Câu 6.1 trang 37 sách bài tập Vật lí 12 Nâng cao. Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về ánh sáng trắng và ánh sáng đơn sắc ? A. Ánh sáng trắng là tập hợp của vô số các ánh sáng đơn sắc khác nhau có màu từ đỏ đến tím. B. Chiết suất của chất làm lăng kính là giống nhau đối với các ánh sáng đơn sắc khác nhau. C. Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng không bị tán sắc khi đi qua lăng kính. D. Khi các ánh sáng đơn sắc đi qua một môi trường trong suốt thì chiết suất của môi trường đối với ánh sáng đỏ là nhỏ nhất, đối với ánh sáng tím là lớn nhất Cho các loại ánh sáng sau: I. Ánh sáng trắng. II. Ánh sáng đỏ III. Ánh sáng vàng. IV. Ánh sáng tím. Giải Chọn đáp án B Câu 6.2 trang 37 sách bài tập Vật lí 12 Nâng cao. Những ánh sáng nào không bị tán sắc khi đi qua lăng kính ? A. I , II , III. B. I , II , IV. C. II , III , IV. D. Cả bốn loại ánh sáng trên. Giải Chọn đáp án C Câu 6.3 trang 37 sách bài tập Vật lí 12 Nâng cao. Ánh sáng nào khi chiếu vào máy quang phổ sẽ thu được quang phổ liên tục ? A. I và III. B. I , II ,và III. C. Cả bốn loại trên. D. Chỉ có I. Giải Chọn đáp án D Câu 6.4 trang 37 sách bài tập Vật lí 12 Nâng cao. Những ánh sáng màu nào có vùng bước sóng xác định ? Chọn câu trả lời đúng theo thứ tự bước sóng sắp xếp từ nhỏ tới lớn. A. I , II , III. B. IV , III , II. C. I , II , IV. D. I , III , IV. Giải Chọn đáp án B Câu 6.5 trang 38 sách bài tập Vật lí 12 Nâng cao. Cặp ánh sáng nào có bước sóng tương ứng là \(0,59\,\mu m\) và \(0,40\,\mu m\) ? Chọn kết quả đúng theo thứ tự. A. III , IV. B. II , III. C. I , II. D. IV , I. Giải Chọn đáp án A Câu 6.6 trang 38 sách bài tập Vật lí 12 Nâng cao. Khi thực hiện giao thoa ánh sáng với các ánh sáng II, III và IV, hình ảnh giao thoa của loại nào có khoảng vân nhỏ nhất và lớn nhất ? Chọn câu trả lời đúng theo thứ tự. A. II , III. B. II , IV. C. III , IV. D. IV , II. Giải Chọn đáp án D Câu 6.7 trang 38 sách bài tập Vật lí 12 Nâng cao. Trong các công thức sau, công thức nào xác định đúng vị trí vân sáng trên màn trong hiện tượng giao thoa ? A.\(x = {D \over a}2k\lambda \) B. \(x = {D \over {2a}}k\lambda \) C. \(x = {D \over a}k\lambda \). D. \(x = {D \over a}(k + 1)\lambda \) Giải Chọn đáp án C Câu 6.8 trang 38 sách bài tập Vật lí 12 Nâng cao. Chọn công thức đúng để tính khoảng vân. A.\(i = {D \over a}\lambda \) B. \(i = {D \over {2a}}\lambda \) C. \(i = {D \over {\lambda a}}\). D. \(i = {a \over D}\lambda \) Giải Chọn đáp án A Câu 6.9 trang 38 sách bài tập Vật lí 12 Nâng cao. Trong hiện tượng giao thoa với khe Y-âng, Khoảng cách giữa hai nguồn là a, khoảng cách từ hai nguồn đến màn là D, x là tọa độ của một điểm trên màn so với vân sáng trung tâm. Hiệu đường đi được xác định bằng công thức nào trong các công thức sau ? A.\({d_2} - {d_1} = {{ax} \over D}\) B. \({d_2} - {d_1} = {{2ax} \over D}\) C. \({d_2} - {d_1} = {{ax} \over {2D}}\). D. \({d_2} - {d_1} = {{aD} \over x}\) Giải Chọn đáp án A Câu 6.10 trang 38 sách bài tập Vật lí 12 Nâng cao. Trong các thí nghiệm sau đây, thí nghiệm nào có thể sử dụng để thực hiện việc đo bước song ánh sáng ? A. Thí nghiệm tán sắc ánh sáng của Niu-tơn. B. Thí nghiệm tổng hợp ánh sáng trắng. C. Thí nghiêm giao thoa với khe Y-âng. D. Thí nghiệm về ánh sáng đơn sắc. Giải Chọn đáp án C Câu 6.11 trang 39 sách bài tập Vật lí 12 Nâng cao. Thực hiện giao thoa với ánh sáng trắng, trên màn quan sát thu được hình ảnh như thế nào ? A. Vân trung tâm là vân sáng tắng, hai bên có những dải màu như cầu vồng B. Một dải màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím C. Các vạch màu khác nhau riêng biệt hiện trên một nền tối D. Không có các vân màu trên màn. Giải Chọn đáp án A Câu 6.12 trang 39 sách bài tập Vật lí 12 Nâng cao. Trong quang phổ liên tục, màu đỏ có bước sóng nằm trong giới hạn nào ? A. \(0,760\,\,\mu m\) đến \(0,640\,\,\mu m\) B. \(0,640\,\,\mu m\) đến \(0,580\,\,\mu m\) C. \(0,580\,\,\mu m\) đến \(0,495\,\,\mu m\) D. Một kết quả khác Giải Chọn đáp án A Câu 6.13 trang 39 sách bài tập Vật lí 12 Nâng cao. Phát biểu nào sau đây là đúng khi nói về chiết suất của môi trường ? A. Chiết suất của một môi trường trong suốt nhất định đối với mọi ánh sáng đơn sắc là như nhau B. Chiết suất của một môi trường trong suốt nhất định đối với mỗi ánh sáng đơn sắc là khác nhau là khác nhau. C. Với bước sóng ánh sáng chiếu qua môi trường trong suốt càng dài thì chiết suất của môi trường càng lớn. D. Chiết suất của các môi trường trong suốt khác nhau đối với một loại ánh sáng nhất định thì có giá trị như nhau. Giải Chọn đáp án B Câu 6.14 trang 39 sách bài tập Vật lí 12 Nâng cao. Điều nào sau đây là sai khi nói về quang phổ liên tục ? A. Quang phổ liên tục không phụ thuộc vào thành phần cấu tạo của nguồn sáng. B. Quang phổ liên tục phụ thuộc vào nhiệt độ của nguồn sáng . C. Quang phổ liên tục là những vạch màu riêng biệt biểu hiện trên một nền tối. D. Quang phổ liên tục do các vật rắn, lỏng hoặc khí ở áp suất lớn khi bị nung nóng phát ra. Giải Chọn đáp án C Câu 6.15 trang 39 sách bài tập Vật lí 12 Nâng cao. Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về quang phổ vạch phát xạ ? A. Quang phổ vạch phát xạ bao gồm những vạch màu riêng lẻ, ngăn cách nhau bằng những khoảng tối. B. Quang phổ vạch phát xạ bao gồm một hệ thống những dải màu biến thiên liên tục nằm trên một nền tối. C. Mỗi nguyên tố hóa học khi bị kích thích phát ra các bức xạ có bước sóng xác định và một quang phổ vạch phát xạ riêng, đặc trưng cho nguyên tố đó. D. Quang phổ vạch phát xạ của các nguyên tố khác nhau thì khác nhau về số lượng các vạch quang phổ, vị trí các vạch và độ sáng tỉ đối của các vạch đó. Giải Chọn đáp án B Câu 6.16 trang 40 sách bài tập Vật lí 12 Nâng cao. Phát biểu nào sau đây là đúng khi nói về quang phổ vạch hấp thụ ? A. Quang phổ vạch của Mặt trời mà ta thu được trên Trái đất là quang phổ vạch hấp thụ. B. Quang phổ vạch hấp thụ có thể do các vật rắn ở nhiệt độ cao phát sáng phát ra. C. Quang phổ vạch hấp thụ có thể do các chất lỏng ở nhiệt độ thấp phát sáng phát ra. D. Quang phổ vạch hấp thụ có thể do chất khí ở nhiệt độ cao phát ra. Giải Chọn đáp án A Câu 6.17 trang 40 sách bài tập Vật lí 12 Nâng cao. Điều nào sau đây là đúng khi nói về điều kiện để thu được quang phổ vạch hấp thụ ? A. Nhiệt độ của đám khí hay hơi hấp thụ phải cao hơn nhiệt độ của nguồn sáng phát ra quang phổ liên tục. B. Nhiệt độ của đám khí hay hơi hấp thụ phải thấp hơn nhiệt độ của nguồn sáng phát ra quang phổ liên tục. C. Nhiệt độ của đám khí hay hơi hấp thụ phải bằng nhiệt độ của nguồn sáng phát ra quang phổ liên tục. D. Một điều kiện khác. Giải Chọn đáp án B Câu 6.18 trang 40 sách bài tập Vật lí 12 Nâng cao. Phát biểu nào sau đây là đúng khi nói về phân tích quang phổ ? A. Phân tích quang phổ là phép phân tích ánh sáng trắng thành các thành phần đơn sắc. B. Phân tích quang phổ là phương pháp vật lí dùng để xác định thành phần hóa học của một chất dựa vào việc nghiên cứu quang phổ của ánh sáng do chất ấy phát ra hoặc hấp thụ. C. Phân tích quang phổ không cho biết