Tóm Tắt Lý Thuyết Vật Lý 12 Chương 5 Hay Nhất - Top Lời Giải

Tổng hợp Tóm tắt lý thuyết Vật lý 12 chương 5 hay nhất, đầy đủ nhất giúp bạn củng cố kiến thức và ôn tập tốt hơn.

Lý thuyết Tán sắc ánh sáng

I) Thí nghiệm về sự tán sắc ánh sáng của Niuton (1672)

- Sơ đồ thí nghiệm: như hình bên

- Kết quả thí nghiệm: Ánh sáng mặt trời khi đi qua lăng kính không những bị lệch về phía đáy do khúc xạ, mà còn bị trải dài thành một dải màu sặc sỡ. Quan sắt kỹ dải màu ta phân biệt được bày màu: đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím. Tuy nhiên ranh giới giữa các màu không rõ rệt, tức là màu nọ chuyển dần sang màu kia một cách liên tục.

- Dải sáng màu này gọi là quang phổ của Mặt Trời. Ánh sáng mặt trời là ánh sáng trắng.

- Hiện tượng này gọi là hiện tượng tán sắc ánh sáng (của ánh sáng trắng).

II) Giải thích hiện tượng tán sắc ánh sáng

Để kiểm nghiệm xem có phải thủy tinh đã làm thay đổi màu của ánh sáng hay không. Niu ton đã làm thí nghiệm sau:

- Sơ đồ thí nghiệm: như hình bên. Ông tách lấy một chùm sáng màu vàng trong dải màu , rồi cho nó khúc xạ qua lăng kính thứ hai.

- Kết quả thí nghiệm: chùm sáng chỉ bị lệch về phía đáy (do khúc xạ) mà không bị đổi màu.

- Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng có một màu nhất định và không bị tán sắc mà chỉ bị lệch khi đi qua lăng kính.

- Ánh sáng đa sắc là hỗn hợp của hai ánh sáng đơn sắc trở nên, và bị tán sắc khi đi qua lăng kính.

- Ánh sáng trắng là hỗn hợp của nhiều ánh sáng đơn sắc có màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím. Ánh sáng trắng là một trường hợp của ánh sáng đa sắc.

- Sự tán sắc ánh sáng là: sự phân tách một chùm ánh sáng đa sắc thành các chùm sáng đơn sắc tạo nên nó.

- Giải thích hiện tượng tán sắc:

+) Ánh sáng trắng là hỗn hợp của nhiều ánh sáng đơn sắc.

+) Chiết suất của thủy tinh đối với các ánh sáng đơn sắc có màu khác nhau là khác nhau, nên góc lệch của chúng khi đi qua lăng kính là khác nhau, kết quả là khi ló ra khỏi lăng kính chúng không trùng phương nữa mà bị tách ra.

- Nhận xét: từ kết quả thí nghiệm: tia đỏ lệch ít nhất, tia tím lệch nhiều nhất, nên chiết suất của ánh sáng tím là lớn nhất, chiết suất của ánh sáng đỏ là nhỏ nhất:

nđỏ < ncam < nvàng < nlục < nlam < nchàm < ntím

III) Ứng dụng

- Giải thích một số hiện tượng tự nhiên như cầu vồng,... Sau cơn mưa thường xuất hiện cầu vồng là do sau cơn mưa trong không khí có rất nhiều các hạt nước li ti đóng vai trò là lăng kính, khi đó ánh sáng mặt trời (ánh sáng trắng) sẽ bị tán sắc qua các lăng kính nước thành dài màu cầu vồng. Vì vậy cầu vồng không chỉ xuất hiện sau cơn mưa mà còn xuất hiện ở những nơi có nhiều hơi nước như thác nước,...

- Ứng dụng trong máy quang phổ: phân tích một chùm sáng thành các chùm sáng đơn sắc cấu tạo lên nó.

Lý thuyết Giao thoa ánh sáng

I) Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng

- Thí nghiệm: dùng một nguồn sáng S đặt trước một lỗ tròn nhỏ O, khoét trên một hộp kín. Quan sát cùng sáng ở thành đối diện.

- Kết quả thí nghiệm: Nếu ánh sáng truyền thẳng thì trên thành sẽ có một vệt sáng tròn đường kính là D. Nhưng thực tế ta lại thấy một vệt sáng tròn có đường kính D’ > D. Lỗ O càng nhỏ D’ càng lớn hơn nhiều so với D.

