100 câu trắc nghiệm Sóng ánh sáng có lời giải (nâng cao - phần 3)

---

---

Với 100 câu trắc nghiệm Sóng ánh sáng (nâng cao - phần 3) có lời giải chi tiết sẽ giúp học sinh ôn tập, biết cách làm câu trắc nghiệm Sóng ánh sáng có lời giải (nâng cao - phần 3).

100 câu trắc nghiệm Sóng ánh sáng có lời giải (nâng cao - phần 3)

Bài 1: Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, khoảng cách giữa hai khe là 1 mm, khoảng cách từ hai khe đến màn là 2 m. Chiếu đồng thời hai bức xạ đơn sắc có λ₁ = 0,4 μm và λ₂ = 0,5 μm. Cho bề rộng vùng giao thoa trên màn là 9 mm. Số vị trí vân sáng trùng nhau trên màn của hai bức xạ là:

A. 3.       B. 5.       C. 4.       D. 2.

Lời giải:

Chọn A.

Ta có vị trí vân trùng của hai bức xạ:

Bề rộng trường giao thoa là 9 mm nên ta có:

Như vậy số vân trùng của hai bức xạ trên trường giao thoa là 3 vân.

Bài 2: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng với khe Y-âng, khoảng cách giữa hai khe S₁S₂ = 1 mm, khoảng cách từ hai khe tới màn quan sát là D = 2 m. Chiếu vào hai khe S₁, S₂ đồng thời hai bức xạ có bước sóng λ₁ = 0,6 μm và bước sóng λ₂. Trong khoảng rộng L = 2,4 cm trên màn, đếm được 33 vạch sáng, trong đó có 5 vạch là kết quả trùng nhau của hai hệ vân, biết 2 trong 5 vạch trùng nhau nằm ngoài cùng của trường giao thoa, bước sóng λ₂ là:

A. 0,65 μm.       B. 0,45 μm.

C. 0,75 μm.       D. 0,55 μm.

Lời giải:

Chọn C.

Trong bề rộng L = 2,4 cm = 24 mm có 33 vạch sáng có 5 vạch là kết quả trùng nhau của hai hệ vân nên ta có tổng số vân sáng thực sự do hai bức xạ tạo nên là 33+ 5 =38 vân.

Hai trong 5 vạch trùng nhau nằm ở ngoài cùng của trường giao thoa.

Như vậy ta có: L = (n₁ - 1)i₁ = (n₂ - 2)i₂

Với:

Từ đó ta có: n₁ = 21, n₂ = 17.

⇒ λ₂ = 0,75 μm.

Bài 3: Thí nghiệm giao thoa ánh sáng với 2 đơn sắc λ₁ = 0,6 μm và đơn sắc λ₂ , quan sát phần dương của trường giao thoa ta thấy vân tối thứ 5 của hệ vân λ₁ trùng với vân sáng thứ 5 của hệ vân λ₂. Bước sóng λ₂ bằng:

A. 0,66 μm.       B. 0,54 μm.       C. 0,675 μm.       D. 0,825 μm.

Lời giải:

Chọn B.

Ta có vân tối thứ 5 của bức xạ 1 trùng với vân sáng thứ 5 của hệ vân 2 như vậy: 4,5i₁ = 5i₂ ⇒ λ₂ = 0,54μm.

Bài 4: Thực hiện giao thoa với khe Young, khoảng cách giữa hai khe bằng 1,5 mm, khoảng cách từ hai khe đến màn quan sát bằng 2 m. Hai khe được rọi đồng thời bằng các bức xạ đơn sắc có bước sóng lần lượt là λ₁ = 0,48 μm và λ₂ = 0,64 μm. Xác định khoảng cách nhỏ nhất giữa vân sáng trung tâm và vân sáng cùng màu với vân sáng trung tâm.

A. 5,12 mm.       B. 2,36 mm.

C. 2,56 mm.       D. 1,92 mm.

Lời giải:

Chọn C.

Vị trí vân trùng: k₁i₁ = k₂i₂ → 3k₁ = 4k₂.

Vân trùng đầu tiên ứng với: k₁ = 4 → x_{trùng min} = 4i₁ = 2,56mm.

Bài 5: Chiếu một tia sáng trắng hẹp vào một lăng kính có góc chiết quang A = 60^o, chiết suất biến thiên trong khoảng √2 ≤ n ≤ √3. Cho biết khi tia tím có góc lệch cực tiểu thì góc lệch đối với tia đỏ D_min = 60^o. Tìm góc tới i để tất cả các màu đều khúc xạ qua mặt AC.

