ĐT 0912.16.43.44
LỜI NÓI ĐẦU
-
Các em học sinh thân mến!
Hình thức thi trắc nghiệm hiện nay của Bộ giáo dục và Đào tạo đối với môn Vật lý và một số môn
học khác là một hình thức rất khoa học và đánh giá tương đối toàn diện năng lực học sinh. Nhưng với
những gì chúng ta đã biết, cách tư duy tự luận là chưa đủ, đòi hỏi thầy và trò phải thay đổi cho phù hợp. Để
giúp các em đáp ứng được các kỳ thi Tốt nghiệp THPT, thi Đại Học,cao đẳng thầy biên soạn cuốn
“Giải nhanh Vật lý 12”
Cuốn “Giải nhanh Vật lý 12” được viết dựa trên cơ sở 02 cuốn sách giáo khoa cơ bản và nâng cao
theo tinh thần giảm tải của Bộ giáo dục và Đào tạo và một số tài liệu tham khảo có uy tín. Cuốn sách này
bổ sung cho những bài giảng của thầy trên các lớp học thêm và học chính khóa bao gồm các phần:
Phần 1: Tổng hợp các công thức giải nhanh và kiến thức ngắn gọn của chuyên đề
Phần 2: Phương pháp giải và một số bài toán mẫu có lời giải
Phần 3: Giới thiệu các câu hỏi hay và khó của chuyên đề ( có đáp án).
Phần 4: Giới thiệu các câu hỏi thi Đại học, cao đẳng thuộc chuyên đề ( có đáp án).
Phần 5 : Giới thiệu đề thi Đại học 2013 ( Có lời giải chi tiết ), cấu trúc đề thi ĐH,CĐ năm 2014
Trong quá trình học thêm và sử dụng tài liệu các em cần rút ra các cách giải và cách nhớ nhanh và
chính xác cho từng dạng bài để tiết kiện nhiều thời gian làm bài nhất. Các em hãy quan tâm các lưu ý
trong cuốn sách này cho các dạng bài để giải nhanh , hiệu quả và hạn chế sai sót.
Chúc các em sử dụng cuốn sách hiệu quả nhất cho các kỳ thi. Mặc dù bản thân tôi đã rất cố gắng
nhưng không thể tránh khỏi thiếu sót , rất mong nhận được các góp chân thành của đồng nghiệp và các em
học sinh.
Xin chân thành cảm ơn !
Ngày 19 tháng 6 năm 2015
trung quá nhiều thời gian cho một câu nào đó. Nếu chưa giải quyết được ngay thì nên chuyển sang câu
khác, lần lượt đến hết, sau đó sẽ quay lại nếu còn thời gian. Đừng để xảy ra tình trạng’ mắc ‘ ở một câu
mà bỏ qua cơ hội giành điểm ở những câu khác trong khả năng có thể làm đúng ngay được ở phía sau.
5. Không nên thử vận may bằng ‘ tuỳ chọn ‘ khi còn nhiều thời gian làm bài.
Các em không nên liều thử vận may khi còn rất nhiều cơ hội và thời gian để làm bài thi.
6. Các em không nên bỏ lại hoặc không trả lời một câu nào ;
cố gắng trả lời tất cả các câu trắc nghiệm của đề thi ; khi còn ít thời gian hãy tập trung cao tư duy suy
luận có thể xuất hiện ý ‘ chói lọi ’ phán đoán và lọc được phương án đúng. Khi còn khoảng 5-10 phút
mà chưa làm(tô) được hết các câu thì hãy lựa chọn 1 đáp án có xác xuất đúng nhất theo ý mình dể
làm(tô) vào phiếu trả lời trắc nghiệm. Cố gắng làm(tô) hết 50 câu trong đề thi, không bỏ lại một câu
nào.
Trên đây là một số điểm cần lưu ý khi làm bài trắc nghiệm khách quan.
Chúc các em thành công trong các kì thi sắp tới.
GIẢI NHANH VẬT LÝ 12-CHUYÊN ĐỀ 5
Website: />
2
T 0912.16.43.44
1
-
CÔNG THứC GIảI NHANH VậT Lí 12
CHUYÊN Đề 5 : SóNG ánh sáng
Do hai nguyờn nhõn nh sau :
nh sỏng trng l hn hp ca nhiu ỏnh sỏng n sc t n tớm .
Chit sut ca cht dựng lm lng kớnh i vi cỏc ỏnh sỏng n sc khỏc nhau thỡ khỏc nhau ( n = g() ).
Chit sut i vi ỏng sỏng thỡ nh nht , i vi ỏnh sỏng tớm thỡ ln nht .
Tc l : n < ncam n2.
n1
GII NHANH VT Lí 12-CHUYấN 5
Website: />
3
ĐT 0912.16.43.44
• Thấu kính : D =
thấu kính )
• Lăng kính :
i’ = n.r’
A = r + r’
D = (n − 1).A
A
r = r’ =
.
2
A
Dmin + A
)= n.sin
2
2
* Góc lệc giữa tia đỏ và tia tím : ∆D = Dtím − Dđỏ .
Chú ý : Khi khảo sát với ánh sáng đơn sắc nào thì chiết suất n ứng với ánh sáng đơn sắc đó .
sin(
6.Ví dụ :
- Khi chiếu ánh sáng trắng qua lăng kính , xét tia màu đỏ ta có công thức :
sin i = nđ . sin rđ ; sin i ' d = nđ sin r ' đ ;
(á.sáng trắng)
A = rđ + r ' đ ; Dđ = i + i ' đ − A .
