Học tốt Vật lí 12, bài 24: Tán sắc ánh sáng
- Thứ tư - 14/08/2019 11:29
- In ra
- Đóng cửa sổ này
Hệ thống kiến thức lí thuyết cơ bản cần nhớ, hướng dẫn trả lời câu hỏi sách giáo khoa và giải bài tập Vật lí 12, bài 24: Tán sắc ánh sáng
A. Kiến thức cơ bản
1. Sự tán sắc ánh sáng
- Niutơn đã thực hiện được thí nghiệm tán sắc ánh sáng, bằng cách cho chùm ánh sáng mặt trời đi qua lăng kính thủy tinh, chùm sáng sau khi qua lăng kính bị lệch về phía đáy, đồng thời bị trải ra thành một dãy màu sặc sỡ có bảy màu chính: đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím.
- Sự phân tách một chùm sáng phức tạp thành các chùm sáng đơn sắc gọi là sự tán sắc ánh sáng.
2. Ánh sáng đơn sắc: Ánh sáng không bị tán sắc khi qua lăng kính gọi là ánh sáng đơn sắc.
3. Ánh sáng trắng: Ánh sáng trắng (ánh sáng mặt trời, ánh sáng đèn điện dây tóc, đèn măng sông...) không phải là ánh sáng đơn sắc, mà là hỗn hợp của nhiều ánh sáng đơn sắc có màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím.
4. Chiết suất của thủy tinh biến thiên theo màu sắc của ánh sáng và tăng dần từ màu đỏ đến màu tím (nđỏ < ... < ntím).
B. TRẢ LỜI CÂU HỎI C1 SGK VẬT LÝ 12 BÀI 24
C1. Nhắc lại kết luận về sự lệch cửa tia súng khi truyền lăng kinh?
Trả lời:
Tia sáng khi truyền qua lăng kính thì tia ló bị lệch về phía đáy của lăng kính so với tia tới.
Với cùng một góc tới i, chiết suất n của lăng kính càng nhỏ thì tia ló bị lệch ít, lăng kính có chiết suất lớn thì tia ló bị lệch nhiều.
C. TRẢ LỜI CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP SGK VẬT LÝ 12 BÀI 24 TRANG 125
1. Trình bày thí nghiệm của Niu-ton về sự tán sắc ánh sáng
Trả lời:
Thí nghiệm của Niu-tơn về sự tán sắc ánh sáng:
- Xem hình vẽ 24.1.sách giáo khoa.
- Chiếu một chùm ánh sáng trắng (ánh sáng Mặt trời), song song qua khe hẹp F. Đặt một màn M song song với khe F. Giữa khe F và màn M, đặt một lăng kính (P), sao cho cạnh khúc xạ của (P) song song với F. Chùm tia sáng ló ra khỏi lăng kính không những bị lệch về phía đáy lăng kính, mà còn bị tách ra thành nhiều chùm sáng có màu sắc khác nhau. Trên màn M, ta thu được một dải màu gồm 7 màu chính: đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím. Dải sáng màu này gọi là quang phổ của Mặt trời.
2. Trình bày thí nghiệm với ánh sáng đơn sắc của Niu-tơn.
Trả lời:
Thí nghiệm với ánh sáng đơn sắc của Niu-tơn:
Trên màn M của thí nghiệm tán sắc ánh sáng, Niu-tơn rạch một khe hẹp F' song song với khe F, để tách ra một chùm sáng hẹp, chỉ có màu vàng. Cho chùm sáng màu vàng qua lăng kính (P') và hướng chùm tia ló trên màn M', vệt sáng trên màn M', vẫn bị lệch về phía đáy của lăng kính (P') nhưng vẫn giữ nguyên màu vàng. Niu-tơn gọi chùm sáng này là chùm sáng đơn sắc. Vậy ánh sáng đơn sắc là ánh sáng có một màu nhất định và không bị tán sắc khi qua lăng kính.
