[Lý 12]Tính chất lý thuyết sóng của ánh sáng.

[Thandieu2]

TÍNH CHẤT SÓNG CỦA ÁNH SÁNG

[PDF]https://server1.vnkienthuc.com/files/3/FILEPDF/Li_thuyet-Songhatas.pdf.pdf[/PDF]

Nguồn: Sưu tầm

​
​

Trần Ngọc Lân
TÍNH CHẤT SÓNG CỦA ÁNH SÁNG
I Hiện tượng tán sắc ánh sáng:
Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng không bị tán sắc khi qua lăng
kính .Khi qua lăng kính, chùmánh sáng trắng không những bị
lệch về phía đáy lăng kính mà còn bị tách ra thành nhiều
chùm sáng đơn sắc khác nhau có màu biến đổi liên tục từ đỏ
đến tím , gọi là hiện tượng tán sắc ánh sáng . Chiết suất n
tăng dần(hay có bước sóng giảm dần) từ tia đỏ đến tia tím
nên các tia ló có góc lệch tăng dần từ đỏ đến tím .
• Ánh sáng tia đỏ ở đầu dải màu liên tục có bước sóng m76,0μ = ë
• Ánh sáng tia tím ở cuối dải màu liên tục có bước sóng m4,0 μ = ë
Bước sóng ánh sáng = ë
, nếu truyền trong chân không
Xét tia sáng đơn sắc :
• Nếu góc tới (i) và góc chiết quang (A) của lăng kính là các góc nhỏ thì
góc lệch là : D = (n – 1)A
• Góc lệch D đạt giá trị cực tiểu khi : i = i’ ⇔r = r’=
2
A⇔Tia tới
và tia ló đối xứng với nhau qua mặt phẳng phân giác góc chiết quang A
⇔D = Dmin= 2i – A ⇔sin
2
ADmin+
= n.sin
2
A
II Hiện tượng giao thoa ánh sáng:
Là hiện tượng khi hai sóng ánh sáng kết hợp gặp nhau. Vùng hai sóng gặp nhau có những vạch rất
sáng (vân sáng ) xen kẻ những vạch tối (vân tối ): gọi là các vân giao thoa .
1)Vị trí vân sáng,vân tối, khoảng vân,số vân thí nghiệm Young)
• Hiệu đường đi :
• Nếu tại M là vân sáng⇔Hai sóng từ S1 và S2truyền đến M là hai
sóng cùng pha⇔
* k=0 , x=0 : ( M trùng O ) Vân sáng trung tâm hay vân sáng bậc O
* k = 1 : Vân sáng bậc 1(thứ nhất) ±
* k = 2 : Vân sáng bậc 2(thứ hai) ........ ±
• Nếu tại M là vân tối⇔Hai sóng từ S1 và S2truyền đến M là hai
sóng ngược pha⇔
với k∈Z
* k = 0 hay k = –1 : Vân tối thứ nhất
* k = 1 hay k = –2 : Vân tối thứ hai
* k = 2 hay k = –3 : Vân tối thứ ba .............
• Khoảng vân i: Là khoảng cách giữa hai vân sáng (hay hai vân tối) liên tiếp i =
• Số vân sáng và vân tối ở phần nửa trên và nửa dưới vân sáng trung tâm hoàn toàn giống hệt
nhau , đối xứng nhau và xen kẻ nhau .
• Gọi L là bề rộng của vùng giao thoatrên màn thì số khoảng vân là
Trần Ngọc Lân
. Gọi n là phần nguyên của N hay N = n + phần thập phân thì :
* Nếu n chẵn:số vân sáng là n+1; số vân tối là n
* Nếu n lẻ : số vân sáng là n ; số vân tối là n+1
2) Độ dời của hệ vân do bản mỏng:
xo =
a
eD)1n( −
3) Các thiết bị khác để tạo giao thoa ánh sáng:
- Lưỡng lăng kính Fresnel:
Xét góc chiết quang A và góc lệch là góc rất nhỏ ϕ
⇒tg = = ϕ ϕd2a='d2BC= A(n–1)
có đơn vị là rad ; n là chiết suất lăng kính và D = d + d’ ϕ
-Thấu kính Billet(Biê):
Dùng tam giác đồng dạng , ta có :
