Bài giảng môn Vật lí Lớp 12 - Bài 24: Tán sắc ánh sáng (Bản đẹp)

ch tối xen kẽ nhau. 
 Các vạch sáng (vân sáng) và các vạch tối (vân tối) gọi là vân giao thoa. 
* Hiệu đường đi của ánh sáng (hiệu quang trình) 
 Trong đó: a = S 1 S 2 là khoảng cách giữa hai khe sáng 
 D = OI là khoảng cách từ hai khe sáng S 1 , S 2 đến màn quan sát 
 S 1 M = d 1 ; S 2 M = d 2 
 x = OM là (toạ độ) khoảng cách từ vân 
trung tâm đến điểm M ta xét 
S 1 
D 
S 2 
d 1 
d 2 
I 
O 
x 
M 
a 
Vị trí (toạ độ) vân sáng:  d = k    
k = 0: Vân sáng trung tâm 
k =  1: Vân sáng bậc 1 ; k =  2: Vân sáng bậc 2 
* Vị trí (toạ độ) vân tối:  d = (k + 0,5)  
 
k = 0, k = -1: Vân tối thứ nhất 
k = 1, k = -2: Vân tối thứ hai 
k = 2, k = -3: Vân tối thứ ba 
Khoảng vân i : Là khoảng cách giữa hai vân sáng hoặc hai vân tối liên tiếp: 
* Nếu thí nghiệm được tiến hành trong môi trường trong suốt có chiết suất n thì bước sóng và khoảng vân: 
Xác định số vân sáng, vân tối trong vùng giao thoa (trường giao thoa) có bề rộng L (đối xứng qua vân trung tâm) + Số vân sáng (là số lẻ):  
 + Số vân tối (là số chẵn): nếu phần thập 
phân < 5. 
 nếu phần thập phân > 5 
 Trong đó [x] là phần nguyên của x. 
 Ví dụ: [6] = 6; [5,05] = 5; [7,99] = 7 
Xác định số vân sáng, vân tối giữa hai điểm M, N có toạ độ x 1 , x 2 (giả sử x 1 < x 2 ) 
 + Vân sáng: x 1 < k i < x 2 
 + Vân tối: x 1 < (k+0,5) i < x 2 
Số giá trị k  Z là số vân sáng (vân tối) cần tìm 
Lưu ý: M và N cùng phía với vân trung tâm thì x 1 và x 2 cùng dấu. 
 M và N khác phía với vân trung tâm thì x 1 và x 2 khác dấu. 
Xác định khoảng vân i trong khoảng có bề rộng L. Biết trong khoảng L có n vân sáng. 
 + Nếu 2 đầu là hai vân sáng thì: 
 + Nếu 2 đầu là hai vân tối thì: 
 + Nếu một đầu là vân sáng còn một đầu là 
vân tối thì: 
Sự trùng nhau của các bức xạ  1 ,  2 ... ( khoảng vân tương ứng là i 1 , i 2 ...) 
 + Trùng nhau của vân sáng: x s = k 1 i 1 = k 2 i 2 = ... 
  k 1  1 = k 2  2 = ... 
+ Trùng nhau của vân tối: 
x t = (k 1 + 0,5) i 1 = (k 2 + 0,5) i 2 
  (k 1 + 0,5)  1 = (k 2 + 0,5)  2 = ... 
Lưu ý: Vị trí có màu cùng màu với vân sáng trung 
 tâm là vị trí trùng nhau của tất cả các vân sáng của 
các bức xạ. 