A. i < 46,44^o.       B. i > 40,44^o.

C. i = 41,44^o.       D. i > 46,44^o.

Lời giải:

Chọn D.

Trước hết ta tìm góc tới i, để tia đỏ phản xạ toàn phần ở mặt bên AC. (Hình vẽ)

Góc tới hạn của tia đỏ:

Muốn tia đỏ phản xạ toàn phần thì r₂ > γ_0d hay r₂ > 45^o

⇒ r₁ = A - r₂, hay r₁ < 60^o - 45^o ⇒ r₁ < 15^o

sini₁ = nsinr₁; sini₁ < √2 .sin15^o ⇒ i₁ < 24,47^o (1)

Ta tìm i₁ để tia tím phản xạ toàn phần.

Để tia tím phản xạ toàn phần thì r₂ > γ_0t ⇒ r₁ < A - γ_0t ⇒ r₁ < 27,734^o

sini₁ < √3 .sinr₁ < √3 .sin27,734^o ⇒ i₁ < 46,44^o (2)

Để tất cả tia màu đều khúc xạ, thì i₁ phải không thỏa mãn cả (1) và (2).

Vậy i₁ > 46,44^o.

Bài 6: Một lăng kính có góc chiết quang A = 8^o. Chiếu một chùm ánh sáng trắng vào mặt bên, gần góc chiết quang của lăng kính theo phương vuông góc với mặt phẳng phân giác của góc chiết quang. Sau lăng kính, người ta đặt màn quan sát song song với mặt phân giác của lăng kính và cách mặt phân giác này 1,5m. Biết chiết suất của lăng kính đối với tia đỏ là 1,50 và đối với tia tím là 1,54. Độ rộng của quang phổ liên tục trên màn là:

A. 8,42 mm.       B. 7,63 mm.       C. 6,28mm.       D. 5,34mm.

Lời giải:

Chọn A.

- So với phương tia tới OH, tia đỏ OĐ bị lệch một góc:

D_đ = A(n - 1) = 8.(1,5 - 1) = 4^o.

- Tia tím OT lệch so với phương OH một góc:

D_t = A.(n - 1) = 8.(1,54 - 1) = 4,32^o.

Bề rộng quang phổ trên màn là miền ĐT, ta có:

ĐT = TH - ĐH = OH.tanD_t - OH.tanD_đ = OH.(tan D_t - tan D_đ).

Thay số: ĐT = 1,5.(tan4,32^o - tan4^o) = 8,42.10^-3 m.

Bài 7: Chiếu một chùm ánh sáng trắng từ không khí vào khối thuỷ tinh với góc tới 80^o. Biết chiết suất của thuỷ tinh với ánh sáng đỏ là 1,6444 và với ánh sáng tím là 1,6852. Góc lớn nhất giữa các tia khúc xạ là:

A. 2,03^o.       B. 1,33^o.       C. 1,03^o.       D. 0,93^o.

Lời giải:

Chọn C.

Khi ánh sáng trắng chiếu xiên góc tới mặt phân cách giữa hai môi trường thì ánh sáng bị tán sắc.

Do tia đỏ bị lệch ít nhất nên góc khúc xạ của nó là lớn nhất, từ định luật khúc xạ ánh sáng ta có: sinr_đ/sini = n_kk/n_đ → sinr_đ = 0,05989 → r_đ = 36,79^o.

Do tia tím bị lêch nhiều nhất nên góc khúc xạ của nó là nhỏ nhất, ta có:

sinr_t/sini = n_kk/n_t → sinr_t = 0,05844 → r_t = 35,76^o.

Góc lớn nhất giữa các tia khúc xạ chính là góc hợp bởi tia đỏ và tia tím:

Δr = r_đ - r_t = 1,03^o.

Bài 8: Một bể nước sâu 1,2m. Một chùm ánh sáng Mặt Trời chiếu vào mặt nước dưới góc tới i sao cho sini = 0,8. Chiết suất của nước đối với ánh sáng màu đỏ là 1,331 và đối với ánh sáng tím là 1,343. Tính bề rộng của dải quang phổ dưới đáy bể.

A. 16,25 mm.       B. 15,73 mm.

C. 13,4 mm.       D. 11,5 mm.

Lời giải:

Chọn C.

Theo định luật khúc xạ, đối với tia đỏ sini = n_đsinr_đ ⇒ r_đ = 36,97^o đối với tia tím sini = n_tsinr_t ⇒ r_t = 36,56^o.

Theo hình vẽ, ta có:

HĐ = HItanr_đ = 0,9032m.