3. Trong thí nghiệm với ánh sáng đơn sắc của Niu-tơn, nếu ta bỏ màn M đi rồi đưa hai lăng kinh lại sát nhau, nhưng vẫn đặt ngược chiều nhau, thì ánh sáng có còn bị tán sắc hay không?
Trả lời:
Trong thí nghiệm với ánh sáng đơn sắc của Niu-tơn, nếu ta bỏ màn M đi rồi đưa hai lăng kính lại sát nhau, nhưng vẫn đặt ngược chiều nhau thì ánh sáng không còn bị tán sắc, vì lăng kính P đã phân tích chùm sáng thành quang phổ, còn lăng kính P' lại tổng hợp các chùm sáng ấy lại. Trên màn M' ta thu được vệt sáng có màu trắng, nhưng viền đỏ ở cạnh trên và viền tím ở cạnh dưới.
4. Chọn câu đúng.
Thí nghiệm với ánh sáng đơn sắc của Niu-tơn nhằm chứng minh:
A. Sự tồn tại của ánh sáng đơn sắc.
B. Lăng kính không làm thay đổi màu sắc của ánh sáng qua nó.
C. Ánh sáng mặt trời không phải là ánh sáng đơn sắc.
D. Ánh sáng có bất kì màu gì, khi qua lăng kính cũng bị lệch về phía đáy.
Trả lời:
Chọn đáp án B. Thí nghiệm với ánh sáng đơn sắc của Niu-tơn nhằm chứng minh: Lăng kính không làm thay đổi màu sắc của ánh sáng qua nó.
5. Một lăng kính thủy tinh có góc chiết quang A = 5°, được coi là nhỏ, có chiết suất đối với ánh sáng đỏ và ánh sáng tím lần lượt là nđ= 1,643 và nt= 1,685. Cho một chùm sáng trắng hẹp rọi vào một mặt bên của lăng kính, dưới góc tới i nhỏ. Tính góc giữa tia tím và tia đỏ sau khi ló ra khỏi lăng kính.
Giải:
Các công thức lăng kính:
sin i1 = n sin r1; sin i2 = n sin r2
A = r1 + r2; D = i1 + i2 - A
Khi góc tới i và góc chiết quang A là góc nhỏ thì ta có:
I1= n r1; i2 = n r2
A = r1 + r2; D = i1 + i2 – A = (n - 1).A
- Góc lệch của tia đỏ sau khi qua lăng kính:
D1 = (nđ - 1)A = (1,643 - 1)5 = 3,215°
- Góc lệch của tia tím sau khi qua lăng kính:
D2 = (nt - 1)A = (1,685 - 1)5 = 3,425°
Góc giữa tia tím và tia đỏ sau khi ló ra khỏi lăng kính:
∆D = D2 – D1 = 3,425° - 3,215° = 0,21° = 12,6'
6. Một cái bể sâu l,2m chứa đầy nước. Một tia sáng mặt trời rọi vào mặt nước bể, dưới góc tới i, có tani =
. Tính độ dài của vết sáng tạo ở đáy bể. Cho biết: chiết suất của nước đối với ánh sáng đỏ và ánh sáng tím lần lượt là nđ= 1,328 và nt= 1,343.
Giải:
Tia sáng mặt trời vào nước bị tán sắc và khúc xạ. Tia đỏ lệch ít nhất, tia tím lệch nhiều nhất.
Ta có: tani =
=> i = 53o
- Góc khúc xạ của tia đỏ:
= nđ
=> sin r1=
= 
= 0,6024 => r1= 37,04o
Xét tam giác IJH, ta có: tanr1=
=> JH = IJ.tanr1= 120o.37,04o = 1,2 . 0,7547 = 0,90564 (m)
- Góc khúc xạ của tia tím:
= nt
=> sin r2=
= 
= 0,59568 => r2 = 36,56°
- Xét tam giác IJK ta có:
tanr2=
=> JK = IJ.tanr2= l,2.tan36,56° = 1,2 . 0,74162 = 0,88994 (m)
=> Độ dài quang phổ do tia sáng tạo ở đáy bể là:
∆D = JH - JK = 0,90564 - 0,88994 = 0,0157 (m) = 1,57 (cm)
1. Sự tán sắc ánh sáng
- Niutơn đã thực hiện được thí nghiệm tán sắc ánh sáng, bằng cách cho chùm ánh sáng mặt trời đi qua lăng kính thủy tinh, chùm sáng sau khi qua lăng kính bị lệch về phía đáy, đồng thời bị trải ra thành một dãy màu sặc sỡ có bảy màu chính: đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím.
