Ôn tập Vật Lý 12 Chương 5 Sóng Ánh Sáng
Với mong muốn giúp các em học sinh có một tài liệu tham khảo tốt trong học tập và thi cử, rèn luyện kĩ năng giải đề thi và có sự chuẩn bị tốt nhất cho những kỳ thi quan trọng phía trước, Học247 đã tổng hợp và biên soạn để gửi đến các em tài liệu Ôn tập Vật Lý 12 Chương 5 Sóng Ánh Sáng. Tài liệu tóm lược các nội dung trọng tâm đã học trong chương 5, cùng với một hệ thống bài tập và phương pháp giải hiệu quả, giúp các em vừa khắc sâu những kiến thức lí thuyết, vừa có thể vận dụng để nắm vững phương pháp làm bài qua việc thực hành trên các đề thi trực tuyến được Học247 sưu tầm từ các trường THPT trên cả nước. Mời các em cùng tham khảo!
Đề cương Ôn tập Vật Lý 12 Chương 5
A. Tóm tắt lý thuyết
1. Tán sắc ánh sáng.
* Tán sắc ánh sáng là hiện tượng lăng kính phân tích một chùm sáng phức tạp thành những chùm sáng có màu sắc khác nhau.
* Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng không bị tán sắc khi qua lăng kính.
* Ánh sáng trắng là sự tổng hợp của nhiều ánh sáng đơn sắc có màu từ đỏ đến tím.
* Chiết suất của môi trường trong suốt phụ thuộc vào màu sắc của ánh sáng đơn sắc, lớn nhất đối với tia tím và nhỏ nhất đối với tia đỏ.
2. Nhiễu xạ ánh sáng, giao thoa ánh sáng.
2.1. Nhiễu xạ ánh sáng: là hiện tượng ánh sáng không tuân theo định luật truyền thẳng, khi ánh sáng truyền qua một lỗ nhỏ, hoặc gần mép những vật trong suốt hoặc không trong suốt
2.2. Hiện tượng giao thoa ánh sáng
-Hai chùm sáng kết hợp là hai chùm phát ra ánh sáng có cùng tần số và cùng pha hoặc có độ lệch pha không đổi theo thời gian.
-Khi hai chùm sáng kết hợp gặp nhau chúng sẽ giao thoa:
+Những chổ hai sóng gặp nhau mà cùng pha nhau, chúng tăng cường lẫn nhau tạo thành các vân sáng.
+Những chổ hai sóng gặp nhau mà ngược pha với nhau, chúng triệt tiêu nhau tạo thành các vân tối.
-Nếu ánh sáng trắng giao thoa thì hệ thống vân của các ánh sáng đơn sắc khác nhau sẽ không trùng nhau:
+Ở chính giữa, vân sáng của các ánh sáng đơn sắc khác nhau nằm trùng nhau cho một vân sáng trắng gọi là vân trắng chính giữa ( vân trung tâm) .
+Ở hai bên vân trung tâm, các vân sáng khác của các sóng ánh sáng đơn sắc khác nhau không trùng với nhau nữa, chúng nằm kề sát bên nhau và cho những quang phổ có màu như ở màu cầu vồng.
-Hiện tượng giao thoa ánh sáng là bằng chứng thực nghiệm khẵng định ánh sáng có tính chất sóng.
2.3. Vị trí vân, khoảng vân trong giao thoa ánh sáng khe Young
.png)
+ Vị trí vân sáng: xs = k\(\frac{{\lambda D}}{a}\); với k \( \in \) Z.
+ Vị trí vân tối: xt = (2k + 1) \(\frac{{\lambda D}}{{2a}}\) ; với k \( \in \) Z.
+ Khoảng vân : i = \(\frac{{\lambda D}}{a}\).
=> Bước sóng: \(\lambda = \frac{{ia}}{D}\)
+ Giữa n vân sáng liên tiếp có (n – 1) khoảng vân.