HT = HItanr_t = 0,8898m.

Bề rộng của dải quang phổ dưới đáy bể là:

ĐT = HĐ - HT = 1,34cm.

Bài 9: Khi chiếu một chùm ánh sáng đỏ song song với trục chính của một thấu kính hội tụ, chùm sáng ló ra hội tụ tại một điểm cách quang tâm một đoạn 50 cm. Khi chiếu một chùm ánh sáng tím song song với trục chính của thấu kính trên thì chùm sáng hội tụ tại điểm T. Biết chiết suất của chất làm thấu kính đối với ánh sáng đỏ là 1,6 còn đối với ánh sáng tím là 1,64. Kết luận nào sau đây là đúng khi nói về vị trí tia sáng tím T?

A. Điểm sáng T nằm trước điểm sáng đỏ và cách một đoạn 2,5 cm.

B. Điểm sáng T nằm trước điểm sáng đỏ và cách một đoạn 3,12 cm.

C. Điểm sáng T nằm sau điểm sáng đỏ và cách một đoạn 2,5 cm.

D. Điểm sáng T nằm sau điểm sáng đỏ và cách một đoạn 3,12 cm.

Lời giải:

Chọn B.

Do các tia đỏ hội tụ tại điểm cách quang tâm một đoạn 50 cm nên tiêu cự của thấu kính đối với ánh sáng đỏ này là f_đ = 50 cm.

Áp dụng công thức tính tiêu cự, với ánh sáng đỏ:

Và với ánh sáng tím:

Chia vế với vế ta được:

Như vậy, điểm T sẽ gần quang tâm O của thấu kính hơn, theo đường truyền của tia sáng thì điểm sáng tím T nằm trước điểm sáng đỏ và cách điểm sáng đỏ một đoạn 50 - 46,88 = 3,12 cm.

Bài 10: Khi cho một tia sáng đơn sắc đi từ nước vào một môi trường trong suốt A, người ta đo được vận tốc truyền của ánh sáng đã bị giảm đi 1 lượng Δv = 10⁸ m/s. Biết chiết suất tuyệt đối của nước đối với ta sáng trên có giá trị nn = 1,33. Môi trường trong suốt A có chiết suất tuyệt đối bằng:

A. 1,6.       B. 2,2.       C. 2,4.       D. 3,2.

Lời giải:

Chọn C.

Trong môi trường nước, vận tốc truyền sáng: v_n = c/n_n.

Trong môi trường trong suốt A, vận tốc truyền sáng v = c/n.

Theo đề ra: Δv = v_n – v → v = v_n - Δv nên có thể viết: c/n = c/n_n - Δv.

Từ đó suy ra:

Bài 11: Sự phụ thuộc của chiết suất vào môi trường trong suốt, vào bước sóng ánh sáng được theo công thức n = A + B/λ². Đối với nước, ứng với tia đỏ λ_đ = 0,759 μm chiết suất là 1,329, còn ứng với tia tím λ_t = 0,405 μm thì có chiết suất 1,343. Hằng số A và B có giá trị là:

A. A = 1,3234; B = 0,0032.

B. A = 13,234; B = 0,0032.

C. A = 13,234; B = 0,032.

D. A = 1,3234; B = 0,32.

Lời giải:

Chọn A.

Áp dụng công thức n = A + B/λ² viết cho 2 trường hợp:

+ Đối với ánh sáng đỏ: 1,329 = A + B/0,759² (1)

+ Đối với ánh sáng tím: 1,343 = A + B/0,405² (2)

Từ (1) và (2) ta được : A = 1,3234 ; B = 0,0032.

Bài 12: Một thí nghiệm Y-âng được tiến hành đồng thời với hai ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ₁ = 0,48 μm và λ₂ = 0,64 μm. Khoảng cách giữa hai khe sáng là 1 mm, khoảng cách từ hai khe sáng đến màn quan sát là 1,5 m. Giao thoa quan sát trên một vùng rộng 2 cm đối xứng về hai phía của vân trung tâm. Tính số vị trí có sự trùng nhau của các vân sáng.

A. 6.       B. 7.       C. 5.       D. 13.

Lời giải:

Chọn B.

→ Vị trí trùng nhau của 2 vân sáng là vị trí vân sáng bậc 4n của ánh sáng bước sóng λ₁.

Ta có:

⇒ Có 7 vị trí vân sáng trùng nhau.

