Vật lý Lớp 12

- Ánh sáng có bản chất là sóng điện từ. Khi đi từ màu đỏ đến tím thì:

  + Tần số số tăng, chiết suất tăng (trong môi trường không phải chân không), góc lệch D qua lăng kính tăng.

  + Bước sóng giảm, góc khúc xạ r giảm (khi n₂ > n₁, và ngược lại), vận tốc ánh sáng (trong môi trường không phải chân không) giảm.

- Liên hệ giữa chiết suất với các đại lượng: n₁v₁=n₂v₂ và n₁λ₁=n₂λ₂ và n₁i₁=n₂i₂ và $\frac {\lambda_1}{i_1} = \frac {\lambda_2}{i_2}$

1. Định nghĩa: Tán sắc ánh sáng là hiện tượng phân tích một chùm sáng phức tạp thành những chùm sáng đơn sắc khác nhau.

2. Nguyên nhân:

  - Ánh sáng trắng là hỗn hợp của vô số ánh sáng đơn sắc có màu biến thiên liên tục từ đỏ (λ_đ = 0,76μm) đến tím (λ_t = 0,36μm).

  - Chiết suất của môi trường trong suốt biến thiên theo màu sắc của ánh sáng và tăng dần từ đỏ đến tím.

  - Góc lệch (khi góc tới i và A nhỏ): D = (n-1)A phụ thuộc vào chiết suất nên phụ thuộc vào màu sắc do đó các màu sắc khác nhau sẽ lệch khác nhau gây ra tán sắc ánh sáng.

Lưu ý: Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng có một màu nhất định ứng với một bước sóng (tần số) xác định và không bị tán sắc nhưng vẫn bị lệch khi qua lăng kính.

I. Nhiễu xạ ánh sáng: là hiện tượng truyền sai lệch với phương truyền thẳng khi ánh sáng gặp vật cản. Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng chứng tỏ ánh sáng có tính chất sóng.

II. Giao thoa ánh sáng: là hiện tượng hai sóng ánh sáng kết hợp khi gặp nhau kết quả là có những điểm ở đó ánh sáng tăng cường nhau (cực đại) và có những điểm ở đó sóng ánh sáng triệt tiêu nhau (cực tiểu).

1. Kết quả thí nghiệm Young:

  + Đối với ánh sáng trắng: tại điểm chính giữa O có một vân sáng trắng, hai bên là những vân sáng, vân tối chồng chất hỗn độn có dạng các dải sáng cầu vồng màu tím ở trong đỏ ở ngoài.

  + Đối với ánh sáng đơn sắc vùng giao thoa là một vùng sáng hẹp trong đó có những vân sáng, vân tối xen kẽ, song song và cách đều nhau.

2. Công thức giao thoa ánh sáng:

  - Hiệu đường đi (quang trình): $d_2 - d_1 = \frac{{ax}}{D} $

  - Cực đại giao thoa (vân sáng): d₂ - d₁ = kλ với k ∈ Z

  - Cực tiểu giao thoa (vân tối): d₂ - d₁ = (k + 0,5)λ với k ∈ Z

  - Khoảng vân: là khoảng cách giữa hai vân cùng loại (sáng hoặc tối) liên tiếp nhau $ i = \frac{{\lambda D}}{a} $

     a=S₁S₂ là khoảng cách giữa hai khe; λ là bước sóng của ánh sáng; D: khoảng cách từ hai khe tới màn.

  - Vị trí vân sáng bậc k: $x_{sk} = ki = k\frac{{\lambda D}}{a} $ với k = 0, ±1, ±2, … gọi là bậc giao thoa.

  - Vị trí vân tối thứ k+1: $x_{t(k+1)} = (k+0,5)\frac{{\lambda D}}{a} $ vân tối không có khái niệm bậc giao thoa.

  - Độ rộng quang phổ bậc k: $\Delta x_k = k \frac{(\lambda_{đỏ} - \lambda_{tím})D}{a} $

  - Khoảng cách giữa hai vân: $\Delta x = \left| x_1 \pm x_2 \right| $.

  - Tại vị trí x có vân tối hay sáng: $ \frac{x}{i} = k,m $. Nếu m < 5 thì vân sáng bậc k. Nếu m=5 thì vân tối thứ k+1. Nếu m > 5 thì vân sáng bậc k+1.

  - Số vân trên bề rộng vùng giao thoa L: $ -\frac{L}{2i} \leqslant k \leqslant \frac{L}{2i} $.