Các ánh sáng đơn sắc khác cũng áp dụng tương tự như áng sáng đỏ .
- Khí chiếu ánh sáng trắng từ không khí đến bề mặt nước dưới góc tới i ,
tia sáng bị khúc xạ đồng thời bị tách thành các màu từ đỏ đến tím,
trong đó tia đỏ lệch ít nhất tia tím lệch nhiều nhất (như hình bên) .
sin i
sin i
= nđ ;
= nt .
i
∆r
tím
đỏ
Ánh sáng trắng
Quang trục chính
=> Khoảng cách giữa hai tiêu điểm đỏ và tím là :
O
Ft tím
Fđ
đỏ
ft
x
x = Ft Fđ = f đ − f t
fđ
Chủ đề 2 : Hiện tượng nhiễu xạ
Hiện tượng nhiễu xạ :
• Hiện tượng nhiễu xạ là hiện tượng ánh sáng không tuân theo định luật truyền thẳng .
• Hiện tượng nhiễu xạ quan sát được khi ánh sáng truyền qua lổ nhỏ , hoặc gần mép của những vật trong
x
1. Định nghĩa : Hai sóng ánh sáng kết hợp gặp nhau sẽ tạo nên hệ
k = +1
thống vân sáng tối xen kẽ cách đều nhau gọi là hiện tượng giao thoa.
i
ánh sáng
k=0
O
2. Các cơng thức trong giao thoa sáng đơn sắc với hai khe Y-âng
a.x
k=-1
• Hiệu đường đi : δ = d 2 − d1 =
D
λ .D
• Khoảng vân i = x(k+1) – xk =
a
λ.D
= k .i
• Vị trí vân sáng bậc k : xk = k .
a
Trong đó : k = 0 , ± 1 , ± 2 , ± 3 , . . . . gọi là bậc giao thoa
Với k = 0 : tại O có vân sáng bậc khơng hay vân sáng trung tâm ; k = ± 1 : x là vị trí vân sáng bậc nhất
( gồn hai vân đối xứng với nhau qua vân sáng trug tâm )
λ : bước sóng (m) ;
M2
a khoảng cách giữa hai khe S 1S 2 (m) ;
A
D : khoảng cách từ hai khe đến màn (m) ,
(D >> a) .
S1
i
• Giao thoa trong mơi trường có chiết suất n : Với a và D khơng đổi thì bước sóng và khoảng vân giảm
λ
i
đi n lần so với bước sóng và khồng vân trong chân khơng , tức là : λ ' =
; i' = .
n
n
• Cách tính số vân trong giao thoa trường:
Bề rộng L của vùng giao thoa quan sát được trên màn ảnh gọi là giao thoa trường. Số vân sáng và
số vân tối trong giao thoa trường xác đònh như sau:
L
- Số vân sáng : m = 2. + 1 ;
2i
L 1
- số vân tối: m’ = 2. +
2i 2
Chú ý: đại lượng trong dấu móc vuông là phần nguyên của chúng.
• Tại M có toạ độ xM là một vân tối khi :
3. Giao thoa với ánh sáng trắng:
GIẢI NHANH VẬT LÝ 12-CHUN ĐỀ 5
Website: />
5
ĐT 0912.16.43.44
-
(Chú ý : Các bước sóng màu đỏ và màu tím tùy thuộc vào đề bài cho. Bình thường thì lấy các giá trò
như sau : λđđỏ = 0,76 µm , λđtím = 0,38µm )
4. Giao thoa với ánh sáng có nhiều thành phần đơn sắc:
Giả sử ánh sáng dùng làm thí nghiệm Y-âng gồm hai bức xạ λ1 , λ2 thì :
- Ở vị trí trung tâm O hai vân sáng trùng nhau do x1 = x2 = 0 => vân sáng tại O có màu tổng hợp của hai
màu đơn sắc ứng với hai ánh sáng có bước sóng λ1 và λ2 .
λ2
- Ở các vị trí khác thì hai vân sáng trùng nhau khi : x1 = x2 => k1.i1 = k2.i2 => k1 = k 2 .
;
λí
L
với k1 và k2 ∈ Z và k1 ≤
. Màu của các vân này giống màu vân sáng tại O
2.i
(Với L là bề rộng của giao thoa trường)
5. Ứng dụng của hiện tượng giao thoa : Đo bước sóng ánh bằng cách làm thí nghiệm với một ánh sáng
i.a
đơn sắc rối đo các khoảng cách D, a , i rối dùng cơng thức λ =
để xác định bước sóng λ .
D
Từ các kết quả đo bước sóng λ cho thấy :
• Mỗi ánh sáng đơn sắc có một bước sóng (hay tần số) xác đinh .
• Ánh sáng nhìn thấy có phổ bước sóng từ 0,38µm (ứng với ánh sáng tím) đến 0,76µm (ứng với ánh sáng
đỏ)
• Với những ánh sáng có bước sóng rất gần nhau thì màu sắc của chúng gần giống nhau , mắt người rất
khó phân biệt rõ màu của chúng . Vì vậy người ta phân định 7 vùng màu chính ứng với các khoảng bước
sóng tương ứng của từng vùng (xem bảng ở SGK)
Chủ đề 4*: Giao thoa bởi: (chương trình nâng cao-ĐỌC THÊM)
lưỡng lăng kính
2 nữa thấu kính
E
A1
P1
β
S1
I
S
O
S2
P2
A2
d
d’
D
2 . Giao thoa bởi hai nửa thấu kính hội tụ (bán thấu kính Bilet) :
L1
O1
S
O’
hơn OI, tức là D ≥ HI. Khi D = HI thì
trên màn chỉ có 1 vân sáng tại I .
