Lý Thuyết Chương 5: Sóng Ánh Sáng Và Bài Tập Ôn Thi Đại Học

Ánh sáng – một trong những khái niệm quan trọng trong lĩnh vực vật lý. Đối với nhiều người, ánh sáng chỉ là những gợn sóng không thể nhìn thấy. Nhưng thực tế, ánh sáng không chỉ là những linh hoạt của ánh sáng mà còn có nhiều hiện tượng thú vị khác. Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu về sóng ánh sáng và các hiện tượng liên quan.

1. Sóng ánh sáng là gì?

Sóng ánh sáng là một dạng sóng ngang đặc biệt. Đây là một dạng sóng mà chúng ta thường xuyên tiếp xúc và có ảnh hưởng đến cuộc sống của con người. Ánh sáng có thể làm cho mọi thứ trở nên sáng sủa và rực rỡ hơn.

Bạn đang xem: Lý Thuyết Chương 5: Sóng Ánh Sáng Và Bài Tập Ôn Thi Đại Học

2. Hiện tượng tán sắc ánh sáng

2.1. Tán sắc ánh sáng là gì?

Tán sắc ánh sáng là hiện tượng khi một chùm ánh sáng phức tạp, có nhiều bước sóng khác nhau, bị phân tách thành các chùm ánh sáng đơn sắc. Điều này có nghĩa là ánh sáng ban đầu đã được chia thành nhiều màu sắc khác nhau.

2.2. Ánh sáng đơn sắc

Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng không thể bị tán sắc. Điều này có nghĩa là ánh sáng chỉ có một bước sóng duy nhất và không thay đổi. Bước sóng của ánh sáng đơn sắc có thể tính bằng công thức vf, trong đó v là vận tốc của ánh sáng và f là tần số.

2.3. Ứng dụng của tán sắc ánh sáng

Tán sắc ánh sáng có nhiều ứng dụng trong thực tế. Một trong số đó là trong các máy quang phổ. Các máy quang phổ được sử dụng để phân tích một chùm ánh sáng phức tạp thành các thành phần đơn sắc. Điều này giúp chúng ta hiểu rõ hơn về cấu tạo và tính chất của các vật liệu.

3. Nhiễu xạ ánh sáng – giao thoa ánh sáng

3.1. Nhiễu xạ ánh sáng là gì?

Nhiễu xạ ánh sáng là hiện tượng khi ánh sáng truyền qua một lỗ hẹp, nó tạo ra nhiều sóng ánh sáng hình thành và không còn dạng một tia như trước. Hiện tượng này được sử dụng trong nhiều lĩnh vực, bao gồm cả chụp ảnh và quang phổ.

3.2. Thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng

Thí nghiệm Young là một thí nghiệm quan trọng trong ngành vật lý. Trong thí nghiệm này, ánh sáng từ một nguồn đi qua hai khe hẹp, sau đó tạo thành một mẫu ánh sáng phức tạp trên màn quan sát. Thí nghiệm này chứng minh rằng ánh sáng có tính chất sóng và có thể giao thoa với nhau.

4. Bước sóng ánh sáng và màu sắc

Ánh sáng có nhiều màu sắc khác nhau và mỗi màu sắc có bước sóng riêng. Ánh sáng đơn sắc có bước sóng trong khoảng từ 380nm đến 760nm mới tạo ra cảm giác sáng được mắt nhìn thấy. Khi kết hợp vô số ánh sáng đơn sắc với các bước sóng biến thiên, chúng tạo ra ánh sáng trắng của Mặt trời.

5. Máy quang phổ và các loại quang phổ

5.1. Máy quang phổ

Máy quang phổ là một thiết bị được sử dụng để phân tích chùm sáng phức tạp thành các thành phần đơn sắc khác nhau. Máy quang phổ hoạt động dựa trên hiện tượng tán sắc ánh sáng. Nó giúp chúng ta hiểu rõ hơn về thành phần và tính chất của các chất khí và chất lỏng.

