Ôn tập chương 5 - Sóng ánh sáng

Bước sóng trung bình : \(\overline{\lambda }=\frac{\overline{a}\overline{i}}{\overline{D}}=\frac{{{1,22.10}^{-3}}{{.0,8.10}^{-3}}}{1,65}={{5,9.10}^{-7}}m=0,59\mu m\)

Sai số của phép đo :

\(\frac{\Delta \lambda }{\overline{\lambda }}=\frac{\Delta i}{\overline{i}}+\frac{\Delta a}{\overline{a}}+\frac{\Delta D}{\overline{D}}\Rightarrow \frac{\Delta \lambda }{{{0,59.10}^{-6}}}=\frac{0,02}{0,8}+\frac{0,03}{1,22}+\frac{0,05}{1,65}=\approx 0,05\mu m\)

Vậy bước sóng là λ = 0,59 ± 0,05 (µm)

Sóng dọc là sóng cơ, truyền được trong chất rắn, lỏng, khí

A, C, D – đúng

B – sai vì: Tia hồng ngoại có bước sóng lớn hơn bước sóng của tia tử ngoại

Sắp xếp các loại sóng điện từ theo chiều tăng dần của bước sóng là: tia γ, tia X, tia tử ngoại, ánh sáng nhìn thấy, tia hồng ngoại, sóng vô tuyến.

Ta có bước sóng của ánh sáng trong không khí: \(\lambda  = \dfrac{c}{f}\)

=> Khoảng vân: $i = \dfrac{{\lambda D}}{a} = \dfrac{{c.D}}{{f.a}} = \dfrac{{{{3.10}^8}.2}}{{{{5.10}^{14}}{{.2.10}^{ - 3}}}} = {6.10^{ - 4}}m = 0,6mm$

Chùm tia ló ra khỏi lăng kính trong một máy quang phổ, trước khi đi qua thấu kính của buồng ảnh là: một tập hợp nhiều chùm tia song song, mỗi chùm có một màu.

Tia tử ngoại là những bức xạ không nhìn thấy được, có bước sóng nhỏ hơn bước sóng của ánh sáng tím.

Nguồn phát: Các vật có nhiệt độ trên ${2000^0}C$

Nguồn phát thông thường: hồ  quang điện, Mặt trời, phổ biến là đèn hơi thuỷ ngân.

Ta có:

+ Tia X có năng lượng (tần số) lớn => tia X cứng

+ Tia X có năng lượng (tần số) nhỏ => tia X mềm

=> Tia X cứng và tia X mềm có sự khác biệt về năng lượng và tần số

Ta có: \(\lambda  = \dfrac{c}{f} = cT\)

A – sai vì: Tia hồng ngoại có bước sóng lớn hơn bước sóng của ánh sáng vàng => tia hồng ngoại có tần số nhỏ hơn tần số của ánh sáng vàng

B – sai vì: Tia tử ngoại có bước sóng nhỏ hơn bước sóng của ánh sáng tím => cũng nhỏ hơn bước sóng của ánh sáng đỏ

C – đúng vì: Bức xạ tử ngoại có bước sóng nhỏ hơn bước sóng của ánh sáng tím => cũng nhỏ hơn bước sóng của bức xạ hồng ngoại => bức xạ tử ngoại có tần số lớn hơn tần số của bức xạ hồng ngoại

D – sai vì: Tia tử ngoại có bước sóng nhỏ hơn bước sóng của ánh sáng tím => cũng nhỏ hơn bước sóng của tia tử ngoại => chu kì của tia tử ngoại nhỏ hơn chu kì của tia hồng ngoại.

Vân sáng bậc $12$ của ${\lambda _1}$ trùng với vân sáng bậc $10$ của bức xạ ${\lambda _2}$ nên ta có:

$12{\lambda _1} = {\rm{ 10}}{\lambda _2} \Rightarrow {\lambda _2} = \dfrac{{12{\lambda _1}}}{{10}} = \dfrac{{12.500}}{{10}} = 600nm$

Bức xạ có bước sóng: $\lambda  = cT = {3.10^8}.8,{25.10^{ - 16}} = 2,{475.10^{ - 7}}m = 0,2475\mu m$

=> Bức xạ này thuộc vùng tử ngoại

Khoảng vân: $i = \dfrac{{\lambda D}}{a} = \dfrac{{0,5.3}}{2} = 0,75mm$

Bề rộng miền giao thoa: $L{\rm{ }} = {\rm{ }}1,5cm{\rm{ }} = {\rm{ }}15mm$

Số vân sáng và tối trên bề rộng miền giao thoa là: $\left\{ \begin{array}{l}{N_s} = 2\left[ {\dfrac{{15}}{{2.0,75}}} \right] + 1 = 21\\{N_t} = 2\left[ {\dfrac{{15}}{{2.0,75}} + 0,5} \right] = 20\end{array} \right.$