• Công thức thấu kính dùng để xác
1 1 1
d. f
= + → d'=
định d’:
f d d'
d−f
• Thường dùng tính chất của tam giác
đồng dạng để tìm các khoảng cách S1S2
, P1P2 , O1O2 , . . .
E
d’
I
M2
D
3.Giao thoa bởi lưỡng gương phẳng
Các đại lượng tương ứng với giao thoa
bằng 2 khe Y-âng và kiến thức thường
dùng :
• a = S1S2 = 2.HS1= 2.IS1.β
• D = HO = HI + IO = IS.β + IO .
• Nguồn sáng S và các ảnh S1 , S2 nằm
trên đường tròn bán kính IS .
ĐT 0912.16.43.44
Chủ đề 5 : Độ dời hệ thống vân trên màn do có bản mỏng (chiều dày e và chiết suất n) .
Khi có bản mỏng ( bản mặt song song ) chiều dày e
và chiết suất n trước khe S1 , Vân sáng trung tâm tại
O’
(e,n)
d’
O sẽ dời đến vị trí O’ (như hình bên)
1
x0
(n − 1).e.D
Với độ dời : OO' = x 0 =
S
d’
1
2
a
a
S2
D
O
Chủ đề 6 : Máy quang phổ - Các loại quang phổ
1. Máy quang phổ :
kính ảnh (E)đặt tại têu diện của thấu kính .
Buồng ảnh có tác dụng ghi lại quang phổ
của nguồn sáng .
2. Quang phổ liên tục :
a.Định nghĩa : Quang phổ liên tục là quang phổ gồm nhiều dãi màu tử đỏ đến tím , nối liền
nhau một cách lien tục .
b.Nguồn phát sinh quang phổ lien tục : Các chất rắn , chất lỏng , chất khí ở áp suất lớn khi bị
nung nóng sẽ phát ra quang phổ lien tục .
c.Tính chất :
- Quang phổ liên tục không phụ thuộc vào bản chất của vật phát sáng .
- Quang phổ liên tục phụ thuộc vào nhiệt độ của vật phát sáng . Khi nhiệt độ tăng dần thì cường độ
bức xạ càng mạnh và miềm quang phổ lan dần từ bức xạ có bước sóng dài sang bức xạ có bước
sóng ngắn.
3.Quang phổ vạch phát xạ :
a.Định nghĩa : Quang phổ gồm các vạch màu riêng lẽ , ngăn cách nhau bằng những khoảng tối,
được gọi là quang phổ vạch phát xạ .
-
GIẢI NHANH VẬT LÝ 12-CHUYÊN ĐỀ 5
Website: />
8
ĐT 0912.16.43.44
b.Nguồn phát ra quang phổ vạch phát xạ : Các chất khí hay hơi ở áp suất thấp phát ra khi bị
kích thích phát sáng .
c.Tính chất :
- Mỗi nguyên tố hoá học khi bị kích thích , phát ra các bức xạ có bước sóng xác định và cho một
a/ Định
Là bức xạ không nhìn
Là bức xạ không nhìn thấy ,
Là bức xạ có bước sóng
nghĩa
thấy, có bước sóng dài hơn có bước sóng ngắn hơn bước ngắn hơn bước sóng của
bước sóng ánh sáng đỏ .
sóng ánh sáng tím .
tia tử ngoại .
λ > 0,76µm đến vài mm .
0,001 µm < λ < 0,38 µm .
10−11m < λ < 10−8 m .
b/ Nguồn
phát
c/ Bản chất và
tính chất
Mọi vật, dù có nhiệt độ
thấp đều phát ra tia hồng
ngoại .
Lò than , lò sưởi điện , đèn
điện dây tóc … là những
nguồn phát tia hồng ngoại
rất mạnh .
Các vật bị nung nóng đến
nhiệt độ cao (trên 20000C) sẽ
phát ra tia tử ngoại . Ở nhiệt
độ trên 30000C vật ra tia tử
rất mạnh , bước sóng càng
ngắn đâm xuyên càng
mạnh.
- Tác dụng mạnh lên kính
ảnh .
- Làm ion hoá chất khí .
- Làm phát quang một số
GIẢI NHANH VẬT LÝ 12-CHUYÊN ĐỀ 5
Website: />
9
dẫn .
e/ Ứng dụng
ĐT 0912.16.43.44
- Có tác dụng sinh lí , huỷ
diệt tế bào, làm hại mắt . . .
- Gây ra hện tượng quang
điện .
- Sây khơ , sưởi ấm .
- Sử dụng trong các thiết bị
điều khiển từ xa .
- Chụp ành bề mặt đất từ vệ
tinh .
- Ứng dụng nhiều trong kỹ
thuật qn sự . . .
3. Thang sóng điện từ :
- Sóng vơ tuyến , tia hồng ngoại, ánh sáng nhìn thấy, tia tử ngoại , tia X , tia gamma đều có bản chất
là sóng điện từ . Chúng có cách thu , phát khác nhau , có những tính chất rất khác nhau và giữa
chúng khơng có ranh giới rõ rệt .