được nhiệt độ của các vật ở rất xa. D. Phân tích quang phổ không cho biết hàm lượng của các chất. Giải Chọn đáp án B Câu 6.19 trang 40 sách bài tập Vật lí 12 Nâng cao. Phát biểu nào sau đây đúng khi nói về tia tử ngoại ? A. Tia tử ngoại là một trong những bức xạ mà mắt thường có thể nhìn thấy. B. Tia tử ngoại là bức xạ không nhìn thấy có bước sóng nhỏ hơn bước sóng của ánh sáng tím \(\left( {0,38\,\,\mu m} \right)\) C. Tia tử ngoại là một trong những bức xạ do các vật có khối lượng riêng lớn phát ra. D. Tia tử ngoại là dòng các electron. Giải Chọn đáp án B Câu 6.20 trang 41 sách bài tập Vật lí 12 Nâng cao. Phát biểu nào sau đây là đúng khi nói về tia X ? A. Tia X là một loại sóng điện từ có bước sóng ngắn hơn cả bước sóng của tia tử ngoại. B. Tia X là một loại sóng điện từ phát ra từ những vật bị nung nóng điến nhiệt độ khoảng \({500^o}C\) C. Tia X không có khả năng đâm xuyên. D. Tia X được phát ra từ đèn điện. Giải Chọn đáp án A Câu 6.21 trang 41 sách bài tập Vật lí 12 Nâng cao. Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về tính chất và tác dụng của tia X ? A. Tia X có khả năng đâm xuyên B. Tia X tác dụng mạnh lên kính ảnh, làm phát quang một số chất. C. Tia X không có khả năng ion hóa không khí. D. Tia X có tác dụng sinh lí. Giải Chọn đáp án C Câu 6.22 trang 41 sách bài tập Vật lí 12 Nâng cao. Bức xạ có bước sóng trong khoảng từ \({10^{ - 9}}\,\,m\) đến \(3,{8.10^{ - 7}}\,\,m\) thuộc loại nào trong các loại sóng nêu dưới đây ? A. Tia X B. Tia hồng ngoại C. Tia tử ngoại D. Ánh sáng nhìn thấy Giải Chọn đáp án C Câu 6.23 trang 41 sách bài tập Vật lí 12 Nâng cao. Tia hồng ngoại có bước sóng nằm trong khoảng nào sau đây ? A. Từ \({10^{ - 12}}\,\,m\) đến \({10^{ - 9}}\,\,m\) B. Từ \({10^{ - 9}}\,\,m\) đến \(3,{8.10^{ - 7}}\,\,m\) C. Từ \(3,{8.10^{ - 7}}\,\,m\) đến \(7,{6.10^{ - 7}}\,\,m\) D. Từ \(7,{6.10^{ - 7}}\,\,m\) đến \({10^{ - 3}}\,\,m\) Giải Chọn đáp án D Câu 6.24 trang 41 sách bài tập Vật lí 12 Nâng cao. Cơ thể con người ở nhiệt độ \({37^o}C\) phát ra bức xạ nào trong các loại bức xạ sau ? A. Tia X B. Bức xạ nhìn nhìn thấy C. Tia hồng ngoại D. Tia tử ngoại Giải Chọn đáp án C Câu 6.25 trang 42 sách bài tập Vật lí 12 Nâng cao. Chọn đáp án đúng Một bức xạ hồng ngoại có bước sóng \({6.10^{ - 3}}\,\,mm\), so với bức xạ tử ngoại bước sóng 125 mm, thì có tần số nhỏ hơn A. 50 lần B. 48 lần C. 44 lần D. 40 lần Giải Chọn đáp án B Câu 6.26 trang 42 sách bài tập Vật lí 12 Nâng cao. Chọn đáp án đúng Tia X có bước sóng 0,25 nm, so với tia tử ngoại bước sóng \(0,3\,\,\mu m\), thì có tần số cao gấp A. 120 lần B. \({12.10^3}\) lần C. 12 lần D. 1200 lần Giải Chọn đáp án D Câu 6.27 trang 42 sách bài tập Vật lí 12 Nâng cao. Điều nào sau đây là sai khi so sánh tia hồng ngoại và tia tử ngoại ? A. Cùng bản chất là sóng điện từ. B. Tia hồng ngoại có bước sóng nhỏ hơn tia tử ngoại. C. Tia hồng ngoại và tia tử ngoại đều tác dụng lên kính ảnh. D. Tia hồng ngoại và tia tử ngoại đều không nhìn thấy bằng mắt thường. Giải Chọn đáp án B Câu 6.28 trang 42 sách bài tập Vật lí 12 Nâng cao. Điều nào sau đây là sai khi so sánh tia X và tia tử ngoại ? A. Tia X có bước sóng dài hơn so với tia tử ngoại. B. Cùng bản chất là sóng điện từ. C. Đều tác dụng lên kính ảnh. D. Có khả năng phát quang một số chất. Giải Chọn đáp án A Câu 6.29 trang 42 sách bài tập Vật lí 12 Nâng cao. Để quan sát sự tán sắc của ánh sáng, người ta bố trí thí nghiệm như ở hình 6.1. Chiếu một chùm tia sáng song song, hẹp vào cạnh của một lăng kính (có góc chiết quang \(A = {8^o}\) ) theo phương vuông góc với mặt phẳng phân giác của góc chiết quang, sao cho một phần của chùm sáng không qua lăng kính. Đặt một màn ảnh E vuông góc với phương của chùm tia tới và cách cạnh của lăng kính 1 m. a) Ban đầu người ta chiết một chùm sáng màu vàng. Xác định khoảng cách giữa hai vệt sáng trên màn, biết rằng chiết suất của lăng kính đối với ánh sáng vàng bằng 1,65. b) Sau đó người ta chiếu chùm ánh sáng trắng. Hãy xác định chiều rộng từ màu đỏ đến màu tìm của quang phổ liên tục quan sát được trên màn E. Cho biết chiết suất của lăng kính đối với màu đỏ và đối với màu tím lần lượt bằng 1,61 và 1,68 Giải a) Phần của chùm sáng không qua lăng kính tạo trên màn E vệt sáng \({O_1}.\) Phần chùm sáng qua lăng kính bị khúc xạ và tạo ra vệt sáng \({O_2}.\) Góc \(\widehat {{O_1}I{O_2}}\) chính là góc lệch D của tia ló so với tia tới. Vì góc chiết quang của lăng kính là góc nhỏ (\(A = {8^o}\) ), góc tới của chùm tia sáng cũng là góc nhỏ \(\left( {{i_1} = {A \over 2} = {4^o}} \right)\) , góc khúc xạ \({r_1}\) cũng nhỏ, ta có: \(\sin {r_1} = {{\sin {i_1}} \over n} \Rightarrow {r_1} = {{{i_1}} \over n}\) \({r_2} = A - {r_1} = A - {{{i_1}} \over n}\) , và góc ló \({i_2}\) cũng nhỏ \(\sin {i_2} = n\sin {r_2} \Rightarrow {i_2} = n{r_2} = nA - {i_1}\) Từ đó góc lệch D bằng: \(D = {i_1} + {i_2} - A = \left( {n - 1} \right)A = 5,{2^o}\) Khoảng cách \({O_1}{O_2}\) của hai vệt sáng trên màn E là: \({O_1}{O_2} = I{O_1}.\tan D \approx I{O_1}D\) Thay \(I{O_1} = 1m = 100cm;D = 5,{2^o}{\pi \over {180}}.5,2 \approx 0,091\,\,rad\), ta được \({O_1}{O_2} = 9,1\,\,cm\) b) Góc lệch của tia tím và đỏ tương ứng là: \({D_t} = \left( {{n_t} - 1} \right)A = 5,{44^o}\) \({D_d} = \left( {{n_d} - 1} \right)A = 4,{88^o}\) Khoảng cách giữa hai vệt sáng đỏ và giữa hai vệt sáng tím trên màn E tương ứng là: \(I{O_1}.{D_d}\) và \(I{O_1}.{D_t}\). Do đó chiều rộng từ màu đỏ đến màu tím của quang phổ liên tục trên màn E là: \(\eqalign{ & d = I{O_1}.{D_t} - I{O_1}.{D_d} = I{O_1}\left( {{D_t} - {D_d}} \right) \cr & \Rightarrow d = 100.\left( {5,44 - 4,88} \right).{\pi \over {180}} \approx 0,98\,cm \cr} \) Câu 6.30 trang 43 sách bài tập Vật lí 12 Nâng cao. Trong một thí nghiệm Y-âng (Hình 6.2), a = 2 mm; D = 1 m. a) Dùng bức xạ đơn sác có bước sóng \({\lambda _1}\) chiếu vào khe hẹp F, người ta đo được khoảng vân giao thoa trên màn E là i = 0,2 mm. Tính bước sóng và tần số của bức xạ đó. b) Xác định vị trí vân sáng bậc 3 và vân tối thứ 4 ở cùng một phía của vân trung tâm trên màn E. c) Tắt bức xạ có bước sóng \({\lambda _1}\), chiếu vào F bức xạ \({\lambda _2} > {\lambda _1}\) thì tại vị trí của vân sáng bậc 3 của bức xạ có bước sóng \({\lambda _1}\) (câu b), ta quan sát được một vân sáng của bức xạ có bước song \({\lambda _2}\). Xác định \({\lambda _2}\) và bậc của vân sáng đó. Giải a) Ta có: \({i_1} = {{{\lambda _1}D} \over a} \Rightarrow {\lambda _1} = {{{i_1}a} \over D}\) và \({f_1} = {c \over {{\lambda _1}}} = {{cD} \over {{i_1}a}}\) với \(a = 2mm = {1.10^{ - 3m}};{i_1} = 0,2mm = {2.10^{ - 4}}m;\) \(D = 1m;c = {3.10^8}m/s\) Từ đó ta tính được \({\lambda _1} = 0,4\mu m;{f_1} = 7,{5.10^{14}}Hz\) b) Vân sáng bậc 3 cách vân sáng chính giữa một đoạn bằng \(3{i_1},\) nghĩa là \({x_1} = 3{i_1} = 3.0,2 = 0,6mm\) Vân tối thứ nhất cách vân chính giữa \({{{i_1}} \over 2}\), vân tối thứ tư cách xa thêm \(3{i_1}\) nữa. Vậy ở cách vân chính giữa \(3,5{i_1}\), tức là \({x_2} = 3,5{i_1} = 3,5.0,2 = 0,7mm.