Trong hiện tượng giao thoa ánh sáng trắng (0,38  m    0,76  m) 
- Bề rộng quang phổ bậc k : 
với  đ và  t là bước sóng ánh sáng đỏ và tím 
- Xác định số vân sáng, số vân tối và các bức xạ tương 
 ứng tại một vị trí xác định (đã biết x) 
 + Vân sáng: 
Với 0,38  m    0,76  m  các giá trị của k   
 + Vân tối: 
Với 0,38  m    0,76  m  các giá trị của k   
QUANG PHOÅ 
* Chieát suaát moâi tröôøng vaø böôùc soùng aùnh saùng : chieát suaát tuyeät ñoái 
( c = vaän toác aùnh saùng, v laø vaän toác trong moâi tröôøng) 
 Ta coù : giöõa 2 moâi tröôøng khaùc nhau thì : 
* Maùy quang phoå 
-Maùy quang phoå laø duïng cuï phaân tích chuøm saùng coù nhieàu thaønh phaàn thaønh nhöõng thaønh phaàn ñôn saéc khaùc nhau. 
-Maùy duøng ñeå nhaän bieát caùc thaønh phaàn caáu taïo cuûa moät chuøm saùng phöùc taïp do moät nguoàn phaùt ra. 
-Maùy quang phoå söû duïng laêng kính hoaït ñoäng döïa treân hieän töôïng taùn saéc aùnh saùng. 
* Quang phoå lieân tuïc 
+ Quang phoå lieân tuïc laø quang phoå goàm moät daûi saùng coù maøu bieán ñoåi lieân tuïc töø ñoû ñeán tím. 
+ Nguoàn phaùt: caùc vaät raén, loûng hoaëc nhöõng khoái khí coù tæ khoái lôùn bò nung noùng . 
+ Ñaëc ñieåm: khoâng phuï thuoäc vaøo thaønh phaàn caáu taïo cuûa nguoàn saùng maø chæ phuï thuoäc vaøo nhieät ñoä cuûa nguoàn saùng. 
	Nhieät ñoä caøng cao, mieàn phaùt saùng cuûa vaät caøng môû roäng veà phía aùnh saùng coù böôùc soùng ngaén. 
+ ÖÙng duïng: xaùc ñònh ñöôïc nhieät ñoä cuûa vaät phaùt saùng, ñaëc bieät laø nhöõng vaät ôû xa nhö Maët Trôøi, caùc ngoâi sao, ... . 
* Quang phoå vaïch phaùt xaï 
+ Quang phoå vaïch phaùt xaï laø quang phoå coù daïng nhöõng vaïch maøu rieâng leû, ngaên caùch nhau bôûi nhöõng khoaûng toái. 
+ Nguoàn phaùt 
	Khí hay hôi ôû aùp suaát thaáp khi bò kích thích baèng caùch ñoát noùng hoaëc baèng tia löûa ñieän . 
+ Ñaëc ñieåm 
	-Quang phoå vaïch phaùt xaï cuûa caùc nguyeân toá khaùc nhau thì raát khaùc nhau veà soá löôïng vaïch, vò trí caùc vaïch, maøu saéc caùc vaïch vaø ñoä saùng tæ ñoái cuûa caùc vaïch ñoù. 
	-Moãi nguyeân toá hoaù hoïc ôû traïng thaùi khí hay hôi noùng saùng döôùi aùp suaát thaáp cho moät quang phoå vaïch rieâng, ñaëc tröng cho nguyeân toá ñoù. 
+ ÖÙng duïng 	Nhaän bieát söï coù maët cuûa caùc nguyeân toá hoaù hoïc coù trong caùc hoãn hôïp hay hôïp chaát. 
* Quang phoå vaïch haáp thuï 
+ Quang phoå vaïch haáp thuï laø caùc vaïch hay ñaùm vaïch toái naèm rieâng reõ treân neàn quang phoå lieân tuïc. 
+ Caùch taïo ra 
	Taïo ra quang phoå lieân tuïc nhôø moät nguoàn phaùt aùnh saùng traéng ñaët tröôùc khe maùy quang phoå. Ñaët treân ñöôøng ñi cuûa chuøm aùnh saùng traéng moät ngoïn ñeøn hôi cuûa moät nguyeân toá naøo ñoù ñöôïc nung noùng. Khi aáy treân neàn quang phoå lieân tuïc xuaát hieän caùc vaïch toái ñuùng ôû vò trí caùc vaïch maøu trong quang phoå phaùt xaï cuûa hôi cuûa nguyeân toá ñoù. 
