Đ42 .hiện tượng tán sắc ánh sáng
1. Thí nghiệm về sự tán sắc ánh sáng
2. Thí nghiệm về ánh sáng đơn sắc
3. Tổng hợp ánh sáng trắng
4. Sự phụ thuộc của chiết suất của một môi trường trong suốt vào màu sắc ánh sáng
5. ứng dụng
Mở bài
Chúng ta thường gặp nhiều hiện tượng quang học lý thú trong tự nhiên , trong đời sống sinh hoạt hàng ngày :
Sau cơn mưa mùa hạ bạn ngước lên trời thì thật lạ , trên đó có quầng sáng nhiều màu đẹp mắt ,người ta gọi cái đó là cầu vồng . Khi nhìn vào một viên đá quý dưới ánh sáng mặt trời ta thấy chúng ánh lên nhiều màu rất đẹp ... Các hiện tượng đó đều có chung một bản chất vật lý. Chúng ta hãy cùng nghiên cứu bài hôm nay để tìm bản chất hiện tượng đó .
thí nghiệm về sự tán sắc ánh sáng
Dùng một màn chắn có
khoét một khe nhỏ để hứng
ánh sáng trắng ( ví dụ ánh
sáng mặt trời)
Như vậy ánh sáng truyền
qua sẽ là một dải sáng
song song hẹp .

thí nghiệm về sự tán sắc ánh sáng

Sau lăng kính để một màn hứng thì thu được hiện
tượng gì trên màn hứng ?


Cho dải sáng trắng hẹp ở trên chiếu vào một lăng kính ,

thí nghiệm tán sắc ánh sáng
Kết qủa thí nghiệm
Trên màn hứng ảnh ta thu được một dải sáng
Có màu biến đổi liên tục từ đỏ đến tím .
Kết qủa thí nghiệm

Chùm ánh sáng trắng khi qua lăng kính không những bị khúc xạ về phía đáy mà còn bị tách ra thành nhiều chùm sáng có màu khác nhau : đỏ , da cam , vàng , lục , lam , chàm , tím . Tia màu đỏ lệch ít nhất , tia màu tím lệch nhiều nhất .


Hiện tượng này gọi là hiện tượng tán sắc ánh
sáng .Dải có màu cầu vồng này gọi là
quang phổ của ánh sáng trắng.

thí nghiệm về ánh sáng đơn sắc
Tại sao trong thí nghiệm trên chúng ta phải tiến hành với ánh sáng trắng ?
Nếu bây giờ thay ánh sáng trắng ở trên bằng ánh sáng chỉ có một màu thì hiện tượng gì sẽ xảy ra ?
Để trả lời cho câu hỏi đó ta tiến hành thí nghiệm sau :
bố trí thí nghiệm


Tại màn hứng trong thí nghiệm trên , ta khoét lấy một khe nhỏ
B để cho chùm sáng qua khe chỉ có một màu ( ví dụ màu lục )
, làm hẹp chùm này bằng cách cho chùm này qua khe thứ 2 : C
rồi cho chùm sáng này đi qua lăng kính. Sau lăng kính đặt một
màn hứng khác .
.

Chúng ta sẽ thu được hiện tượng gì trên màn hứng?
?
?
?
?
Lăng kính
Màn hứng
Kết qủa thí nghiệm
Khi tia sáng màu lục qua lăng kính thì thấy ánh sáng
này chỉ bị khúc xạ không bị phân tích thành nhiều màu .
Ta gọi chùm sáng này là chùm sáng đơn sắc .
ánh sáng đơn sắc
Làm thí nghiệm với chùm sáng có màu sắc khác thì ta cũng có kết quả tương tự ( tức là không bị tán sắc khi qua lăng kính ).
Định nghĩa : ánh sáng đơn sắc là ánh sáng không bị tán sắc khi đi qua lăng kính . Mỗi ánh sáng đơn sắc có một màu nhất định gọi là một màu đơn sắc .
Tổng hợp ánh sáng trắng
Trong các thí nghiệm trên ta đã tách ra được những chùm sáng đơn sắc khác nhau , liệu có tổng hợp các ánh sáng đơn sắc lại để được ánh sáng trắng không ?
Để trả lời câu hỏi đó ta tiến hành thí nghiệm sau :