- Hiện tượng nhiễu xạ là: hiện tượng ánh sáng truyền sai lệch so với sự truyền thẳng khi ánh sáng gặp vật cản.

- Giải thích hiện tượng: để giải thích hiện tượng này tà thừa nhận: mỗi chùm sáng đơn sắc được coi là một sóng có bước sóng xác định.

II) Hiện tượng giao thoa ánh sáng.

1) Thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng.

- Sơ đồ thí nghiệm: như hình bên

- Kết quả thí nghiệm: trong vùng hai chùm sáng gặp nhau đúng ra đều phải sáng nhưng ta lại thấy có những vạch tối và vạch sáng xen kẽ nhau. Giống như hiện tượng giao thoa, buộc ta thừa nhận ánh sáng có tính chất sóng. Những vạch tối là chỗ hai sóng ánh sáng triệt tiêu lẫn nhau, những vạch sáng là chỗ hai sóng ánh sáng tăng cường lẫn nhau. Hệ vân sáng, tối xen kẽ nhau được gọi là hệ vân giao thoa của hai sóng ánh sáng.

2) Vị trí các vân sáng, vân tối.

* Giả sử bước sóng của ánh sáng giao thoa là λ, khoảng cách giữa 2 khe S1,S2 là a, khoảng cách từ 2 khe đến màn là D. O là vị trí vân sáng trung tâm. Xét điểm A cách O 1 đoạn là x.

- Khoảng cách từ A tới nguồn S1 là:

- Khoảng cách từ A tới nguồn S2 là:

Ta có d22 - d12 = (d2 - d1)(d2 + d1) = 2ax

Vì a,x ≪ D nên có d2 + d1 ≈ 2D

Khi đó hiệu đường đi của 2 sóng ánh sáng từ S1,S2 truyền tới A là: d2-d1 ≈ 2ax/2D = ax/D

* Điều kiện để tại A là một vân sáng: d2 - d1 = kλ.

Khoảng cách từ O đến vân sáng bậc k là xk = kλD/a (k = 0, ±1, ±2...)

Nhận xét: vị trí O của vân sáng bậc 0: k = 0 ↔ x = 0 (∀ λ), nên O được gọi là vân trung tâm hay vân chính giữa.

* Điều kiện để tại A là vân tối: d2 - d1 = (k - 1/2)λ

Khoảng cách từ O đến vân tối thứ k là x'k = (k - 1/2)[(λD)/a] (k = ±1, ±2...)

3) Khoảng vân

- Định nghĩa: là khoảng cách giữa 2 vân sáng, hoặc hai vân tối liên tiếp.

- Công thức tính khoảng vân i:

i = xk+1 - xk = x'k+1 - x'k = λD/a

4) Ứng dụng:

Đo bước sóng của ánh sáng. Đo các đại lượng D,a,i khi đó bước sóng : λ = ia/D

III) Mối liên hệ giữa bước sóng của ánh sáng và màu sắc.

Các kết quả thực nghiệm cho thấy:

- Mỗi ánh sáng đơn sắc có một bước sóng hoặc tần số trong chân không hoàn toàn xác định

- Ánh sáng khả kiến ( ánh sáng nhìn thấy) có bước sóng trong khoảng: 380÷760 nm.

Bảng bước sóng của ánh sáng nhìn thấy trong chân không

- Ánh sáng trắng của Mặt Trời là hỗn hợp của vô số ánh sáng đơn sắc có bước sóng biến thiên từ 0 đến ∞.

- Điều kiện để xảy ra hiện ượng giao thoa ánh sáng là: hai nguồn sáng kết hợp

+) hai nguồn phải phát ra hai sóng có cùng bước sóng

+) hiệu số pha dao động cảu hai nguồn phả không đổi theo thời gian.

Lý thuyết Các loại quang phổ

I) Máy quang phổ lăng kính.

- Khái niệm: là dụng cụ dùng để phân tích một chùm sáng phức tạp (đa sắc) thành những thành phần ánh sáng đơn sắc tạo nên nó.

- Nguyên tắc hoạt động: Dựa vào hiện tượng tán sắc ánh sáng

- Cấu tạo: gồm 3 bộ phận chính: ống chuẩn trực, hệ tán sắc, buồng tối.