\) c) Vân sáng của bức xạ \({\lambda _2}\) chỉ có thể là vân sáng bậc 1 hoặc vân sáng bậc 2. Nếu đó là vân sáng bậc 1 thì \({i_2}\) phải bằng \(3{i_1}\) và \({\lambda _2} = 3{\lambda _1} = 3.0,4 - 1,2\mu m.\)Bức xạ này nằm trong miền hồng ngoại, không quan sát được. Vậy đó là vân sáng bậc 2, ta có: \(2{i_2} = 3{i_1} \Rightarrow 2{\lambda _2} = 3{\lambda _1} \) \(\Rightarrow {\lambda _2} = {{3{\lambda _1}} \over 2} = {3 \over 2}.0,4 = 0,6\mu m\) Câu 6.31 trang 43 sách bài tập Vật lí 12 Nâng cao. Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, các khe \({S_1}\) và \({S_2}\) được chiếu sáng bởi ánh sáng đơn sắc. Khoảng cách giữa hai khe là a, khoảng cách giữa mặt phẳng chứa hai khe và màn quan sát E là D. a) Biết a = 3 mm; D = 3 m, khoảng cách giữa 9 vân sáng liên tiếp là 4 mm, tính bước sóng của ánh sáng đơn sắc. b) xác dịnh vị trí vân sáng bậc 2 và vân tối thứ 3 ở cùng một phía của vân sáng trung tâm. c) Thay ánh sáng đơn sắc bằng ánh sáng trắng. Tính bề rộng quang phổ bậc 1 và quang phổ bậc 2 trên màn quan sát E. Giải a) Theo đề bài, ta có: \(8i = 4mm \Rightarrow i = 0,5mm\) Áp dụng công thức: \(\lambda = {{ia} \over D} = {{{{5.10}^{ - 4}}{{.3.10}^{ - 3}}} \over 3} = 0,{5.10^{ - 6}}m = 0,5\mu m\) b) Vị trí vân sáng bậc 2: \({x_1} = 2i = 1mm\) Vị trí vân tối thứ ba: \({x_2} = \left( {2 + 0,5} \right)i = 1,25mm\) c) Lấy giới hạn của miền quang phổ khả kiến là \(0,4\mu m\) và \(0,75\mu m\) thì vị trí của vân sáng bậc 1 của hai bức xạ đó là: \({x_{t1}} = {i_t} = {{{\lambda _t}D} \over a} = 0,4\mu m;\) \({x_{đ1}} = {i_đ} = {{{\lambda _đ}D} \over a} = 0,75\mu m\) Độ rộng quang phổ bậc 1 là: \({l_1} = {x_{đ1}} - {x_{t1}} = {i_đ} - {i_t} = 0,25mm\) Tương tự, độ rộng của quang phổ bậc hai là: \({l_2} = {x_{đ2}} - {x_{t2}} = 2{i_đ} - 2{i_t} = 0,7mm\) Câu 6.32 trang 43 sách bài tập Vật lí 12 Nâng cao. Chiếu một chùm ánh sáng trắng song song, hẹp coi như một tia sáng SI, vào một bể đựng nước với độ sâu 1 m với góc tới \({60^o}.\) Dưới đáy bể có một gương phẳng đặt song song với mặt nước. Tính chiều rộng của dãy màu mà ta thu được ở chùm sáng ló ra khỏi mặt nước. Cho biết chiết suất của nước đối với ánh sáng tím và ánh sáng đỏ là \({n_t} = 1,34;\,\,{n_đ} = 1,33.\) Giải Kí hiệu \({II_t},{J_t}{R_t}\) và \({II_đ},{J_đ}{R_đ}\) là các đường đi của tia tím và tia đỏ trong chùm sáng, i là góc tới, \({r_t}\) và \({r_đ}\) là góc khúc xạ của tia tím và tia đỏ , h là độ sâu của lớp nước trong bể (HÌnh 6.1G). Theo hình vẽ ta có: \(I{J_t} = 2h\tan {r_t};\,\,I{J_đ} = 2h\tan {r_đ}\) Từ đó: \({J_t}{J_đ} = 2h\left( {\tan {r_đ}-\tan {r_t}} \right)\) Kí hiệu a là bề rộng của dải màu khi ló ra không khí, ta có: \(a = {J_t}{J_đ}\cos i = 2h\cos i\left( {\tan {r_đ}-\tan {r_t}} \right)\) Áp dụng định luật khúc xạ: \(\sin i = {n_đ}{{\mathop{\rm sinr}\nolimits} _đ};\,\sin i = {n_t}{{\mathop{\rm sinr}\nolimits} _t}\,\), ta tìm được: \(\eqalign{ & {{\mathop{\rm tanr}\nolimits} _đ} = {{\sin {r_đ}} \over {\sqrt {1 - {{\sin }^2}{r_đ}} }} \approx 0,858 \cr & {{\mathop{\rm tanr}\nolimits} _t} = {{\sin {r_t}} \over {\sqrt {1 - {{\sin }^2}{r_t}} }} \approx 0,847 \cr} \) Từ đó, ta tính được \(a \approx 11mm\) Câu 6.33 trang 44 sách bài tập Vật lí 12 Nâng cao. Một thấu kính hội tụ mỏng có tiêu cự f = 50 cm được cắt ra làm hai phần bằng nhau theo mặt phẳng qua trục chính và vuông góc với tiết diện thấu kính. Một nguồn sáng điểm S phát ánh sáng đơn sắc đặt trên trục chính và cách thấu kính một khoảng d = 1,0 m (Hình 6.3). a) Phải tách hai nửa thấu kính này ra đến khoảng cách nào (một cách đối xứng qua