Giáo án ôn thi tốt nghiệp Vật Lý 12- Tính chất sóng hạt của ánh sáng.Tính chất sóng của ánh sáng
1. Hiện tợng tán sắc ánh sáng:
1.Thí nghiệm về sự tán sắc ánh sáng:
*/ Kết luận:
- Hiện tợng ánh sáng trắng khi đi qua LK, có xu hớng bị lệch về phía đáy LK và bị phân tích thành
một dải sáng nhiều màu có màu biến thiên liên tục từ đỏ tới tím: hiện tợng tán sắc ánh sáng.
- Dải màu ánh sáng nói trên gọi là quang phổ của ánh sáng trắng.
- Các tia màu đỏ bị lệch ít nhất, các tia màu tím bị lệch nhiều nhất.
2.Thí nghiệm về ánh sáng đơn sắc:
*/ Kết luận: ASĐS là ánh sáng không bị tán sắc khi đi qua LK.Mỗi ánh sáng có một màu xác định gọi
là màu đơn sắc.
3.Tổng hợp ánh sang trắng:
- ánh sáng trắng là tập hợp của vô số ánh sáng đơn sắc khác nhau có màu biến thiên liên tục từ đỏ tới
tím.
4.Sự phụ thuộc của chiết suất môi tr ờng trong suốt vào màu sắc ánh sáng:
- Các tia sáng đơn sắc khác nhau bị lệch khác nhau khi qua LK: Tia đỏ bị lệch ít nhất, tia tím bị lệch
nhiều nhất. Vậy chiết của chất làm LK phụ thuộc vào màu sắc ánh sáng, đối với ánh sáng đỏ là nhỏ
nhất, với ánh sáng tím là lớn nhất.
2. Hiện tợng giao thoa ánh sáng:
1.Thí nghiệm Iâng hiện t ợng giao thoa ánh sáng:
*/ Thí nghiêm: (SGK)
*/ Giải thích thí nghiệm:
- ánh sáng có tính chất sóng. Những chỗ hai sóng gặp nhau, tăng cờng lẫn nhau cho ra những vạch
sáng, những chỗ hai sóng gặp nhau, triệt tiêu lẫn nhau cho ra những vạch tối.
- Những vạcg sáng tối này gọi là những vân giao thoa.
*/ Giải thích thí nghiêm:
- Trong thí nghiệm Iâng, đèn chiếu Đ chiếu sáng
khe S làm S trở thành một nguồn phát sóng ánh sáng lan toả về phía hai khe S

những vân sáng, những chỗ hai sóng triệt tiêu nhau cho ra những vân tối.
*/ Nếu dùng ánh sáng trắng thì hệ thống vân giao thoa không trùng khít lên nhau, ở chính giữa vân
sáng của các ánh sáng đơn sắc khác nhau nằm trùng với nhau cho ra vân trắng chính giữa, hai bên các
vân sáng của các ánh sáng đơn sắc khác nhau không trùng lên nhau mà nằm kề sát nhau và cho ra
quang phổ có màu cầu vồng.
3. Kết luận:
- Hiện tợng giao thoa ánh sáng là một bằng chứng thực nghiệm quan trọng khẳng định ánh sáng có
tính chất sóng.
- ánh sáng là một loại sóng điện từ.
4. Hệ vân giao thoa. Khoảng vân:
1.Thí nghiệm Iâng hiện t ợng giao thoa ánh sáng:
*/ Giải thích thí nghiệm:
- ánh sáng có tính chất sóng. Những chỗ hai sóng gặp nhau, tăng cờng lẫn nhau cho ra những vạch
sáng, những chỗ hai sóng gặp nhau, triệt tiêu lẫn nhau cho ra những vạch tối.
- Những vạcg sáng tối này gọi là những vân giao thoa.
*/ Giải thích thí nghiêm:
- Trong thí nghiệm Iâng, đèn chiếu Đ chiếu sáng
khe S làm S trở thành một nguồn phát sóng ánh sáng lan toả về phía hai khe S
1
và S
2
, chiếu sáng hai
khe S
1
và S
2
làm chúng trở thành hai nguồn phát ra hai sóng ánh sáng.
25
Giáo án ôn thi tốt nghiệp Vật Lý 12- Tính chất sóng hạt của ánh sáng.


