Tán Sắc Ánh Sáng

                                                                   TÁN SẮC ÁNH SÁNG

A)LÝ THUYẾT :

*Sự tán sắc ánh sáng

Tán sắc ánh sáng là sự phân tách một chùm sáng phức tạp thành các chùm sáng đơn sắc.

*Ánh sáng đơn sắc – Ánh sáng trắng

Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng không bị tán sắc khi qua lăng kính. Mỗi ánh sáng đơn sắc có một màu gọi là màu đơn sắc.

Mỗi màu đơn sắc trong môi trường có một bước sóng xác định.

Bước sóng của ánh sáng đơn sắc $\lambda =\frac{v}{f}$ , truyền trong chân không${{\lambda }_{0}}=\frac{c}{f}\Rightarrow \frac{{{\lambda }_{0}}}{\lambda }=\frac{c}{v}\Rightarrow \lambda =\frac{{{\lambda }_{0}}}{n}$  

Khi truyền qua các môi trường trong suốt khác nhau vận tốc của ánh sáng thay đổi, bước sóng của ánh sáng thay đổi còn tần số của ánh sáng thì không đổi.

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.

Dải có màu như cầu vồng (có vô số màu nhưng được chia thành 7 màu chính là đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím) gọi là quang phổ của ánh sáng trắng.

Chiết suất của các chất lỏng trong suốt biến thiên theo màu sắc của ánh sáng và tăng dần từ màu đỏ đến màu tím.

Bước sóng của ánh sáng trắng: 0,38$\mu m\le \lambda \le 0,76\mu m$ .

*Ứng dụng của sự tán sắc ánh sáng:

Hiện tượng tán sắc ánh sáng được dung trong 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 quang học trong khí quyển như cầu vồng chẳng hạn xảy ra do sự tán sắc 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.

Hiện tượng tán sắc ánh sáng làm cho ảnh của một vật trong ánh sáng trắng qua thấu kính không rõ nét mà bị nhòe, lại bị viền màu sắc (gọi là hiện tượng sắc sai).

*Các công thức của lăng kính:

Sini = n.sinr

  Sini’ = n.sinr’

  Góc chiết quang của lăng kính: A = r + r’.

  Góc lệch của tia sáng qua lăng kính: D = i + i’ – A.

+Trường hợp nếu các góc nhỏ ta có công thức gần đúng:

                         i= n.r

                         i’= n.r’

                         A= r + r’

                         D= (n-1).A

Chú ý:   Khi đi qua lăng kính góc lệch giữa tia ló màu đỏ và màu tím          $\Delta D={{D}_{t}}-{{D}_{d}}=({{n}_{t}}-{{n}_{d}}).A$

               Bề rộng của dải quang phổ trên màn khi đi qua lăng kính là :

                                      ${{L}_{DT}}=({{n}_{t}}-{{n}_{d}}).{{A}_{(rad)}}.l$

+Góc lệch cực tiểu:

Khi tia sáng qua lăng kính có góc lệch cực tiểu thì đường đi của tia sáng đối xứng qua mặt phân giác của góc chiết quang của lăng kính. Ta có:

                          $i=i'={{i}_{m}}$ (góc tới ứng với độ lệch cực tiểu)

                          $r=r'=\frac{A}{2}$

                          ${{D}_{m}}=2.{{i}_{m}}-A$ hay ${{i}_{m}}=({{D}_{m}}+A)/2$

                          $\sin ({{D}_{m}}+A)/2=n.\sin A/2$

Điều kiện để có tia ló ra cạnh bên:

-Đối với góc chiết quang A: $A\le 2.{{i}_{gh}}$ .

-Đối với góc tới i: $i\ge {{i}_{0}}$ với $\sin {{i}_{0}}=n.\sin (A-{{i}_{gh}})$.

B)BÀI TẬP :

Câu 1. Chiếu một chùm tia sáng hẹp qua một lăng kính. Chùm tia sáng đó sẽ tách thành chùm tia sáng có màu khác nhau. Hiện tượng này gọi là:

A.Giao thoa ánh sáng.                                               B.Tán sắc ánh sáng.       

C.Khúc xạ ánh sáng.                                                   D.Nhiễu xạ ánh sáng.

Câu 2. Chọn câu sai trong các câu sau đây:

A.Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng không bị tán sắc khi qua lăng kính.

B.Mỗi ánh sáng đơn sắc khác nhau có màu sắc nhất định.

C.Ánh sáng trắng là tập hợp của ánh sáng đơn sắc đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím.

D.Lăng kính có khả năng làm tán sắc ánh sáng.