Bài 13: Trong thí nghiệm Iâng về hiện tượng giao thoa ánh sáng, biết a = 0,5 mm, D = 1 m. Khe S phát ra đồng thời hai bức xạ đơn sắc có bước sóng λ₁ = 0,4 μm, λ₂ = 0,5 μm. Biết hai điểm M và N nằm hai bên vân sáng trung tâm, cách vân sáng trung tâm lần lượt những khoảng 5 mm và 20 mm. Số vân sáng quan sát được nằm từ điểm M đến điểm N là:

A. 51.       B. 44.       C. 50.       D. 58.

Lời giải:

Chọn A.

Vị trí vân sáng của 2 bức xạ trùng nhau thỏa mãn: k₁i₁ = k₂i₂ → k₁/k₂ = λ₂/λ₁ = 5/4.

Vị trí 2 vân sáng trùng nhau là vị trí vân sáng bậc 5n của bức xạ λ₁.

Ta có: -5.10^-3 ≤ 5ni₁ ≤ 20.10^-3

⇔ -1,25 ≤ n ≤ 5 ⇒ -1 ≤ n ≤ 5

⇒ Có 7 vị trí trùng nhau.

Số vị trí cho vân sáng của bức xạ 1 thỏa mãn:

-5.10^-3 ≤ k₁i₁ ≤ 20.10^-3

⇔ -6,25 ≤ k₁ ≤ 25

⇔ -6 ≤ k₁ ≤ 25

⇒ Có 32 vị trí vân sáng bức xạ λ₁ trên đoạn MN.

Số vị trí cho vân sáng của bức xạ 2 thỏa mãn:

-5.10^-3 ≤ k₂i₂ ≤ 20.10^-3

⇒ Có 26 vị trí vân sáng bức xạ λ₁ trên đoạn MN.

Số vân sáng quan sát được trên đoạn MN là: 32 + 26 -7 = 51.

Bài 14: Thực hiện giao thoa ánh sáng với nguồn gồm hai thành phần đơn sắc nhìn thấy có bước sóng λ₁ = 0,64 μm; λ₂. Trên màn hứng các vân giao thoa, giữa hai vân gần nhất cùng màu với vân sáng trung tâm đếm được 11 vân sáng. Trong đó, số vân của bức xạ λ₁ và của bức xạ λ₂ lệch nhau 3 vân, bước sóng của λ₂ là:

A. 0,4 μm.       B. 0,45 μm.

C. 0,72 μm.       D. 0,54 μm.

Lời giải:

Chọn A.

TH1: λ₁ < λ₂

Từ 4 đáp án ⇒ λ₂ = 0,72 μm.

Số vân sáng của ánh sáng có bước sóng λ₁ nhiều hơn của λ₂ là 3 vân.

⇒ Ánh sáng λ₁ có 7 vân sáng, λ₂ có 4 vân sáng.

Xét tỉ số:

⇒ Vân sáng trùng nhau là vân sáng bậc 9n của λ₁ và bậc 8n của λ₂.

⇒ Khoảng giữa 2 vân trùng nhau có 8 vân sáng λ₁ và 7 vân sáng λ₂.

Vậy, trường hợp này không thỏa mãn.

TH2: λ₁ > λ₂

Số vân sáng của ánh sáng có bước sóng λ₂ nhiều hơn của λ₁ là 3 vân.

⇒ Ánh sáng λ₁ có 4 vân sáng, λ₂ có 7 vân sáng.

→ λ₂ = 0,4 μm.

Bài 15: Trong một thí nghiệm Y-âng có hai khe S₁, S₂ đặt cách nhau một khoảng a trong mặt phẳng thẳng đứng, khe S₁ ở phía trên. Khoảng cách từ hai khe đến màn là D. Nếu đặt sau khe S₁ một bản hai mặt song song bể dày e, chiết suất n theo phương song song với màn thì hệ vân trên dịch chuyển một khoảng bằng:

Lời giải:

Chọn C.

Thời gian truyền qua bản mặt tăng thêm:

Có thể coi đường truyền qua bản mặt tăng thêm:

Δd₁ = cΔt = e(n - 1).

Hiệu đường đi của hai sóng tới điểm có tọa độ x trên màn là:

Tại vân trung tâm: Δd = 0

Bài 16: Trong thí nghiệm Iâng về giao thoa ánh sáng, khoảng cách giữa hai khe (S₁ và S₂) là 2mm, khoảng cách từ hai khe đến màn là 2m và khoảng cách từ nguồn S đến mặt phẳng chứa hai khe là 0,5m. Nếu dời S theo phương song song với hai khe về phía S₂ thì khoảng cách và chiều dịch chuyển của vân sáng trung tâm (bậc 0) là:

A. 4mm, ngược chiều dời của S.

B. 5mm, cùng chiều dời của S.

C. 4mm, cùng chiều dời của S.

D. 5mm, ngược chiều dời của S.

Lời giải:

Chọn A.

