Kiến thức cần nhớ Vật lí Lớp 12 - Sóng ánh sáng

Nội dung text: Kiến thức cần nhớ Vật lí Lớp 12 - Sóng ánh sáng

1. KIẾN THỨC CẦN NHỚ CHƯƠNG SÓNG ÁNH SÁNG I. KIẾN THỨC CẦN NHỚ 1. Định nghĩa Tán sắc ánh sáng là sự phân tách một chùm sáng phức tạp thành các chùm sáng đơn sắc. Khi cho một ánh sáng trắng đi qua lăng kính thì nó không những bị khúc xạ về phía đáy lăng kính, mà còn bị tách ra thành nhiều chùm sáng đơn sắc có màu biến thiên liên tục từ đỏ tới tím. 2. Ánh sáng đơn sắc, ánh sáng trắng - Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng không bị tán sắc khi đi qua lăng kính. Mỗi ánh sáng đơn sắc có một màu gọi là màu đơn sắc. Mỗi màu đơn sắc trong mỗi môi trường có một bước sóng xác định. - Ánh sáng trắng là tập hợp vô số ánh sáng đơn sắc khác nhau có màu biến thiên từ đỏ đến tím. - Chiết suất của các chất trong suốt biến thiên theo màu sắc ánh sáng và tăng dần từ màu đỏ đến màu tím. STUDY TIP Trong hiện tượng tán sắc, tia đỏ lệch ít nhất, tia tím lệch nhiều nhất. Chú ý - 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 thay đổi. - 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. 3. Giải thích hiện tượng tán sắc ánh sáng - Chiết suất của chất làm lăng kính có giá trị khác nhau đối với các ánh sáng đơn sắc khác nhau. Chiết suất của môi trường trong suốt tăng dần theo thứ tự với các ánh sáng đơn sắc: đỏ, dam cam, vàng, lục, lam, chàm, tím. - Khi qua lăng kính, các ánh sáng đơn sắc khác nhau bị lệch với các góc lệch khác nhau nên bị tách ra thành dải màu biến đổi liên tục từ đỏ đến tím, tia đỏ bị lệch ít nhất, tia tím bị lệch nhiều nhất. 4. Ứng dụng của sự tán sắc ánh sáng - Máy quang phổ phân tích một chùm sáng đa sắc, do các vật sáng phát ra, thành các thành phần đơn sắc. - Hiện tượng cầu vồng xảy ra do sự tán sắc ánh sáng, các tia sáng Mặt Trời đã bị khúc xạ và phản xạ trong các giọt nước trước khi tới mắt ta. - Giải thích hiện tượng quang sai, sắc sai với thấu kính.
2. Màu sắc Bước sóng trong chân không (μm) Bước sóng trong chân không (nm) Đỏ 0,640 - 0,760 640 - 760 Cam 0,590 - 0,650 590 - 650 Vàng 0,570 - 0,600 570 - 600 Lục 0,500 - 0,575 500 - 575` Lam 0,450 - 0,510 450 - 510 Chàm 0,430 - 0,460 430 - 460 Tím 0,380 - 0,440 380 - 440 Bảng 5.1: Bảng màu sắc và bước sóng tương ứng Chú ý Mọi ánh sáng đơn sắc mà ta nhìn thấy (ánh sáng khả kiến) đều có bước sóng trong chân không (hoặc không khí) trong khoảng từ 0,38 μm (ánh sáng tím) đến 0,76 μm (ánh sáng đỏ). III. QUANG PHỔ 1. Máy quang phổ lăng kính - Máy phang phổ là dụng cụ phân tích chùm sáng nhiều thành phần thành những thành phần đơn sắc khác nhau. Sơ đồ cấu tạo máy quang phổ lăng kính STUDY TIP Máy dùng để nhận biết các thành phần cấu tạo của một chùm sáng phức tạp do một nguồn phát ra. - Máy quang phổ có ba bộ phận chính: • Ống chuẩn trực là bộ phận tạo ra chùm sáng song song. • Hệ tán sắc có tác dụng phân tích chùm tia song song thành nhiều chùm tia đơn sắc song song. • Buồng ảnh dùng để quan sát hay chụp ảnh quang phổ. - Nguyên tắc hoạt động của máy quang phổ lăng kính dựa trên hiện tượng tán sắc ánh sáng. 2. Các loại quang phổ Quang phổ liên tục Quang phổ vạch phát xạ Quang phổ vạch hấp thụ Định Là một dải màu có màu từ Là một hệ thống những vạch Là một hệ thống gồm các vạch hay nghĩa đỏ đến tím nối liền nhau sáng riêng rẻ, ngăn cách đám vạch tối trên nền quang phổ một cách liên tục nhau bởi những khoảng tối. liên tục. Nguồn Do các chất rắn, chất lỏng Do các chất khí, hay hơi ở - Các chất rắn, chất lỏng, chất khí phát hay chất khí có áp suất lớn áp suất thấp phát ra khi bị đều cho được quang phổ hấp thụ. khi bị nung nóng phát ra kích thích (khi nóng sáng, - Điều kiện để có quang phổ hấp hoặc khi có dòng điện thụ: Nhiệt độ của đám khí hay hơi phóng qua). phải thấp hơn nhiệt độ nguồn phát quang phổ liên tục.
