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

TÁN SẮC ÁNH SÁNG 
Trong những ngày hè , khi cơn mưa vừa tạnh , trên bầu trời đơi khi xuất hiện cầu vồng nhiều màu sắc , vắt ngang vịm trời . 
Đĩ là kết quả của hiện tượng gì ? 
Trả lời : Do sự tán sắc ánh sáng mặt trời 
I- Thí nghiệm về sự tán sắc ánh sáng của Newton 
II- Thí nghiệm với ánh sáng đơn sắc của Newton 
III- Giải thích hiện tượng tán sắc 
IV- Ứng dụng 
Tán sắc ánh sáng 
Màn E 
F 
1. Thí nghiệm về tán sắc ánh sáng 
 a. Sơ đồ thí nghiệm : 
Một màn chắn cĩ khoét khe hẹp F Một lăng kính cĩ cạnh song song với khe hẹp đặt sau màn chắn Màn E đặt sau lăng kính, hứng chùm tia lĩ ra khỏi lăng kính 
I- Thí nghiệm về sự tán sắc ánh sáng của Newton 
1-Bố trí 
 + Cho ánh sáng mặt trời ( ánh sáng trắng ) đi qua một khe A hẹp ta có một chùm tia sáng trắng song song . 
 + Chùm tia sáng này đi qua một lăng kính P và hứng ánh sáng trên một màn B đặt sau lăng kính . 
 + Kết quả : Trên màn ảnh B ta thấy có một dải màu như ở cầu vồng từ đỏ đến tím 
2-Hình vẽ 
Bố trí thí nghiệm 
ĐỎ 
DA CAM 
VÀNG 
LỤC 
LAM 
CHÀM 
TÍM 
A 
B 
P 
Màn E 
F 
Chùm tia sáng 
khơng qua lăng 
kính vẫn truyền 
thẳng và vẫn 
cĩ màu trắng 
Thí nghiệm về tán sắc ánh sáng 
a. Sơ đồ thí nghiệm : 
Quang phổ 
Màn E 
Lăng Kính 
F 
b. Sau khi qua 
lăng kính : 
Chùm tia sáng 
- bị lệch về đáy 
lăng kính 
- và bị tách ra 
thành các chùm 
sáng cĩ màu 
khác nhau 
Quang phổ 
Màn E 
Lăng Kính 
F 
Trước khi đặt lăng kính P1. trên màn E cĩ một vệt sáng màu trắng . Sau khi đặt lăng kính P1, chùm tia lĩ bị lệch về đáy lăng kính và ta thấy dãy sáng liên tục nhiều màu từ đỏ đến tím . 
Quan sát các màu trên dãy sáng ta phân biệt được các màu nào ? 
 Ta gọi dãy màu liên tục từ đỏ đến tím là 
quang phổ của ánh sáng trắng của Mặt Trời . 
Màu đỏ 
Màu da cam 
Màu vàng 
Màu lục 
Màu lam 
Màu chàm 
Màu tím 
2-Hiện tượng tán sắc ánh sáng 
 Sự tán sắc ánh sáng là sự phân tách một chùm ánh sáng phức tạp thành các chùm ánh sáng đơn sắc 
Màn E 1 
Lăng Kính P 1 
F 
Lăng Kính P 2 
Màn E 2 
Màn E 1 
Lăng Kính P 1 
F 
Lăng Kính P 2 
Qua lăng kính P 2 chùm tia lĩ cĩ bị tán sắc hay khơng? 
Màn E 2 
Màn E 1 
Lăng Kính P 1 
F 
Lăng Kính P 2 
Qua lăng kính P 2 chùm tia lĩ khơng bị tán sắc 
Màn E 2 
Các tia sáng qua lăng kính bị lệch về đáy 
lăng kính . Gĩc lệch của các chùm tia cĩ 
màu khác nhau cĩ giống nhau hay khơng ? 
Ví dụ : gĩc lệch của tia lĩ màu đỏ cĩ giống 
gĩc lệch của tia lĩ màu vàng hay khơng ? 
Màn E 1 
Lăng Kính P 1 
F 
Lăng Kính P 2 
Gĩc lệch của tia đỏ và tia vàng qua l ă ng kính P 2 khác nhau . 
Màn E 2 
Gĩc lệch của chùm tia lĩ màu đỏ và màu vàng qua P 2 cĩ giống nhau khơng ? 
II- Thí nghiệm với ánh sáng đơn sắc của Newton 
1-Thí nghiệm 
Một chùm tia sáng trắng từ khe A , qua lăng kính P 1 tạo trên màn B một dải màu liên tục từ đỏ tới tím như màu cầu vồng . 
