Toptailieu.vn xin giới thiệu sơ lược Lý thuyết Tán sắc ánh sáng Vật Lí 12 chọn lọc, hay nhất giúp học sinh lớp 12 ôn luyện để nắm chắc kiến thức cơ bản và đạt kết quả cao trong các bài thi môn Vật Lí.

Mời các bạn đón xem:

Tán sắc ánh sáng (Lý thuyết + 25 bài tập có lời giải)

I. Lý thuyết Tán sắc ánh sáng

1. 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).

2. 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. Niuton 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:

     n_đỏ < n_cam < n_vàng < n_lục < n_lam < n_chàm < n_tím3

3. 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.

II. Bài tập Tán sắc ánh sáng

Câu 1: Ánh sáng trắng

A. không bị tán sắc khi truyền qua bản hai mặt song song

B. gồm vô số ánh sáng đơn sắc có màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím

C. gồm hai loại ánh sáng đơn sắc có màu khác nhau

D. được truyền qua một lăng kính, tia đỏ luôn bị lệch nhiều hơn tia tím

Câu 2: Tìm phát biểu sai về kết quả thì nghiệm tán sắc của Niu-tơn đối với ánh sáng trắng qua lăng kính.

A. Tia tím có phường truyền lệch nhiều nhất so với các tia khác

B. Tia đổ lệch phương truyền ít nhất so với các tia khác

C. Chùm tia lõ có màu biến thiên liên tục

D. Tia tím bị lệch về phía đáy, tia đỏ bị lệch về phía ngược lại.

- Ánh sáng trắng (0,38µm ≤ λ ≤ 0,76µm) là tập hợp của vô số ánh sáng đơn sắc có màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím.Chọn đáp án B

Câu 3: Hiện tượng tán sắc xảy ra là do:

A. chiết xuất của một môi trường đối với các ánh sáng đơn sắc khác nhau có giá trị khác nhau

B. các ánh sáng đơn sắc khác nhau thì có màu khác nhau

C. chùm sáng trắng gồm vô số các chùm sáng có màu khác nhau

D. chùm sáng bị khúc xạ khi truyền không vuông góc với mặt giới hạn

Câu 4: Tìm phát biểu sai.

- Mỗi ánh sáng đơn sắc:

A. có một màu xác định

B. đều bị lệch đường truyền khi khúc xạ

C. không bị lệch đường truyền khi đi qua lăng kính

D. không bị tán sắc khi đi qua lăng kính

Câu 5: Tìm phát biểu sai về hiện tượng tán săc ánh sáng:

A. Chiết suất của lăng kính đối với các ánh sáng đơn sắc khác nhau có giá trị khác nhau.

B. Khi chiều chùm ánh sáng trăng qua lăng kính, tia tím lệch ít nhất, tia đổ lệch nhiều nhất.

C. Ánh sáng đơn sắc là ánhn sáng khôn gbị tán sắc khi qua lăng kính

D. Ánh sáng trắng là tập hợp của vô số ánh sáng đơn sắc có màu biến thiên lien tục từ đỏ đến tím.

Câu 6: Trong máy quang phổ lăng kính, lăng kính có tác dụng:

A. tăng cường độ chùm sáng

B. tán sắc ánh sáng

C. nhiễu xạ ánh sáng

D. giao thoa ánh sáng

Câu 7: Chiều chùm sáng hẹp gồm hai bức xạ đổ và tím tới lăng kính tam giác đều thì tia tím có góc lệchn cực tiểu. Biết chiết suất của lăng kính đối với tia màu đỏ là n_đ = 1,414 ; chiết suất của lăng kính đối với tia màu tím là n_t = 1,452. Để tia đỏ có góc lệch cực tiểu, cần giảm góc tới của tia sáng một lượng bằng:

A. 0,21°     

B. 1,56°

C. 2,45°     

D. 15°

- Khi chưa quay lăng kính thì tia tím có góc lệch cực tiểu, do đó:   r_t1 = r_t2 = A/2 = 30°- Vì sini = n_t.sinr_t nên góc tới i = 46,55°- Sau khi quay lăng kính để tia đỏ có góc lệch cực tiểu thì khi đó:   r_đ1 = r_đ2 = A/2 = 30°- Vì sini’ = n_đ.sin_rđ nên góc tới khi đó là: i’ = 44,99°- Góc quay là: i – i’ = 1,56°Chọn đáp án B

Câu 8: Chiếu một chùm sáng trắng hẹp đi từ không khí đến để gặp mặt tấm thủy tinh theo phương hợp với mặt này một góc 30°. Thủy tinh có chiết suất đối ánh sáng đỏ và ánh sáng tím lần lượt là n_đ = 1,49 và n_t = 1,53. Góc hợp bởi tia khúc xạ màu đỏ và tia khúc xạ màu tím gần nhất với giá trị nào dưới đây?

A. 2,5°     

B. 0,6°

C. 1,1°     

D. 1,3°

Câu 9: Một lăng kính có góc chiết quang A = 5°. Biết chiết suất của lăng kính đối với tia tím là 1,58 và góc tới i nhỏ. Góc lệch của tia tới khi qua lăng kính là:

A. 7,9°     

B. 0,79 rad

C. 2,9°     

D. 0,029 rad

Câu 10: Một lăng kính thủy tinh có góc chiết quang A = 60°. Chiếu tia sáng trắng SI vào mặt bên của lăng kính sao cho tia tới nằm phía dưới pháp tuyến tại I. Chiết suất của môi trường là lăng kính đối với ánh sáng là n = √3. Để cho tia tím có góc lệch cực tiểu thì góc tới phải bằng:

A. 60°     

B. 45°

C. 30°     

D. 55°

Câu 11: Một tia sáng trắng chiếu vuông góc với mặt bên của một lăng kính có góc chiết quang A = 5°. Chiết suất của lăng kính đối với các ánh sáng màu đỏ và tím lần lượt là n_đ = 1,64 và n_t = 1,68. Sau lăng kính đặt một màn ảnh M song song với mặt bên thứ nhất của lăng kính và cách nó L = 1,2 m (xem Hình vẽ)

- Chiều dài của quang phổ thu được trên màn là:

A. 2,4 mm     

. 1,2 cm

C. 4,2 mm     

D. 21,1 mm

- Gọi O là giao điểm của tia tới và màn.- Vì các góc lệch nhỏ nên:

- Suy ra:Chọn đáp án C

Câu 12: Một thấu kính mỏng bằng thủy tinh có hai mặt cầu lồi đặt trong không khí. Một chùm tia sáng hẹp, song song gần trục chính gồm tập hợp các ánh sáng đơn sắc đỏ, lam, tím, vàng được chiếu tới thấu kính theo phương song song với trục chính của thấu kính. Điểm hội tụ của các chùm tia sáng màu tính từ quang tâm O ra xa theo tứ tự:

A. đỏ, vàng, lam, tím

B. tím, lam, vàng , đỏ

C. đỏ, lam, vàng, tím

D. tím, vàng, lam, đỏ

Câu 13: Một thấu kính hai mặt cầu lồi đều có bán kính R = 22,5 cm. Biết chiết suất của thấu kính đối với ánh sáng tím, đỏ lần lượt là 1,50 và 1,45. Khoảng cách từ tiêu điểm chính đối với tia đỏ đến tiêu điểm chính đối với tia tím là:

A. 1,25 cm     

B. 2,5 cm

C. 2,25 cm     

D. 1,125 cm

- Khoảng cách từ tiêu điểm chính đối với tia đỏ đến tiêu điểm chính đối với tia tím là:Chọn đáp án B

Câu 14: Một thấu kính mỏng gồm một mặt phẳng, một mặt lồi, bán kính 20 cm, làm bằng chất có chiết suất đối với ánh sáng đỏ là 1,49, đối với ánh sáng tím là 1,51. Hiệu số độ tụ của thấu kính đối với tia đỏ, tia tím là:

A. 1 dp       

B. 0,1 dp

C. 0,2 dp     

D. 0,02 dp

- Thấu kính mỏng gồm một mặt phẳng (R₁ = ∞), một mặt lồi (R₂ = 20cm = 0,2m).- Độ tụ của thấu kính:   (Ở đây môi trường bao quanh thấu kính là không khí nên n_mt = 1)- Hiệu số độ tụ của thấu kính đối với tia đỏ, tia tím là:Chọn đáp án B

Câu 15: Góc chiết quang của lăng kính bằng 6°. Chiếu một tia sáng trắng vào mặt bên của lăng kính theo phương vuông góc với mặt phẳng phân giác của góc chiết quang. Đặt một màn quan sát, sau lăng kính, song song với mặt phẳng phân giác của góc chiết quang của lăng kính và cách mặt này 2m. Chiết suất của lăng kính đối với tia đỏ là nd = 1,5 và đối với tia tím là nt = 1,58. Độ rộng của quang phổ liên tục trên màn quan sát bằng:

A. 16,8mm      

B. 12,57mm

C. 18,30mm     

D. 15,42mm

- Ta có:- Tương tự:→ Độ rộng của quang phổ liên tục trên màn quan sát bằng:Chọn đáp án A

- Ta có:⇒ các tia ló ra là đỏ, vàng, lục

Chọn đáp án D

Câu 17: Chiếu một chùm tia sáng trắng hẹp vào mặt bên của lăng kính, theo phương vuông góc với mặt phẳng phân giác của góc chiết quang. Sau lăng kính, đặt một màn quan sát song song với mặt phân giác của lăng kính và cách mặt phân giác này một đoạn 2m. Chiết suất của lăng kính đối với tia đỏ n_đ = 1,5 và đối với tia tím là n_t = 1,54. Góc chiết quang của lăng kính bằng 5°. Độ rộng của quang phổ liên tục trên màn quan sát (khoảng cách từ mép tím đến mép đỏ) bằng:

D. 9,2 mm

- Ta có:- Tương tự:→ Độ rộng của quang phổ liên tục trên màn quan sát bằngChọn đáp án A

Câu 18: Chiếu chùm ánh sáng trắng hẹp vào đỉnh của một lăng kính theo phương vuông góc với mặt phẳng phân giác của góc chiết quang. Biết góc chiết quang 4°, chiết suất của lăng kính đối với ánh sáng đỏ và tím lần lượt là 1,468 và 1,868. Bề rộng quang phổ thu được trên màn quan sát đặt song song với mặt phẳng phân giác và cách mặt phẳng phân giác 2m là:

D. 56,3 mm

- Ta có:- Tương tự:→ Độ rộng của quang phổ liên tục trên màn quan sát bằng:Chọn đáp án D

Câu 19: Một lăng kính có góc chiết quang (góc ở đỉnh) A = 8° đặt trong không khí. Đặt màn quan sát E song song với mặt phẳng phân giác của A và cách nó 1,5m. Chiếu đến lăng kính một chùm sáng trắng hẹp, song song theo phương vuông góc với mặt phân giác của A và gần A. Biết chiết suất của chất làm lăng kính đối với ánh sáng đỏ bằng 1,61 và với ánh sáng tím bằng 1,68. Xác định khoảng cách từ vệt đỏ đến vệt tím trên màn E?

D. 1,47 cm.

- Ta có:- Góc lệch của 2 tia đỏ và tím là:→ Khoảng cách từ vệt đỏ đến tím là:Chọn đáp án D

Câu 20: Chiếu một chùm ánh sáng trắng vào mặt bên của một lăng kính có góc chiết quang 6° theo phương vuông góc mặt phân giác góc chiết quang. Trên màn quan sát E đặt song song và cách mặt phân giác của lăng kính một đoạn 1,5m ta thu được dải màu có bề rộng là 6 mm. Biết chiết suất của lăng kính đối với ánh sáng đỏ là 1,5015. Chiết suất của lăng kính đối với ánh sáng tím sẽ là:A. 1,5004      B. 1,5397C. 1,5543      D. 1,496