5. Công thức xác định vị trí vân giao thoa. Khoảng vân:
1.Khoảng vân giao thoa:
a/ V trí của các vân giao thoa trong thí nghiệm Iâng:
- Giả sử ta hứng đợc hệ thống vân giao thoa trên một màn ảnh có dạng là những đoạn thẳng sáng,tối
nằm xen kẽ đều đặn và song song với hai khe S
1
S
2
- Lấy mặt phẳng vuông góc với S
1
S
2
và màn ảnh E làm mặt phẳng hình vẽ (H65 SGK).
- Gọi: a = S
1
S
2
: khoảng cách giữa hai khe.
D = IO: khoảng cách từ hai khe tới màn
r
1
, r
2
: chiều dài đờng truyền sáng từ
S
1
S
2
tới màn ảnh.
H

1
= k

(65.1)
r
2
- r
1
= a
x
D
= k

(65.6)
Vậy vị trí của một vân sáng trên màn đợc xác định bởi công thức: x = k
D
a

= k.i
- k: số bậc của vân sáng ( k
Z
)
- Nếu k = 0: ta có vân sáng chính giữa.
- Xen giữa hai vân sáng cạnh nhau là một vân tối.
- Vị trí vân tối: x = ( k +
1 D
)
2 a

; k = 0: vân tối thứ nhất; k = n: vân tối thứ: n +1.

b/B ớc sóng và màu sắc ánh sáng:
Mỗi sóng ánh sáng đơn sắc có một bớc sóng hoàn toàn xác định.
Với sóng ánh sáng màu đỏ:

= 0,76
mà
ánh sáng màu vàng do đèn hơi Na phát ra có bớc sóng

=0,589
àm

ánh sáng màu tím :

= 0,400
mà
*/ Vậy asđs là ánh sáng là a.sáng có bớc sóng hoàn toàn xác định. Màu của ánh sáng đó gọi là màu
đơn sắc hay màu quang phổ.
- Những ánh sáng đơn sắc có bớc sóng lân cận nhau thì có màu gần giống nhau nên trong quang phổ
liên tục ngời ta phân định ra những vùng màu khác nhau.
26
Giáo án ôn thi tốt nghiệp Vật Lý 12- Tính chất sóng hạt của ánh sáng.- Các vùng màu: (SGK)
- Ngoài những màu đơn sắc còn những màu không đơn sắc, đó là tổng hợp của nhiều màu đơn sắc với
mhững tỉ lệ khác nhau.
6. Quang phổ.
1. Máy quang phổ. Quang phổ liên tục:
1.Chiết suất của môi tr ờng trong suốt và b ớc sóng ánh sáng:
- Mỗi sóng a.sáng đơn sắc có bớc sóng hoàn toàn xác định. Mặt khác n của môi trờng trong suốt lại

2
đặt một tấm kính ảnh F đẻ chụp ảnh quang phổ (hoặc một tấm kính mờ để quan
sát q.phổ )
- Nếu nguồn J phát ra một số ánh sáng đơn sắc có các b/sóng
, , ,
1 2 3 4

thì trên tấm kính ảnh
F thu đợc một số vạch màu S
1
,S
2
, S
3
, S
4
trên một nền tối.Mỗi một vạch màu ứng với một tthành phần
đơn sắc do nguồn S phát ra. Tập hợp các vạch màu đó tạo thành quang phổ của nguồn J.
3.Quang phổ liên tục:
a/Định nghĩa:
- Dải ánh sáng có nhiều màu biến thiên liên tục từ đỏ tới tím thu đợc khi chiếu chùm a/s trắng từ
nguồn J vầo khe của MQP : quang phổ liên tục.
b/ Nguồn gốc của QPLT:
- Tất cả những vật rắn, lỏng, khí có tỉ khối lớn khi bị nung nóng đều phát ra QPLT.
- VD: (SGK)
c/Đặc điểm:
- Trong QPLT, các vạch màu cạnh nhau nằm sát nhau đến mức nối liền với nhau tạo nên một dỉa sáng
có màu biến đổi liên tục.
- QPLT không phụ thuộc vào thành pơhần cấu tạo của nguồn sáng mà chỉ phụ tthuộc vào nhiệt độ của
nguồn sáng.