- Những sóng điện từ có bước sóng dài thì dễ quan sát hiện tượng giao thoa, bước sóng càng ngắn thì
tính đâm xun càng mạnh .
- Thang sóng điện từ được sắp xếp và phân loại theo thứ tự bước sóng giảm dần từ trái qua phải .
1. Công thức cơ bản:
PHẦN 2.CƠNG THỨC GIẢI NHANH
λ.D
(k = 0 : vân trung tâm ; k = ± 1 : vân bậc 1 ; k = ± 2 : vân bậc 2)
a
1 λ .D
- Vò trí vân tối: x = k + ÷
k = 0, k = -1: Vân tối thứ nhất
2 a
k = 1, k = -2: Vân tối thứ hai
k = 2, k = -3: Vân tối thứ ba
- Vò trí vân sáng: x = k .
1 λD
1 λD
(lưu ý: Vị trí vân tối thứ k +1 : x = k + ÷
i
x
1
* M = K + :vân tối thứ K+1 (K là số ngun)
i
2
3.Tìm số vân trên khoảng quan sát (giao thoa trường) L:
L
= K + số lẻ
Lập tỉ
(K số ngun dương)
2i
♣Số vân sáng(là số lẻ): 2K+1
♣Số vân tối:(là số chẵn)
◦ lẽ ≥ 0,5: có 2K+2 vân tối
◦ lẽ
l
khoảng vân: l n = Þ in = n =
n
a
n
9.Khi nguồn sáng S di chuyển theo phương song song với S1S2 thì hệ vân di chuyển ngược chiều và
khoảng vân i vẫn khơng đổi.
D
Độ dời của hệ vân là: x0 = d
D1
Trong đó: D là khoảng cách từ 2 khe tới màn
D1 là khoảng cách từ nguồn sáng tới 2 khe
d là độ dịch chuyển của nguồn sáng
GIẢI NHANH VẬT LÝ 12-CHUN ĐỀ 5
Website: />
11
ĐT 0912.16.43.44
10. Khi trên đường truyền của ánh sáng từ khe S1 (hoặc S2) được đặt một bản mỏng dày e, chiết suất
n thì hệ vân sẽ dịch chuyển về phía S1 (hoặc S2) một đoạn:
(n - 1)eD
x0 =
a
11. Vân trùng :Sự trùng nhau của các bức xạ λ1, λ2 ... (khoảng vân tương ứng là i1, i2 ...)
+ Trùng nhau của vân sáng: xs = k1i1 = k2i2 = ... ⇒ k1λ1 = k2λ2 = ...
+ Trùng nhau của vân tối: xt = (k1 + 0,5)i1 = (k2 + 0,5)i2 = ... ⇒ (k1 + 0,5)λ1 = (k2 + 0,5)λ2 = ...
D
∆xMaxđ = [kλ − (k − 0,5)λt ] Khi vân sáng và vân tối nằm cùng phía đối với vân trung tâm.
a
13. Tia X ( tia Rơnghen ) :
1
2
Theo ĐLBT năng lượng : A = Wđ ⇔ e.U = m.v .
2
1
2
Khi U -> U0 => v -> vmax ( Wđmax ) ⇔ e.U0 = me .v max .
2
2.e.U 0
2.e.U
Từ CT trên => v =
và vmax =
me
me
∆q N .e
I=
=
Công suất tỏa nhiệt : P = U.I,
∆t
∆t
Nhiệt lượng tỏa ra : Q = P.t ( Các hằng số : me = 9,1.10-31 kg,
e = 1,6.10-19 )
2
ph¬ng ph¸p vµ mét sè bµi tËp mÉu cã lêi gi¶i
k = ± 1: ứng với vân sáng bậc 1
…………
k = ± n: ứng với vân sáng bậc n.
1
c- Vị trí vân tối thứ k + 1: Tại đó ứng với ∆ d =(k + ). λ . Là vị trí hai sóng ánh sáng truyền tới
2
ngược pha nhau.
1 λ .D
1
x Tk +1 = ± (k + ).
= ± (k + ).i .
2 a
2
k
Hay vân tối thứ k: x T = (k - 0,5).i.
5
Ví dụ: Vị trí vân sáng bậc 5 là: x S = 5.i
Vị trí vân tối thứ 4: x T4 = 3,5.i (Số thứ vân – 0,5).
Dạng 2: Khoảng cách giữa các vân
a. Khoảng cách n vân cùng bản chất liên tiếp: l = (n – 1).i
Ví dụ: khoảng cách giữa 7 vân sáng liên tiếp: l = (7 – 1).i = 6i
b. Giữa một vân sáng và một vân tối bất kỳ:
k
Giả sử xét khoảng cách vân sáng bậc k và vân tối thứ k’, vị trí: x s = k.i; x Tk =(k – 0,5).i
Nếu:
k
k'
+ Hai vân cùng phía so với vân trung tâm: ∆x = xs − xt
+Hai vân khác phía so với vân trung tâm: ∆x = xs + xt
Ví dụ:
Một khe hẹp F phát ánh sáng đơn sắc bước sóng λ = 600nm chiếu sáng hai khe song song với F và
cách nhau 1m. Vân giao thoa được quan sát trên một màn M song song với màn phẳng chứa F1 và F2 và
cách nó 3m. Tại vị trí cách vân trung tâm 6,3m có
A.Vân tối thứ 4
B. Vân sáng bậc 4
C. Vân tối thứ 3
D. Vân sáng bậc 3
x
Giải: Ta cần xét tỉ số
i
GIẢI NHANH VẬT LÝ 12-CHUYÊN ĐỀ 5
Website: />
13
ĐT 0912.16.43.44
6,3
λD
= 3,5 là một số bán nguyên nên tại vị trí cách vân trung tâm 6,3mm
Khoảng vân i=
=1,8mm, ta thấy
1,8
a
là một vân tối
1
1
- Số vân sáng, tối giữa 2 điểm MN trong đoạn giao thoa nằm cùng phía so với vân sáng trung tâm:
OM ON
+ Số vân sáng: Ns =
.
i i
OM
ON
+ 0,5 -
+ 0,5 .