+) Ống chuẩn trực: là 1 ống có 1 đầu đặt thấu kính hội tụ L_1, đầu kia là 1 khe hẹp F đặt tại tiệu cự chính của L_1. Khi chiếu ánh sáng qua ống chuẩn trực ta được 1 chùm sáng song song ( để đảm bảo góc tới lăng kính của tất cả các ánh sáng là bằng nhau)

+) Hệ tán sắc: bao gồm một (hoặc nhiều) lăng kính P. chùm sáng đa sắc song song sau khi đi qua lăng kính sẽ bị phân tán thành nhiều chùm tia đơn sắc song song với các góc lệch khác nhau.

+) Buồng tối ( buồng ảnh): Là một hộp kín ánh sáng , một đầu có thấu kính hội tụ L_2, đầu kia đặt một phim ảnh (kính ảnh) đặt ở mặt phẳng tiêu diện của L_2. Các chùm sáng song song ra khỏi hệ tán sắc, sau khi qua L_2 sẽ hội tụ tại các điểm trên phim ảnh gọi là vạch quang phổ.

II) Các loại quang phổ:

- Phân loại: Quang phổ liên tục

Quang phổ phát xạ

Quang phổ hấp thụ

Bảng so sánh các loại quang phổ

Quang phổ liên tục	Quang phổ vạch phát xạ	Quang phổ vạch hấp thụ
Khái niệm	Là quang phổ gồm nhiều dải màu từ đỏ đến tím, nối liên nhau một cách liên tục	Là hệ thống những vạch sáng riêng lẻ, ngăn cách nhau bởi nhưng khoảng tối.	Là quang phổ liên tục bị thiếu một số vạch màu do bị chất khí hay hơi hấp thụ
Ví dụ	Quang phổ của ánh sáng mặt trời	Quang phổ vạch phát xạ của nguyên tử Hidro	Quang phổ hấp thụ của hơi Hidro
Nguồn phát	Các chất rắn, lỏng, khí bị nung nóng ở áp suất lớn	Chất khí hay hơi ở áp suất thấp khi bị kích thích bằng nhiệt hoặc điện	Nhiệt độ của đám khí (hơi) phải thấp hơn nhiệt độ của nguồn phát ánh sáng liên tục
Tính chất	Không phụ thuộc vào bản chất mà chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ của nguồn phát. Khi nhiệt độ tăng dần nguồn sẽ dần phát ra các ánh sáng có bước sóng giảm dần, nhiệt độ càng cao vùng sáng nhất có bước sóng càng ngắn	Mỗi nguyên tố hóa học có một quang phổ vạch đặc trưng của nguyên tố đó. Chúng khác nhau về số lượng vạch, vị trí vạch ( bước sóng) và độ sáng giữa các vạch.	Quang phổ vạch hấp thụ cũng đặc trưng cho từng nguyên tố. nguyên tố đó phát xạ ra ánh sáng nào thì sẽ hấp thụ ánh sáng ấy.
Ứng dụng	Đo nhiệt độ của các vật nóng sáng ở nhệt độ cao như các ngôi sao qua quang phổ của nó	Để phân tích cấu tạo chất	Để phân tích cấu tạo chất

Lý thuyết Tia hồng ngoại, tia tử ngoại, tia X. Thang sóng điện từ

I) Những bức xạ không nhìn thấy:

Thực nghiệm đã chứng tỏ rằng ngoài miền ánh sáng nhìn thấy còn có những bức xạ không nhìn thấy được, nhưng cũng có tác dụng nhiệt, cũng tuân theo định luật truyền thẳng, phản xạ, khúc xạ, và cũng gây được hiện tượng nhiễu xạ, giao thoa như các bức xạ nhìn thấy. VD: tia hồng ngoại, tia tử ngoại, tia X.

Bảng so sánh những bức xạ không nhìn thấy

II) Thang sóng điện từ:

- Sóng vô tuyến, tia hồng ngoại, ánh sáng nhìn thấy, tia tử ngoại, tia X, tia gamma (tia phóng xạ) đều có cùng bản chất là sóng điện từ. Sự khác nhau về tần số ( bước sóng) của các loại sóng điện từ dẫn đến sự khác nhau về tính chất và tác dụng của chúng.

Thang sóng điện từ