Ñieàu kieän ñeå coù quang phoå vaïch haáp thuï laø nhieät ñoä cuûa ñaùm hôi gaây ra quang phoå haáp thuï phaûi thaáp hôn nhieät ñoä cuûa nguoàn phaùt ra aùnh saùng traéng. 
+ Hieän töôïng ñaûo saéc cuûa vaïch quang phoå: trong thí nghieäm ñeå taïo ra quang phoå vaïch haáp thuï. Neáu taét nguoàn phaùt aùnh saùng traéng thì quang phoå lieân tuïc bieán maát, taïi vò trí caùc vaïch toái luùc ñaàu seõ xuaát hieän caùc vaïch maøu cuûa quang phoå vaïch phaùt xaï cuûa hôi duøng thí nghieäm.	ÔÛ moät nhieät ñoä nhaát ñònh, moät ñaùm hôi coù khaû naêng phaùt ra aùnh saùng ñôn saéc naøo thì noù cuõng coù khaû naêng haáp thuï nhöõng aùnh saùng ñôn saéc ñoù. 
+ ÖÙng duïng 	Nhaän bieát söï coù maët cuûa caùc nguyeân toá hoaù hoïc coù trong caùc hoãn hôïp hay hôïp chaát. 
* Pheùp phaân tích quang phoå 
+ Pheùp phaân tích quang phoå laø pheùp xaùc ñònh thaønh phaàn caáu taïo vaø noàng ñoä cuûa cuûa caùc chaát coù trong maãu caàn phaân tích döïa vaøo vieäc nghieân cöùu quang phoå, hoaëc döïa vaøo quang phoå cuûa vaät phaùt saùng ñeå xaùc ñònh nhieät ñoä cuûa vaät. 
+ Tieän lôïi 
	- Pheùp phaân tích ñònh tính thì ñôn giaûn vaø cho keát quaû nhanh hôn pheùp phaân tích hoùa hoïc. 
	- Pheùp phaân tích ñònh löôïng thì raát nhaïy, coù theå phaùt hieän moät noàng ñoä duø raát nhoû cuûa chaát naøo ñoù coù trong maãu. 
	- Coù theå xaùc ñònh ñöôïc thaønh phaàn caáu taïo vaø nhieät ñoä cuûa nhöõng vaät ôû raát xa khoâng tôùi ñöôïc nhö Maët Trôøi vaø caùc ngoâi sao. 
Tia hoàng ngoaïi 
+ Tia hoàng ngoaïi laø nhöõng böùc xaï khoâng nhìn thaáy ñöôïc coù böôùc soùng lôùn hôn böôùc soùng aùnh saùng ñoû (0,75  m <  ). 
	Tia hoàng ngoaïi coù baûn chaát laø soùng ñieän töø (coù böôùc soùng töø 7,5.10 -7 m ñeán 10 -3 m). 
+ Nguoàn phaùt : caùc vaät coù nhieät ñoä cao hôn nhieät ñoä moâi tröôøng ñeàu phaùt ra tia hoàng ngoaïi. Trong aùnh saùng Maët Trôøi coù khoaûng 50% naêng löôïng thuoäc vuøng hoàng ngoaïi. Nguoàn phaùt tia hoàng ngoaïi thöôøng duøng laø caùc boùng ñeøn coù daây toùc baèng vonfram noùng saùng coù coâng suaát töø 250W ñeán 1000W. 
+ Tính chaát, taùc duïng. - Taùc duïng noåi baät nhaát cuûa tia hoàng ngoaïi laø taùc duïng nhieät.- Taùc duïng leân kính aûnh hoàng ngoaïi.- Bò hôi nöôùc, khí CO2 haáp thuï maïnh. 
+ Coâng duïng 
	Duøng tia hoàng ngoaïi ñeå saáy khoâ, söôûi aám, chuïp aûnh hoàng ngoaïi. 