+ Khoảng cách từ vân tối thứ $2$  đến vân tối thứ $5$ cùng phía so với vân trung tâm:

$\Delta x = 4,5\dfrac{{\lambda D}}{a} - 1,5\dfrac{{\lambda D}}{a} = 3\dfrac{{\lambda D}}{a} = 3\dfrac{{0,5.1}}{2} = 0,75mm$

+ Khoảng cách từ vân tối thứ $2$ đến vân tối thứ $5$ khác phía so với vân trung tâm:

$\Delta x = 4,5\dfrac{{\lambda D}}{a} + 1,5\dfrac{{\lambda D}}{a} = 6\dfrac{{\lambda D}}{a} = 6\dfrac{{0,5.1}}{2} = 1,5mm$

=> Cả A và B đúng

Khoảng vân: $i = \dfrac{{\lambda D}}{a} = \dfrac{{0,66.10^{-6}.2}}{10^{-3}} = 1,32.10^{-3}m=1,32mm$

Độ rộng vùng giao thoa: $L{\rm{ }} = {\rm{ }}13,2{\rm{ }}mm$

Số vân sáng và vân tối trên bề rộng miền giao thoa: $\left\{ \begin{array}{l}{N_s} = 2\left[ {\dfrac{{13,2}}{{2.1,32}}} \right] + 1 = 11\\{N_s} = 2\left[ {\dfrac{{13,2}}{{2.1,32}} + \dfrac{1}{2}} \right] = 10\end{array} \right.$

Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng trắng của I – âng, trên màn quan sát thu được hình ảnh giao thoa gồm chính giữa là vạch sáng trắng, hai bên có những dải màu

+ Ánh sáng trắng bị tán sắc khi đi qua lăng kính.

+ Ánh sáng đơn sắc (đỏ, vàng, tím) không bị tán sắc khi đi qua lăng kính.

+ Quang phổ của ánh sáng trắng là quang phổ liên tục

+ Góc lệch của ánh sáng tím ${D_t} = A\left( {{n_t}-1} \right)$ lớn nhất; \({n_t}\) lớn nhất

+ Ánh sáng Mặt Trời là tập hợp của vô số ánh sáng đơn sắc => không có bước sóng xác định

Ta có: ${x_A} = 2 = \left( {k + \dfrac{1}{2}} \right)\dfrac{{\lambda D}}{a} \Rightarrow \lambda  = \dfrac{2}{{k + 0,5}}$

Ánh sáng có bước sóng trong khoảng: $0,38\mu m{\rm{ }} \le {\rm{ }}\lambda {\rm{ }} \le {\rm{ }}0,76\mu m$

$ \Rightarrow 0,38 \le \dfrac{2}{{k + 0,5}} \le 0,76 \Rightarrow 2,13 \le k \le 4,76 \Rightarrow k = 3;4$

+ $k{\rm{ }} = 3{\rm{ }} =  > {\rm{ }}\lambda {\rm{ }} = {\rm{ }}0,57\mu m$

+ $k{\rm{ }} = {\rm{ }}4{\rm{ }} =  > {\rm{ }}\lambda {\rm{ }} = {\rm{ }}0,44\mu m$

Khoảng vân: $i = \dfrac{{\lambda D}}{a} = \dfrac{{0,6.2}}{3} = 0,4mm$

Ta có: $\dfrac{{{x_M}}}{i} = \dfrac{{1,2}}{{0,4}} = 3$

=> Tại điểm M cách vân trung tâm $1,2mm$  có vân sáng bậc $3$

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.

Ánh sáng đơn sắc không bị tán sắc khi đi qua lăng kính.

Chiết suất của chất làm lăng kính đối với các ánh sáng đơn sắc khác nhau thì khác nhau: \({n_d} < {n_t}\)

Ta có:

+ Vân sáng bậc $5$ của ${\lambda _1}$ trùng với một bức xạ của ${\lambda _2}$

\(5{\lambda _1} = {k_2}{\lambda _2} \leftrightarrow 5.0,5 = {k_2}{\lambda _2}\)

\( \to {\lambda _2} = \frac{{2,5}}{{{k_2}}}\)

+ Theo đầu bài ta có:  \({\lambda _2} > {\lambda _1} \to \frac{{2,5}}{{{k_2}}} > {\rm{ }}0,5\)  hay  \({k_2} < 5\)

Với

\({k_2} = 4 \to {\lambda _2} = \frac{{2,5}}{4} = 0,625\mu m\)

${k_2} = 3 \to {\lambda _2} = \frac{{2,5}}{3} = 0,833\mu m$