Dời S theo phương song song với hai khe về phía S₂ thì khoảng cách và chiều dịch chuyển của vân sáng trung tâm (bậc 0) là:

Và ngược chiều với S.

Bài 17: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng, khoảng cách giữa hai khe là 0,4 mm, khoảng cách từ hai khe đến màn là 2 m, hai khe S₁ và S₂ được chiếu bằng ánh sáng trắng có bước sóng từ 0,4 μm đến 0,76 μm. Xác định bước sóng của những bức xạ cho vân tối tại điểm M cách vân sáng trung tâm 8 mm.

A. λ = 0,54 μm; λ = 0,48 μm.

B. λ = 0,64 μm; λ = 0,48 μm.

C. λ = 0,64 μm; λ = 0,38 μm.

D. λ = 0,64 μm; λ = 0,46 μm.

Lời giải:

Chọn D.

Vị trí vân tối tại M là x = (k + 0,5).λ.D/a

⇔ 8 = (k + 0,5).λ.2/0,4

⇒ λ = 1,6/(k + 0,5).

Mà ánh sáng trắng có bước sóng từ 0,4 μm đến 0,76 μm.

⇒ 0,4 < 1,6/(k + 0,5) < 0,76

⇒ 1,6 < k < 3,5 ⇒ k = 2 và k = 3.

+) k = 2 ⇒ λ = 1,6/2,5 = 0,64 μm.

+) k = 3 ⇒ λ = 1,6/3,5 = 0,46 μm.

Bài 18: Trong thí nghiệm của Young về giao thoa ánh sáng, khoảng cách giữa hai khe là 0,8 mm, khoảng cách từ hai khe đến màn là 1,6 m. Dùng ánh sáng trắng có bước sóng từ 0,38 μm đến 0,76 μm để chiếu sáng hai khe. Hãy cho biết có những bức xạ nào cho vân sáng trùng với vân sáng bậc 4 của ánh sáng màu vàng có bước sóng λ_v = 0,60μm.

A. λ = 0,38 μm; λ = 0,40 μm.

B. λ = 0,48 μm; λ = 0,40 μm.

C. λ = 0,48 μm; λ = 0,60 μm.

D. λ = 0,38 μm; λ = 0,60 μm.

Lời giải:

Chọn B.

+) Vị trí vân sáng bậc 4 của ánh sáng vàng là:

x = 4.λ_v.D/a = 4.0,6.1,6/0,8 = 4,8 mm.

+) Vị trí vân sáng trùng với vân sáng bậc 4 của ánh sáng vàng là:

x = k.λ.D/a = 4,8.

⇒ λ = 2,4/k.

Mặt khác ánh sáng trắng có bước sóng từ 0,38 μm đến 0,76 μm.

⇒ 0,38 < 2,4/k < 0,76 ⇒ 3,16 < k < 6,32 hay k = 4 và k = 5 và k = 6.

+) k = 4 ⇒ λ = 2,4/4 = 0,60 μm (trùng với λ_v).

+) k = 5 ⇒ λ = 2,4/5 = 0,48 μm.

+) k = 6 ⇒ λ = 2,4/6 = 0,40 μm.

Bài 19: Lưỡng lăng kính được ghép từ hai lăng kính giống hệt nhau, có góc chiết quang nhỏ A₁ = A₂ = A, chiết suất n₁ = n₂ = n. Nguồn sáng đơn sắc S đặt trên trục đối xứng, cách lưỡng lăng kính một đoạn d, màn ảnh cách lưỡng lăng kính một đoạn l. Cho rằng do A bé nên tanA = A, và bỏ qua chiều dày của đáy lăng kính. Tìm số vân sáng trên màn, với d = 0,5m; l = 1,5m; A = 4.10^-3rad; n = 1,5; λ = 0,6μm.

A. 15 vân sáng.

B. 13 vân sáng.

C. 11 vân sáng.

D. 14 vân sáng.

Lời giải:

Chọn C.

Do lăng kính có góc A bé, hai ảnh được tạo thành và S nằm trên cùng một đường thẳng, khoảng cách vật - ảnh là: (Hình vẽ)

SS₁ = SS₂ = dtanα = dtanA(n - 1).

a = S₁S₂ = 2dtanA(n - 1), với A bé.