* a=S1S2=O1O2SO'SS= O1O2d'dd+
* Bề rộng vùng giao thoa :
BC= O1O2 SO'SO= O1O2dD'dd + +
-Gương Fresnel :
Xét góc árất nhỏ
⇒tg = = á áOI.2BC=IH.a=IS.2a2
với a = S1S2 ; IH≈IS ; D = IH + IO
LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG
I Thuyết lượng tử ánh sáng :
Những nguyên tử hay phân tử vật chất không hấp thụ hay bức xạ ánh sáng một cách liên tục , mà
thành từng phần riêng biệt , đứt quãng . Mỗi phần đó mang một năng lượng hoàn toàn xác định ,còn
gọi là một phôtôn , mỗi phôtôn ứng với một lượng tử ánh sáng , có độ lớn là : = hf = åëhc
trong đó :
♦ å: năng lượng một phôtôn hay một lượng tử ánh sáng
♦f : tần số của bức xạ , hay tần số của ánh sáng .
♦ë:bước sóng của bức xạhay của ánh sáng trong chân không(không khí)
♦h = 6,625.10
-34
J.s : hằng số Plăng (Planck)
II Tia Rơnghen (tia X)
Trần Ngọc Lân
Bước sóng của tia X : fccT==ë với : 10-12m ≤ ë 10-8m ≤
Chùm tia electron đập vào đối katod , động năng cực đại của
các electron (n.2max mv21⇒)một phần biến thành năng lượng
photon của tia X (nhf ) và mộtphần biến thành nhiệt (Q) làm
nóng đối katod. ëcn.2=max mv
21= nhf + Q = nh + Q với Eđ=max2max mv21⇒; n là số electron đến đập vào đối katod trong thời gian t
• Nếu Q = 0 2
max mv21=hfmax=mincë⇔fmax⇔min ë
• Nếu hf = 0 ⇒n.2max mv21= Q
Định lý động năng: “ Công của lực điện trường bằng độ biến thiên động năng ” : eU = 2
max mv1–20 mv21
với : vmax là vận tốc cực đại của cácelectron đến đập vào đối katod
vo là vận tốc ban đầu của các electron rời katod (vo= 0) Cường độ dòng điện qua ống Rơnghen: I =tentq=Ä Công thức nhiệt lượng : Q = MC t Công thức lưu lượng của dòng nước chảy qua ống : L = tV‰ Đơn vị: m,M (kg) ; v,c(m/s) ; h(J.s) ;T,t(s) ; f(Hz) ; Q(J) ; e,q(C) ; U(V); I(A) ; ë(m) ; C(K.KgJ) ; L(sm3=) ;V(m3) . ‰ Các hằng số:h = 6,625.10-34J.s ; c = 3.108m/s ; me= 9,1.10-31kg ; e=1,6.10-19C.
III Hiện tượng quang điện:
Định luật 1 quang điện: Đối với mỗi kim lọai dùng làm katod có một bước sóng giới hạn nhất
định gọi là giới hạn quang điện . Hiện tượng quang điện chỉ xảy ra khi bước sóng ëcủa ánh sáng kích
thích nhỏ hơn giới hạn quang điện ( với
oo ë≤ëëAhco=ëëo ë) . với: : là bước sóng của ánh sáng kíchthích chiếu vào kim loại katod
:là giới hạn quang điện cho mỗi kim loại dùng làm katod
A : là công thoát củaelectron rời khỏi kim loại katod
Định luật 2 quang điện: Với ánh sáng kích thích có bước sóng thỏa mãn định luật quang điện thứ nhất
thì cường độ dòng quang điện bảo hòa tỉ lệ thuậnvới cường độ của chùm sáng kích thích .
Định luật 3 quang điện: Động năng ban đầu cực đại của các electron quang điện không phụ thuộc vào
cường độ của chùm sáng kích thích , mà chỉ phụ thuộcvào bước sóng của ánh sáng kích thích và bản
chất kim lọai dùng làm katod .
