Bài thu hoạch Sóng ánh sáng

1 BÀI THU HOẠCH Sóng ánh sáng I Tán sắc ánh sáng: I.1 1/ Định nghĩa tán sắc: Sự tán sắc ánh sáng là sự phân tán 1 chùm ánh sáng phức tạp thành các chùm ánh sáng đơn sắc. I.2 Nguyên nhân tán sắc: Do chiết suất của 1 môi trường trong suốt đối với các ánh sáng đơn sắc có màu sắc khác nhau là khác nhau. Chùm ánh sáng trắng chứa nhiều thành phần đơn sắc đến mặt lăng kính dưới cùng 1 góc tới, nhưng do chiết suất của lăng kính đối với các tia đơn sắc khác nhau là khác nhau nên bị khúc xạ dưới các góc khúc xạ khác nhau. Kết quả, sau khi qua lăng kính chúng bị tách ra thành nhiều chùm ánh sáng có màu sắc khác nhau  tán sắc ánh sáng. I.3 Ánh sáng đơn sắc: Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng không bị tán sắc khi qua lăng kính. Mỗi ánh sáng đơn sắc có một màu sắc xác định gọi là màu đơn sắc. Một chùm ánh sáng đơn sắc khi truyền từ môi trường này sang môi trường khác, các yếu tố không bị thay đổi: tần số và màu sắc. I.4 Ánh sáng trắng: Là tổ hợp của nhiều ánh sáng đơn sắc có màu sắc biến thiên liên tục từ đỏ đến tím. 2 I.5 Chiết suất – Vận tốc và bước sóng: Vận tốc truyền ánh sáng phụ thuộc vào môi trường truyền sóng.  Trong không khí vận tốc đó là c = 3.108 m/s.  Trong môi trường có chiết suất n đối với ánh sáng đó, vận tốc truyền sóng là: Bước sóng của ánh sáng đơn sắc được tính bởi công thức:  Trong không khí: ⋋  Trong môi trường chiết suất n: ⋋0 = ⋋ Vì chiết suất của môi trường vật chất ⋋<⋋0 II Nhiễu xạ ánh sáng: Nhiễu xạ ánh sáng là hiện tượng ánh sáng không tuân theo định luật truyền thẳng, quan sát được khi ánh sáng truyền qua lỗ nhỏ hoặc gần mép những vật trong suốt hoặc không trong suốt. Trong hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng, tia sáng có thể đi quành ra phía sau vật cản. III Giao thoa ánh sáng: Giao thoa là hiện tượng đặc trưng của sóng. Hiện tượng giao thoa ánh sáng là 1 bằng chứng thực nghiệm quan trọng khẳng định ánh sáng có tính chất sóng. 3 Điều kiện xảy ra hiện tượng giao thoa ánh sáng là 2 chùm sáng giao thoa phải là 2 chùm sáng kết hợp. III.1 Vị trí vân sáng: ⋋ Với: a là khoảng cách giữa 2 khe S1, S2 D là khoảng cách từ khe đến màn. k = 0; k = 0: vân sáng trung tâm. k = ⋋ : vân sáng bậc (thứ) 1. k = ⋋ : vân sáng bậc (thứ) 2. III.2 Vị trí vân tối: ( ) ⋋ k = 0; k = ⋋ : vân tối thứ 1. k = ⋋ : vân tối thứ 2. III.3 Khoảng vân: Là khoảng cách giữa 2 vân sáng hoặc 2 vân tối liên tiếp trên màn. ⋋ 4 Trong đó: ⋋ là bước sóng ánh sáng. D là khoảng cách 2 nguồn kết hợp đến màn. a là khoảng cách giữa 2 nguồn kết hợp. Từ đó suy ra: ; ( ) Từ công thức: ⋋ ⋋ Biết được a, i, D ta tính được bước sóng ⋋. Từ phương pháp đo bước sóng ánh sáng nhờ hiện tượng giao thoa, người ta nhận thấy:  Mỗi ánh sáng đơn sắc có 1 bước sóng xác định.  