Tóm tắt lý thuyết Vật lý 12 Chương 5 hay nhất
Tổng hợp Tóm tắt lý thuyết Vật lý 12 chương 5 hay nhất, đầy đủ nhất giúp bạn củng cố kiến thức và ôn tập tốt hơn.
Lý thuyết Tán sắc ánh sáng
I) Thí nghiệm về sự tán sắc ánh sáng của Niuton (1672)
- Sơ đồ thí nghiệm: như hình bên
- Kết quả thí nghiệm: Ánh sáng mặt trời khi đi qua lăng kính không những bị lệch về phía đáy do khúc xạ, mà còn bị trải dài thành một dải màu sặc sỡ. Quan sắt kỹ dải màu ta phân biệt được bày màu: đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím. Tuy nhiên ranh giới giữa các màu không rõ rệt, tức là màu nọ chuyển dần sang màu kia một cách liên tục.
- Dải sáng màu này gọi là quang phổ của Mặt Trời. Ánh sáng mặt trời là ánh sáng trắng.
- Hiện tượng này gọi là hiện tượng tán sắc ánh sáng (của ánh sáng trắng).
II) Giải thích hiện tượng tán sắc ánh sáng
Để kiểm nghiệm xem có phải thủy tinh đã làm thay đổi màu của ánh sáng hay không. Niu ton đã làm thí nghiệm sau:
- Sơ đồ thí nghiệm: như hình bên. Ông tách lấy một chùm sáng màu vàng trong dải màu , rồi cho nó khúc xạ qua lăng kính thứ hai.
- Kết quả thí nghiệm: chùm sáng chỉ bị lệch về phía đáy (do khúc xạ) mà không bị đổi màu.
- Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng có một màu nhất định và không bị tán sắc mà chỉ bị lệch khi đi qua lăng kính.
- Ánh sáng đa sắc là hỗn hợp của hai ánh sáng đơn sắc trở nên, và bị tán sắc khi đi qua lăng kính.
- Ánh sáng trắng là hỗn hợp của nhiều ánh sáng đơn sắc có màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím. Ánh sáng trắng là một trường hợp của ánh sáng đa sắc.
- Sự tán sắc ánh sáng là: sự phân tách một chùm ánh sáng đa sắc thành các chùm sáng đơn sắc tạo nên nó.
- Giải thích hiện tượng tán sắc:
+) Ánh sáng trắng là hỗn hợp của nhiều ánh sáng đơn sắc.
+) Chiết suất của thủy tinh đối với các ánh sáng đơn sắc có màu khác nhau là khác nhau, nên góc lệch của chúng khi đi qua lăng kính là khác nhau, kết quả là khi ló ra khỏi lăng kính chúng không trùng phương nữa mà bị tách ra.
- Nhận xét: từ kết quả thí nghiệm: tia đỏ lệch ít nhất, tia tím lệch nhiều nhất, nên chiết suất của ánh sáng tím là lớn nhất, chiết suất của ánh sáng đỏ là nhỏ nhất:
nđỏ < ncam < nvàng < nlục < nlam < nchàm < ntím
III) Ứng dụng
- Giải thích một số hiện tượng tự nhiên như cầu vồng,... Sau cơn mưa thường xuất hiện cầu vồng là do sau cơn mưa trong không khí có rất nhiều các hạt nước li ti đóng vai trò là lăng kính, khi đó ánh sáng mặt trời (ánh sáng trắng) sẽ bị tán sắc qua các lăng kính nước thành dài màu cầu vồng. Vì vậy cầu vồng không chỉ xuất hiện sau cơn mưa mà còn xuất hiện ở những nơi có nhiều hơi nước như thác nước,...
- Ứng dụng trong máy quang phổ: phân tích một chùm sáng thành các chùm sáng đơn sắc cấu tạo lên nó.
Lý thuyết Giao thoa ánh sáng
I) Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng
- Thí nghiệm: dùng một nguồn sáng S đặt trước một lỗ tròn nhỏ O, khoét trên một hộp kín. Quan sát cùng sáng ở thành đối diện.
- Kết quả thí nghiệm: Nếu ánh sáng truyền thẳng thì trên thành sẽ có một vệt sáng tròn đường kính là D. Nhưng thực tế ta lại thấy một vệt sáng tròn có đường kính D’ > D. Lỗ O càng nhỏ D’ càng lớn hơn nhiều so với D.