trục chính) để nhận được hai ảnh \({S_1},{S_2}\) cách nhau 4,0 mm. b) Đặt một màn quan sát E vuông góc với trục chính và cách các ảnh \({S_1},{S_2}\) một khoảng D = 3,0 m. Tìm độ rộng của miền giao thoa trên màn E. Người ta đo được khoảng cách từ vân sáng trung tâm đến vân sáng bậc 8 là 3,2 mm. Tìm bước sóng của ánh sáng. Giải a) Ảnh của S tạo bởi thấu kính được xác định theo công thức: \(d' = {{df} \over {d - f}} = {{1.0,5} \over {1 - 0,5}} = 1m = 100cm\) Do tách thấu kính ra hai nửa nên ta có hai ảnh thật \({S_1},{S_2}\) của S tạo bởi hai nửa thấu kính, hai ảnh này cũng cách thấu kính một khoảng d = 1m (Hình 6.2G). Từ các tam giác đồng dạng (đặt \({S_1}{S_2} = a\)), ta có: \({b \over a} = {d \over {d + d'}} = {1 \over 2}\) Khoảng cách xa của hai nửa thấu kính là: \(b = {a \over 2} = {4 \over 2} = 2,0mm\) b) Hai chùm sáng khúc xạ qua hai nửa thấu kính giao nhau tạo miền \(I{O_1}{O_2}\) , tạo nên miền giao thoa \({O_1}{O_2}\) trên mà E (\({S_1}\) và \({S_2}\) được xem là hai nguồn kết hợp). Cũng từ các tam giác đồng dạng trên hình 6.2G, ta có: \({b \over {{O_1}{O_2}}} = {d \over {d + d' + D}} = {1 \over 5} \Rightarrow {O_1}{O_2} = 5b = 10mm\) Theo để bài, ta có: \(8i = 3,2mm \Rightarrow i = {{3,2} \over 8} = 0,4mm\) Suy ra bước sóng \(\lambda \) : \(\lambda = {{ia} \over D} \approx 0,53\mu m\) Câu 6.34 trang 44 sách bài tập Vật lí 12 Nâng cao. Để xác định được độ lớn của một góc rất tù \(\alpha \) (gần bằng \({180^0}\) ) của một lăng kính, người ta bố trí sơ đồ giao thoa như Hình 6.4. Bức xạ đơn sắc có bước sóng \({\lambda _1} = 0,633\,\mu m\) được rọi lên khe hẹp S tạo ra chùm sáng phân kì sau khe, chùm này rọi lên đáy lăng kính. Trong khoảng MN = 3,8 mm trên màn đặt cách lăng kính một khoảng d = 1,20 m có 8 vân tối và chính tại M , N là vân sáng. a) Giải thích hiện tượng. b) Tính góc \(\alpha \) của lăng kính, biết khe S cách lăng kính một khoảng d’ = 30,0 cm. Chiết suất của thủy tinh ứng với \({\lambda _1}\) là \({n_1} = 1,50.\) c) Giữ nguyên cách bố trí thí nghiệm, rọi lên khe S chùm sáng đơn sắc \({\lambda _2} = 0,515\mu m\) thì thu được hệ vân có khoảng vân \({i_2} = 0,35\,mm\) . Xác định chiết suất \({n_2}\) của thủy tinh làm lăng kính đối với bức xạ này. Giải a) Giải thích hiện tượng: Độc giải tự lập luận b) Theo đề bài thì khoảng MN chứa 8 khoảng vân, ta có: \({i_1} = {{MN} \over 8} = {{3,8} \over 8} = 0,475mm\) Từ \({S_1}{S_2} = 2d'\left( {{n_1} - 1} \right)\beta = {{{\lambda _1}D} \over {{i_1}}}\) với \(D = d + d' = 1,5m\) , ta được: \(\beta = {{{\lambda _1}D} \over {2d'\left( {{n_1} - 1} \right){i_1}}} \Rightarrow \beta = 0,00666\,\,rad \approx 22,6'\) Do đó: \(\alpha = {180^o} - 2\beta \approx {179^o}15'\) c) Vì \(\beta ,d,D\) giữa nguyên không đổi, nên tương tự như câu b) ta có: \(\beta = {{{\lambda _2}D} \over {2d'\left( {{n_2} - 1} \right){i_2}}}\) Từ đó suy ra: \(\eqalign{ & {{\left( {{n_2} - 1} \right){i_2}} \over {\left( {{n_1} - 1} \right){i_1}}} = {{{\lambda _2}} \over {{\lambda _1}}} \cr & {n_2} - 1 = \left( {{n_1} - 1} \right).{{{\lambda _2}} \over {{\lambda _1}}}.