- Ta có:- Ta lại có:- Mà:Chọn đáp án B

Câu 20: Chiếu một chùm ánh sáng trắng vào mặt bên của một lăng kính có góc chiết quang 6° theo phương vuông góc mặt phân giác góc chiết quang. Trên màn quan sát E đặt song song và cách mặt phân giác của lăng kính một đoạn 1,5m ta thu được dải màu có bề rộng là 6 mm. Biết chiết suất của lăng kính đối với ánh sáng đỏ là 1,5015. Chiết suất của lăng kính đối với ánh sáng tím sẽ là:

A. 1,5004     

B. 1,5397

C. 1,5543     

D. 1,496

- Ta có:- Ta lại có:

- Mà:Chọn đáp án B

Câu 21: Một lăng kính thủy tinh có góc chiết quang A = 5°, được coi là nhỏ, có chiết suất đối với ánh sáng đỏ và tím lần lượt là n_đ = 1,578 và n_t = 1,618. Cho một chùm sáng trắng hẹp rọi vào mặt bên của lăng kính theo phương vuông góc với mặt phẳng phân giác của góc chiết quang. Góc tạo bởi tia đỏ và tia tím sau khi ló ra khỏi lăng kính là:

A. 0,3°     

B. 0,5°

C. 0,2°     

D. 0,12°

- Ta có:Chọn đáp án C

Câu 22: Một lăng kính thủy tinh có góc chiết quang A = 5°, cho ánh sáng đỏ và tím truyền qua với tốc độ lần lượt là 1,826.10⁸ m/s và 1,78010⁸ m/s. Chiếu vào mặt bên của lăng kính một chùm sáng trắng hẹp (xem là một tia) theo phương vuông góc với mặt phẳng phân giác của góc chiết quang, điểm tới gần A. Góc lệch giữa tia ló đỏ và tia ló tím là:

- Ta có:→ Góc lệch của 2 tia ló ra:Chọn đáp án C

Câu 23: Chiếu một chùm tia sáng trắng hẹp vào mặt bên của lăng kính, theo phương vuông góc với mặt phẳng phân giác của góc chiết quang. Sau lăng kính, đặt một màn quan sát song song với mặt phân giác của lăng kính và cách mặt phân giác này một đoạn 2m. Chiết suất của lăng kính đối với tia đỏ n_đ = 1,50 và đối với tia tím là n_t = 1,54. Góc chiết quang của lăng kính bằng 5°. Độ rộng của quang phổ liên tục trên màn quan sát (khoảng cách từ mép tím đến mép đỏ) bằng:

A. 9,2 mm      

B. 8,0 mm

C. 6,25 mm     

D. 7,0 mm

- Góc lệch của 2 tia ló ra:

- Độ rộng của quang phổ liên tục:Chọn đáp án D

Câu 24: Một lăng kính thủy tinh có góc chiết quang A = 6° đặt trong không khí. Chiết suất của lăng kính đối với ánh sáng đỏ và tím lần lượt là 1,64 và 1,68. Chiếu một chùm tia sáng song song, hẹp gồm hai bức xạ đỏ và tím nói trên vào mặt bên của lăng kính theo phương vuông góc với mặt này. Góc tạo bởi tia màu đỏ và tia màu tím sau khi ló ra khỏi mặt bên còn lại của lăng kính bằng:

A. 1,16°     

B. 0,36°

C. 0,24°     

D. 0,12°

- Góc lệch của 2 tia ló ra:Chọn đáp án C

Câu 25: Chiếu vào mặt bên của lăng kính có góc chiết quang A = 45° một chùm ánh sáng trắng hẹp coi như một tia sáng. Biết chiết suất của lăng kính đối với ánh sáng vàng là n_v = 1,52 và đối với ánh sáng đỏ là n_đ = 1,5. Biết tia vàng có góc lệch cực tiểu. Góc ló của tia đỏ gần đúng bằng:

A. 35,49°     

B. 34,49°

C. 33,24°     

D. 30,49°

- Vì tia vàng có góc lệch cực tiểu nên:- Mà:- Ta lại có:

Chọn đáp án B