A. Lý thuyết I. Thế nào là tán sắc ánh sáng Tán sắc ánh sáng là hiện tượng phân tách một chùm ánh sáng phức tạp (ánh sáng trắng) thành các chùm ánh sáng đơn sắc. Chú ý: Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng có một màu nhất định và không bị tán sắc khi truyền qua lăng kính. Ánh sáng đơn sắc khi truyền qua lăng kính tuy không bị tán sắc nhưng vẫn bị lệch về phía đáy lăng kính do hiện tượng khúc xạ ánh sáng khi truyền qua mặt phân cách giữa hai môi trường. Mỗi ánh sáng đơn sắc chỉ có một mày duy nhất, ứng với một tần số nhất định (một bước sóng nhất định). Công thức liên hệ giữa vận tốc truyền sóng, bước sóng ánh sáng và tần số sóng: $\lambda = \frac{v}{f}$. Khi sóng ánh sáng truyền từ môi trường này sang môi trường khác thì vận tốc và bước sóng thay đổi nhưng tần số sóng thì luôn không đổi. Mối liên hệ giữa bước sóng ánh sáng trong một môi trường với bước sóng ánh sáng trong chân không: $\lambda = \frac{ \lambda _{0}}{n}$, với n là chiết suất của môi trường. Từ hiện tượng tán sắc, ta có thể định nghĩa ánh sáng trắng như sau: 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 tím. II. Giải thích hiện tượng tán sắc ánh sáng Nguyên nhân của hiện tượng tán sắc ánh sáng: Do sự phụ thuộc của chiết suất của chất làm lăng kính vào bước sóng ánh sáng, cụ thế như sau: Chiết suất của môi trường đối với ánh sáng tím lớn nhất và với ánh sáng đỏ là nhỏ nhất Ánh sáng trắng không phải là ánh sáng đơn sắc mà là hỗn hợp của vô số ánh sáng đơn sắc khác nhau có màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím. Mà chiết suất của lăng kính khác nhau với các ánh sáng khác nhau. Do đó, khi đi qua lăng kính, ánh sáng đơn sắc khác nhau bị lệch với những góc khác nhau nên ánh sáng trắng bị phân tách thành dải màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím. Chiết suất của lăng kính với ánh sáng đỏ là nhỏ nhất nên tia đỏ có góc lệch nhỏ nhất. Chiết suất của lăng kính đối với ánh sáng tím là lớn nhất nên tia tím có góc lệch lớn nhất (Theo định luật khúc xạ). Chú ý: Thứ tự sắp xếp của bước sóng: $\lambda _{đỏ} > \lambda _{cam} > ... > \lambda _{tím}$ Thứ tự sắp xếp của chiết suất môi trường đối với từng ánh sáng đơn sắc: nđỏ < ncam < ... < ntím B. BÀI TẬP VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI Bài 1 trang 125 sgk Vật lý lớp 12. Trình bày thí nghiệm của Niu- tơn về sự tán sắc ánh sáng. Hướng dẫn giải: Khi có tia ló ra khỏi lăng kính thì tia ló bao giờ cũng lệch về đáy lăng kính so với tia tới. Bài 2 trang 125 sgk Vật lý lớp 12. Trình bày thí nghiệm với ánh sáng đơn sắc của Niu-tơn Hướng dẫn giải: Bài 3 trang 125 sgk Vật lý lớp 12. Trong thí nghiệm với ánh sáng đơn sắc của Niu-tơn, nếu ta bỏ màn M đi rối đưa hai lăng kính lại sát nhau, nhưng vẫn đặt ngược chiều nhau, thì ánh sáng có bị tán sắc hay không? Hướng dẫn giải: Ánh sáng vẫn bị tán sắc và sự tán sắc thể hiện rõ ở phần mép của chùm tia ló Bài 4 trang 125 sgk Vật lý lớp 12. Chọn câu đúng Thí nghiệm với ánh sáng đơn sắc của Niu-tơn nhằm chứng minh A. Sự tồn tại của ánh sáng đơn sắc. B. Lăng kính không làm thay đổi màu sắc của ánh sáng qua nó. C. Ánh sáng Mặt Trời không phải là ánh sáng đơn sắc. D. Ánh sáng có bất kì màu gì, khi qua lăng kính cũng bị lệch về phái đấy. Hướng dẫn giải: Đáp án B Bài 5 trang 125 sgk Vật lý lớp 12. Một lăng kính thủy tinh có góc chiết quang A = 5o, được coi là nhỏ, các chiết suất đối với ánh sáng đỏ và ánh sáng tím lần lượt là nđ= 1,643 và nt = 1,685. Cho một chùm ánh sáng trắng hẹp rọi vào một mặt bên của lăng kính, dưới góc tới i nhỏ. Tính góc giữa tia tím và tia đỏ sau khi ló ra khỏi lăng kính. Hướng dẫn giải: Coi góc chiết quang là nhỏ nên góc lệch được tính theo công thức: D = (n-1) A Với nđ = 1,643 thì Dđ = 0,643.5 = 3,125o Với nt = 1,685 thì Dt = 0,685.5 = 3,425o Góc lệch giữa tia đỏ và tia tím là: ∆D = Dt – Dđ = 0,21o = 12,6’