- Hiện tượng nhiễu xạ là: hiện tượng ánh sáng truyền sai lệch so với sự truyền thẳng khi ánh sáng gặp vật cản.
- Giải thích hiện tượng: để giải thích hiện tượng này tà thừa nhận: mỗi chùm sáng đơn sắc được coi là một sóng có bước sóng xác định.
II) Hiện tượng giao thoa ánh sáng.
1) Thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng.
- Sơ đồ thí nghiệm: như hình bên
- Kết quả thí nghiệm: trong vùng hai chùm sáng gặp nhau đúng ra đều phải sáng nhưng ta lại thấy có những vạch tối và vạch sáng xen kẽ nhau. Giống như hiện tượng giao thoa, buộc ta thừa nhận ánh sáng có tính chất sóng. Những vạch tối là chỗ hai sóng ánh sáng triệt tiêu lẫn nhau, những vạch sáng là chỗ hai sóng ánh sáng tăng cường lẫn nhau. Hệ vân sáng, tối xen kẽ nhau được gọi là hệ vân giao thoa của hai sóng ánh sáng.
2) Vị trí các vân sáng, vân tối.
* Giả sử bước sóng của ánh sáng giao thoa là λ, khoảng cách giữa 2 khe S1,S2 là a, khoảng cách từ 2 khe đến màn là D. O là vị trí vân sáng trung tâm. Xét điểm A cách O 1 đoạn là x.
- Khoảng cách từ A tới nguồn S1 là:
- Khoảng cách từ A tới nguồn S2 là:
Ta có d22 - d12 = (d2 - d1)(d2 + d1) = 2ax
Vì a,x ≪ D nên có d2 + d1 ≈ 2D
Khi đó hiệu đường đi của 2 sóng ánh sáng từ S1,S2 truyền tới A là: d2-d1 ≈ 2ax/2D = ax/D
* Điều kiện để tại A là một vân sáng: d2 - d1 = kλ.
Khoảng cách từ O đến vân sáng bậc k là xk = kλD/a (k = 0, ±1, ±2...)
Nhận xét: vị trí O của vân sáng bậc 0: k = 0 ↔ x = 0 (∀ λ), nên O được gọi là vân trung tâm hay vân chính giữa.
* Điều kiện để tại A là vân tối: d2 - d1 = (k - 1/2)λ
Khoảng cách từ O đến vân tối thứ k là x'k = (k - 1/2)[(λD)/a] (k = ±1, ±2...)
3) Khoảng vân
- Định nghĩa: là khoảng cách giữa 2 vân sáng, hoặc hai vân tối liên tiếp.
- Công thức tính khoảng vân i:
i = xk+1 - xk = x'k+1 - x'k = λD/a
4) Ứng dụng:
Đo bước sóng của ánh sáng. Đo các đại lượng D,a,i khi đó bước sóng : λ = ia/D
III) Mối liên hệ giữa bước sóng của ánh sáng và màu sắc.
Các kết quả thực nghiệm cho thấy:
- Mỗi ánh sáng đơn sắc có một bước sóng hoặc tần số trong chân không hoàn toàn xác định
- Ánh sáng khả kiến ( ánh sáng nhìn thấy) có bước sóng trong khoảng: 380÷760 nm.
Bảng bước sóng của ánh sáng nhìn thấy trong chân không
Màu | λ(nm) | Màu | λ(nm) |
| Đỏ | 640÷760 | Lam | 450÷510 |
| Cam | 590÷650 | Chàm | 430÷460 |
| Vàng | 570÷600 | Tím | 380÷440 |
| Lục | 500÷575 |
- Ánh sáng trắng của Mặt Trời là hỗn hợp của vô số ánh sáng đơn sắc có bước sóng biến thiên từ 0 đến ∞.
- Điều kiện để xảy ra hiện ượng giao thoa ánh sáng là: hai nguồn sáng kết hợp
+) hai nguồn phải phát ra hai sóng có cùng bước sóng
+) hiệu số pha dao động cảu hai nguồn phả không đổi theo thời gian.
Lý thuyết Các loại quang phổ
I) Máy quang phổ lăng kính.