⇒ a = 2dA(n - 1) (1).

Trường giao thoa là vùng MN, trong đó các góc:

Bề rộng của vùng giao thoa: OM = ON = ltanα = ltanA(n - 1).

Do góc bé, nên MN = 2lA(n - 1) (2)

Từ (1), ta có: a = 2.0,5.4.10^-3.(1,5 - 1) = 2.10^-3m

D = l + d = 2m

Tọa độ vân sáng: x = ki, (với - ON ≤ ki ≤ OM).

Với OM = ON = lA(n - 1) = 1,5.4.10^-3.(1,5 - 1) = 3.10^-3m.

Ta có:

Vậy có 11 vân sáng.

Bài 20: Đặt một mãnh mica có n = 1,6 che một trong hai khe của thí nghiệm I-âng, ta thấy vân sáng bậc 30 dịch chuyển đến vị trí vân sáng trung tâm. Bước sóng của ánh sáng là 450nm thì độ dày của mica là:

A. 11,25 μm.       B. 22,5 μm.       C. 20,15 μm.       D. 45 μm.

Lời giải:

Chọn B.

Sử dụng công thức tính độ dịch chuyển hệ vân:

Khoảng dịch chuyển x₀ = 30.i = 30.λ.D/a = (n - 1).e.D/a

⇒ Độ dày của mica là e = 30λ/(n - 1) = 30.0,45/0,6 = 22,5 μm.

Bài 21: Hai gương phằng nhỏ M₁ và M₂ đặt lệch nhau một góc α = 12' (hệ gương phằng Fre-nen). Khoảng cách từ khe sáng hẹp S phát ánh sáng đơn sắc (bước sóng λ = 0,55μm) và từ màn E đến giao tuyến I của hai gương lần lượt bằng r = 10cm và L = 1,3m. Biết rằng hệ hai gương phằng Fre-nen tương đương với hệ hai khe Y-âng. Tính số vân sáng quan sát được trên màn E.

A. 9 vân sáng.

B. 10 vân sáng.

C. 12 vân sáng.

D. 14 vân sáng.

Lời giải:

Chọn A.

Gọi S₁, S₂ là hai ảnh ảo của S tạo bởi hai gương phằng M₁ và M₂. Chùm tia xuất phát từ khe S sau khi phản xạ trên hai gương bị tách thành hai. Các chùm tia này giống như xuất phát từ S₁ và S₂. Các ảnh ảo S₁, S₂ là hai nguồn kết hợp.

Vì từ cùng một nguồn S tách thành hai nên các chùm tia sáng xuất phát từ S₁ và S₂ kết hợp với nhau và gây ra hiện tượng giao thoa. Vùng chung OMN của hai chùm chính là vùng giao thoa (Hình vẽ).

Vì góc α nhỏ, từ hình vẽ, ta có:

IH = rcosα ≈ r

Khoảng vân:

Với D = HO = IH + IO = L + r = 140cm → i ≈ 1,1mm.

Bề rộng của vùng giao thoa:

Số vân sáng quan sát được trên màn:

Bài 22: Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, khe hẹp S phát ra đồng thời ba bức xạ đơn sắc có bước sóng là λ₁ = 0,42 μm, λ₂ = 0,56 μm và λ₃ = 0,63 μm. Trên màn, trong khoảng giữa hai vân sáng liên tiếp có màu giống màu vân trung tâm, nếu hai vân sáng của hai bức xạ trùng nhau ta chỉ tính là một vân sáng thì số vân sáng quan sát được là:

A. 21.       B. 23.       C. 26.       D. 27.

Lời giải:

Chọn A.

+ Điều kiện vân sáng của λ₁ trùng với vân sáng của λ₂:

k₂/k₁ = λ₁/λ₂ = 0,42/0,56 = a/b = 3/4.

+) Điều kiện vân sáng của λ₁ trùng với vân sáng của λ₃:

k₃/k₁ = λ₁/λ₃ = 0,42/0,63 = c/d = 2/3.

+) Điều kiện vân sáng của λ₂ trùng với vân sáng của λ₃:

k₃/k₂ = λ₂/λ₃ = 0,56/0,63 = e/f = 8/9.

→ Khoảng vân trùng i = b.d.λ₁ = a.d.λ₂ = b.c.λ₃ hay i = 12λ₁ = 9λ₂ = 8λ₃.

Trong khoảng giữa hai vân sáng liên tiếp có màu giống màu vân trung tâm, có 2 vị trí vân sáng bức xạ 1 trùng với bức xạ 2, 3 vị trí vân sáng bức xạ 1 trùng với bức xạ 3.