Các ánh sáng đơn sắc mà ta nhìn thấy có bước sóng từ 0,38 đến 0,76 trong chân không hoặc không khí. III.4 Giao thoa ánh sáng trắng: Nếu thực hiện giao thoa với ánh sáng trắng, người ta thấy có 1 vạch trắng ở giữa, 2 bên là 1 dãi màu cầu vồng, trong đó tia đỏ ở phái ngoài, tia tím ở phía trong. IV Máy quang phổ: IV.1 Định nghĩa: Máy quang phổ là dụng cụ dùng để phân tích chùm ánh sáng có nhiều thành phần thành những thành phần đơn sắc khác nhau. Nó dùng để nhận biết các thành phần cấu tạo cảu 1 chùm sáng phức tạp do 1 nguồn sáng phát ra. 5 IV.2 Nguyên tắc hoạt động: Dựa trên hiện tượng tán sắc ánh sáng. IV.3 Bộ phận của máy làm nhiệm vụ tán sắc ánh sáng: Lăng kính. V Các loại quang phổ: V.1 Quang phổ liên tục: a/ Định nghĩa: Quang phổ liên tục là 1 dải màu sắc biến thiên liên tục từ đỏ đến tím. b/ Nguồn phát: các chất rắn, lỏng và khí có áp suất lớn khi bị nung nóng sẽ phát ra quang phổ liên tục. c/ Tính chất: Không phụ thuộc vào bản chất của vật phát sáng mà chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ của vật. Nhiệt độ càng cao thì cường độ bức xạ càng mạnh nên miền quang phổ lan dần từ bức xạ có bước sóng dài sang bức xạ có bước sóng ngắn. V.2 Quang phổ vạch phát xạ: a/ Định nghĩa: Quang phổ vạch phát xạ là quang phổ gồm 1 hệ thống các vạch màu riêng rẽ nằm trên 1 nền tối. b/ Nguồn phát: phát ra từ các chất khí hay hơi ở áp suất thấp bị kích thích phát sáng. c/ Tính chất: Mỗi nguyên tố hóa học bị kích thích phát ra các bức xạ có bước sóng xác định và cho 1 quang phổ vạch phát xạ riêng đặc trưng cho nguyên tố đó. 6 Quang phổ vạch phát xạ của các nguyên tố khác nhau thì khác nhau về số lượng vạch, độ sáng của các vạch và màu sắc của các vạch. V.3 Quang phổ vạch hấp thụ: a/ Định nghĩa: Quang phổ vạch hấp thụ là 1 hệ thống các vạch tối nằm trên nền quang phổ liên tục. b/ Nguồn phát: như vạch phát xạ. c/ Tính chất: Quang phổ vạch hấp thụ của mỗi nguyên tố có tính chất đặc trưng cho nguyên tố đó nên căn cứ vào quang phổ vạch hấp thụ, người ta nhận biết được sự có mặt của nguyên tố đó trong hóa học. V.4 Phép phân tích quang phổ: Định nghĩa: Phép phân tích thành phần cấu tạo của các chất dựa vào việc nghiên cứu quang phổ gọi là phép phân tích quang phổ. VI Tia hồng ngoại – Tia tử ngoại – Tia X – Bảng thang sóng điện từ: VI.1 Tia hồng ngoại: a/ Định nghĩa: Bức xạ không nhìn thấy có bước sóng dài hơn 0,76 đến khoảng vài milimet được gọi là tia hồng ngoại. b/ Nguồn phát: Phát ra từ những vật có nhiệt độ thấp. Nguồn phát tia hồng ngoại là Mặt Trời, lò than, lò điện, bóng đèn dây tóc… c/ Tính chất: Tính chất nổi bật của tia hồng ngoại là tác dụng nhiệt, vật nào hấp thụ tia hồng ngoại sẽ nóng lên. 7 Tia hồng