Các dạng bài tập cơ bản về sóng ánh sáng năm 2024

Sóng ánh sáng là một dạng sóng điện từ, có thể lan truyền trong không khí, trong nước, trong thủy tinh, v.v. Sóng ánh sáng được tạo ra bởi sự dao động của các điện tích trong vật chất. Đây cũng là phần kiến thức thường xuyên xuất hiện trong các đề thi THPT Quốc gia, đặc biệt là các câu hỏi trắc nghiệm. Vì vậy, việc luyện tập bài tập sóng ánh sáng là vô cùng cần thiết để giúp các bạn học sinh đạt được kết quả cao trong kỳ thi. Bài viết dưới đây BTEC FPT đã tổng hợp các dạng bài tập sóng ánh sáng từ cơ bản đến nâng cao.

Các dạng bài tập sóng ánh sáng

Dưới đây là một số dạng bài tập sóng ánh sáng thường gặp:

Dạng 1: Bài tập về tán sắc ánh sáng

Dạng bài tập này thường liên quan đến các nội dung sau:

• Tán sắc ánh sáng trắng qua lăng kính
• Tán sắc ánh sáng qua thấu kính hội tụ
• Tán sắc ánh sáng qua môi trường có chiết suất thay đổi

Để giải các bài tập dạng này, học sinh cần nắm vững các công thức sau:

• Công thức tán sắc ánh sáng:

n = sinθ/sinα = λ/λm

Trong đó:

• n là chiết suất của môi trường
• θ là góc lệch của tia sáng
• α là góc tới của tia sáng
• λ là bước sóng của ánh sáng
• λm là bước sóng của ánh sáng màu tím
• Công thức tính khoảng cách giữa hai vân sáng bậc k:

d = kλ/n

Trong đó:

• k là bậc vân sáng
• n là chiết suất của môi trường
• λ là bước sóng của ánh sáng

👉 Xem thêm: Đề thi thpt quốc gia 2023 môn lý mới nhất 👉 Xem thêm: Đề thi thử thpt quốc gia 2024 môn lý mới nhất 👉 Xem thêm: Tài liệu ôn thi thpt quốc gia 2024 môn lý chuẩn xác nhất 👉 Xem thêm: Cấu trúc để thi lý thpt quốc gia 2024 chuẩn nhất

Dạng 2: Bài tập về giao thoa ánh sáng

Dạng bài tập này thường liên quan đến các nội dung sau:

• Giao thoa ánh sáng trên hai khe Young
• Giao thoa ánh sáng trên hai khe Fresnel
• Giao thoa ánh sáng trên hai tấm gương

Để giải các bài tập dạng này, học sinh cần nắm vững các công thức sau:

• Công thức tính khoảng cách giữa hai vân sáng bậc k:

d = kλ/D

Trong đó:

• k là bậc vân sáng
• λ là bước sóng của ánh sáng
• D là khoảng cách từ hai khe đến màn
• Công thức tính độ sáng của vân sáng:

I = I1 + I2 + 2√I1I2cosφ

Trong đó:

• I là độ sáng của vân sáng
• I1 và I2 là độ sáng của hai khe
• φ là hiệu số pha của hai sóng ánh sáng

Dạng 3: Bài tập về quang phổ

Dạng bài tập này thường liên quan đến các nội dung sau:

• Quang phổ liên tục
• Quang phổ vạch
• Quang phổ liên tục phát xạ
• Quang phổ vạch phát xạ

Ví dụ bài tập sóng ánh sáng

Ví dụ 1: Tán sắc ánh sáng

Một chùm ánh sáng trắng chiếu vuông góc vào mặt phẳng phân cách giữa hai môi trường trong suốt có chiết suất n1 = 1,5 và n2 = 1,3. Khoảng cách từ mặt phân cách đến màn quan sát là D = 2 m.

1. Xác định bước sóng của ánh sáng tím và ánh sáng đỏ trong hai môi trường.
2. Xác định vị trí của vân sáng thứ nhất trên màn quan sát ứng với ánh sáng tím và ánh sáng đỏ.

Lời giải

1. Bước sóng của ánh sáng tím và ánh sáng đỏ trong chân không là λ1 = 0,00038 m và λ2 = 0,00076 m.

Bước sóng của ánh sáng tím và ánh sáng đỏ trong môi trường thứ nhất là

λ1' = λ1/n1 = 0,00025 m

λ2' = λ2/n1 = 0,00057 m

Bước sóng của ánh sáng tím và ánh sáng đỏ trong môi trường thứ hai là

λ1'' = λ1/n2 = 0,00028 m

λ2'' = λ2/n2 = 0,00065 m

1. Vị trí của vân sáng thứ nhất trên màn quan sát ứng với ánh sáng tím và ánh sáng đỏ là

x1 = k1*λ1'/D = k1*0,00025/2 = 0,000125k1

x2 = k2*λ2'/D = k2*0,00057/2 = 0,000285k2

Với k1, k2 là số vân sáng.