Câu 3. Chọn câu đúng trong các câu sau:

A.Sóng ánh sáng có phương dao động theo dọc phương truyền ánh sáng.

B.Ứng với mỗi ánh sáng đơn sắc sóng ánh sáng có một chu kì nhất định.

C.Vận tốc ánh sáng trong môi trường càng lớn nếu chiết suất của môi trường đó lớn.

D.Ứng với mỗi ánh sáng đơn sắc bước sóng không phụ thuộc vào chiết suất của môi trường ánh sáng truyền qua.

Câu 4. Một tia sáng đi qua lăng kính ló ra chỉ một màu duy nhất không phải màu trắng thì đó là:

A.Ánh sáng đơn sắc.                                        B.Ánh sáng đa sắc.

C.Ánh sáng bị tán sắc.                                     C.Lăng kính không có khả năng tán sắc.

Câu 5. Ánh sáng trắng qua lăng kính thủy tinh bị tán sắc, ánh sáng màu đỏ bị lệch ít hơn ánh sáng màu tím, đó là vì trong thủy tinh ánh sáng đỏ có:

A.Có tần số khác ánh sáng tím.                             B.Vận tốc lớn hơn ánh sáng tím.

C.Tần số lớn hơn tần số của ánh sáng tím          D.Chiết suất nhỏ hơn ánh sáng tím.

Câu 6.Một sóng ánh sáng đơn sắc được đặc chưng nhất là:

A.Màu sắc.            B.Tần số.             C.Vận tốc truyền.               D.Chiết suất lăng kính với ánh sáng đỏ.

Câu 7.Cho ánh sáng đơn sắc truyền từ môi trường trong suốt này sang môi trương trong suốt khác thì:

A.Tần số thay đổi, vận tốc không đổi.            B.Tần số thay đổi, vận tốc thay đổi.

C.Tần số không đổi, vận tốc thay đổi.            D.Tần số không đổi, vận tốc không đổi.

Câu 8.Tìm phát biểu đúng về ánh sáng đơn sắc:

A.Đối với các môi trường khác nhau, ánh sáng đơn sắc luôn có cùng bước sóng.

B.Đối với ánh sáng đơn sắc, góc lệch của tia sáng đối với các lăng kính khác nhau đều có cùng giá trị.

C.Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng không bị lệch đường truyền khi đi qua lăng kính.

D.Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng khi bị tách màu khi qua lăng kính.

Câu 9. Khi nói về sóng ánh sáng phát biểu nào sau đây đúng:

A.Ánh sáng trắng không bị tán sắc khi qua lăng kính.

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

C.Tia X có tần số nhỏ hơn tần số của ánh sáng nhìn thấy.

D.Tia tử ngoại có tần số nhỏ hơn tần số của ánh sáng nhìn thấy.

Câu 10. Chọn câu phát biểu sai:

A.Nguyên nhân của hiện tượng tán sắc ánh sáng là sự thay đổi chiết suất của môi trường đối với các ánh sáng có màu sắc khác nhau.

B.Dải màu cầu vồng là quang phổ của nahs sáng trắng.

C.Ánh sáng trắng là tập hợp gồm 7 ánh sáng đơn sắc: đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím

D.Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng không bị tán sắc khi qua lăng kính.

Câu 11.Phát biểu nào sau đây sai khi nói về ánh sáng đơn sắc:

A.Mỗi ánh sáng đơn sắc có một màu xác định gọi là màu đơn sắc.

B.Mỗi ánh sáng đơn sắc có một bước sóng xác định.

C.Vận tốc truyền của một ánh sáng đơn sắc trong các môi trường trong suốt khác nhau là như nhau.

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

Câu 12.Chọn câu sai:

A.Ánh sáng trắng là tập hợp gồm 7 ánh sáng đơn sắc: đỏ, cam, vàng, lục, lan, chàm, tím.

B.Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng không bị tán sắc khi qua lăng kính.

C.Vận tốc của sóng ánh sáng tùy thuộc môi trường trong suốt mà ánh sáng truyền qua.

D.Dãy cầu vồng là quang phổ của ánh sáng trắng.

Câu 13. Chọn câu trả lời sai:

A.Nguyên nhân tán sắc là do chiết suất của môi trường trong suốt đối với ánh sáng đơn sắc có màu sắc khác nhau là khác nhau.

B.Trong hiện tượng tán sắc ánh sáng của ánh sáng trắng tia đỏ có góc lệch nhỏ nhất.

C.Trong hiện tượng tán sắc ánh sáng của ánh sáng trắng tia tím có góc lệch nhỏ nhất.