+ Số vân tối: NT =
i
i
Với M, N không phải là vân sáng.
Ví dụ:
Trong một thí nghiệm về Giao thoa anhs sáng bằng khe I âng với ánh sáng đơn sắc λ = 0,7 µ m, khoảng
cách giữa 2 khe s1,s2 là a = 0,35 mm, khoảng cách từ 2 khe đến màn quan sát là D = 1m, bề rộng của vùng
có giao thoa là 13,5 mm. Số vân sáng, vân tối quan sát được trên màn là:
A: 7 vân sáng, 6 vân tối;
B: 6 vân sáng, 7 vân tối.
C: 6 vân sáng, 6 vân tối;
D: 7 vân sáng, 7 vân tối.
Giải:
λ .D 0,7.10 −6 .1
Ta có khoảng vân i =
=
= 2.10-3m = 2mm.
−3
-
λ
n
kλ ' D kλD
=
a
n.a
λ 'D
λD
b.Vị trí vân tối:
x =(2k +1)
= (2k +1)
2a
2na
λ ' D λD
c. Khoảng vân:
i=
=
a
an
d. Khi thay đổi khoảng cách:
λD
λD
⇒ i tỉ lệ với D ⇒ khi khoảng cách là D: i =
+ Ta có: i =
a
Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng với khe Young (I-âng), nếu ta đặt trước khe S1 một bản thủy tinh có
chiều dày e, chiết suất n.
Khi đặt bản mỏng trước khe S1 thì đường đi của tia sáng S1M và S2M lần lượt là:
S1 M = d1 + (n − 1)e
M
S2M = d2
S1
Hiệu quang trình:
O
S2
δ = S2M - S1M = d2 – d1 – (n – 1)e
Mà
d2 – d1 = ax/D.
δ = ax/D – (n – 1)e
Vân sáng trung tâm ứng với hiệu quang trình bằng δ = 0.
δ = ax0/D – (n – 1)e = 0
(n −1)eD
xo =
Hay:
.
a
Hệ thống vân dịch chuyển về phía S1. Vì x0>0.
Ví dụ:
Thí nghiệm giao thoa ánh sáng đơn sắc bằng khe I âng biết a = 0,5mm, D = 2m.. Khoảng cách giữa 6 vân
sáng liên tiếp dài 1,2cm, về sau nếu sau khe S 1 chắn 1 tấm thủy tinh phẳng mỏng có n = 1,5 thì vân sáng
chính giữa bị dịch chuyển đến vị trí vân sáng bậc 20 ban đầu. tìm bề dày e của tấm thủy tinh này?
GIẢI NHANH VẬT LÝ 12-CHUYÊN ĐỀ 5
µ
( n − 1).D = 24.10 mm= 24 m.
Chú ý:
+ Nếu đặt hai bản mỏng như nhau trên cả hai đường truyền S1, S2 thì hệ vân không dịch chuyển.
+ Nếu đặt hai bản mỏng khác nhau trên cả hai đường chuyền thì độc dịch chuyển của hệ vân là; xe1 − xe2
Bài tập vận dụng:
Trong thí nghiệm I âng về giao thoa ánh sáng, khoảng cách 2 khe hẹp = 0,2mm, D = 1m. Nếu đặt
trước một trong hai nguồn sáng một bản mỏng bề dày e = 0,01mm, n = 1,5 có hai mặt song song nhau thì
độ dịch chuyển của hệ thống vân trên màn là bao nhiêu?
( n − 1).e.D (1,5 − 1).0,01.10 −3.1
Hướng dẫn: x0 =
=
= 2,5cm.
a
0,2.10 −3
Dạng 6: Tịnh tiến khe sáng S đoạn y0
S’
y
S
S1
d
S2
D
O
⇒ x =+
Và O’ là vạch sáng trung tâm khi k = 0, lúc đó ∆ d =
=0
.
d
D
d
Dấu (-) chứng tỏ vân trung tâm sẽ dịch chuyển ngược chiều so với nguồn sáng S một khoảng x =
Dy 1.103.2
=
= 10mm.
d
200
Bài tập vận dụng:
Trong thí nghiệm I âng về giao thoa ánh sáng, khoảng cách giữa 2 khe sáng a = 0,5 mm, khoảng
cách từ khe S đến mặt phẳng chứa 2 khe là d = 50cm. Khe S phát ra ánh sáng đơn sắc có λ =0,5 µ m.
Chiếu sáng 2 khe hẹp. Để một vân tối chiếm chỗ của một vân sáng liền kề, ta phải dịch chuyển khe S theo
phương S1,S2 một đoạn b = bao nhiêu?
bD
Hướng dẫn: Ta có độ dịch chuyển vân trung tâm là x =
d
GIẢI NHANH VẬT LÝ 12-CHUYÊN ĐỀ 5
Website: />
16
ĐT 0912.16.43.44
k 2 = 0; ± n; ± 2n;...
