®Æng viÖt hïng hÖ thèng
®Æng viÖt hïng hÖ thèng ®Æng viÖt hïng hÖ thèng
®Æng viÖt hïng hÖ thèng kiÕn thøc träng t©m vËt lÝ
kiÕn thøc träng t©m vËt lÝ kiÕn thøc träng t©m vËt lÝ
kiÕn thøc träng t©m vËt lÝ Website : www.hocmai.vn - Ngôi trường chung của học trò Việt !

CHƯƠNG 5. SÓNG ÁNH SÁNG
1) TÁN SẮC ÁNH SÁNG


 Hiện tượng tán sắc ánh sáng
Là hiện tượng lăng kính phân tách một chùm ánh sáng phức tạp (ánh sáng trắng) thành các chùm ánh sáng đơn sắc.


 Ánh sáng đơn sắc

Là ánh sáng chỉ bị lệch về phía đáy của lăng kính mà không bị tán sắc qua lăng kính.

Mỗi ánh sáng đơn sắc có một màu duy nhất được gọi là màu đơn sắc, tương ứng cũng có một giá trị bước
sóng duy nhất ứng với màu đơn sắc đó.


 Ánh sáng trắng
Là ánh sáng bị lăng kính phân tách thành các chùm ánh sáng đơn sắc đồng thời chùm ánh sáng đơn sắc bị lệch về đáy
của lăng kính, hoặc có thể coi ánh sáng trắng là tập hợp của vô số các ánh sáng đơn sắc có màu biến thiên từ đỏ tới

truy
ề
n ánh sáng trong môi tr
ườ
ng có chi
ế
t su
ấ
t n.
Khi ánh sáng truy
ề
n t
ừ
môi tr
ườ
ng
(1)
sang môi tr
ườ
ng
(2)
thì ta có
= → =
1 1 1 1
2 1 2 1
v n n
.
v n n
λ
λ

n:
λ
λλ
λ
đỏ
>
λ
λλ
λ
cam
>
λ
λλ
λ
vàng
>
λ
λλ
λ
lục
>
λ
λλ
λ
lam
>
λ
λλ
λ
chàm

ổ

để
phân tích m
ộ
t chùm ánh sáng
đ
a s
ắ
c thành các thành ph
ầ
n
đơ
n s
ắ
c.

Các hi
ệ
n t
ượ
ng trong t
ự
nhiên nh
ư
c
ầ
u vòng, bong bóng xà phòng… xay ra do tán s
ắ
c ánh sáng.

độ
l
ệ
ch v
ớ
i ánh sáng màu vàng
ở
trên là c
ự
c
ti
ể
u.
a) Tính góc t
ớ
i.
b) Tìm góc l
ệ
ch v
ớ
i ánh sáng màu vàng.
H
ướ
ng d
ẫ
n gi
ả
i:
a)
Do góc lệch ứng với ánh sáng vàng cực tiểu nên i

ể
u D
min
= 2i – A = 120
0
– 60
0
60
0

Ví d
ụ
2: M
ộ
t l
ă
ng kính có ti
ế
t di
ệ
n th
ẳ
ng là tam giác ABC, góc chi
ế
t quang A = 60
0
. Chi
ế
t su
ấ

ấ
y tia
đỏ

HÖ thèng kiÕn thøc träng t©m vËt lÝ
HÖ thèng kiÕn thøc träng t©m vËt lÝHÖ thèng kiÕn thøc träng t©m vËt lÝ
HÖ thèng kiÕn thøc träng t©m vËt lÝ (Sóng ánh sáng - Lượng tử - Hạt nhân)
®Æng viÖt hïng hÖ thèng
®Æng viÖt hïng hÖ thèng ®Æng viÖt hïng hÖ thèng
®Æng viÖt hïng hÖ thèng kiÕn thøc träng t©m vËt lÝ
kiÕn thøc träng t©m vËt lÝ kiÕn thøc träng t©m vËt lÝ
kiÕn thøc träng t©m vËt lÝ Website : www.hocmai.vn - Ngôi trường chung của học trò Việt !
có tia ló đối xứng với tia tới qua mặt phân giác của góc chiết quang A. Góc tới i và góc khúc xạ r
1
của tia tím có
giá trị bao nhiêu ?
Hướng dẫn giải:
Do chiết suất của lăng kính nhỏ nhất với ánh sáng đỏ và lớn nhất với ánh sáng tím nên ta có
do tím
n 2, n 3= =