= hf = å
=A + : Công thức Anhxtanh
Công hãm (Công lực điện trường hãm): Để các electron không đến được
anod (I=0) thì: U AK≤ h U
Trần Ngọc Lân
với Uhlà hiệu điện thế hãm .
Công suất bức xạ của ánh sáng kích thích chiếu vào kim loại katod : P =
với N là số phôtôn đập vào katod trong thời gian t
= Cường độ dòng quang điện bão hòa: I = với n là số electron rờikatod trong thời gian t
Hiệu suất quang điện : H =
N
Xét vật cô lập(đặt cách xa các vật khác) khi I = 0 thì :
eVmax= 2maxo mv21= hf – A = ëhc– A với Vmaxlà điện thế cực đại của vật cô lập .
Định lý động năng : “ Công của lực điện trường bằng độ biến thiên động năng ” : eU = 2
mv 1A2– =2K mv21
với : vA là vận tốc cực đại của các electron đến đập vào Anod
vK là vận tốc ban đầu cực đại của các electron rời Katod(vK=vomax)
1eV(electron vôn)= 1,6.10-19J . ¾ BÁN KÍNH QUỸ ĐẠO CỦA ELECTRON CHUYỂN ĐỘNG TRONG TỪ TRƯỜNG ĐỀU:
Khi electron (e) chuyển động trong từ trường đều B
r
thì e chịu tác dụng lực từ trường, còn gọi là
lực Lorentz ( F
r
),lực này luôn luôn vuông góc với vận tốc v
r
nên trở thành lực
hướng tâm , làm e có chuyển động tròn đều (xét v có độ lớn không đổi)
⇒F = evBsin = ma = m áRv2với a =Rv2là gia tốc hướng tâm ; á= ( B,vrr) là góc hợp bởi hai vectơ vrvà ⇒ R = Brá sinvBemv- Nếu xét e vừa rời khỏi katod thì : v = vomax
rvà vuông góc thì : á= 90o- Nếu B===rsin 1 = ⇔ á
¾ ĐỘ LỆCH ELECTRON TRONG ĐIỆN TRƯỜNG ĐỀU:
Nếu giữa anod và katod có điện trường đều E
r
, khi e bứt khỏi katod
có vận tốc
maxo v
r
sẽ chuyển động theo mọi hướng . Điểm xa nhất khi e
đập vào anod khi
maxo v
r
vuông góc với E
r
. Từ hệ trục xoy
Ue
m2
maxo
v ⇒R = d. với R là bán kính cực đại của vùng trên bề mặt anod
mà các e đến đập vào ; U là hiệu điện thế giữa anod và katod .
IV Thuyết lượng tử trong nguyên tử hydrô(mẫu nguyên tử Bo):
Sơ đồ các mức năng lượng:
Trần Ngọc Lân
Lực Coulomb giữa e và hạt nhân nguyên tử hydrô (lực hướng tâm)
là gia tốc hướng tâm ; K=9.10
22CNm21 31213231111 fff ë=ë⇔+= 32 ë+ (phải CM)
Xét dãy Laiman:
-Vạch thứ nhất(vạch 1) vạch ngắn nhất ⇔ ⇔min
f =f21 = = ⇔max ë 21 ë
21f∞⇔c-Vạch cuối cùng(vạch ) vạch dài nhất⇔max
f =f1 ∞ ⇔min ë = 1 ∞ ë =1fc∞Tương tự cho những dãy khác . Năng lượng của e trong nguyên tử hydro: 2nnRh−= 115s−12nE với R là hằng số ( R = 3,29.10 )
r r .n Bán kính quỹ đạo thứ n tính theo bán kính quỹ đạo thứ nhất: =
Năng lượng ion hóa Năng lượng cần để e rời khỏi nguyên tử ⇔
⇔ 1 EE−=å∞ 0E= ∞
(giả sử e đang ở quỹ đạo K ) ;
Thang sóng điện từ :
) m (10 109 12 − −≤ë≤ Tia Rơnghen : Tia tử ngoại : ) m (7 −)10.4109 −≤ë≤
Ánh sáng nhìn thấy : m ( 10.47 7 − ≤ë≤)10.5, 7m (10 10.5,73 7 − −≤ë≤≥ë m103 −Tia hồng ngoại :
Các sóng vô tuyến :
GV. Trần Ngọc Lân
TT luyện thi đại học Vĩnh Viễn