Hoặc ta có thể xác định:Vị trí vân sáng của các bức xạ đơn sắc trùng nhau
λD
λ D
λD
λ D
x = k1 1 = k 2 2 = k 3 3 = …= k n n .
a
a
a
a
k1λ1=k2λ2=k3λ3=k4λ4=....=knλn.
với k1, k2, k3,…, kn ∈ Z
Dựa vào phương trình biện luận chọn các giá trị k thích hợp, thông thường chọn k là bội số của số
nguyên nào đó.
Ví dụ:
λ2
5
k2 = k2
Hai bức xạ λ1 và λ2 cho vân sáng trùng nhau. Ta có k1λ1=k2λ2 ⇒ k1 =
λ1
6
Vì k1, k2 là các số nguyên, nên ta chọn được k2 là bội của 6 và k1 là bội của 5
Có thể lập bảng như sau:
k1
0
5
10
15
20
Khi có giao thoa: Vị trí vân sáng: x k = ki = k.
Khi 2 vân sáng của 2 bức xạ trùng nhau:
x s 1λ1 = x
a
k
λ
p
λ1D
λ2 D
1
1
k = pn
k2
k1
⇔
⇔
⇒ 1
⇒
k
λ
q
s λ2
⇔
a
a
2
2
k1i1 = k2i2
k1
( tỉ số tối giản) k 2 = qn
(*)
2 pλ1D
2 pλ1D
2
2
2
a
2
-
mỗi giá trị n → 1 giá trị k ⇒ số vạch sáng trùng là số giá trị n thỏa mãn (*).
+ Xét số vân trùng trên MN ∈ L:
xM ≤ x≡ ≤ xN (xM < xN; x là tọa độ) ⇒ khoảng n ⇒ số giá trị n là số vân sáng trùng thuộc MN .
Chú ý: Nếu M,N là vân sáng trùng ⇒ dùng dấu “ = „.
+ Số vạch quan sát được trên trường L:
N s q .s / L = N s λ1 / L + N s λ2 / L − N s ≡ / L
+ Số vạch quan sát được trên MN ∈ L:
N s q . s / L = N s λ1 / MN + N s λ2 / MN − N s ≡ / MN
( Nhớ chú ý M,N có phải là vân sáng trùng không )
Ví dụ :
Trong thí nghiệm về giao thoa ánh sáng qua khe I- Âng có a= 2mm D=2m, nguồn sáng gồm hai bức
xạ λ1 = 0,5µm, λ2 = 0,4µm . Tìm số vân sáng quan sát được trên trường giao thoa ?
Giải: Ta có : N s q .s / L = N s λ1 / L + N s λ2 / L − N s ≡ / L
Với i 1 =
Và:
13
L
L
13
13
- ≤ x≡ ≤ ⇔ − ≤ 2n ≤ ⇒ −3,25 ≤ n ≤ 3,25 ⇒ n = 0;±1;±2;±3
2
2
2
2
⇒ có 7 vân sáng trùng nhau.
⇒ N ≡ = 7 ⇒ N q.s / L = 33+27-7 = 53 (vân).
+ x ≡ = k1.
s
s
+ Bậc trùng nhau của từng bức xạ và vị trí trung nhau:
BT trên; Tìm khoảng cách giữa 2 vân sáng trùng nhau gần nhau nhất?
±3
n
0
±1
±2
±
8
0
±4
± 12
k1 = 4n (Bậc S ≡ của λ1 )
=
= (2k2 + 1). 2 ⇒ 1
(tỉ
2k2 + 1 λ2 q
2a
2a
số tối giản)
2k + 1 = p (2n + 1)
λD
k
⇒ 1
; Vị trí trùng: x ≡ = xTλ11 = p (2n + 1). 1
2a
2k2 + 1 = q (2n + 1)
GIẢI NHANH VẬT LÝ 12-CHUYÊN ĐỀ 5
Website: />
18
xT ≡
ĐT 0912.16.43.44
L
L
nằm trong vùng khảo sát: - 2 ≤ xT≡ ≤ 2
-
2k2 + 1 = 5(2n + 1)
λ1D
i
= 3(2n + 1) 1 = 3( 2n + 1).0,5
2a
2
L
L
5 3(2n + 1).0,5 5
≤
Ta có: - ≤ xTλ1 ≤ ⇒ − ≤
2
2
2
2
2
5 1,5.2n + 1,5 5
≤ ⇒ −5 ≤ 3n + 1,5 ≤ 5 ⇔ −2,16 ≤ n ≤ 0,7 ⇒ n : 0;±1;±2
- ≤
2
2
2
⇒ có 4 vị trí vân tối trùng nhau trên trường giao thoa L.
c.Vân sáng của bức xạ này trùng vân tối của bức xạ kia.
i2
k1
i
λ
p
k = 2(2n + 1)
i1
k2
i
0,8
2
⇒
= 1 =
= ⇒ 1
2
2k1 + 1 2i2 2.0,6 3
2k1 + 1 = 3(2n + 1)
⇒ x≡ = k 2i2 = 2( 2n + 1).0,6
L
L
≤ x≡ ≤ ⇒ −4,8 ≤ 2(2n + 1).0,6 ≤ 4,8 ⇒ −2,5 ≤ n ≤ 1,5 ⇒ n: 0;1;-1;-2
2
2
⇒ 4 vị trí.