Chùm sáng chi
ế
u vào l

i tia t
ớ
i qua m
ặ
t phân giác c
ủ
a góc chi
ế
t
quang A nên tia
đỏ
có góc l
ệ
ch c
ự
c ti
ể
u, khi
đ
ó r
1đỏ
= r
2đỏ
= r = A/2 = 30
0

Áp d
ụ
ng công th
ứ

ớ
i ánh sáng tím
ta
đượ
c
0
0
tím 1tím 1tím 1tím 1tím
sini sin45 2
sini n sin r 3sin r sinr r 24
3 3 2 3
= = → = = = → =
Ví dụ 3: Một lăng kính có góc chiết quang A = 45
0
. Tia sáng đơn sắc tới lăng kính và ló ra khỏi lăng kính với
góc ló bằng góc tới, góc lệch 15
0
.
a) Góc khúc xạ lần thứ nhất r
1
của tia sáng trên bằng bao nhiêu?
b) Chiết suất của lăng kính đối với tia sáng nói trên có giá trị bao nhiêu?
Hướng dẫn giải:
a)
Do góc t
ớ
i và góc ló b
ằ
ng nhau nên tr
ườ

0
Áp d
ụ
ng công th
ứ
c l
ă
ng kính ta
đượ
c
0
sini sin30
sini nsin r n 1,3
sinr sin 22 30'
= → = = =
Ví dụ 4: Một lăng kính có góc chiết quang 6
0
, chiết suất 1,6 đặt trong không khí. Chiếu một tia sáng đơn sắc
tới mặt bên của lăng kính với góc tới rất nhỏ. Tính góc lệch của tia sáng qua lăng kính
Hướng dẫn giải:
Do góc tới i là góc nhỏ nên áp dụng công thức D = (n – 1)A = 0,6.6
0
= 3,6
0

2) GIAO THOA ÁNH SÁNG


 Nhiễu xạ ánh sáng


2 1
2 1
2 1
d d
d d
d d
−
− =
+

®Æng viÖt hïng hÖ thèng
®Æng viÖt hïng hÖ thèng ®Æng viÖt hïng hÖ thèng
®Æng viÖt hïng hÖ thèng kiÕn thøc träng t©m vËt lÝ
kiÕn thøc träng t©m vËt lÝ kiÕn thøc träng t©m vËt lÝ
kiÕn thøc träng t©m vËt lÝ Website : www.hocmai.vn - Ngôi trường chung của học trò Việt !
Từ hình vẽ ta có
2
2 2 2
2 2
2 2
2 1
2
2 2 2
1 1
a
d S M D x
2

ớ
i D và
kho
ả
ng cách t
ừ
M
đế
n O c
ũ
ng r
ấ
t nh
ỏ
so v
ớ
i D (hay a, x
<< D) nên ta có công th
ứ
c g
ầ
n
đ
úng:
d
1

≈
D; d
2

( )
s
2 1 s
a.x
D
d d k k x k , 1
D a
λ
− = λ → = λ ⇔ =
Công thức (1) cho phép xác định tọa độ của các vân sáng trên màn.
Với k = 0, thì M ≡ O là vân sáng trung tâm.
Với k = ± 1 thì M là vân sáng bậc 1.
Với k = ± 2 thì M là vân sáng bậc 2….
 Tại M là vân tối khi
( ) ( ) ( )
t
2 1 s
a.x
D
d d 2k 1 2k 1 x 2k 1
2 D 2 2a
λ λ λ
− = + → = + ⇔ = + , (2)
Công thức (2) cho phép xác định tọa độ của các vân tối trên màn.
Với k = 0 và k = –1 thì M là vân tối bậc 1.
Với k = 1 và k = –2 thì M là vân tối bậc 2…
 Khoảng vân (i):
Là khoảng cách giữa hai vân sáng hoặc hai vân tối gần nhau nhất.
Ta có
s s