5.2. Quang phổ liên tục

Quang phổ liên tục là một dải màu liên tục từ màu đỏ đến màu tím. Nó được tạo ra bởi các chất rắn, lỏng hoặc khí có áp suất lớn bị nung nóng ở nhiệt độ cao.

5.3. Quang phổ vạch phát ra

Quang phổ vạch phát ra là một hệ thống các vạch sáng riêng lẻ, được ngăn cách bởi các khoảng tối. Hiện tượng này xảy ra khi các chất khí hoặc hơi ở áp suất thấp bị kích thích bằng điện hoặc nhiệt.

5.4. Quang phổ hấp thụ

Quang phổ hấp thụ là các vạch tối trên nền của quang phổ liên tục. Hiện tượng này xảy ra khi các chất hấp thụ ánh sáng và chỉ cho phép các bước sóng cụ thể đi qua.

6. Tia hồng ngoại – tia tử ngoại

Tia hồng ngoại và tia tử ngoại là các dạng tia ánh sáng khác nhau. Tia hồng ngoại được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như chụp ảnh và sưởi ấm. Tia tử ngoại có tính chất kích thích mạnh lên các phim ảnh và được sử dụng trong lĩnh vực thám tử, quân sự.

7. Bài tập sóng ánh sáng trong đề thi Đại học

Câu 1: Ánh sáng nhìn thấy được có bước sóng nằm trong khoảng từ bao nhiêu đến bao nhiêu?
Lời giải: Bước sóng của ánh sáng nhìn thấy trong khoảng từ 380nm đến 760nm.

Câu 2: Tia hồng ngoại được ứng dụng để chụp ảnh trong lĩnh vực quân sự vì tính chất?
Lời giải: Tia hồng ngoại tác dụng mạnh lên phim ảnh nên ứng dụng để chụp ảnh trong lĩnh vực thám không, quân sự.

Câu 3: Tia nào khó quan sát giao thoa nhất trong các tia sau đây: Tia hồng ngoại, tia tử ngoại, tia X, ánh sáng nhìn thấy?
A. Tia tử ngoại
B. Tia X
C. Ánh sáng nhìn thấy
D. Tia hồng ngoại
Lời giải: Đáp án B vì tia X là tia khó quan sát hiện tượng giao thoa nhất trong các tia kể trên.

Câu 4: Cơ thể người bình thường ở nhiệt độ 37oC phát ra loại bức xạ nào?
A. Tia hồng ngoại
B. Tia X
C. Tia tử ngoại
D. Ánh sáng nhìn thấy
Lời giải: Đáp án A. Bước sóng của tia hồng ngoại trong khoảng vài mm đến 0,75.10 – 6 m. Còn tia tử ngoại có bước sóng nhỏ hơn bước sóng của ánh sáng tím (0,38 μm → 10-9 m) nên ở nhiệt độ 37oC cơ thể người phát ra bức xạ thuộc loại tia hồng ngoại.

Câu 5: Bức xạ nào sau đây có bước sóng = 0,3m:
A. Là tia hồng ngoại
B. Thuộc ánh sáng nhìn thấy
C. Là tia X
D. Là tia tử ngoại
Lời giải: Đáp án D vì tia tử ngoại có bước sóng ngắn hơn 380 nm đến vài nm.

Câu 6: Nguồn sáng nào trong các loại dưới đây không phát ra tia tử ngoại:
A. Hồ quang điện
B. Cục than hồng
C. Mặt trời
D. Đèn thuỷ ngân
Lời giải: Đáp án B. Hồ quang điện, mặt trời và đèn thuỷ ngân đều là những nguồn sáng phát ra tia tử ngoại.

