ liên tục phụ thuộc vào nhiệt độ và bản chất của vật nóng sáng.
Lời giải
Quang phổ liên tục chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ của vật, không phụ thuộc vào bản chất của vật nóng sáng.
Đáp án B.
Ví dụ 2: Phát biểu nào sau đây là không đúng?
A. Quang phổ vạch phát xạ của các nguyên tố khác nhau thì khác nhau về số lượng vạch màu, màu sắc
vạch, vị trí và độ sáng tỉ đối của các vạch quang phổ.
B. Mỗi nguyên tố hóa học ở trạng thái khí hay hơi ở áp suất thấp được kích thích phát sáng có một quang
phổ vạch phát xạ đặc trưng.
C. Quang phổ vạch phát xạ là những dải màu biến đổi liên tục nằm trên một nền tối.
D. Quang phổ vạch phát xạ là một hệ thống các vạch sáng màu nằm riêng rẽ trên một nền tối.
Lời giải
Qung phổ vạch phát xạ là m ột h ệ thống các v ạch màu nằm riêng r ẽ trên một n ền t ối, nên phát biểu
“Quang phổ vạch phát xạ là những dải màu biến đổi liên tục nằm trên một nền tối” là sai.
Đáp án C.
Ví dụ 3: Phát biểu nào sau đây là đúng?
A. Tia tử ngoại là bức xạ do vật có khối lượng riêng lớn bị kích thích phát ra.
B. Tia tử ngoại là một trong những bức xạ mà mắt người có thể thấy được.
C. Tia tử ngoại không bị thạch anh hấp thụ.
D. Tia tử ngoại không có tác dụng diệt khuẩn.
Lời giải
- Tia tử ngoại do những vật được nung nóng trên 2000 C° phát ra, phát biểu A sai.
- Tia tử ngoại mắt người không nhìn thấy được, phát biểu B sai.
- Tia tử ngoại không bị thạch anh hấp thụ. Phát biểu C đúng.
- Tia tử ngoại có tác dụng diệt khuẩn, phát biểu D sai.
Đáp án C
