Chương V: Bài tập tán sắc ánh sáng
Chương V: Bài tập giao thoa ánh sáng đơn sắc
Bài tập sóng ánh sáng, dạng bài tập tán sắc ánh sáng chương trình vật lý lớp 12 ôn thi Quốc gia.
I/ Tóm tắt lý thuyết
II/ Bài tập vật lý 12 chương sóng ánh sáng: hiện tượng tán sắc ánh sáng
Bài tập 1. Bước sóng trong chân không của ánh sáng đỏ là 0,75 µm, của ánh sáng tím là 0,4 µm. Tính bước sóng của các ánh sáng đó trong thuỷ tinh, biết chiết suất của thuỷ tinh đối với tia đỏ là 1,5 và đối với tia tím là 1,54.
A. 0,5µm; 0,26µm
B. 0,26µm; 0,5µm
C. 0,4µm; 0,6µm
D. 0,6µm; 0,4µm
+ Bước sóng của ánh sáng đỏ trong thuỷ tinh: λ’đ = λđ/n1 = 0,5 (µm)
+ Bước sóng của ánh sáng tím trong thuỷ tinh: λ’t = λt/n1 = 0,26 (µm)
Bài tập 2. Một bức xạ đơn sắc có tần số 4.1014 Hz. Biết chiết suất của thuỷ tinh đối với bức xạ trên là 1,5 và tốc độ ánh sáng trong chân không bằng 3.108 m/s. Bước sóng của nó trong thuỷ tinh là.
A. 0,50 μm.
B. 0,55 μm.
C. 0,75 μm.
D. 0,64 μm.
Bài tập 3. Một bức xạ đơn sắc có bước sóng trong thuỷ tinh là 0,28 µm, chiết suất của thuỷ tinh đối với bức xạ đó là 1,5. Bức xạ này là
A. Tia hồng ngoại.
B. Ánh sáng chàm.
C. Tia tử ngoại.
D. Ánh sáng tím.
Để xác định loại tia ta căn cứ vào bước sóng ánh sáng trong chân không:
Tia hồng ngoại (10-3 m – 0,76 µm),
Ánh sáng nhìn thấy (0,76 µm – 0,38 µm),
Tia tử ngoại (0,38 µm – 10-9m),
Tia X (10-8 m – 10-11 m) và tia gama (dưới 10-11 m).
Bài tập 4. Chiết suất của một môi trường trong suốt phụ thuộc bước sóng ánh sáng trong chân không theo công thức: n = 1,1 + 105/λ2, trong đó λ tính bằng nm. Nếu chiết suất của tia đỏ là 1,28 thì bước sóng của tia này là?
A. 745 nm.
B. 640 nm.
C. 750 nm.
D. 760 nm.
Bài tập 5. Từ không khí người ta chiếu xiên tới mặt nước nằm ngang một chùm tia sáng hẹp song song gồm hai ánh sáng đơn sắc: màu vàng, màu chàm. Khi đó chùm tia khúc xạ
A. Vẫn chỉ là một chùm tia sáng hẹp song song.
B. Gồm hai chùm tia sáng hẹp là chùm màu vàng và chùm màu chàm, trong đó góc khúc xạ của chùm màu vàng lớn hơn góc khúc xạ của chùm màu chàm.
C. Gồm hai chùm tia sáng hẹp là chùm màu vàng và chùm màu chàm, trong đó góc khúc xạ của chùm màu vàng nhỏ hơn góc khúc xạ của chùm màu chàm.
D. Chỉ là chùm tia màu vàng còn chùm tia màu chàm bị phản xạ toàn phần.
Dđỏ < Dcam < Dvàng < Dlục < Dlam < Dchàm < Dtím
Do đó góc khúc xạ thỏa mãn
rđỏ > rcam > rvàng > rlục > rlam > rchàm > rtím
=> B
Bài tập 6. Chiếu xiên từ không khí vào nước một chùm sáng song song rất hẹp (coi như một tia sáng) gồm ba thành phần đơn sắc: đỏ, lam và tím. Gọi rđ, rlam , rtlần lượt là góc khúc xạ ứng với tia màu đỏ, tia màu lam và tia màu tím. Hệ thức đúng là
A. rt < rl < rđ
B. rl = rt = rđ
C. rđ < rl < rt
D. rt < rđ < rl
Bài tập 7. 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 cam và tần số f.