3. Tính chất Vì các tia đều có bản chất là sóng điện từ nên đều có thể truyền thẳng, phản xạ, khúc xạ, giao thoa, nhiễu xạ, - Có tác dụng nhiệt mạnh. - Bị nước và thủy tinh hấp thụ - Tia X có tính đâm xuyên - Có tác dụng lên phim rất mạnh nhưng lại hầu như mạnh. ảnh. trong suốt đối với thạch anh. - Có tác dụng lên kính ảnh - Có thể gây ra phản ứng - Có tác dụng lên phim ảnh. (làm đen kính ảnh dùng để hóa học (ví dụ như tạo ra - Có thể gây ra các phản ứng chụp X quang). phản ứng hóa học trên hóa học. - Làm phát quang một số phim hồng ngoại). - Kích thích phát quang một số chất. - Có thể biến điệu như chất (nhờ tác dụng phát quang - Làm ion hóa không khí. sóng điện từ cao tần. người ta dùng tia tử ngoại làm - Có tác dụng sinh lý, hủy máy soi tiền). diệt tế bào. - Làm ion hóa không khí. - Có tác dụng sinh học, hủy diệt tế bào Ứng dụng - Dùng để chụp điện, chiếu điện. - Dùng để dò tìm vết xước trên - Dùng để dò tìm vết nứt bên - Dùng để sấy, sưởi. bề mặt sản phẩm. trong các sản phẩm đúc. - Dùng để chụp ảnh hay - Dùng để điều trị chứng bệnh - Dùng trong kiểm tra hành quay phim ban đêm. còi xương ở trẻ em. lý ở sân bay. - Dùng để truyền tín hiệu - Dùng để tiệt trùng cho thực - Dùng để diệt khuẩn. điều khiển trong các bộ phẩm. - Dùng trong điều trị ung thư điều khiển từ xa (remote). - Dùng làm nguồn sáng cho các nông, gần da. máy soi tiền giả. - Dùng để nghiên cứu cấu trúc của mạng tinh thể. Bảng 5.3 Bảng so sánh các loại tia V. THANG SÓNG ĐIỆN TỪ - Sóng vô tuyến, tia hồng ngoại, ánh sáng nhìn thấy, tia tử ngoại, tia Rơnghen, tai gamma là sóng điện từ. - Tuy vậy, vì tần số và bước sóng khác nhau, nên các sóng điện từ có những tính chất rất khác nhau (có thể nhìn thấy hoặc không nhìn thấy, có khả năng đâm xuyên khác nhau, các phát khác nhau). - Với các tia có bước sóng dài ta dễ quan sát hiện tượng giao thoa. Sóng điện từ Bước sóng (m) Tia gamma Dưới 10 12 Tia Rơn-ghen 10 11 10 8 Tia tử ngoại 10 9 3,8.10 7 Ánh sáng nhìn thấy 3,8.10 7 7,6.10 7 Tia hồng ngoại 7,6.10 7 10 3 Sóng vô tuyến 10 3 trở lên Chú ý Các tia có bước sóng càng ngắn (tia X, tia gamma) có tính chất đâm xuyên càng mạnh, dễ tác dụng lên kính ảnh, làm phát quang các chất và dễ ion hóa không khí