thí nghiệm tổng hợp ánh sáng trắng
Lấy một đĩa tròn , trên đĩa có sơn các màu sắc từ đỏ đến tím . Khi ta quay tròn đĩa thì lúc đó mắt ta sẽ nhìn đồng thời nhiều màu , tức nhìn tổng hợp các màu trên đĩa , vậy lúc đó ta nhìn thấy hiện tượng gì ?
thí nghiệm tổng hợp ánh sáng trắng
Quan sát đĩa sơn màu này khi đĩa quay nhanh .
TN 1
Cách bố trí khác :
Đục một lỗ tròn trên đĩa tròn khác , đĩa này cố
định , và được đặt song song với đĩa sơn các màu
kia . Khi đĩa sơn màu quay thì ta sẽ nhìn thấy
tổng hợp các màu qua lỗ .
thí nghiệm tổng hợp ánh sáng trắng
TN 2
thí nghiệm tổng hợp ánh sáng trắng
Lăng kính
TN 3
Kết quả thí nghiệm
Với TN1 và TN2 , khi đĩa quay đồng thời thì ta nhìn thấy một màu trắng.
Với Thí nghiệm 3 , ở trên thấu kính L2 ta thu được dải màu liên tục từ đỏ đến tím , nhưng khi dải màu này qua thấu kính L2 , chúng tổng hợp lại thành màu trắng trên màn hứng M .
Kết luận : ánh sáng trắng là tập hợp của vô số ánh sáng đơn sắc khác nhau có màu biến đổi liên tục từ đỏ đến tím .
Chiết suất của môI trường trong suốt đối với mỗi màu ánh sáng
Chiết suất của môi trường đối với mỗi màu sắc của ánh sáng có như nhau không ?
Từ thí nghiệm tán sắc ánh sáng ta thấy chùm sáng đỏ lệch ít nhất , chùm sáng tím lệch nhiều nhất , Vậy chiết suất đối với màu nào lớn hơn ?


Chiết suất của môI trường trong suốt đối với mỗi màu ánh sáng
Đối với lăng kính thì góc lệch càng lớn khi chiết suất càng lớn , vậy qua thí nghiệm tán sắc ánh sáng ta có kết luận :
Môi trường có chiết suất lớn nhất đối với ánh sáng màu tím , và nhỏ nhất đối với ánh sáng màu đỏ , với các màu khác chiết suất của môi trường nằm giữa hai giá trị đó .
Bảng giá trị chiết suất một vàI chất đối với một số ánh sáng đơn sắc
ứng dụng Hiện tượng tán sắc
Hiện tượng tán sắc ánh sáng được ứng dụng trong các máy quang phổ để phân tích một chùm sáng phức tạp thành nhiều thành phần ánh sáng đơn sắc khác nhau .
Nhiều hiện tượng quang học trong khí quyển (như cầu vồng , quầng v.v?) cũng được giải thích bằng hiện tượng tán sắc ánh sáng của giọt nước hay các tinh thể băng trong không khí .
Tổng kết bài
Hiện tượng khi chùm ánh sáng trắng đi qua lăng kính bị tách ra thành nhiều chùm sáng có màu sắc khác nhau gọi là hiện tượng tán sắc ánh sáng .
ánh sáng đơn sắc là ánh sáng không bị tán sắc khi đi qua lăng kính . Mỗi ánh sáng đơn sắc có một màu nhất định gọi là màu đơn sắc .
Tổng kết bài
ánh sáng trắng là tổng hợp của vô số các ánh sáng đơn sắc khác nhau có màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím .
Chiết suất của môi trường trong suốt đối với mỗi ánh sáng đơn sắc khác nhau là khác nhau . Chiết suất của môi trường là lớn nhất đối với ánh sáng tím và nhỏ nhất đối với ánh sáng đỏ .
Câu hỏi củng cố bài