{{{i_1}} \over {{i_2}}} \approx 0,55 \Rightarrow {n_2} = 1,55 \cr} \) Câu 6.35 trang 45 sách bài tập Vật lí 12 Nâng cao. Cho hệ hai gương phẳng \({G_1},{G_2}\) (Hình 6.5) hợp với nhau một góc \(\alpha \) , gần bằng \({180^0}\) và một nguồn sáng điểm S chiếu ánh sáng đơn sắc vào mặt hai gương. a) Vẽ và giải thích cách vẽ hai chùm sáng phản xạ bởi hai gương \({G_1},{G_2}\). b) Tại phần giao nhau của hai chùm sáng phản xạ, phải đặt vào một màn ảnh như thế nào để quan sát được các vân giao thoa sáng, tối , xen kẽ cách đều nhau ? c) Gọi \({S_1},{S_2}\) là ảnh của S tạo bởi hai gương, màn ảnh cách đường thẳng qua \({S_1},{S_2}\) một khoảng D = 2 m. Bước song ánh sáng của nguồn S là \(\lambda = 0,4\mu m\) . Khoảng vân giao thoa trên màn là \(i = 0,4mm\) . Hãy tìm khoảng cách \({S_1},{S_2}\). d) Hình ảnh hệ vân giao thoa sẽ như thế nào nếu S là nguồn điểm phát ánh sáng trắng ? Giải a) Từ \(S\) hạ \(S{H_1},S{H_2}\) vuông góc với hai gương. Kéo dài \(S{H_1},S{H_2}\) những đoạn \({H_1}{S_1}\) và \({H_2}{S_2}\) lần lượt bằng \(S{H_1},S{H_2};{S_1},{S_2}\) vẽ như vậy là ảnh của S tạo bởi hai gương. Nối \({S_1},{S_2}\) với các mép ngoài của hai gương. b) Để quan sát được vân giao thoa phải đặt màn E cho cắt hai chùm sáng. Để các vân giao thoa cách đều nhau, phải đặt cho màn E song song với đường \({S_1},{S_2}\) tức là vuông góc với đường phân giác của góc \(\widehat {{S_1}O{S_2}}\). c) Ta có: \(i = {{\lambda D} \over a} \Rightarrow a = {{\lambda D} \over i} = {{0,{{4.10}^{ - 6}}.2} \over {0,{{4.10}^{ - 3}}}} = {2.10^{ - 3}}m\) Vậy: \(a = {S_1}{S_2} = 2mm\) d) Nếu S là nguồn điểm phát ánh sáng trắng, thì tại tâm \({O_1}\) của hệ vân (\({O_1}\) cách đều \({S_1},{S_2}\)), ta trông thấy một vân sáng màu trắng, hai bên có hai vân tối, gần như đen, các vân sau đó có màu sắc (đó là hiện tượng phát ngũ sắc), hầu như không còn vân tối nữa. Cách \({O_1}\) chừng 2 mm màn E chỉ còn có màu trắng bậc cao (tức là không quan sát được vân giao thoa nữa). Câu 6.36 trang 45 sách bài tập Vật lí 12 Nâng cao. Hai lăng kính có cùng góc chiết quang A = 20’., làm bằng thủy tinh chiết suất n = 1,5 có đáy gắn chung với nhau tạo thành một lưỡng lăng kính. Một khe sáng S phát ánh sáng có bước sóng \(\lambda = 0,5\mu m\) đặt trên mặt đáy chung, cách hai lăng kính một khoảng d = 50 cm. 1. Tính khoảng cách giữa hai ảnh \({S_1},{S_2}\) của S tạo bởi hai lăng kính (coi \({S_1},{S_2}\) cùng nằm trên mặt phẳng với S). Tính khoảng vân và số vân quan sát được trên màn, Biết khoảng cách từ màn tới lưỡng kính là d’ = 2 m. 2. Khoảng vân và số vân quan sát được sẽ thay đổi thế nào , nếu: a) Thay nguồn S bằng nguồn S’ phát ánh sáng có bước sóng \(\lambda ' = 0,45\mu m\) Đặt tại vị trí của nguồn S ? b) Nguồn S’ nói trên dịch ra xa dàn lưỡng lăng kính theo phương vuông góc với màn E ? Giải 1. Ta có: \(a = {S_1}{S_2} = 2d\tan D \approx 2dD\), với \(D = \left( {n - 1} \right)A \Rightarrow a = 3mm\) Khoảng vân: \(i = {{\lambda \left( {d + d'} \right)} \over a} \approx 0,42mm\) Ta có bề rộng của trường giao thoa: \(l = 2d'\tan D \approx 2d'D = 2\left( {n - 1} \right)d'A \approx 12mm\) Số vân sáng quan sát được ở mỗi nửa trường giao thoa (không kể vân sáng trung tâm) \({l \over 2} = ki \Rightarrow k = {l \over {2i}} = 14,4 \Rightarrow k = 14\) Số vân sáng quan sát được: \(N = 2k + 1 = 29\) vân. 2) a) Ta có: \(i' = {{\lambda '\left( {d + d'} \right)} \over a} \approx 0,375mm\) Tổng số vân sáng quan sát được: \(N = {l \over {i'}} + 1 \approx 33\) vân. b) Nếu nguồn S’ dịch ra xa lăng kính, d tăng lên: \(i' = {{\lambda '\left( {d + d'} \right)} \over a} = {{\lambda '\left( {d + d'} \right)} \over {2\left( {n - 1} \right)dA}} = {{\lambda '} \over {2\left( {n - 1} \right)A}} + {{\lambda 'd'} \over {2\left( {n - 1} \right)dA}}\) Như vậy, nếu d tăng lên thì khoảng vân i’ giảm, suy ra số vân sáng quan sát được tăng lên vì bề rộng trường giao thoa không đổi. Khi nguồn S’ ở rất xa lăng kính \(\left( {d \to \infty } \right)\) thì khoảng vân bằng \(i{'_{\min }} = {{\lambda '} \over {2\left( {n - 1} \right)A}} = 0,075mm\) và số vân quan sát được khi đó bằng: \(N' = {l \over {i{'_{\min }}}} + 1 = 161\) vân. Câu 6.37 trang 45 sách bài tập Vật lí 12 Nâng cao. Trong thí nghiêm Y-âng về giao thoa ánh sáng, nguồn sáng là hai bức xạ có bước sóng lần lượt là \({\lambda _1}\) và \({\lambda _2}\) cho \({\lambda _1} = 0,5\mu m\). Biết rằng vân sáng bậc 12 của bức xạ \({\lambda _1}\) trùng với vân sáng bậc 10 của bức xạ \({\lambda _2}.\) a) Xác định bước sóng \({\lambda _2}.\) b) Tính khoảng cách từ vân sáng bậc 5 của bức xạ \({\lambda _1}\) đến vân sáng bậc 11 của bức xạ \({\lambda _2}\) ở cùng một phía với vân sáng giữa, biết hai khe Y-âng cách nhau 1 mm và khoảng hai khe tới màn ảnh là 1 m. Giải a) Tại các chỗ trùng nhau của các vân sáng của \({\lambda _1},{\lambda _2}\), ta có: \({k_1}{i_1} = {k_2}{i_2} \Rightarrow {k_1}{\lambda _1} = {k_2}{\lambda _2} \) \(\Rightarrow {\lambda _2} = {\lambda _1}{{{k_1}} \over {{k_2}}} = 0,5.{{12} \over {10}} = 0,6\mu m\) b) Ta có: \({i_1} = {{{\lambda _1}D} \over a} = 0,5mm;\,{i_2} = {{{\lambda _2}D} \over a} = 0,6mm\) Khoảng cách cần tìm là: \(d = 11{i_2} - 5{i_1} = 4,1mm\) Câu 6.38 trang 45 sách bài tập Vật lí 12 Nâng cao. Hai gương phẳng \({G_1},{G_2}\) đặt nghiêng với nhau một góc rất nhỏ \(\alpha = {5.10^{ - 3}}\,rad\) , khoảng cách từ giao tuyến I của hai gương đến nguồn S bằng \({d_1} = 1\,m\) . Khoảng cách từ I đến màn quan sát E đặt song song với \({S_1}{S_2}\) (\({S_1},{S_2}\) là ảnh của S tạo bởi hai gương) bằng \({d_{ 2}} = 2\,m\). Bước sóng của ánh sáng đơn sắc do S phát ra là \(\lambda = 0,54\mu m\) (Hình 6.6). a) Tính khoảng vân và số vân quan sát được trên màn E. b) Nếu S là nguồn phát ánh sáng trắng (\(0,38\,\mu m \le \lambda \le 0,76\,\mu m\) ) thì tại điểm \({M_1}\) Cách vân trung tâm O một khoảng \({x_1} = 0,8\) mm có những bức xạ nào cho vân tối ? Giải a) \({S_1}{S_2}\) là các ảnh ảo của khe S tạo bởi hai gương, được coi như hai nguồn kết hợp, hai chùm sáng phản xạ trên hai gương có phần giao nhau MIN (Hình 6.6) tại đó có các vân giao thoa. Ta có: \(\widehat {{S_1}I{S_2}} = 2\alpha ;\;{S_1}{S_2} = a = 2{d_1}\sin \alpha \approx 2{d_1}\alpha \) Khoảng cách từ nguồn kết hợp đến màn quan sát: \(D = HO = {d_1}\cos \alpha + {d_2} \approx {d_1} + {d_2}\) Khoảng vân: \({i_1} = {{\lambda D} \over a} = {{\lambda \left( {{d_1} + {d_2}} \right)} \over {2{d_1}\alpha }} = 0,162mm\) Bề rộng của trường giao thoa trên màn E: \(MN = 2l = 2{d_2}\sin \alpha \approx 2{d_2}\alpha = 2cm\) Số vân sáng quan sát được: \(N = {{2l} \over i} + 1 = 123\) vân. b) Các bức xạ cho vân tối tại \({M_1}\left( {{x_1} = O{M_1} = 0,8mm} \right)\) có bước sóng \(\lambda \) thỏa mãn điều kiện: \({x_1} = \left( {k + {1 \over 2}} \right){{\lambda D} \over a}\), với \(a = 2{d_1}\alpha \) và \(D = {d_1} + {d_2} = 3{d_1}\) \( \Rightarrow {x_1} = \left( {k + {1 \over 2}} \right){{3\lambda } \over {2\alpha }} \Rightarrow \lambda = {{4a{x_1}} \over {3\left( {2k + 1} \right)}} = {{16} \over {3\left( {2k + 1} \right)}}\mu m\left( * \right)\) Ta có: \(\eqalign{ & 0,38\mu m \le \lambda \le0,76\mu m\cr&\Leftrightarrow 0,38 \le {{16} \over {3\left( {2k + 1} \right)}} \le 0,76 \cr & \Rightarrow 3,01 \le k \le 6,5 \cr} \) Như vậy, chỉ có các trị số \(k = 4,5,6\) Từ (*), ta có: \(\eqalign{ & k = 4 \Rightarrow \lambda = 0,593\mu m \cr & k = 5 \Rightarrow \lambda = 0,485\mu m \cr & k = 6 \Rightarrow \lambda = 0,410\mu m \cr} \)