( ) ( ) ( )
s
s
D
x k k.i
a
D i
x 2k 1 2k 1 k 0,5 i
2a 2
λ
= =
λ
= + = + = + Giữa N vân sáng thì có (n – 1) khoảng vân, nếu biết khoảng cách L giữa N vân sáng thì khoảng vân i được tính bởi
công thức
L
i
n 1
=
−


Chú ý:
 Trong công thức xác định tọa độ của các vân sáng
s
D
x k k.i
a

x

M

a
H
S
1

đặng việt hùng hệ thống
đặng việt hùng hệ thống đặng việt hùng hệ thống
đặng việt hùng hệ thống kiến thức trọng tâm vật lí
kiến thức trọng tâm vật lí kiến thức trọng tâm vật lí
kiến thức trọng tâm vật lí Website : www.hocmai.vn - Ngụi trng chung ca hc trũ Vit !
Vớ d 1:
Vi võn ti bc 4 thỡ nu chn k dng thỡ ly k = 3, khi ú
( )
t
i 7.i
x (4) 2.3 1
2 2
= + =
Nu chn theo chiu õm thỡ ly k = 4, khi ú
( )
t
i 7.i
x (4) 2. 4 1

khe nh t thng ng to ra hai ngun súng kt hp l S
1
v S
2
, khong cỏch gia chỳng l a = 0,5 (mm).
Khong cỏch gia mt phng cha S
1
S
2
v mn quan sỏt (E) l D = 1,5 (m). Khong cỏch t võn sỏng bc 15 n
võn sỏng trung tõm l 2,52 (cm). Tớnh giỏ tr ca bc súng
Hng dn gii:
kho

ng cỏch t

võn sỏng b

c 15

n võn trung tõm cho bi

t v

trớ c

a võn sỏng b

c 15.
Ta cú

Theo bi, khong cỏch gia 7 võn sỏng l 9 (mm), m gia 7 võn sỏng cú 6 khong võn, khi ú 6.i = 9 (mm)
3 3
6
a.i 1,5.10 .1,5.10
i 1,5 (mm) 0,75.10 (m) 0,75 (àm).
D 3


= = = = =

b)
Ta ca võn sỏng bc 4 l x
s
(4) =

4i =

6 (mm).
V trớ võn ti bc 3 theo chiu dng ng vi k = 2, nờn cú x
t
(2) =

(2 + 0,5)i =

3,75 (mm).
Khi ú ta ca võn ti bc 3 l x =

3,75 (mm).
c)
Ta ca võn sỏng bc 2 l x

s
D
x k k.i
a

= =


Ta võn ti bc k:
( ) ( ) ( )
t
D D
x 2k 1 k 0,5 k 0,5 i
2a a

= + = + = +

Bi toỏn 2: Xỏc nh tớnh cht võn ti im M bit trc ta x
M

Cỏch gii:
Lp t s
M
x
i
:
đặng việt hùng hệ thống
đặng việt hùng hệ thống đặng việt hùng hệ thống
đặng việt hùng hệ thống kiến thức trọng tâm vật lí
kiến thức trọng tâm vật lí kiến thức trọng tâm vật lí




= = = =
b)
Ta cú t

s


M
x
2,8125
2,5 2 0,5 k 2.
i 1,125
= = = + =
V

y t

i M l võn t

i b

c 3.
Vớ d 2: Trong mt thớ nghim I-õng v giao thoa ỏnh sỏng, dựng bc súng n sc cú bc súng .
a) Bit a = 3 (mm), D = 3 (m), khong cỏch gia 9 võn sỏng liờn tip l 4 (mm), tỡm .
b) Xỏc nh võn sỏng bc 2 v võn ti th 5.
c) Ti im M v N cỏch võn sỏng trung tõm ln lt 5,75 (mm) v 7 (mm) l võn sỏng hay võn ti ? Nu cú,
xỏc nh bc ca võn ti M v N.