⇒ Số vân sáng quan sát được là N = (12 – 1)+ (9 – 1) + (8 – 1) – (2 + 3) = 21 vân.

(2 vân sáng trùng nhau tính là 1).

Bài 23: Chiếu từ nước ra không khí một chùm tia sáng song song rất hẹp (coi như một tia sáng) gồm 5 thành phần đơn sắc: tím, lam, đỏ, lục, vàng. Tia ló đơn sắc màu lục đi là là mặt nước (sát với mặt phân cách giữa hai môi trường). Không kể tia đơn sắc màu lục, các tia ló ra ngoài không khí là các tia đơn sắc màu:

A. tím, lam, đỏ.

B. đỏ, vàng, lam.

C. đỏ, vàng.

D. lam, tím.

Lời giải:

Chọn C.

Ta có: sini_{giới hạn} = 1/n

Mà i_{(giới hạn)} = i_{giới hạn lục} và i_{(giới hạn đỏ)} < i_{(giới hạn vàng)} < i_{(giới hạn lục)} = i_{(giới hạn)}.

⇒ Các tia ló ra ngoài không khí là tia vàng, đỏ.

Bài 24: Trong giao thoa với khe I – âng có a = 1,5mm, D = 3m, trên đường đi của tia sáng người ta đặt bản mỏng song song bằng thủy tinh có chiết suất 1,5 có bề dày 1μm thì hệ vân sẽ dịch chuyển một đoạn:

A. 10 mm.       B. 1 mm.       C. 1,5 mm.       D. 3 mm.

Lời giải:

Chọn B.

Sử dụng công thức tính độ dịch chuyển hệ vân:

Khoảng vân dịch chuyển 1 đoạn:

x = (n - 1).e.D/a = (1,5 - 1).1.3/1,5 = 1 mm.

Bài 25: Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, hai khe được chiếu bằng ánh sáng trắng có bước sóng từ 0,38 μm đến 0,76 μm. Tại vị trí vân sáng bậc 4 của ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,76 μm còn có bao nhiêu vân sáng nữa của các ánh sáng đơn sắc khác?

A. 3.       B. 8.       C. 7.       D. 4.

Lời giải:

Chọn D.

+) Vị trí vân sáng bậc 4 của ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,76 μm là:

x = 4.0,76.D/a (1)

+) Vị trí vân sáng tại điểm đó là:

x = k.λ.D/a (2)

Từ (1) và (2) ⇒ λ = 3,04/k.

Mà ánh sáng trắng có bước sóng từ 0,38 μm đến 0,76 μm.

⇒ 0,38 ≤ 3,04/k ≤ 0,76.

⇒ 8 ≥ k ≥ 4 (lấy cả dấu =) hay k = 4,5,6,7,8.

⇒ Có 4 vân sáng nữa (trừ vị trí vân sáng bậc 4 của ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,76 μm).

Bài 26: Chiếu đồng thời ba bức xạ đơn sắc có bước sóng 0,4 μm; 0,48 μm và 0,6 μm vào hai khe của thí nghiệm Y-âng. Biết khoảng cách giữa hai khe là 1,2 mm, khoảng cách từ hai khe tới màn là 3 m. Khoảng cách ngắn nhất giữa hai vị trí có màu cùng màu với vân sáng trung tâm là:

A. 12 mm.       B. 18 mm.       C. 24 mm.       D. 6 mm.

Lời giải:

Chọn D.

+) λ₁/λ₂ = 0,4/0,48 = a/b = 5/6.

+) λ₁/λ₃ = 0,4/0,6 = c/d = 2/3.

⇒ Khoảng vân trùng là: i = b.d.i₁ = a.d.i₂ = b.c.i₃ hay i = 18i₁ = 15i₂ = 12i₃.

⇒ Khoảng cách ngắn nhất giữa hai vị trí có màu cùng màu với vân sáng trung tâm là:

x = 6i₁ = 5i₂ = 4i₃.

Mà i₁ = λ₁.D/a = 0,4.3/1,2 = 1 mm.

⇒ x = 6.1 = 6 mm.