- Khái niệm: là dụng cụ dùng để phân tích một chùm sáng phức tạp (đa sắc) thành những thành phần ánh sáng đơn sắc tạo nên nó.
- Nguyên tắc hoạt động: Dựa vào hiện tượng tán sắc ánh sáng
- Cấu tạo: gồm 3 bộ phận chính: ống chuẩn trực, hệ tán sắc, buồng tối.
+) Ống chuẩn trực: là 1 ống có 1 đầu đặt thấu kính hội tụ L_1, đầu kia là 1 khe hẹp F đặt tại tiệu cự chính của L_1. Khi chiếu ánh sáng qua ống chuẩn trực ta được 1 chùm sáng song song ( để đảm bảo góc tới lăng kính của tất cả các ánh sáng là bằng nhau)
+) Hệ tán sắc: bao gồm một (hoặc nhiều) lăng kính P. chùm sáng đa sắc song song sau khi đi qua lăng kính sẽ bị phân tán thành nhiều chùm tia đơn sắc song song với các góc lệch khác nhau.
+) Buồng tối ( buồng ảnh): Là một hộp kín ánh sáng , một đầu có thấu kính hội tụ L_2, đầu kia đặt một phim ảnh (kính ảnh) đặt ở mặt phẳng tiêu diện của L_2. Các chùm sáng song song ra khỏi hệ tán sắc, sau khi qua L_2 sẽ hội tụ tại các điểm trên phim ảnh gọi là vạch quang phổ.
II) Các loại quang phổ:
- Phân loại: Quang phổ liên tục
Quang phổ phát xạ
Quang phổ hấp thụ
Bảng so sánh các loại quang phổ
Quang phổ liên tục | Quang phổ vạch phát xạ | Quang phổ vạch hấp thụ | |
| Khái niệm | Là quang phổ gồm nhiều dải màu từ đỏ đến tím, nối liên nhau một cách liên tục | Là hệ thống những vạch sáng riêng lẻ, ngăn cách nhau bởi nhưng khoảng tối. | Là quang phổ liên tục bị thiếu một số vạch màu do bị chất khí hay hơi hấp thụ |
| Ví dụ | Quang phổ của ánh sáng mặt trời  | Quang phổ vạch phát xạ của nguyên tử Hidro  | Quang phổ hấp thụ của hơi Hidro  |
| Nguồn phát | Các chất rắn, lỏng, khí bị nung nóng ở áp suất lớn | Chất khí hay hơi ở áp suất thấp khi bị kích thích bằng nhiệt hoặc điện | Nhiệt độ của đám khí (hơi) phải thấp hơn nhiệt độ của nguồn phát ánh sáng liên tục |
| Tính chất | Không phụ thuộc vào bản chất mà chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ của nguồn phát. Khi nhiệt độ tăng dần nguồn sẽ dần phát ra các ánh sáng có bước sóng giảm dần, nhiệt độ càng cao vùng sáng nhất có bước sóng càng ngắn | Mỗi nguyên tố hóa học có một quang phổ vạch đặc trưng của nguyên tố đó. Chúng khác nhau về số lượng vạch, vị trí vạch ( bước sóng) và độ sáng giữa các vạch. | Quang phổ vạch hấp thụ cũng đặc trưng cho từng nguyên tố. nguyên tố đó phát xạ ra ánh sáng nào thì sẽ hấp thụ ánh sáng ấy. |
| Ứng dụng | Đo nhiệt độ của các vật nóng sáng ở nhệt độ cao như các ngôi sao qua quang phổ của nó | Để phân tích cấu tạo chất | Để phân tích cấu tạo chất |
Lý thuyết Tia hồng ngoại, tia tử ngoại, tia X. Thang sóng điện từ
I) Những bức xạ không nhìn thấy:
Thực nghiệm đã chứng tỏ rằng ngoài miền ánh sáng nhìn thấy còn có những bức xạ không nhìn thấy được, nhưng cũng có tác dụng nhiệt, cũng tuân theo định luật truyền thẳng, phản xạ, khúc xạ, và cũng gây được hiện tượng nhiễu xạ, giao thoa như các bức xạ nhìn thấy. VD: tia hồng ngoại, tia tử ngoại, tia X.