- Sự phân tách một chùm sáng phức tạp thành các chùm sáng đơn sắc gọi là sự tán sắc ánh sáng.
2. Ánh sáng đơn sắc: Ánh sáng không bị tán sắc khi qua lăng kính gọi là ánh sáng đơn sắc.
3. Ánh sáng trắng: Ánh sáng trắng (ánh sáng mặt trời, ánh sáng đèn điện dây tóc, đèn măng sông...) không phải là ánh sáng đơn sắc, mà là hỗn hợp của nhiều ánh sáng đơn sắc có màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím.
4. Chiết suất của thủy tinh biến thiên theo màu sắc của ánh sáng và tăng dần từ màu đỏ đến màu tím (nđỏ < ... < ntím).
B. TRẢ LỜI CÂU HỎI C1 SGK VẬT LÝ 12 BÀI 24
C1. Nhắc lại kết luận về sự lệch cửa tia súng khi truyền lăng kinh?
Trả lời:
Tia sáng khi truyền qua lăng kính thì tia ló bị lệch về phía đáy của lăng kính so với tia tới.
Với cùng một góc tới i, chiết suất n của lăng kính càng nhỏ thì tia ló bị lệch ít, lăng kính có chiết suất lớn thì tia ló bị lệch nhiều.
C. TRẢ LỜI CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP SGK VẬT LÝ 12 BÀI 24 TRANG 125
1. Trình bày thí nghiệm của Niu-ton về sự tán sắc ánh sáng
Trả lời:
Thí nghiệm của Niu-tơn về sự tán sắc ánh sáng:
- Xem hình vẽ 24.1.sách giáo khoa.
- Chiếu một chùm ánh sáng trắng (ánh sáng Mặt trời), song song qua khe hẹp F. Đặt một màn M song song với khe F. Giữa khe F và màn M, đặt một lăng kính (P), sao cho cạnh khúc xạ của (P) song song với F. Chùm tia sáng ló ra khỏi lăng kính không những bị lệch về phía đáy lăng kính, mà còn bị tách ra thành nhiều chùm sáng có màu sắc khác nhau. Trên màn M, ta thu được một dải màu gồm 7 màu chính: đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím. Dải sáng màu này gọi là quang phổ của Mặt trời.
2. Trình bày thí nghiệm với ánh sáng đơn sắc của Niu-tơn.
Trả lời:
Thí nghiệm với ánh sáng đơn sắc của Niu-tơn:
Trên màn M của thí nghiệm tán sắc ánh sáng, Niu-tơn rạch một khe hẹp F' song song với khe F, để tách ra một chùm sáng hẹp, chỉ có màu vàng. Cho chùm sáng màu vàng qua lăng kính (P') và hướng chùm tia ló trên màn M', vệt sáng trên màn M', vẫn bị lệch về phía đáy của lăng kính (P') nhưng vẫn giữ nguyên màu vàng. Niu-tơn gọi chùm sáng này là chùm sáng đơn sắc. Vậy ánh sáng đơn sắc là ánh sáng có một màu nhất định và không bị tán sắc khi qua lăng kính.
3. Trong thí nghiệm với ánh sáng đơn sắc của Niu-tơn, nếu ta bỏ màn M đi rồi đưa hai lăng kinh lại sát nhau, nhưng vẫn đặt ngược chiều nhau, thì ánh sáng có còn bị tán sắc hay không?