Câu 7: Động năng của electron trong ống tia X khi đến đối catot phần lớn:
A. Làm nóng đối catot
B. Biến thành năng lượng tia X
C. Bị phản xạ trở lại
D. Biến thành năng lượng khác
Lời giải: Đáp án A

Câu 8: Sau khi đi qua lăng kính thuỷ tinh, một chùm ánh sáng đơn sắc sẽ:
A. Vừa lệch, vừa đổi màu
B. Chỉ đổi màu, không lệch
C. Chỉ lệch, không đổi màu
D. Không lệch, không đổi màu
Lời giải: Đáp án C, vì ánh sáng đơn sắc không bị tán sắc qua lăng kính, nhưng bị lệch đường đi do khúc xạ ánh sáng

Câu 9: Sắp xếp giá trị bước sóng theo thứ tự tăng dần của
I Ánh sáng vàng, II Ánh sáng đỏ III Ánh sáng trắng IV Ánh sáng tím
A. I, II, III
B. I, III, IV
C. IV, III, II
D. I, II, IV
Lời giải: Đáp án C vì ánh sáng trắng không có bước sóng xác định cụ thể còn tất cả ánh sáng đơn đều có bước sóng xác định.

Câu 10: Cho các phát biểu sau, phát biểu nào là phát biểu sai?
A. Ánh sáng tím bị lệch về phía đáy lăng kính nhiều nhất khi chiết suất đối với nó lớn nhất
B. Mỗi chùm ánh sáng có một bước sóng xác định
C. Khi đi qua lăng kính, ánh sáng trắng bị tán sắc
D. Sẽ thu được quang phổ liên tục khi chiếu ánh sáng trắng vào máy quang phổ
Lời giải: Đáp án B

Câu 11: Với mục đích hai sóng ánh sáng kết hợp và có bước sóng tăng cường lẫn nhau thì hiệu đường đi của chúng có giá trị là bao nhiêu trong các trường hợp sau đây:
A. Bằng ( với k=0,pm 1, pm 2,…)
B. Bằng ( với k=0,pm 1, pm 2,…)
C. Bằng 0
D. Bằng klambda ( với k=0,pm 1, pm 2,…)
Lời giải: Đáp án D xem lại điều kiện để mọi điểm có biên độ dao động cực đại.

Câu 12: Nếu ta coi vân sáng trung tâm là gốc toạ độ thì toạ độ vân tối thứ k trong hệ vân giao thoa cho bởi khe Y-âng là giá trị nào sau đây?
A. xk=kfrac{lambda D}{a} ( với k=0,pm 1, pm 2,…)
B. xk=(k-frac{1}{2})frac{lambda D}{a} ( với k = 2, 3,…hoặc k = 0, -1, -2, -3,…)
C. xk=(k+frac{1}{4})frac{lambda D}{a} ( với k=0,1, 2…)
Lời giải: Đáp án B vì vị trí vân tối thứ k có toạ độ
x=(k-frac{1}{2})i
Với các giá trị k thuộc Z

Câu 13: Công thức khoảng vân trong thí nghiệm Y-âng được xác định là:
A. i=frac{D}{a}lambda
B. i=frac{a}{D}lambda
C. i=frac{D}{2a}lambda
D. i=frac{D}{alambda}
Lời giải: Đáp án A đúng.

Câu 14: Chọn câu trả lời đúng nhất: Chiết suất của môi trường:
A. Lớn hơn với những ánh sáng có bước sóng ngắn
B. Như nhau với mọi ánh sáng
C. Nhỏ hơn với những ánh sáng có bước sóng ngắn
D. Không đổi
Lời giải: Đáp án A vi hiện tượng tán sắc và giao thoa ánh sáng ta có chứng minh: Chiết suất của môi trường lớn đối với những ánh sáng có bước sóng ngắn.