Bảng so sánh những bức xạ không nhìn thấy
Tia hồng ngoại | Tia tử ngoại | Tia X (Tia Rơn-ghen) | |
| Khái niệm | Là bức xạ không nhìn thấy có bước sóng từ 0,76 μm đến vài mm. | Là bức xạ không nhìn thấy có bước sóng từ 0,38 μm đến cỡ 10-9m. | Là bức xạ có bước sóng từ 10-8m đến 10-11 |
| Nguồn phát | Tất cả các vật có nhiệt độ lớn hơn 0(K) hay -273℃ | Những vật có nhiệt độ cao (từ 2000℃ trở lên) VD: hồ quang điện, Mặt Trời, đèn hơi thủy ngân. | Mỗi khi một chùm tia catôt (một chùm electron có năng lượng lớn) đập vào một vật rắn thì vật đó phát ra tia X |
| Tính chất | - Tác dụng nhiệt là tính chất nổi bật nhất. Vật hấp thụ tia hồng ngoại sẽ nóng lên. - Có khả năng gây ra một số phản ứng hóa học, có thế tác dụng lên phim ảnh. - Có thể biến điệu như sóng điện từ cao tần. - Gây ra hiện tượng quang điện trong với một số chất bán dẫn. | - Tác dụng lên phim ảnh - Kích thích sự phát quang của nhiều chất. - Kích thích nhiều phản ứng hóa học - Làm ion hóa không khí và nhiều chất khí khác - Có tác dụng sinh học: hủy diệt tế bào, diệt khuẩn nấm mốc, là tiền tố tổng hợp vitamin D - Có thể gây ra hiện tượng quang điện. - Bị nước và thủy tinh hấp thụ rất mạnh nhưng lại có thể truyền qua được thạch anh. Ngoài ra tầng ozon hấp thụ hết các tia có bước sóng dưới 300 nm và là tấm áo giáp bảo vệ sinh vật trên Trái Đất. | - Tính chất nổi bật nhất là khả năng đâm xuyên qua giấy, vải, gỗ thậm chí cả kim loại. Tia X có bước sóng càng ngắn thì càng xuyên được sâu hay càng cứng. - Tác dụng mạnh lên kính ảnh. - Làm ion hóa không khí. - Làm phát quang một số chất. - Tác dụng sinh lý mạnh: hủy diệt tế bào, diệt vi khuẩn,... - Gây ra hiện tượng quang điện ở hầu hết các kim loại. |
| Công dụng | - Sấy khô, sưởi ấm, đun nấu. - Chụp ảnh ban đêm, chụp ảnh của nhiều thiên thể, chụp ảnh trái đất từ vệ tinh. - Sử dụng trong các bộ điều khiển từ xa ( điều khiển ti vi, điều hòa,...) - Quân sự: ống nhòm hồng ngoại dùng để quan sát và lái xe ban đêm, camera hồng ngoại chụp ảnh và quay phim ban đêm, tên lửa tự động tìm mục tiêu dựa vào tia hồng ngoại do mục tiêu phát ra. | - Y học: dùng để tiệt trùng dụng cụ phẫu thuật, chữa bệnh còi xương. - Công nghiệp thực phẩm: tiệt trùng thực phẩm. - Công nghiệp cơ khí: tìm về nứt (khuyết tật) trên bề mặt sản phẩm. | - Y học: sử dụng để chiếu điện, chụp điên, chữa ung thư nông. - Công nghiệp: kiểm tra chất lượng bên trong sản phẩm. - Giao thông: Kiểm tra hành lý của hành khách - Phòng TN: Nghiên cứu cấu trúc vật rắn |
II) Thang sóng điện từ:
- Sóng vô tuyến, tia hồng ngoại, ánh sáng nhìn thấy, tia tử ngoại, tia X, tia gamma (tia phóng xạ) đều có cùng bản chất là sóng điện từ. Sự khác nhau về tần số ( bước sóng) của các loại sóng điện từ dẫn đến sự khác nhau về tính chất và tác dụng của chúng.
Thang sóng điện từ
CÔNG TY TNHH TOP EDU
Số giấy chứng nhận đăng kí kinh doanh: 0109850622, cấp ngày 09/11/2021, nơi cấp Sở Kế Hoạch và Đầu tư Thành phố Hà Nội