Trong hiện tượng tán sắc thì màu đỏ luôn nằm ở dưới dải quang phổ vì nó bị lệch ít nhất (chọn : Đúng , Sai ) .
ánh sáng đèn dây tóc khi qua chụp thuỷ tinh màu vàng thì khi qua lăng kính sẽ chỉ thu được màu vàng , các màu khác không có bởi ánh sáng này là ánh sáng vàng đơn sắc ( chọn : Đúng , Sai ).
Bạn trả lời chính xác
Vị trí màu đỏ ( hay tím ) trên dải màu còn phụ thuộc vào vị trí đặt lăng kính .Nếu đáy lăng kính ở dưới thì màu đỏ ở phía trên trong dải màu, nếu đáy lăng kính quay lên trên thì màu đỏ ở phía dưới trong dải màu .
Rất tiếc , bạn đã sai
Bởi lăng kính có tác dụng làm lệch mọi tia sáng về đáy do đó vị trí màu đỏ ( hay màu tím ) ở đâu trong dải quang phổ còn phụ thuộc vào vị trí đặt lăng kính . Nếu lăng kính có đáy quay lên thì màu đỏ sẽ nằm dưới , tím ở trên trong dải màu quang phổ .Nếu lăng kính có đáy quay xuống thì ngược lại , tức trong dải quang phổ thì màu đỏ sẽ nằm trên còn màu tím ở phía dưới .
Bạn đã trả lời sai
ánh sáng đèn dây tóc là ánh sáng trắng , mặc dù chụp thuỷ tinh có màu vàng nhưng không phải nó chỉ cho một màu vàng đi qua mà nó cho tất cả các màu đi qua nhưng ưu tiên màu vàng nhất do đó trên màn hứng sau lăng kính vẫn có các màu khác nhưng có cường độ yếu hơn màu vàng . Vậy ánh sáng qua chụp thuỷ tinh vàng này khi qua lăng kính vẫn bị tán sắc thành nhiều màu .
Bạn đã trả lời đúng
ánh sáng đèn khi qua chụp thuỷ tinh màu vàng vẫn là ánh sáng trắng , chỉ khác so với ánh sáng đèn là tỉ lệ cường độ ánh sáng vàng là nhiều hơn , vì vậy khi qua lăng kính thì vẫn bị tán sắc , tức là tách thành nhiều màu khác nhau . Tuy nhiên người ta vẫn dùng cách này để tạo chùm tia đơn sắc trong các thí nghiệm đơn giản , lúc đó xem như các màu kia có cường độ rất nhỏ , coi như không xét đến .
Câu hỏi củng cố bài
Trong hiện tượng tán sắc ánh sáng qua lăng kính thì quang phổ thu được trên màn có đặc điểm gì ?
a : Các màu sắc ánh sáng phân bố một cách ngẫu nhiên , không theo thứ tự nào .
b : Chỉ có màu đỏ và tím ở dìa dải màu còn các màu khác phân bố ngẫu nhiên .
c : Các màu ( nếu có ) sẽ phân bố theo thứ tự nhất định : đỏ , da cam ,vàng , lục , lam , chàm ,tím nhưng tỉ lệ cường độ sáng liên tục thay đổi .
d : Màu sắc phân bố như ý C và tỉ lệ các cường độ sáng mỗi màu cũng là xác định .
Bạn đã trả lời sai
Môi trường trong suốt làm lăng kính có chiết suất khác nhau với từng màu , mà độ lệch của tia sáng qua lăng kính phụ thuộc vào chiết suất , do đó các màu khác nhau bị lệch khác nhau . Chiết suất của một môi trường đối với từng màu là không đổi do đó thứ tự màu là xác định : đỏ , da cam , vàng , lục , lam ,chàm , tím .
Bạn đã trả lời sai
Khi ánh sáng trắng xác định thì các màu sắc có trong đó có tỉ lệ cường độ so với nhau là xác định do đó trên dải sáng thu được trên màn chắn sau lăng kính không những có màu phân bố theo thứ tự đỏ , da cam , vàng , lục , lam , chàm , tím mà tỉ lệ cường độ sáng mỗi màu là xác định .
Bạn có câu trả lời xuất sắc
Mỗi ánh sáng trắng xác định không những có các màu đơn sắc xác định mà tỉ lệ cường độ sáng cũng xác định .Ví dụ ánh sáng mặt trời luôn có tỉ lệ cường độ màu tím là cao , ánh sáng của dây tóc đèn thì cường độ ánh sáng màu đỏ là nhiều trong khi đó thì màu tím có cường độ nhỏ nhất .
Vậy trên màn hứng ta được một dải sáng rất có quy tắc , không những thứ tự màu mà cả cường độ của từng màu .
Vị trí các màu trên màn hứng còn phụ thuộc vào vị trí đặt lăng kính
Dùng thêm màn chắn thứ hai để làm gì ?
Trên dải màu thu được ta khoét một khe tại màu xanh
lục nhưng thực ra chùm sáng ló ra gồm nhiều màu. Để
khắc phục hiện tượng đó ta dùng thêm màn chắn thứ
hai có khe song song với khe của màn một để chùm
sáng ló ra thực sự chỉ có một màu xanh lục .
Hiện tượng tán sắc ánh sáng qua lăng kính
Chiết suất môi trường Tổng kêt bài
Quang phổ ánh sáng trắng
tím
chàm

lam

lục

vàng

da cam
đỏ
Quang phổ ánh sáng trắng thu được
khi lăng kính có đáy quay lên .
Quang phổ ánh sáng trắng thu được
khi lăng kính có đáy quay xuống .
đỏ
da cam

vàng

lục

lam

chàm
tím
Hiện tượng cầu vồng