*/ Khi điều kiện trên đợc thoả mãn thì :
- Nếu để đèn Đ phát ánh sáng trắng, ta thuđợc trên nền q.phổ l.tục các vạch tối của quang phổ vạch
hấp thụ của đám hơi hay khí.
- Nếu đột ngột tắt nguồn phát ánh sáng trắng thì nền q.phổ l.tục biến mất, đồng thời những vạch tối
của q.phổ vạch hấp thụ trở thành những vạch màu của q.phổ vạch phát xạ của chính đám hơi hay khí
đó.
Hiện tợng nh vậy gọi là hiện tợng đảo sắc vạch quang phổ.
Kết luận: Vậy ở một nhiệt độ nhất định,một đám hơi hay khí có khả năng phát ra áng sáng đơn sắc
nào thì cũng có khả năng hấp thụ ánh sáng đơn sắc đó.
d/ Phép phân tích quang phổ vạch hấp thụ: (SGK)
- QPHT của nguyên tố nào thì có những đặc điểm riêng đặc trng cho nguyên tố đó. Vì vậy nó đợc
dùng để nhậ biết sự có mặt của nguyên tố trong mẫu chất phức tạp.
3.Phép phân tích quang phổ và tiện lợi của phép phân tích: (SGK)
7. Tia hồng ngoại. Tia tử ngoại:
1.Thí nghiêm phát hiện tia hồng ngoại và tia tử ngoại: (SGK)
Vậy các a.sáng đơn sắc khác nhau thì có tác dụng nhiệt khác nhau.
Ngoài vùng ánh sáng nhìn thấy vẫn có những ánh sáng không nhìn thấy gọi là những bức xạ gây ra
tác dụng nhiệt.
- Những bức xạ nằm ngoài vùng màu đỏ: Những tia hồng ngoại.
- Những bức xạ nằm ngoài vùng màu tím: những tia tử ngoại.
- Các tia tử ngoại có bớc sóng trong khoảng từ 0,18
mà
đến 0,4
mà
: Tia tử ngoại gần.
- Tia tử ngoại tác dụng mạnh lên kính ảnh, làm phát quang một số chất, gây ra một số phản ứng quang
hoá, phản ứng quang hợp và có tác dụng sinh học.
*/ứng dụng:
- Trong công nghiệp: Dùng để phát hiện các vết nứt, vết xớc nhỏ trên các sản phẩm tiện, sản phẩm
đúc. Trong y học: Chữa bệnh còi xơng.

*/ Tính chất:
- Tia tử ngoại bị thuỷ tinh, nớc hấp thụ mạnh, thạch anh thì gần nh trong suốt đối với các tia tử ngoại
gần.
28
Giáo án ôn thi tốt nghiệp Vật Lý 12- Tính chất sóng hạt của ánh sáng.- Tia Rơnghen không bị lệch khi đi qua điện từ trờng, chứng tỏ Tia Rơnghen không mang điện.
- Các Tia Rơnghen có bớc sóng trong khoảng
10
-12
m: Tia Rơnghen cứng. ác Tia Rơnghen có bớc sóng trong khoảng 10
-8
m: Tia Rơnghen mềm
*/ Giải thích cơ chế phát tia Rơnghen:
- Các e
-
trong tia katốt đã đợc tăng tốc trong điện trờng mạnh nên thu đợc động năng rất lớn.
- Khi đến đối âm cực, chúng gặp các nguyên tử của đối âm cực, xuyên sâu vào lớp vỏ của các nguyên
tử, tơng tác với hạt nhân ng.tử và các electron ở các lớp này. Trong sự tơng tác đó phát ra một sóng
điện từ có bớc sóng rất ngắn mà ta gọi là bức xạ hãm: Đó chính là tia Rơnghen.
- Phần lớn động năng của e
-
khi tơng tác bị biến thành nội năng làm nóng đối âm cực, phần còn lại
thành năng lợng của tia Rơnghen.
Lợng tử ánh sáng.
1. Hiện tợng quang điện:
- Dòng điện trong TBQĐ có chiều từ A sang K. Nó là dòng các e
-
quang điện bay từ K sang A dới tác