- Trên màn B có khoét một khe sáng song song với khe A , nằm ở khoảng màu lục của dải màu nói trên để tách ra phía sau màn B một chùm tia hẹp màu lục 
- Cho chùm tia màu lục này đi qua lăng kính P2 thì nó cũng lệch về phía đáy lăng kính và tạo ra trên màn E đặt sau P 2 một vệt sáng cũng màu lục . 
2- Hình vẽ 
A 
2 
B 
1 
E 
3-Kết luận 
 Ánh sáng màu lục này không bị phân tích khi đi qua lăng kính . Chùm sáng đó gọi là chùm sáng đơn sắc 
 => Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng có một màu nhất định và không bị tán sắc khi truyền qua lăng kính 
III- Giải thích hiện tượng tán sắc 
1-Ánh sáng trắng 
a- Thí nghiệm 
Ánh sáng trắng phát ra từ một khe S chiếu tới thấu kính hội tụ O 1 sao cho thu được một ảnh thật S’. 
 Đặt một lăng kính P trong khoảng giữa O 1 và ảnh S’ để chắn chùm ánh sáng trắng. 
 Qua lăng kính chùm ánh sáng trắng bị lệch về phía đáy và bị tán sắc , tạo nên một dải màu liên tục từ đỏ tới tím 
 Đặt một thấu kính hội tụ O 2 sao cho dãy màu này nằm ngay trên mặt thấu kính . 
 Ta thấy mỗi điểm trên ảnh A’B’ đều có sự chồng lên nhau của tất cả các ánh sáng đơn sắc từ đỏ tới tím , tức là ảnh A’B’ là ánh sáng trắng 
E 
s 
B 
A 
O 1 
O 2 
T 
Đ 
E 
A’ 
B’ 
b-Kết luận 
 Ánh sáng trắng là tập hợp vô số các ánh sáng đơn sắc khác nhau , có màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím 
2-Sự phụ thuộc của chiết suất của một môi trường trong suốt vào màu sắc ánh sáng 
Theo Đ/l khúc xạ ánh sáng 
 sini . n 1 = sinr . n 2 
 n 21 = sini / sinr 
i giôùng nhau , r khác nhau . Vậy có phải n 21 khác nhau không ? 
i = 60 0 
r = 34 0 51’ 
i = 60 0 
r = 34 0 48’ 
i = 60 0 
r = 34 0 16’ 
Chiết suất của cùng một chất trong suốt đối với các ánh sáng đơn sắc khác nhau là khác nhau 
Chiết suất tăng dần từ đỏ đến tím 
 ( n đo û << n tím ) 
 n đỏ < n cam < n vàng < n lục < n lam < n chàm < n tím 
IV- Ứng dụng 
1-Trong đời sống 
Dùng trong máy quang phổ lăng kính là thiết bị dùng để nhận biết các thành phần cấu tạo của 1 chùm sáng phức tạp do 1 nguồn sáng phát ra 
Kim cương có khả năng tán sắc tốt , chúng biến những tia sáng trắng thành những màu sắc lấp lánh sau khi đã qua mài dũa 
2-Trong tự nhiên 
Giúp chúng ta giải thích các hiện tượng tự nhiên kì thú 
a) Cầu vồng 
Khi mặt trời chiếu qua nước mưa , nĩ b ị tán sắc thành 7 màu đỏ , cam, vàng , xanh , lam, chàm , tím vì những giọt nước mưa hành động như những lăng kính nhỏ . Khi qua lăng kính , ánh sáng trắng bị khúc xạ và mỗi màu nghiêng theo một gĩc khác nhau để cho ta thấy những màu khác nhau trải dài thành giải dưới dạng một hình cung . 
Mặt trời 
Hạt mưa 
b)Tán mặt trời ( mặt trăng ) 
Hiện tượng này diễn ra khi mặt trời bị che bởi lớp mây ti ở rất cao ánh sáng mặt trời bị khúc xạ khi qua các tinh thể băng nhỏ li ti ở trong lớp mây này . Các tinh thể băng cĩ hình lục lăng làm khúc xạ ánh sáng tạo thành 1 vịng trịn gĩc 22 độ quanh mặt trời . Như ta biết ánh sáng cĩ 7 bảy màu chính ứng với 7 bước sĩng . Màu đỏ ít bị khúc xạ hơn sẽ ở phía trong và màu tím thì ngược lại ở phía ngồi 
c)Mặt trời giả 
Theo các nhà khoa học , hiện tượng đặc biệt này gọi là “ hào quang mặt trời ” hay đơn giản là mặt trời giả . 
Điều này được giải thích như là sự khúc xạ của những phân tử rắn hình cầu chứa trong những đám mây . Mặt trời giả là hiện tượng phổ biến ở những vùng địa cực nhưng rất hiếm thấy ở những nơi khác 
Happy New Year