=> Vị trí vân sáng: xs = ki
=> Vị trí vân tối: xt = (2k + 1)i/2
2.4. Thí nghiệm Young có bản mặt song song :
.png)
- Do có bản mỏng có bề dày là e, chiết suất n :
+ Quang lộ từ S1 đến M là : S1M = (d1 – e)+ n.e
+ Quang lộ từ S2 đến M là : S2M = d2
- Hiệu quang trình : \(\delta \)= S2M – S1M = d2 – d1 – e(n-1) = \(\frac{{a.x}}{D}\) - e(n-1)
- Vị trí vân sáng : xs = k\(\frac{{\lambda D}}{a}\) + \(\frac{{e.D}}{a}(n - 1)\)
- Vị trí vân tối : xt = (k + 0,5) \(\frac{{\lambda D}}{a}\)+ \(\frac{{e.D}}{a}(n - 1)\)
- Hệ vân dời một đoạn x0 về phía có đặt bản mặt song song: x0= \(\frac{{e.D}}{a}(n - 1)\)
2.5. Bước sóng và màu sắc ánh sáng
+ Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng có một bước sóng xác định trong chân không.
+ 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 0,38mm (ánh sáng tím) đến 0,76mm (ánh sáng đỏ).
+ Những màu chính trong quang phổ ánh sáng trắng (đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím) ứng với từng vùng có bước sóng lân cận nhau. Bảng màu và bước sóng của ánh sáng trong chân không như sau:
|
Màu sắc |
Bước sóng trong chân không (mm) |
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 |
3. Quang phổ.
3.1. Máy quang phổ lăng kính
+ Máy quang phổ là dụng cụ phân tích chùm sáng nhiều thành phần thành những thành phần đơn sắc khác nhau.
+ 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 chuẫn 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.
3.2. Các loại quang phổ
|
|
Quang phổ liên tục |
Quang phổ vạch phát xạ |
Quang phổ vạch hấp thụ |
|
Định nghĩa |
Gồm một dãi màu có màu thay đổi một cách liên tục từ đỏ đến tím. . |
Gồm các vạch màu riêng lẻ, ngăn cách nhau bởi những khoảng tối. |
Gồm các vạch hay đám vạch tối trên nền quang phổ liên tục. |
|
Nguồn phát |
Do các chất rắn, chất lỏng hay chất khí có áp suất lớn khi bị nung nóng phát ra |
Do các chất khí hay hơi ở áp suất thấp khi bị kích thích bằng điện hay nhiệt phát ra.
|
-Các chất rắn, chất lỏng và chất khí đều cho được quang phổ hấp thụ. -Nhiệt độ của chúng phải thấp hơn nhiệt độ nguồn phát quang phổ liên tục |
|
Đặc điểm |
Không phụ thuộc thành phần cấu tạo nguồn sáng .
Chỉ phụ thuộc nhiệt độ của nguồn sáng.
|
Các nguyên tố khác nhau thì khác nhau về: số lượng vạch, vị trí các vạch và độ sáng độ sáng tỉ đối giữa các vạch. -Mỗi nguyên tố hoá học có một quang phổ vạch đặc trưng của nguyên tố đó. |
-Quang phổ hấp thụ của chất khí chỉ chứa các vạch hấp thụ. -Còn quang phổ của chất lỏng và rắn lại chứa các “đám”, mỗi đám gồm nhiều vạch hấp thụ nối tiếp nhau một cách liên tục . |
|
Ứng dụng |
Dùng để xác định nhiệt độ của các vật
|
Biết được thành phần cấu tạo của nguồn sáng. |
Nhận biết được sự có mặt của nguyên tố trong các hỗn hợp hay hợp chất. |
4. Tia hồng ngoại – Tia tử ngoại -Tia X.
4.1. Phát hiện tia hồng ngoại và tử ngoại
Ở ngoài quang phổ ánh sáng nhìn thấy, ở cả hai đầu đỏ và tím, còn có những bức xạ mà mắt không nhìn thấy, nhưng nhờ mối hàn của cặp nhiệt điện và bột huỳnh quang mà ta phát hiện được. Các bức xạ đó gọi là tia hồng ngoại và tia tử ngoại.