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

Câu 14. Phát biểu nào sau đây là không đúng:

A.Chiết suất của chất làm lăng kính đối với các ánh sáng đơn sắc là khác nhau.

B.Ánh sắc đơn sắc không bị tán sắc khi qua lăng kính.

C.Khi chiếu một chùm ánh sáng mặt trời đi qua một cặp môi trường trong suốt thì tia tím bị lệch về phía mặt phân cách hai môi trường nhiều hơn tia đỏ.

D.Ánh sáng trắng là tập hợp của vô số ánh sáng đơn sắc có màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím.

Câu 15.Hiện tượng cầu vồng xuất hiện sau cơn mưa được giải thích chủ yếu dựa vào hiện tượng:

A.quang-phát quang                                               B.nhiễu xạ ánh sáng

C.tán sắc ánh sáng                                                  D.giao thoa ánh sáng

Câu 16.Tách ra một chùm hẹp ánh sáng Mặt Trời vho rọi xuống mặt nước của một bể bơi. Chùm sáng này đi vào trong nước tạo ra ở đáy bể một dải sáng có màu từ đỏ đến tím. Đây là hiện tượng :

A.Giao thoa ánh sáng.                                            B.Nhiễu xạ ánh sáng.

C.Tán sắc ánh sáng.                                                D.Phản xạ ánh sáng.

Câu 17.Chiếu một chùm ánh sáng trắng vào khe hẹp F của một máy quang phổ lăng kính trên kính ảnh của buồng tối ta thu được:

A.Các vạch sáng vạch tối xen kẽ nhau.         

B.Bảy vạch sáng từ đỏ đến tím, ngăn cách nhau bởi những khoảng tối.

C.Một dải ánh sáng trắng.

D.Một dải có màu từ đỏ đến tím nối liền nhau một cách liên tục.

Câu 18.Trong máy quang phổ lăng kính, lăng kính có tác dụng:

A.Tăng cường độ chùm sáng.                               B.Giao thoa ánh sáng.

C.Tán sắc ánh sáng.                                                D.Nhiễu xạ ánh sáng.

Câu 19. Một ánh sáng đơn sắc màu cam  có tần số f được truyền từ chân không vào một chất lỏng có chiết suất là 1,5 đối với ánh sáng này. Trong chất lỏng trên ánh sáng này có:

A.Màu tím và tần số f.                                           B.Màu cam và tần số 1,5f.

C.Màu cam và tần số f.                                          D.Màu tím và tần số 1,5f.

Câu 20. Một ánh sáng đơn sắc truyền từ chân không có bước sóng ${{\lambda }_{0}}$ vào một môi trường có chiết suất tuyệt đối n (đối với ánh sáng đó) thì bước sóng $\lambda $ của ánh sáng đơn sắc đó trong môi trường này là:

A.$\lambda =c{{\lambda }_{0}}$                    B.$\lambda =n{{\lambda }_{0}}$                   C.$\lambda ={{\lambda }_{0}}/n$                    D.$\lambda ={{\lambda }_{0}}$

Câu 21.Ánh sáng lam có bước sóng trong chân không và trong nước lần lượt là 0,4861$\mu m$  và 0,3635$\mu m$ .Chiết suất tuyệt đối của nước đối với ánh sáng lam là:

A.1,3335.                           B.1,3725.                       C.1,3301.                        D.1,3373.

Câu 22.Vận tốc của một ánh sáng đơn sắc truyền từ chân không vào một môi trường có chiết suất của nước đối với bức xạ trên:

A.Tăng lên n lần.              B.Giảm n lần.               C.Không đổi.              D.Tăng hay giảm tùy theo màu sắc ánh sáng.

Câu 23.Cho các ánh sáng đơn sắc: 1)Ánh sáng trắng 2)Ánh sáng đỏ 3)Ánh sáng vàng 4)Ánh sáng tím. Trật tự sắp xếp giá trị bước sóng của ánh sáng đơn sắc theo thứ tự tăng dần là:

A.1,2,3                               B.4,3,2                         C.1,2,4                          D.1,3,4

Câu 24.Cho 4 tia có bước sóng như sau qua một lăng kính, tia nào lệch nhiều nhất so với phương truyền ban đầu:

A.$\lambda =0,40\mu m$                    B.$\lambda =0,50\mu m$               C.$\lambda =0,45\mu m$               D.$\lambda =0,60\mu m$

Câu 25.Thí nghiệm 2 của Niuton về sóng ánh sáng chứng minh:

A.Lăng kính không có khả năng nhuộm màu cho ánh sáng.

B.Sự tồn tại của ánh sáng đơn sắc.