Trả lời:
Trong thí nghiệm với ánh sáng đơn sắc của Niu-tơn, nếu ta bỏ màn M đi rồi đưa hai lăng kính lại sát nhau, nhưng vẫn đặt ngược chiều nhau thì ánh sáng không còn bị tán sắc, vì lăng kính P đã phân tích chùm sáng thành quang phổ, còn lăng kính P' lại tổng hợp các chùm sáng ấy lại. Trên màn M' ta thu được vệt sáng có màu trắng, nhưng viền đỏ ở cạnh trên và viền tím ở cạnh dưới.
4. Chọn câu đúng.
Thí nghiệm với ánh sáng đơn sắc của Niu-tơn nhằm chứng minh:
A. Sự tồn tại của ánh sáng đơn sắc.
B. Lăng kính không làm thay đổi màu sắc của ánh sáng qua nó.
C. Ánh sáng mặt trời không phải là ánh sáng đơn sắc.
D. Ánh sáng có bất kì màu gì, khi qua lăng kính cũng bị lệch về phía đáy.
Trả lời:
Chọn đáp án B. Thí nghiệm với ánh sáng đơn sắc của Niu-tơn nhằm chứng minh: Lăng kính không làm thay đổi màu sắc của ánh sáng qua nó.
5. Một lăng kính thủy tinh có góc chiết quang A = 5°, được coi là nhỏ, có chiết suất đối với ánh sáng đỏ và ánh sáng tím lần lượt là nđ= 1,643 và nt= 1,685. Cho một chùm sáng trắng hẹp rọi vào một mặt bên của lăng kính, dưới góc tới i nhỏ. Tính góc giữa tia tím và tia đỏ sau khi ló ra khỏi lăng kính.
Giải:
Các công thức lăng kính:
sin i1 = n sin r1; sin i2 = n sin r2
A = r1 + r2; D = i1 + i2 - A
Khi góc tới i và góc chiết quang A là góc nhỏ thì ta có:
I1= n r1; i2 = n r2
A = r1 + r2; D = i1 + i2 – A = (n - 1).A
- Góc lệch của tia đỏ sau khi qua lăng kính:
D1 = (nđ - 1)A = (1,643 - 1)5 = 3,215°
- Góc lệch của tia tím sau khi qua lăng kính:
D2 = (nt - 1)A = (1,685 - 1)5 = 3,425°
Góc giữa tia tím và tia đỏ sau khi ló ra khỏi lăng kính:
∆D = D2 – D1 = 3,425° - 3,215° = 0,21° = 12,6'
6. Một cái bể sâu l,2m chứa đầy nước. Một tia sáng mặt trời rọi vào mặt nước bể, dưới góc tới i, có tani =
. Tính độ dài của vết sáng tạo ở đáy bể. Cho biết: chiết suất của nước đối với ánh sáng đỏ và ánh sáng tím lần lượt là nđ= 1,328 và nt= 1,343.Giải:
Tia sáng mặt trời vào nước bị tán sắc và khúc xạ. Tia đỏ lệch ít nhất, tia tím lệch nhiều nhất.
Ta có: tani =
=> i = 53o- Góc khúc xạ của tia đỏ:
= nđ=> sin r1=
= = 0,6024 => r1= 37,04oXét tam giác IJH, ta có: tanr1=
=> JH = IJ.tanr1= 120o.37,04o = 1,2 . 0,7547 = 0,90564 (m)
- Góc khúc xạ của tia tím:
= nt=> sin r2=
= = 0,59568 => r2 = 36,56°- Xét tam giác IJK ta có:
tanr2=
=> JK = IJ.tanr2= l,2.tan36,56° = 1,2 . 0,74162 = 0,88994 (m)
=> Độ dài quang phổ do tia sáng tạo ở đáy bể là:
∆D = JH - JK = 0,90564 - 0,88994 = 0,0157 (m) = 1,57 (cm)
Bản quyền bài viết thuộc về Sachgiai.com. Ghi nguồn Sách giải.com khi đăng lại bài viết này.