Câu 15: Tác dụng nổi bật của tia hồng ngoại là tác dụng:
A. Quang điện
B. Quang học
C. Nhiệt
D. Hoá học
Lời giải: Đáp án C vì tác dụng chủ yếu của tia hồng ngoại là tác dụng nhiệt, dùng sấy khô, sưởi,…

Câu 16: Sự đảo sắc vạch quang phổ là
A. Là sự chuyển thành một vạch tối của một vạch sáng do bị hấp thụ
B. Các vạch quang phổ thay đổi màu sắc.
C. Sự đảo ngược trật tự các vạch trên quang phổ.
D. Sự thay đổi màu sắc các vạch quang phổ
Lời giải: Đáp án A vì trong cùng một điều kiện, một nguyên tố bị kích thích sẽ có khả năng phát ra những bức xạ nào thì cũng có khả năng hấp thụ những bức xạ đó. Vì vậy sự đảo sắc vạch quang phổ là sự chuyển một vạch sáng thành vạch tối trên nền sáng, do bị hấp thụ.

Câu 17: Khi nung nóng, quang phổ vạch phát ra:
A. Một chất rắn, lỏng hoặc khí
B. Một chất khí ở áp suất thấp
C. Một chất rắn
D. Một chất lỏng
Lời giải: Đáp án B vì nguồn phát ra quang phổ vạch: Do các chất khí hay hơi có áp suất thấp và bị kích thích (bởi nhiệt độ cao hay điện trường mạnh,…) phát ra.

Câu 18: Tạp xạ ánh sáng trong thí nghiệm Y-âng được đo được từ vân sáng t4 đến vân sáng t10 ở cùng một phía đối với vân sáng trung tâm được một khoảng là 2,4 mm. Tính giá trị của khoảng vân đó?
A. 0,4 mm
B. 6 mm
C. 0,6 mm
D. 4 mm
Lời giải: Đáp án A
Có 6 khoảng vân trong khoảng từ vân sáng t4 đến t10
=i = 0,4 mm

Câu 19: Ta làm một thí nghiệm về giao thoa ánh sáng và đo đc từ vân sáng t4 đến vân sáng t10 ở cùng một phía đối với VSTT là 2,4 mm, giữa hai khe Y-âng ta đo được khoảng cách là 1 mm, từ màn chứa hai khe tới màn quan sát có khoảng cách là 1 m. Xác định màu của ánh sáng dùng trong thí nghiệm là màu gì?
A. Xanh
B. Đỏ
C. Tím
D. Vàng
Lời giải: Đáp án C vì
Từ VS thứ 4 đến thứ 10 có 6 khoảng vân
=i = 0,4 mm
Bước sóng ánh sáng được xác định bằng λ =0,4 μm
=màu tím

Câu 20: Ta thực hiện một thí nghiệm giao thoa ánh sáng, từ vân sáng t4 đến vân sáng t10 ở cùng một phía đối với vân sáng trung tâm có khoảng cách là 2,4 mm, giữa hai khe Y-âng ta đo được khoảng cách là 1 mm, từ màn chứa hai khe tới màn quan sát có khoảng cách là 1 m. Xác định bước sóng ánh sáng dùng trong thí nghiệm có giá trị là bao nhiêu:
A. 0,68 μm
B. 0,72 μm
C. 0,40 μm
D. 0,45 μm
Lời giải: Đáp án C vì 6i = 2,4 nm
=i = 0,4nm
= λ = 0,40 μm

Sóng ánh sáng là một phần kiến thức quan trọng trong đề thi THPT Quốc gia. Bài viết trên đã đề cập đến những khái niệm cơ bản về sóng ánh sáng, hiện tượng tán sắc ánh sáng, nhiễu xạ ánh sáng – giao thoa ánh sáng, tia hồng ngoại – tia tử ngoại. Hi vọng rằng các em đã hiểu rõ hơn về bản chất của sóng ánh sáng thông qua bài viết này. Để làm tốt hơn, hãy luyện tập các bài tập liên quan.

Nguồn: https://izumi.edu.vn/
Danh mục: Tài liệu lý