3.Giao thoa với ánh sáng trắng
* Nhận xét: Khi thực hiện giao thoa với ánh sáng trắng ta thấy:
+ Ở chính giữa mỗi ánh sáng đơn sắc đều cho một vạch màu riêng, tổng hợp của chúng cho ta vạch sáng
trắng (Do sự chồng chập của các vạch màu đỏ đến tím tại vị trí này)
−
GIẢI NHANH VẬT LÝ 12-CHUYÊN ĐỀ 5
⇒ 0 ≤ k ≤ 0 , (với k ∈ Z)
λ2 D
λ1 D
ax
chọn k ∈ Z và thay các giá trị k tìm được vào tính λ với λ = 0 : đó là bước sóng các bức xạ của ánh sáng
kD
trắng cho vân sáng tại x0.
b. Các bức xạ của ánh sáng trắng cho vân tối (bị tắt) tại x0:
2ax0
λD
khi
x = (2k+1)
=x0 ⇒ λ =
(2k + 1) D
2a
2ax
với điều kiện
λ 1 ≤ λ ≤ λ 2 ⇔ λ 1 ≤ (2k + 10) D ≤ λ 2
2ax 0
2ax0
⇒
≤ 2k + 1 ≤
, (với k ∈ Z)
λ2 D
λ1 D
2ax 0
Thay các giá trị k tìm được vào λ =
: đó là bước sóng các bức xạ của ánh sáng trắng cho vân tối
(2k + 1) D
(bị tắt) tại x0.
∆xk = k (λ d − λt )
a
∆xk = k(iđ − it)
k = 3 ⇒ λ'=
GIẢI NHANH VẬT LÝ 12-CHUYÊN ĐỀ 5
Website: />
20
với k ∈ N, k là bậc quang phổ.
Ví dụ:
ĐT 0912.16.43.44
-
Trong thí nghiệm về giao thoa ánh sáng trắng có a = 3mm, D = 3m, bước sóng từ 0,4 µm đến 0,75 µm . Trên
màn quan sát thu được các dải quang phổ. Bề rộng của dải quang phổ thứ 2 kể từ vân sáng trắng trung tâm
là bao nhiêu?
Giải:
2
2
Ta có: Bề rộng quang phổ bậc 2: ∆x2 = xđ − xt =
kD
2.3
Trong một thí nghiệm giao thoa khe Young ánh sáng đơn sắc λ =0,6µm, 2 khe sáng cách nhau 1 mm.
khoảng cách giữa 2 khe đến màn: 1m
a. tính khoảng vân
b. tìm vị trí vân sáng bậc 5
c. tại A, B cách vân trung tâm 3,3mm và 3,8mm là vân sáng hay tối?
d. Cho giao thoa trường có L= 25,8 mm, xác định số lượng vân sáng và vân tối trên màn
e. Chiếu thêm bức xạ λ 2 = 0,4 µm , xác định khoảng cách ngắn nhất mà 2 vân sáng trùng nhau( không kể
vân trung tâm)
Tóm tắt: a = 1mm=10-3m; D=1m; λ =0,6µm= 0,6.10-6m
λ.D 0,6.10 −6.1
=
= 6.10 − 4 ( m ) = 0,6mm
−3
a
10
b) vị trí vân sáng bậc 5: => k=5 => XS5=k.i=5.6.10-4=3.10-3(m)
c) xét điểm A có khoảng cách từ A đến O là: OA = 3,3 mm
OA 3,3.10 −3
⇒
=
= 5,5 ⇒ tại A là vân tối thứ 6
i
0,6.10 −3
Xét điểm B có khoảng cách từ B đến O là: OB = 3,8 mm
OB 3,8.10 −3
⇒
=
= 6,33 => tại B không là vân sáng cũng không là vân tối
i
a
λ .D
λ '.D
⇒ k.
= k '.
a
a
2 vị trí trùng nhau:
k λ' 2
⇔ = =
k' λ 3
∆x = k1.i1 = 2.0, 6 = 1.2mm
*bài tập vận dụng:
1/Trong thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng, a = 1,5mm; D = 2m, hai khe được chiếu sáng đồng thời
hai bức xạ λ 1 = 0,5 μm và λ 2 = 0,6 μm. Vị trí vân sáng cùng màu và kề vân trung tâm nhất, cách vân trung
tâm một khoảng:
Đs:. 4mm
2/Chiếu đồng thời ba bức xạ đơn sắc có bước sóng 0,4µm; 0,48µm và 0,6µm vào hai khe của thí nghiệm
Y-âng. Biết khoảng cách giữa hai khe là 1,2mm, khoảng cách từ hai khe tới màn là 3m. Khoảng cách ngắn
nhất giữa hai vị trí có màu cùng màu với vân sáng trung tâm là:
Đs:18mm
3/Một nguồn sáng phát ra đồng thời hai ánh sáng đơn sắc màu đỏ có bước sóng λ1 = 0,72 µ m và bức xạ
màu cam λ2 chiếu vào khe Iâng. Trên màn người ta quan sát thấy giữa vân sáng cùng màu và gần nhất so
với vân trung tâm có 8 vân màu cam. Bước sóng của bức xạ màu cam và số vân màu đỏ trong khoảng trên
là:
Đs: 0, 64 µ m ; 7 vân
4/Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng của I-âng. Hai khe hẹp cách nhau 1mm, khoảng cách từ màn quan
Số VS
sát khoảng
được =giữa
Tổng
số VS
tính
toán
– Số
vịcho
trí trùng
nhau
(Lưu ý: xác định rõ xem đang tính trong khoảng giữa hay trên đoạn )
Lưu ý: Tổng số VS tính toán ( trên đoạn) = k1 + k2 + k3 + k4
Tổng số VS tính toán ( trong khoảng giữa) = (k1– 1) + (k2– 1) + (k3– 1) +
GIẢI NHANH VẬT LÝ 12-CHUYÊN ĐỀ 5
Website: />(k4– 1)
22
ĐT 0912.16.43.44
-
*Bài tập mẫu:
Trong thí nghiệm I- âng về giao thoa ánh sáng , hai khe được chiếu đồng thời 3 bức xạ đơn sắc có bước
sóng : λ1 = 0,4μm , λ2 = 0,5μm , λ3 = 0,6μm . Trên màn quan sát ta hứng được hệ vân giao thoa , trong
Vị trí 3: k2 = 12 ; k3 = 10
k1 λ3 3 6 9 12 15
=
= = = =
=
- Với cặp λ1, λ3 :
k3 λ1 2 4 6 8 10
Như vậy: Trên đoạn từ vân VSTT đến k1 = 15 ; k3 = 10 thì có tất cả 6 vị trí trùng nhau
Vị trí 1: VSTT
Vị trí 2: k1 = 3 ; k3 = 2
=> Trong khoảng giữa có 4 vị trí trùng nhau.