4.2. Dùng ống Cu-lít-giơ tạo ra tia X:
Là ống thủy tinh chân không bên trong có hai điện cực:
- Catot K bằng kim loại, hình chỏm cầu làm cho các electron từ FF’ hội tụ vào anot A
- Anot A bằng kim loại có khối lượng nguyên tử lớn và điểm nóng chảy cao làm nguội bằng nước
Dây FF’ được nung nóng bằng một dòng điện, các e bay từ FF’ đến đập vào A làm phát ra tia X
|
Tiêu đề |
Tia hồng ngoại |
Tia tử ngoại |
Tia X |
|
Bản chất |
Cùng là Sóng điện từ nhưng có bước sóng khác nhau |
||
|
Bước sóng |
7,6.10-7m →10-3m. |
3,8.10-7m → 10-8m |
10-8m →10-11m |
|
Nguồn phát |
Vật nhiệt độ cao hơn môi trường: Trên 00K đều phát tia hồng ngoại.Bóng đèn dây tóc, bếp ga, bếp than, điốt hồng ngoại... |
Vật có nhiệt độ cao hơn 20000C: đèn huỳnh quang, đèn thuỷ ngân, màn hình tivi. |
-ông tia X -ông Cu-lit-giơ -phản ứng hạt nhân |
|
Tính chất
|
Truyền thẳng, phản xạ, khúc xạ, giao thoa, nhiễu xạ, tác dụng nhiệt, tác dụng lên kính ảnh (phim) |
||
|
-Tác dụng nhiệt:Làm nóng vật -Gây ra một số phản ứng hóa học. |
-Gây ra hiện tượng quang điện trong, ngoài. -Làm phát quang của một số chất, làm ion hóa chất khí, có tác dụng sinh lí, hủy hoại tế bào, diệt khuẩn. |
||
|
-Gây ra hiện tượng quang điện trong của chất bán dẫn -Biến điệu biên độ |
-Bị nước và thuỷ tinh hấp thụ -Tầng ôzôn hấp thụ hầu hết các tia có l dưới 300nm và là “tấm áo giáp” bảo vệ người và sinh vật trên mặt đất khỏi tác dụng của các tia tử ngoại từ Mặt Trời. |
-Có khả năng đâm xuyên mạnh. -Tia X có bước sóng càng ngắn thì khả năng đâm xuyên càng lớn; đó là tia X cứng. |
|
|
Ứng dụng |
-Sưởi ấm, sấy khô, -Làm bộ phận điều khiển từ xa... -Chụp ảnh hồng ngoại -Trong quân sự: Tên lửa tìm mục tiêu; chụp ảnh quay phim HN; ống nhòm hồng ngoại để quan sát ban đêm... |
-Tiệt trùng thực phẩm, dụng cụ y tế, -Tìm vết nứt trên bề mặt sản phẩm, chữa bệnh còi xương.
|
-Chụp X quang; chiếu điện -Chụp ảnh bên trong sản phẩm -Chữa bệnh ung thư nông |
4.3.Thang sóng điện từ.
+ Sóng vô tuyến, tia hồng ngoại, ánh sáng nhìn thấy, tia tử ngoại, tia Rơnghen, tia gamma là sóng điện từ.
Các loại sóng điện từ đó được tạo ra bởi những cách rất khác nhau, nhưng về bản chất thì chúng cũng chỉ là một và giữa chúng không có một ranh giới nào rỏ rệt.
+Tuy vậy, vì có 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, cách phát khác nhau).
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.
Với các tia có bước sóng dài ta dễ quan sát hiện tượng giao thoa.
-Sắp xếp thang sóng điện từ theo thứ tự bước sóng tăng dần (hay tần số giảm dần):
.png)
B. Bài tập minh họa
Bài 1:
Trong thí nghiệm Y-âng, nguồn S phát bức xạ đơn sắc \(\lambda \), màn quan sát cách mặt phẳng hai khe một khoảng không đổi D, khoảng cách giữa hai khe S1S2 = a có thể thay đổi (nhưng S1 và S2 luôn cách đều S). Xét điểm M trên màn, lúc đầu là vân sáng bậc 4, nếu lần lượt giảm hoặc tăng khoảng cách S1S2 một lượng \(\Delta a\) thì tại đó là vân sáng bậc k và bậc 3k. Nếu tăng khoảng cách S1S2 thêm \(2\Delta a\) thì tại M là bao nhiêu ?