  - Số vân trong đoạn MN (Giả sử x_M < x_N):

    + Số vân sáng: $ -\frac{x_M}{i} \leqslant k \leqslant \frac{x_N}{i} $.

    + Số vân tối: $ -\frac{x_M}{i} - 0,5 \leqslant k \leqslant \frac{x_N}{i} - 0,5$.

  - Khi chiếu vào khe S đồng thời hai ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ₁, λ₂ thì trên màn có hai hệ vân của hai ánh sáng đơn sắc đó, đồng thời xuất hiện một số vân trùng (đổi màu).

    + Tại vị trí hai vân sáng trùng nhau: x_sk1 = x_sk2 ⇔ k₁λ₁ = k₂λ₂.

    + Tại vị trí hai vân tối trùng nhau: x_tk1 = x_tk2 ⇔ (k₁ + 0,5)λ₁ = (k₂ + 0,5)λ₂.

    + Tại vị trí vân sáng trùng vân tối: x_sk1 = x_tk2 ⇔ k₁λ₁ = (k₂ + 0,5)λ₂.

  - Thí nghiệm ánh sáng trắng thì tại một vị trí x có nhiều bức xạ cho vân sáng trùng nhau, số bức xạ trùng nhau là số giá trị k thỏa mãn bất phương trình: $ \lambda _{tím} \leqslant \lambda = \frac{ax}{kD} \leqslant \lambda _{đỏ} $.

  - Thí nghiệm ánh sáng trắng thì tại một vị trí x có nhiều bức xạ cho vân tối trùng nhau, số bức xạ trùng nhau là số giá trị k thỏa mãn bất phương trình: $ \lambda _{tím} \leqslant \lambda = \frac{ax}{(k+0,5)D} \leqslant \lambda _{đỏ} $.

1. PHÂN TÍCH QUANG PHỔ: Phân tích quang phổ là phương pháp vật lí dùng để xác định thành phần hóa học của một chất hay hợp chất, dựa vào việc nghiên cứu quang phổ của ánh sáng do chất ấy phát ra. Việc phân tích phổ có ưu điểm là nhanh, chính xác, chỉ cần lượng nhỏ mẫu vật và có thể phân tích được thành phần của các vật ở xa.

2. Máy quang phổ: Máy quang phổ là dụng cụ dùng để phân tích chùm sáng phức tạp thành những thành phần đơn sắc khác nhau. Máy gồm có ba bộ phận chính: Ống chuẩn trực là bộ phận tạo ra chùm sáng song song; Hệ tán sắc gồm lăng kính có tác dụng phân tích chùm sáng song song chiếu tới, thành những chùm sáng đơn sắc; Buồng tối là bộ phận dùng để thu (chụp) ảnh quang phổ.

3. Các loại quang phổ:

PHÂN LOẠI	QUANG PHỔ LIÊN TỤC	QUANG PHỔ VẠCH PHÁT XẠ	QUANG PHỔ VẠCH HẤP THỤ
Định nghĩa	Là một dải sáng có màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím.	Là hệ thống những vạch sáng riêng lẻ ngăn cách nhau bởi những khoảng tối.	Là hệ thống những vạch tối nằm trên nền của quang phổ liên tục.
Nguồn phát	Chất rắn, lỏng, khí có áp suất lớn khi bị nung nóng.	Chất khí ở áp suất thấp khi bị kích thích bằng điện, bằng nhiệt.	- Cần có nguồn phát QPLT và đám khí hay hơi hấp thụ. - Chất rắn, lỏng, khí đều cho QPHT.
Đặc điểm	- Chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ. - Không phụ thuộc vào thành phần cấu tạo của nguồn sáng.	- Các nguyên tố khác nhau thì cho QPV khác nhau về số lượng vạch, vị trí, màu sắc và độ sáng tỉ đối giữa cách vạch. - QPV đặc trưng cho nguyên tố.	- Nhiệt độ của đám khí hay hơi hấp thụ phải thấp hơn nhiệt độ của nguồn phát ra QPLT - Đối với chất khí QPHT là các vạch. - Đối với chất lỏng, rắn cho QPHT là các đám, mỗi đám chứa nhiều vạch nối tiếp liên tục.
Ứng dụng	Xác định nhiệt độ của các vật. Nhất là các vật ở rất xa.	Xác định thành phần cấu tạo của hợp chất.	Xác định thành phần cấu tạo của hợp chất.