Vị trí 3: k1 = 6 ; k3 = 4
Vị trí 4: k1 = 9 ; k3 = 6
Vị trí 5: k1 = 12 ; k3 = 8
Vị trí 6: k1 = 15 ; k3 = 10
Vậy tất cả có 2 + 1 +4 =7 vị trí trùng nhau của các bức xạ.
Số VS quan sát được = Tổng số VS tính toán – Số vị trí trùng nhau
= 34 – 7 = 27 vân sáng.
*Bài tập vận dụng:
1/Trong thí nghiệm giao thoa Y-âng, thực hiện đồng thời với hai bức xạ có bước sóng 640 nm (màu đỏ) và
560 nm (màu lục). Giữa hai vân sáng gần nhau nhất và cùng màu với vân trung tâm có bao nhiêu vân sáng
khác.
GIẢI NHANH VẬT LÝ 12-CHUYÊN ĐỀ 5
Website: />
23
- i1 = nr1
i2 = nr2 D = (n – 1)A
+Góc lệch cực tiểu:
A
r1 = r2 =
2 ⇒ Dmin = 2i1 − A
Dmin ⇔
i1 = i2
+Công thức tính góc lệch cực tiểu:
D +A
A
sin min
= n sin
2
2
♦ Điều kiện để có phản xạ toàn phần: n1 > n2 i > igh với sinigh =
n2
n1
ntim ≥ nλ ≥ ndo
♦ Với ánh sáng trắng:
λtim ≤ λ ≤ λdo
Bài 1: Chiếu một chùm tia sáng trắng hẹp đến lăng kính thuỷ tinh có tiết diện thẳng là tam giác đều trong
điều kiện tia sáng màu lục có góc lệch cực tiểu là 400. Chiết suất của thuỷ tinh đối với ánh sáng tím là
1,554
a, Tính chiết suất của thuỷ tinh đối với ánh sáng màu lục
b, Mô tả chùm tia sáng ló ra khỏi lăng kính
ĐS:a, nL = 1,532 b, chùm ló ra khỏi lăng kính tạo thành quang phổ liên tục
b, Trong iu kin trờn, tớnh gúc to bi tia v tia tớm trong chựm ỏnh sỏng lú
S: a, i = 49027/
b, = Dt D = 0,0308rad
5. Bài toán về tia Rơnghen ( Tia X )
Kiến thức cần nhớ:
1. Công suất của dòng điện qua ống Rơnghen chính là năng lợng của chùm êlectrôn mang tới đối với catốt
trong 1 giây: P = U.I
2. Cờng độ dòng điện trong ống Rơnghen: i= N.e
( với N là số êlectrôn đập vào đối catốt trong 1 giây )
3. Định lí động năng: Wđ - Wđ0 = e.UAK
Với Wđ là động năng của êlectrôn ngay trớc khi đập vào đối catốt
Wđ0 là động năng của êlectrôn ngay sau khi bứt ra khỏi catốt ( thờng Wđ0= 0 )
4. Định luật bảo toàn năng lợng: Wđ = + Q = hf + Q
: năng lợng của tia X và Q là nhiệt lợng làm nóng đối catốt
5. Bớc sóng nhỏ nhất của bức xạ do tia X phát ra ứng với trờng hợp toàn bộ năng lợng êlectron biến đổi
thành năng lợng tia X:
hc
hc
hc
min =
Wđ = + Q = hf + Q hf =
Wđ
Wd
Wd
Bài 1: Hiệu điện thế giữa anốt và catốt của một ống Rơnghen là 150 kV. Tính bớc sóng ngắn nhất của tia
Rơnghen mà ống có thể phát ra.
ĐS: 8,27.10-12 m
Bài 2: Phải đặt giữa anốt và catốt của một ồng Rơnghen một hiệu điện thế là bao nhiêu để bớc sóng ngắn
0
Hãy tính:
a) Cờng độ dòng điện trung bình và số êlectron trung bình qua ống trong mỗi giây
GII NHANH VT Lí 12-CHUYấN 5
Website: />
25