B. màu tím và tần số f.
C. màu cam và tần số 1,5f.
D. màu tím và tần số 1,5f.
Bài tập 8. Ánh sáng đơn sắc có tần số 5.1014 Hz truyền trong chân không với bước sóng 600 nm. Chiết suất tuyệt đối của một môi trường trong suốt ứng với ánh sáng này là 1,52. Tần số của ánh sáng trên khi truyền trong môi trường trong suốt này
A. vẫn bằng 5.1014 Hz còn bước sóng lớn hơn 600 nm.
B. vẫn bằng 5.1014 Hz còn bước sóng nhỏ hơn 600 nm.
C. lớn hơn 5.1014 Hz còn bước sóng nhỏ hơn 600 nm.
D. nhỏ hơn 5.1014 Hz còn bước sóng bằng 600 nm.
λ’ = λ/n = λ/1,52 < λ => B
Bài tập 9. Một lăng kính thuỷ tinh có tiết diện thẳng là tam giác ABC góc 600 đặt trong không khí. Một chùm tia sáng đơn sắc màu lam hẹp song song đến mặt AB theo phương vuông góc cho tia ló đi là là trên mặt AC. Tính chiết suất của chất làm lăng kính đối với tia màu lam. Thay chùm tia màu lam bằng chùm tia sáng trắng gồm 5 màu cơ bản đỏ, vàng, lục, lam, tím thì các tia ló ra khỏi mặt AC gồm những màu nào?
A. đỏ; vàng; lục; lam
B. đỏ; vàng; tím
C. lục; lam; tím
D. vàng, lục, lam, tím
1nlam>1ntím1nlam>1ntím => chỉ có tia tím bị phản xạ toàn phần
=> tia ló ra khỏi lăng kính gồm đỏ, vàng, lục, lam
Bài tập 10. Chiếu chùm sáng hẹp đơn sắc song song màu lục theo phương vuông góc với mặt bên của một lăng kính thì tia ló đi là là trên mặt bên thứ hai của lăng kính. Nếu thay bằng chùm sáng gồm ba ánh sáng đơn sắc: cam, chàm và tím thì các tia ló ra khỏi lăng kính ở mặt bên thứ hai.
A. chỉ có tia tím.
B. chỉ tia cam.
C. gồm tia chàm và tím.
D. gồm tia cam và tím.
=> Chỉ có tia màu cam không bị phản xạ toàn phần => B
Bài tập 11. Chiếu từ nước ra không khí một chùm tia sáng song song rất hẹp (coi như một tia sáng) gồm 5 thành phần đơn sắc: tím, lam, đỏ, lục, vàng. Tia ló đơn sắc màu lục đi là là mặt nước (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:
A. lam, tím.
B. đỏ, vàng.
C. tím, lam, đỏ.
D. đỏ, vàng, lam.
1nlục>1nlam>1nchàm>1ntím1nlục>1nlam>1nchàm>1ntím
=> Các tia ló ra khỏi lăng kính Đỏ, vàng => B
Bài tập 12. Chiếu một tia ánh sáng trắng hẹp đi từ không khí vào một bể nước rộng dưới góc tới 600. Chiều sâu nước trong bể 1 (m). Tìm độ rộng của chùm màu sắc chiếu lên đáy bể. Biết chiết suất của nước đối với tia đỏ và tia tím lần lượt là: 1,33 và 1,34.
A. 1,2 cm.
B. 1,0 cm.
C. 1,1 cm.
D. 1,3 cm.
h = 1m = 100cm; nđ = 1,33; nt = 1,34
nđ.sin rđ = sin60o => rđ
nt.sin rt = sin60o => rt
ĐT = HT – HĐ = h(tan rt – tan rđ) = 1,1cm
Bài tập 13. Chiếu một tia sáng trắng từ không khí vào một bản thuỷ tinh có bề dày 5 cm dưới góc tới 800. Biết chiết suất của thủy tinh đối với tia đỏ và tia tím lần lượt là 1,472 và 1,511. Tính khoảng cách giữa hai tia ló đỏ và tím.
A. 0,32 mm.
B. 0,33 mm.
C. 0,35 mm.
D. 0,34 mm.
h = 5cm; nđ = 1,472; nt = 1,511
sin80o = nđ.sin rđ = nt.sin rt => rđ; rt
ĐT = h(tan rđ – tan rt)
Khoảng cách của tia đỏ đến tia tím
Đ’T = ĐT.cos i = h(tan rđ – tan rt).cos i = 0,35 mm
Bài tập 14. Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về ánh sáng đơn sắc?
A. Trong chân không, các ánh sáng đơn sắc khác nhau truyền đi với cùng vận tốc.
B. Chiết suất của một môi trường trong suốt đối với ánh sáng đỏ lớn hơn chiết suất của môi trường đó đối với ánh sáng tím.
C. Trong cùng một môi trường truyền (có chiết suất tuyệt đối lớn hơn 1), vận tốc ánh sáng tím nhỏ hơn vận tốc ánh sáng đỏ.
D. Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng không bị tán sắc khi đi qua lăng kính.
Bài tập 15. Phát biểu nào sau đây sai?
A. Trong chân không, mỗi ánh sáng đơn sắc có một bước sóng xác định.
B. Trong chân không, các ánh sáng đơn sắc khác nhau truyền với cùng tốc độ.
C. Trong chân không, bước sóng của ánh sáng đỏ nhỏ hơn bước sóng của ánh sáng tím.
D. Trong ánh sáng trắng có vô số ánh sáng đơn sắc.