Tia töû ngoaïi 
+ Tia töû ngoaïi laø nhöõng böùc xaï khoâng nhìn thaáy ñöôïc coù böôùc soùng ngaén hôn böôùc soùng aùnh saùng tím (  < 0,40  m). 
	Tia töû ngoaïi coù baûn chaát laø soùng ñieän töø (coù böôùc soùng töø 10 -9 m ñeán 4.10 -7 m). 
+ Nguoàn phaùt: nhöõng vaät bò nung noùng ñeán nhieät ñoä treân 3000 0 C phaùt ra moät löôïng ñaùng keå tia töû ngoaïi. Maët Trôøi, hoà quang ñieän, ñeøn cao aùp thuyû ngaân laø nhöõng nguoàn phaùt tia töû ngoaïi. 
+ Tính chaát, taùc duïng - Bò nöôùc, thuyû tinh,  haáp thuï maïnh.- Taùc duïng raát maïnh leân kính aûnh. - Coù theå laøm moät soá chaát phaùt quang.- Coù taùc duïng ion hoaù khoâng khí.- Coù taùc duïng gaây ra moät soá phaûn öùng quang hoaù, quang hôïp.- Coù moät soá taùc duïng sinh hoïc. 
+ Coâng duïng 
- Phaùt hieän veát nöùt nhoû, veát xöôùc treân beà maët saûn phaåm tieän. 
- Chöõa beänh coøi xöông, dieät khuaån, dieät naám moác. 
- Söû duïng trong phaân tích quang phoå. 
TIA RÔNGHEN 
Baûn chaát cuûa tia Rônghen laø soùng ñieän töø coù böôùc soùng ngaén hôn böôùc soùng tia töû ngoaïi. Böôùc soùng cuûa tia Rônghen töø 10-12m (tia Rônghen cöùng) ñeán 10-8m (tia Rônghen meàm). 
+ Tính chaát vaø coâng duïng 
- Coù khaõ naêng ñaâm xuyeân maïnh neân ñöôïc duøng ñeå chieáu ñieän, chuïp ñieän, doø caùc loå hoûng, caùc khuyeát taät beân trong saûn phaåm ñuùc. 
- Bò lôùp chì (kim loaïi naëng) vaøi mm caûn laïi neân thöôøng duøng chì laøm maøn chaén baûo veä trong kyõ thuaät Rônghen. 
- Taùc duïng raát maïnh leân kính aûnh neân ñöôïc duøng ñeå chuïp ñieän. 
- Laøm phaùt quang moät soá chaát neân ñöôïc duøng ñeå quan saùt maøn hình trong vieäc chieáu ñieän.- Coù khaû naêng ioân hoùa caùc chaát khí. Tính chaát naøy öùng duïng ñeå laøm caùc maùy ño lieàu löôïng Rônghen. - Coù taùc duïng sinh lí. Noù coù theå huûy hoaïi teá baøo, gieát vi khuaãn neân ñöôïc duøng ñeå chöõa caùc ung thö caïn gaàn ngoaøi da. 
Coâng thöùc söû duïng trong baøi toaùn tia X : 
* Thang soùng ñieän töø 
+ Soùng voâ tuyeán, tia hoàng ngoaïi, aùnh saùng nhìn thaáy, tia töû ngoaïi, tia Rônghen, tia gamma ñeàu coù cuøng baûn chaát laø soùng ñieän töø. Ñieåm khaùc nhau laø böôùc soùng daøi ngaén khaùc nhau do ñoù chuùng caùc tính chaát vaø coâng duïng khaùc nhau. 
+ Thöïc ra, giöõa caùc vuøng tia khoâng coù ranh giôùi roû reät. 
+ Caùc tia coù böôùc soùng caøng ngaén thì coù tính ñaâm xuyeân caøng maïnh, deã taùc duïng leân kính aûnh, deã laøm phaùt quang caùc chaát vaø deã ioân hoùa chaát khí. 
+ Caùc tia coù böôùc soùng caøng daøi, ta caøng deã quan saùt hieän töôïng giao thoa giöõa chuùng.