c hai (cú k = 2) v võn t

i th

n

m (

ng v

i k = 4) l:
( )
s
t
x (2) 2i 1(mm).
x (5) 4 0,5 i 2,25 (mm).
= =
= + =

c)
T

i

i

m M cú
M
x

TH1: Trng giao thoa i xng
M

t tr

ng giao thoa

i x

ng n

u võn trung tõm O n

m t

i chớnh gi

a c

a tr

ng giao thoa. G

i L l

di c

a
tr


m M l võn sỏng hay võn t

i thỡ t

a

c

a M luụn th

a món :
( )
M
L L
k
L L
k.i
2i 2i
2 2
k
L L
x
2 2
1 L 1 L
k
L L
k 0,5 .i
2 2i 2 2i
2 2
k

võn sỏng, võn t

i cú trờn tr

ng giao thoa.
Cỏch gii nhanh:

Khỏi ni

m ph

n nguyờn c

a m

t s

: Ph

n nguyờn c

a m

t s

x, kớ hi

u [x] l ph

n giỏ tr


võn t

i l N

N

u hai

u c

a tr

ng giao thoa l cỏc võn t

i,

t N = L/i.
Khi

ú s

võn sỏng l N, s

võn t

i l N + 1.
đặng việt hùng hệ thống
đặng việt hùng hệ thống đặng việt hùng hệ thống
đặng việt hùng hệ thống kiến thức trọng tâm vật lí

i
= = v
L
5
2.i
= , vy u trng giao thoa l võn sỏng, s võn sỏng l 11 v s võn ti l 10.
TH2: Trng giao thoa khụng i xng
Dng toỏn ny thng l tỡm s võn sỏng hay võn ti cú trờn on P, Q vi P, Q l hai im cho trc v ó bit ta
ca chỳng.
Cỏc gii ngn ngn hn c cú l l tớnh khong võn i, v hỡnh tỡm. Trong trng hp khỏc ta cú th gii cỏc bt
phng trỡnh x
P
x
M
x
Q
, vi M l im xỏc nh ta ca võn sỏng hay võn ti cn tỡm. T ú s cỏc giỏ tr k tha
món chớnh l s võn cn tỡm.
Vớ d 2: Trong thớ nghim giao thoa ỏnh sỏng I-õng, khong cỏch hai khe S
1
S
2
l 1 mm, khong cỏch t S
1
S
2

m mn l 1m, bc súng ỏnh sỏng l 0,5 (àm). Xột hai im M v N ( cựng phớa vi O ) cú ta ln lt l
x
M

di tr

ng giao thoa l L = |x
N
x
M
| = 4,25 (mm).
Do M l võn sỏng b

c 4, N l võn t

i 13 nờn hai

u trỏi tớnh ch

t nhau nờn s

võn sỏng b

ng s

võn t

i.
Ta cú
[ ]
L 4,25
8,5 8.
i 0,5


l a = 1 (mm), kho

ng cỏch t

hai khe S
1
S
2


n mn l D = 1 (m). Chi

u

ng th

i hai ỏnh sỏng

n s

c cú b

c súng

1
= 0,5 (
à
m) v

2

2
. Trờn MN ta

m

c bao nhiờu võn sỏng?

Trong giao thoa ỏnh sỏng b

ng khe I-õng, kho

ng cỏch c

a hai khe a = 2 (mm), kho

ng cỏch t

hai khe

n mn l
D = 3 (m), ỏnh sỏng

n s

c cú b

c súng

= 0,5 (
à

= 0,6 (
à
m). S

võn sỏng quan sỏt

c t

ng hay
gi

m. Tớnh s

võn sỏng quan sỏt

c lỳc ny.