Hướng dẫn giải:
Giả sử tại M là vân sáng bậc k’ khi tăng S1S2 thêm 2Da
Ta có xM = \(4\frac{{\lambda D}}{a} = k\frac{{\lambda D}}{{a - \Delta a}} = 3k\frac{{\lambda D}}{{a + \Delta a}} = k'\frac{{\lambda D}}{{a + 2\Delta a}}\)
\(\begin{array}{l}
\Rightarrow \frac{a}{4} = \frac{{a - \Delta a}}{k} = \frac{{a + \Delta a}}{{3k}} = \frac{{a + 2\Delta a}}{{k'}}\\
\Rightarrow k = 2;k' = 8
\end{array}\)
Bài 2:
Trong thí nghiệm I - âng về giao thoa ánh sáng . Chiếu hai khe ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ1 = 0,6μm thì trên màn quan sát, ta thấy có 6 vân sáng liên tiếp cách nhau 9mm. Nếu chiếu hai khe đồng thời hai bức xạ λ1 và λ2 thì người ta thấy tại M cách vân trung tâm 10,8mm vân có màu giống vân trung tâm, trong khoảng giữa M và vân sáng trung tâm còn có 2 vị trí vân sáng giống màu vân trung tâm. Tìm bước sóng của bức xạ λ2 ?
A. 0,4 μm. B. 0,38 μm. C. 0,65 μm. D. 0,76 μm.
Hướng dẫn giải:
Khoảng vân i1 = 9mm/(6-1) = 1,8mm
\(\frac{{{x_M}}}{{{i_1}}} = \frac{{10,8}}{{1,8}} = 6\)
Tại M là vân sáng bậc 6 của bức xạ λ1.
Khoảng cách giữa vân sáng cùng màu và gần nhất vân sáng trung tâm là:
x = \(\frac{{10,8}}{3} = 3,6mm\), ứng với vân sáng bậc hai của bức xạ λ1
Do đó 2i1 = ki2
→ \(2\frac{D}{a}{\lambda _1} = k\frac{D}{a}{\lambda _2} \Rightarrow {\lambda _2} = \frac{{2{\lambda _1}}}{k} = \frac{{1,2}}{k}(\mu m)\)
Với k là số nguyên. k = \(\frac{{1,2}}{{{\lambda _2}}}\).
Trong 4 giá trị của bức xạ λ2 đã cho chỉ có bức xạ λ = 0,4 µm cho k = 3 là số nguyên.
Chọn đáp án A
Trắc nghiệm Vật Lý 12 Chương 5
Đề kiểm tra Vật Lý 12 Chương 5
Đề kiểm tra trắc nghiệm online Chương 5 Vật lý 12 (Thi Online)
Phần này các em được làm trắc nghiệm online trong vòng 45 phút để kiểm tra năng lực và sau đó đối chiếu kết quả và xem đáp án chi tiết từng câu hỏi.
Đề kiểm tra Chương 5 Vật lý 12 (Tải File)
Phần này các em có thể xem online hoặc tải file đề thi về tham khảo gồm đầy đủ câu hỏi và đáp án làm bài.
Lý thuyết từng bài chương 5 và hướng dẫn giải bài tập SGK
Lý thuyết các bài học Vật lý 12 Chương 5
Hướng dẫn giải Vật lý 12 Chương 5
Trên đây là tài liệu Ôn tập Vật lý 12 Chương 5 Sóng Ánh Sáng. Hy vọng rằng tài liệu này sẽ giúp các em ôn tập tốt và hệ thống lại kiến thức Chương 5 hiệu quả hơn. Để thi online và tải file đề thi về máy các em vui lòng đăng nhập vào trang hoc247.net và ấn chọn chức năng "Thi Online" hoặc "Tải về". Ngoài ra, các em còn có thể chia sẻ lên Facebook để giới thiệu bạn bè cùng vào học, tích lũy thêm điểm HP và có cơ hội nhận thêm nhiều phần quà có giá trị từ HỌC247 !