o
b/ Định luật quang điện thứ hai: (SGK)
c/ Định luật quang điện thứ ba: (SGK) eU
h
=
o
2
mv
2
- Theo thuyết sóng ánh sáng: nếu
c.đ a.s càng mạnh làm cho các e
-
dao động càng mạnh. nếu tăng cờng độ a/sáng kích thích đạt tới một giá trị đủ lớn thì sẽ làm cho các
3. Các tính chất và công dụng của tia Rơnghen:
- Tính chất nổi bật của tia Rơnghen là khả năng đâm xuyên:
+Tia Rơnghen dễ dàng xuyên qua những vật chắn sáng thông thờng.
+ Đi qua kim loại khó khăn hơn, KL có khối lợng riêng càng lớn thì khả năng cản trở tia Rơnghen
càng mạnh. Ví dụ: (SGK)
- Tia Rơnghen tác dụng mạnh lên kính ảnh, có tác dụng làm phát quang một số chất.
- Có khả năng ion hoá chất khí
- Có tác dụng sinh lý: diệt vi khuẩn huỷ hoại tế bào
1.Thí nghiệm Hecxơ: (SGK)
2. Thí nghiệm với tế bào quang điện:
a/ Tế bào quang điện: (SGK)
- ánh sáng do hồ quang phát ra đợc chiếu qua một kính lọc sắc F để lọc lấy một thành phần đơn sắc
nhất định rồi cho chiếu vào Katốt của TBQĐ.
- Thiết lập giữa A và K một điện trờng nhờ bộ nguồn E, hiệu điện thế giữa A và K có thể thay đổi nhờ
chốt cắm C.
- Vôn kế V dùng đo HĐT giữa Avà K.


e
-
bật ra và gây ra hiệh tợng quang điện. Vậy bất kỳ ánh sáng nào cũng có khả năng gây ra hiện tợng
q.điện miễn là có cờng độ đủ lớn. Động năng ban đầu cực đại của e
-
quang điện phụ thuộc vào cờng
độ của chùm ánh sáng k.thích. Tất cả những điều này mâu thuẫn với các định luật quang điện nên
thuyết sóng ánh sáng không giải thích đợc các định luật quang điện.
- Các lợng tử ánh sáng không thay đổi khi ánh sáng truyền đi , không phụ thuộc khoảng cách tới
nguồn sáng.
- Trong hiện tợng quang điện có sự hấp thụ hoàn toàn fôton a/sáng chiếu tới.Mỗi fôton khi đợc hấp
thụ sẽ truyền toàn bộ năng lợng của nó cho electron.
- Với các e
-
ở lớp sâu bên trong, khi chuyển động lên trên bề mặt K, chúng va chạm với các ion KL
và các e
-
khác nên mất đi một phần năng lợng. Cho nên động năng ban đầu cực đại E
o
của chúng nhỏ
hơn E
o
của các e
-
trên bề mặt.
b/ Giải thích định lụât quang điện thứ hai:
- Với chùm ánh sáng kích thích thoả mãn định luật quang điện thứ nhất thì số e
-
quang điện trong một

+/ Theo Anhxtanh:
- Mỗi chùm sáng coi nh một chùm hạt, mỗi hạt là một fôton ánh sáng , mỗi fôton ánh sáng ứng với
một lợng tử nănglợng ánh sáng.
Với các e
-
trên bề mặt K, năng lợng này đợc sử dụng vào hai việc:
+/ Cung cấp cho e
-
một công A để e
-
thắng đợc lực liên kết tinh thể và thoát ra ngoài thành e
-
quang
điện.Khi đó công A: công thoát
+/ Cung cấp cho e
-
một động năng ban đầu cực đại: E
0max
=
2
mv
o
2
(73.3)
Vậy