Bài 27:

Cho một thấu kính hội tụ L tiêu cự f = 50cm, khẩu độ có bán kính R = 3cm. Cách thấu kính một đoạn d = 75cm, người ta đặt một khe sáng thẳng đứng S. Ánh sáng do khe phát ra có bước sóng λ = 0,5μm. Thấu kính được cưa dọc theo một đường kính thẳng đứng thành hai nửa thấu kính L₁ và L₂: Các nửa thấu kính này được tách ra để tạo thành một khe hở thẳng đứng song song với khe sáng S và nhờ chèn vào giữa một dây kim loại mảnh có dường kính b = 1mm (hệ thống như trên gọi là bán kính thấu kính Bi-ê) (Hình vẽ). Cách lưỡng thấu kính một đoạn l, người ta đặt một màn quan sát E vuông góc với chùm tia sáng phát ra từ lưỡng thấu kính. Bắt đầu từ giá trị l₀ nào của l ta có thể quan sát được các vân giao thoa trên màn E?

A. 1,578m.       B. 1,988 mm.       C. 2,124 mm.       D. 0,546 mm.

Lời giải:

Chọn A.

Gọi S₁ và S₂ là ảnh của khe sáng S tạo bởi hai nửa thấu kính L₁ và L₂, d' là khoảng cách từ S₁ (hoặc S₂) tới thấu kính.

Ta có:

Như vậy S₁ và S₂ là hai ảnh thật.

Theo hình vẽ, ta có:

Các chùm tia sáng phát ra từ S, sau khi khúc xạ qua hai nửa thấu kính đi tới màn E, có thể coi như xuất phát từ hai nguồn kết hợp S₁ và S₂. Hai chùm khúc xạ có một miền chung O₁MN, đó chính là vùng giao thoa. Như vậy, có thể coi bán kính thấu kính Bi-ê như một hệ thống khe Y-âng S₁S₂, cách nhau a = S₁S₂ = 3mm và cách màn quan sát một khoảng D = l - d'. Từ hình vẽ ta thấy để quan sát được hiện tượng giao thoa trên màn E thì phải đặt màn E cách thấu kính một khoảng lớn hơn hoặc bằng HO₁ = l₀: l > l₀. Từ hình vẽ, xét hai tam giác đồng dạng O₁L₁L₂ và O₁S₁S₂ ta có:

Thay số ta được l₀ = 1,578m.

Bài 28: Trong thí nghiệm giao thoa qua khe Young, hiệu quang trình từ hai khe S₁, S₂ đến điểm M trên màn bằng 3,5(μm). Bước sóng của ánh sáng thấy được có bước sóng từ 380(nm) đến 760(nm) khi giao thoa cho vân tối tại M có giá trị bằng:

A. 0,636(μm); 0,538(μm); 0,454(μm); 0,426(μm).

B. 0,636(μm); 0,538(μm); 0,467(μm); 0,412(μm).

C. 0,686(μm); 0,526(μm); 0,483(μm); 0,417(μm).

D. 0,720(μm); 0,615(μm); 0,534(μm); 0,456(μm).

Lời giải:

Chọn B.

Hiệu quang trình từ hai khe S₁, S₂ đến điểm M trên màn bằng 3,5(μm)

⇒ (k + 0,5 ).λ = 3,5 ⇒ λ = 3,5/(k + 0,5).

Do ánh sáng thấy được có bước sóng từ 380(nm) đến 760(nm).

⇒ 0,38 < 3,5/(k + 0,5 ) < 0,76.

⇒ 4,1 < k < 8,7 hay k = 5,6,7,8.

+) k = 5 ⇒ λ = 0,636(μm).

+) k = 6 ⇒ λ = 0,538(μm).

+) k = 7 ⇒ λ = 0,467(μm).

+) k = 8 ⇒ λ = 0,412(μm).

Bài 29:

Trong thí nghiệm giao thoa như hình vẽ hai lăng kính P, P' đều có góc chiết quang nhỏ và bằng α. Các khoảng cách từ nguồn và từ màn đến hệ hai thấu kính lần lượt là d₁, d₂. Kích thước của các lăng kính rất nhỏ so với các khoảng cách này. Nguồn S phát ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ. Chiết suất của lăng kính là n. Khoảng vân quan sát được trên màn là i. Chiết suất n của lăng kính và bề rộng của vùng giao thoa quan sát được trên màn có giá trị lần lượt là:

Lời giải:

Chọn B.

Góc lệch của các tia qua mỗi lăng kính δ = α(n - 1).

Ảnh của S qua hai lăng kính được coi là hai nguồn cách nhau: a = d₁.2δ = 2d₁α(n - 1), và cách màn D = d₁ + d₂.

Do đó khoảng vân:

Chiết suất:

Độ rộng vùng giao thoa: b = d₂.2δ = 2d₂α(n - 1).

Xem thêm các dạng bài tập Vật Lí lớp 12 có trong đề thi Tốt nghiệp THPT khác:

---

---

---