Ví dụ, nếu k1 = 1 thì x1 = 0,000125 m = 1,25 mm, k2 = 1 thì x2 = 0,000285 m = 2,85 mm.

Vậy, vân sáng thứ nhất ứng với ánh sáng tím có vị trí gần mặt phân cách hơn vân sáng thứ nhất ứng với ánh sáng đỏ.

Ví dụ 2: Giao thoa ánh sáng

Hai nguồn sáng S1 và S2 cách nhau 1mm, phát ra ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ = 0,0005 m. Hai nguồn được đặt cách màn quan sát D = 2 m.

1. Xác định khoảng cách giữa hai vân sáng gần nhau nhất trên màn quan sát.
2. Xác định vị trí của vân sáng thứ nhất, vân sáng thứ 5 và vân sáng thứ 10 trên màn quan sát.

Lời giải

1. Khoảng cách giữa hai vân sáng gần nhau nhất trên màn quan sát là

d = λD/(2*a) = 0,0005*2/(2*0,001) = 0,05 cm = 5 mm

1. Vị trí của vân sáng thứ nhất, vân sáng thứ 5 và vân sáng thứ 10 trên màn quan sát là

x1 = k*d = k*0,05 = 0,05k

x5 = 5*d = 5*0,05 = 0,25

x10 = 10*d = 10*0,05 = 0,5

Vậy, vân sáng thứ nhất có vị trí ở chính giữa hai nguồn sáng, vân sáng thứ 5 có vị trí cách hai nguồn sáng 2,5 cm, vân sáng thứ 10 có vị trí cách hai nguồn sáng 5 cm.

Danh sách bài tập sóng ánh sáng

Để giải quyết các dạng bài tập về sóng ánh sáng, cần nắm vững các kiến thức cơ bản về sóng ánh sáng, đồng thời cần áp dụng các công thức, quy tắc tính toán phù hợp. Dưới đây là một số bài tập về sóng ánh sáng để các bạn học sinh luyện tập.

Một chùm sáng trắng chiếu qua một lăng kính thủy tinh. Biết chiết suất của thủy tinh đối với ánh sáng đỏ là 1,515, chiết suất của thủy tinh đối với ánh sáng tím là 1,535. Tính góc lệch của tia sáng đỏ và tia sáng tím khi đi qua lăng kính.

Một chùm sáng trắng chiếu qua một lăng kính thủy tinh. Biết góc lệch của tia sáng đỏ khi đi qua lăng kính là 30°. Tính góc lệch của tia sáng tím khi đi qua lăng kính.

Một khe hẹp S phát ra ánh sáng trắng. Trên màn M cách S một khoảng d = 2 m, người ta quan sát được 13 vân sáng, trong đó có 7 vân sáng màu trắng. Biết bước sóng ánh sáng đỏ là 0,76 μm, bước sóng ánh sáng tím là 0,38 μm. Tính khoảng cách giữa hai khe hẹp a.

Hai khe hẹp S1 và S2 cách nhau một khoảng a = 0,5 mm. Trên màn M cách S1 và S2 một khoảng d = 1 m, người ta quan sát được 10 vân sáng, trong đó có 5 vân sáng màu trắng. Tính bước sóng ánh sáng.

Một vật sáng phát ra ánh sáng trắng. Khi cho ánh sáng trắng đó đi qua một lăng kính thủy tinh, người ta thu được quang phổ liên tục. Trên quang phổ đó, ánh sáng tím có bước sóng ngắn nhất, ánh sáng đỏ có bước sóng dài nhất. Giải thích tại sao?

Một ngôi sao phát ra ánh sáng có quang phổ vạch. Biết bước sóng của một số vạch trong quang phổ đó là 434,0 nm, 486,1 nm, 656,3 nm. Tính nhiệt độ của ngôi sao đó.

Tham khảo thêm bài tập tại:

• cac-dang-bai-tap-chuyen-de-song-anh-sang.pdf
• Tổng hợp chuyên đề sóng ánh sáng
• 100 bài tập sóng ánh sáng
• Lý thuyết và bài tập sóng ánh sáng
• Câu hỏi trắc nghiệm sóng ánh sáng
  Danh sách bài tập sóng ánh sáng

Trên đây là danh sách bài tập sóng ánh được phân loại theo mức độ từ cơ bản đến nâng cao, giúp học sinh có thể luyện tập hiệu quả, từ đó nâng cao kiến thức và kỹ năng giải bài tập. Hy vọng đây sẽ là tài liệu hữu ích giúp các bạn học sinh ôn tập hiệu quả, đạt điểm cao trong các bài kiểm tra, bài thi.