= hf = h
c

= A +



4.L ỡng tính sóng hạt của ánh sáng:
- Mọi ánh sáng đều có chung bản chất là sóng điện từ.A.sáng vừa có tính chất sóng vừa có tính chất
hạt cho nên nói ánh sáng có tính chất lỡng tính sóng hạt.
- Những a/sáng có bớc sóng càng ngắn thì fôton của những a.sáng đó có năng lợng càng lớn, t/c hạt
thể hiện càng rõ, tính chất sóng thể hiện yếu.Tính chất hạt thể hiện qua khả năng đâm xuyên, t/d
quang điện, t/d Ion hoá, t/d phát quang.
30
Giáo án ôn thi tốt nghiệp Vật Lý 12- Tính chất sóng hạt của ánh sáng.- Hiện tợng điện trở của chất bán dẫn giảm mạnh khi bị chiếu sáng gọi là hiện tợng quang dẫn.
- Trong h.tợng quang dẫn, mỗi phôton của ánh sáng k.thích khi bị hấp thụ sẽ giải phóng một electron
liên kết để nó trở trành e
-
tự do. Các e
-
chuyển động tự do trong khối chất bán dẫn gọi là electron dẫn.
- Mỗi e
-

khi đợc giải phóng sẽ để lại một lỗ trống mang điện dơng cũng tham gia vào quá trình dẫn
điện của chất bán dẫn. H.tợng giải phóng các e
-
trở thành các e
-
dẫn gọi là hiện tợng quang điện trong
hiện tợng quang dẫn.
- Đối với hiện tợng quang dẫn không cần đòi hỏi phôton có năng lợng lớn chỉ cần phôton của ánh

- E
n


= hf
mn
= E
m
- E
n
- Ngợc lại nếu ng.tử đang ở trạng thái dừng có mức năng lợng E
n
thấp mà hấp thụ một phôtôn có năng
lợng

= hf
mn
= E
m
- E
n
thì nó sẽ chuyển lên trạng thái dừng có mức năng lợng E
n
lớn hơn.
* Hệ qủa của hai tiên đề Bor:
Trong các trạng thái dừng của nguyên tử , e
-
chỉ chuyển động quanh hạt nhân theo những quỹ đạo có
bán kính hoàn toàn xác định gọi là các quỹ đạo dừng.
*/ Đối với ng.tử Hiđrô: Bán kính các quỹ đạo dừng tăng tỷ lệ với bình phơng các số nguyên liên tiếp.

2
O.Trên mătl lớp Cu
2
O
có phủ lớp vàng mỏng mà ánh sáng có thể đi qua làm điện cực thứ hia.
- Tại chỗ tiếp xúc giữa lớp Cu
2
O và Cu hình thành một lớp tiếp xúc chỉ cho phép e
-
đi theo một chiều
từ cực Cu
2
O sang cực Cu.
*/Hoạt động:
- Khi chiếu a.sáng k.thích thích hợp vào bề mặt lớp Cu
2
O thì ánh sáng giải phóng e
-
liên kết trong lớp
Cu
2
O thành e
-
dẫn.
1.Mẫu nguyên tử Bor:
a/ Tiên đề về các trạng thái dừng: (SGK)
b/ Tiên đề về sự bức xạ và hấp thụ năng l ợng của nguyên tử :
31
Giáo án ôn thi tốt nghiệp Vật Lý 12- Tính chất sóng hạt của ánh sáng.


: e
-
chuyển từ quỹ đạo P

L
2. Giải thích sự tạo thành quang phổ vạch của nguyên tử Hiđrô:
a/ Quang phổ vạch phát xạ của nguyên tử Hiđrô:
+ Dãy Laiman: nằm trong vùng tử ngoại.
+ Dãy Banme: Một phần nằm trong vùng tử ngoại, một phần nằn trong vùng ánh sáng nhìn thấy.
Vùng nằm trong vùng ánh sáng nhìn thấy gồm có bốn vạch:
Đỏ - H

; Lam- H


; Chàm H

; Tím - H

.
+ Dãy Pasen: Nằm trong vùng hồng ngoại.
b/ Gải thích sự hình thành quang phổ vạch của nguyên tử Hiđrô:
-ở trạng thái cơ bản, ng.tử Hiđrô có năng lợng thấp nhất, e
-
ch.động trên quỹ đạo K.
- Khi ng.tử nhận năng lợng k.thích, e
-
ch.động lên các quỹ đạo có mức năng lợng cao hơn: L ; M : N
O ; P và ng.tử sống ở trạng thái kích thích.
- Thời gian nguyên tử sống ở trạng thái k.thích rất ngắn (khoảng 10