C.Ánh sáng mặt trời không phải là ánh sáng đơn sắc.

D.Sự khúc xạ của mọi tia sáng khi qua lăng kính.

Câu 26.Tốc độ của ánh sáng trong chân không là $c={{3.10}^{8}}$ m/s. Nước có chiết suất n=1,33 đối với ánh sáng đơn sắc màu vàng. Tốc độ của ánh sáng màu vàng trong nước là:

A.$2,{{63.10}^{8}}$ m/s              B.$2,{{26.10}^{5}}$ km/s            C.$1,{{69.10}^{5}}$ km/s           D.$1,{{13.10}^{8}}$ m/s

Câu 27.Một ánh sáng đơn sắc khi truyền từ thủy tinh vào nước thì tốc độ ánh sáng tăng 1,35 lần. Biết chiết suất của nước đối với ánh sáng này là 4/3. Khi ánh sáng này truyền từ thủy tinh ra không khí thì bước sóng của nó:

A.giảm 1,35 lần            B.giảm 1,8 lần              C.tăng 1,35 lần           D.tăng 1,8 lần

Câu 28.Từ không khí chiếu chùm sáng hẹp (coi như một tia sáng) gồm hai bức xạ đơn sắc màu đỏ và màu chàm tới mặt nước với góc tới ${{53}^{0}}$ thì xảy ra hiện tượng phản xạ và khúc xạ. Biết tia khúc xạ màu đỏ vuông góc với tia phản xạ, góc giữa tia khúc xạ màu chàm và tia khúc xạ màu đỏ là $0,{{5}^{0}}$ . Chiết suất của nước đối với tia sáng màu chàm là:

A.1,333                         B.1,343                           C.1,327                           D.1,312

Câu 29.Chiếu một tia sáng gồm hai bức xạ màu da cam và màu chàm từ không khí tới mặt chất lỏng với góc tới ${{30}^{0}}$ .Biết chiết suất của chất lỏng đối với ánh sáng màu da cam và ánh sáng màu chàm lần lượt là 1,328 và 1,343. Góc tạo bởi tia khúc xạ màu da cam và tia khúc vạ màu chàm ở trong chất lỏng bằng:

A.15,35’                      B.15’35’’                           C.0,26’’                          D.0,26’

Câu 30.Một tia sáng vàng được chiếu vào mặt bên của một lăng kính dưới góc tới nhỏ. Vận tốc của tia vàng trong lăng kính là $1,{{98.10}^{8}}$ m/s. Góc lệch của tia ló bằng ${{5}^{0}}$ . Góc chiết quang của lăng kính bằng:

A.$7,{{7}^{0}}$                          B.${{9.7}^{0}}$                                C.$7,{{5}^{0}}$                             D.$6,{{8}^{0}}$

Câu 31.Một cái bể sâu 1,5 m chứa đầy nước. Một tia sáng mặt trời rọi vào mặt nước bể dưới góc tới i=${{60}^{0}}$ . Chiết suất của nước đối với ánh sáng đỏ và ánh sáng tím lần lượt là 1,328 và 1,343. Bề rộng của quang phổ do ánh sáng tạo ra ở đấy bể là :

A.19,66mm                    B.14,64mm                        C.24,7mm                D.22,52mm

Câu 32.Chiếu một chùm sáng trắng hẹp từ không khí vào bể đựng chất lỏng có đáy phẳng nằm ngang với góc tới ${{60}^{0}}$ . Chiết suất của chất lỏng đối với ánh sáng tím ${{n}_{t}}$ =1,7 đối với ánh sáng đỏ là ${{n}_{d}}$ =1,68. Bề rộng của dải màu thu được ở đáy bể là 1,5cm. Tính chiều sâu của nước trong bể:

A.2,5cm                        B.1,25cm                         C.1,5m                            D.2m

Đáp án :

1-B  2-C  3-D  4-A  5-D  6-B  7-C  8-D  9-B  10-C  11-C  12-A  13-C  14-A  15-C  16-C  17-D  18-C  19-C  20-C  21-D  22-B  23-B  24-A  25-B  26-B  27-D  28-B  29-D  30-B  31-C  32-C

      

Bài viết gợi ý:

1. Giao Thoa Ánh Sáng Trong Trường Hợp Đặc Biệt

2. Giao Thoa Sóng Ánh Sáng

3. Bài Toán Giao Thoa Ánh Sáng Hỗn Hợp ( Phần 2)

4. Bài Toán Giao Thoa Ánh Sáng Hỗn Hợp (Phần 1)

5. Quang phổ và các loại tia

6. Bài Toán Tụ Ghép

7. Bài tập mạch thu sóng