Giải bài tập vật lý 12, Bài 24. Tán sắc ánh sáng

ài 1 (trang 125 SGK Vật Lý 12): Trình bày thí nghiệm của Niuton về sự tán sắc ánh sáng.

Lời giải:

Thí nghiệm của Niuton về sự tán sắc ánh sáng:

Hình 24.1

Chiếu một chùm ánh sáng trắng (ánh sáng Mặt Trời), song song qua khe hẹp F. Đặt một màn M song song với khe F. Giữa khe F và màn M, đặt một lăng kính (P), sao cho cạnh khúc xạ của (P) song song với F. Chùm tia sáng ló ra khỏi lăng kính không những bị lệch về phía đáy lăng kính, mà còn bị tách ra thành nhiều chùm sáng có màu sắc khác nhau. Trên màn M, ta thu được một dải màu gồm 7 màu chính: đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím. Dải sáng màu này gọi là quang phổ của Mặt Trời.

Bài 2 (trang 125 SGK Vật Lý 12): Trình bày thí nghiệm với ánh sáng đơn sắc của Niuton.

Lời giải:

Thí nghiệm với ánh sáng đơn sắc của Niu – tơn:

Trên màn M của thí nghiệm tán sắc ánh sáng, Niuton rạch một khe hẹp F' song song với khe F, để tách ra một chùm sáng hẹp, chỉ có màu vàng. Cho chùm sáng màu vàng qua lăng kính (P') và hướng chùm tia ló trên màn M', vệt sáng trên màn M', vẫn bị lệch về phía đáy của lăng kính (P') nhưng vẫn giữ nguyên màu vàng. Niuton gọi chùm sáng này là chùm sáng đơn sắc. Vậy ánh sáng đơn sắc là ánh sáng có một màu nhất định và không bị tán sắc khi qua lăng kính.

Bài 3 (trang 125 SGK Vật Lý 12): Trong thí nghiệm với ánh sáng đơn sắc của Niuton, nếu ta bỏ màn M đi rồi đưa hai lăng kính lại sát nhau, nhưng vẫn đặt ngược chiều nhau, thì ánh sáng có còn bị tán sắc hay không?

Lời giải:

Trong thí nghiệm với ánh sáng đơn sắc của Niuton, nếu ta bỏ màn M đi rồi đưa hai lăng kính lại sát nhau, nhưng vẫn đặt ngược chiều nhau thì ánh sáng khoog còn bị tán sắc, vì lăng kính P đã phân tích chùm sáng thành quang phổ, còn lăng kính P' lại tổng hợp các chùm sáng ấy lại. Trên màn M' ta thu được vệt sáng có màu trắng, những viền đỏ ở cạch trên và viền tím ở cạnh dưới.

Bài 4 (trang 125 SGK Vật Lý 12): Chọn câu đúng.

Thí nghiệm với ánh sáng đơn sắc của Niuton 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 phía đấy.

Lời giải:

Chọn đáp án B.

Bài 5 (trang 125 SGK Vật Lý 12): Một lăng kính thủy tinh có góc chiết quang A = 5^o, được coi là nhỏ, có chiết suất đối với ánh sáng đỏ và ánh sáng tím lần lượt là n_đ = 1,643 và n_t = 1,685. Cho một chùm 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.

Lời giải:

Các công thức lăng kính:

Khi góc tới i và góc chiết quang A là góc nhỏ thì ta có:

Góc lệch của tia đỏ sau khi qua lăng kính:

D₁ = (n_đ – 1)A = (1,643 – 1)5 = 3,215^o

Độ lệch của tia tím sau khi qua lăng kính:

D₂ = (n_t – 1)A = (1,685 – 1)5 = 3.425^o

Góc giữa tia tím và tia tia đỏ sau khi ló ra khỏi lăng kính:

ΔD = D₂ – D₁ = 3.425^o – 3,215^o = 0,21^o = 12,6'

Bài 6 (trang 125 SGK Vật Lý 12): Một cái bể sâu 1,2m chứa đầy nước. Một tia sáng Mặt Trời rọi vào mặt nước bể, dưới góc tới i, có tani = 4/3. Tính độ dài của vết sáng tạo ở đáy bể. Cho biết: chiết suất của nước đối với ánh sáng đỏ và ánh sáng tím lần lượt là n_đ = 1,328 và n_t = 1,343.

Lời giải:

– Hình minh họa:

Tia sáng Mặt Trời vào nước bị tán sắc và khúc xạ. Tia đỏ lệch ít nhất, tia tím lệch nhiều nhất.

Ta có:

Độ dài quang phổ dưới đáy bể là:

a = h(tanr₂ – tanr₁) = 2,06 cm