ngoại gây ra các phản ứng hóa học, tác dụng lên phim ảnh. Tia hồng ngoại có thể biến điệu được sóng điện từ cao tần. Tia hồng ngoại gây ra hiện tượng quang điện bên trong 1 số chất bán dẫn. d/ Ứng dụng: Dùng để sấy, sưởi. Được dùng trong các bộ phận điều khiển từ xa. Được dùng để chụp ảnh bề mặt Trái Đất từ vệ tinh. Trong lĩnh vực quân sự. VI.2 Tia tử ngoại: a/ Định nghĩa: Bức xạ không nhìn thấy có bước sóng ngắn hơn 0,38 đến cỡ 10 -9m được gọi là tia tử ngoại. b/ Nguồn phát: Phát ra từ những vật được nung nóng đến nhiệt độ cao. Nguồn phát ra tia tử ngoại thường là hồ quang điện, đèn hơi thủy ngân. c/ Tính chất: Tác dụng mạnh lên phim ảnh, ion hóa không khí và các chất khí. Làm phát quang 1 số chất; gây ra các phản ứng quang hóa, phản ứng hóa học. Tia tử ngoại bị nước và thủy tinh hấp thụ mạnh; thạch anh gần như trong suốt với tia tử ngoại. Tia tử ngoại gây ra hiện tượng quang điện. Có tác dụng sinh lý, hủy diệt tế bào, diệt khuẩn, hại mắt. 8 d/ Ứng dụng: Dùng để khử trùng trong nước, thực phẩm, các dụng cụ y tế. Dùng để trị bệnh còi xương, phát hiện các vết nứt, xướt trên bề mặt kim loại. VI.3 Tia X: a/ Định nghĩa: Bức xạ có bước sóng từ 10-8 m đến 10-11 m được gọi là tia X. b/ Cách tạo ra tia X: Phát ra từ ống Rơnghen Ống Rơnghen đơn giản là ống tia catod có lắp thêm một điện cực bằng kim loại có nguyên tử lớn, khó nóng chảy gọi là đối catod. Đối catod được nối với anod. Áp suất trong ống rất thấp, khoảng 10-3 mmHg và hiệu điện thế giữa anod và catod khoảng vài vạn vôn. Cơ chế phát sinh: Chùm tia catod được tăng tốc trong điện trường mạnh nên có động năng rất lớn, khi đập vào đối catod, chúng xuyên sâu vào các lớp vỏ bên trong, tương tác với các electron ở các lớp vỏ này và với các hạt nhân của nguyên tử. Trong sự tương tác ấy làm phát ra 1 bức xạ hãm gọi là tia X. c/ Tính chất: Tính chất nổi bật là khả năng đâm xuyên. Tia X có thể đi qua những vật chắn sang thong thường như vải, giấy, gỗ. Nó có thể xuyên qua tấm nhôm dày vài cm nhưng không xuyên qua lớp chì dày vài mm. Tia X tác dụng mạnh lên phim ảnh, làm ion hóa không khí. Làm phát quang nhiều chất. 9 Có thể gây ra hiện tượng quang điện. Tia X có tác dụng sinh lí: hủy diệt tế bào, diệt vi khuẩn… d/ Công dụng: Tia X dùng để chiếu điện, chụp điện Được dùng trong công nghiệp để kiểm tra các vết nứt, xướt trên bề mặt các sản phẩm đúc. Trong y học tia X dùng trị bệnh ung thư nông, gần ngoài da. VI.4 Thang sóng điện từ: Miền sóng điện từ Bước sóng (m) Tần số (Hz) Sóng vô tuyến điện 3.104 10-4 ~ 104 3.1012 Tia hồng ngoại 10-3 7,6.10-7 3.1011 4.1014 Ánh sáng nhìn thấy 7,6.10-7 3,8.10-7 4.1014 8.1014 Tia tử ngoại 3,8.10-7 10-9 8.1014 3.1017 Tia X 10 -8 10-11 3.1016 3.1019 Tia gamma Dưới 10-11 Trên 3.1019