Đề thi, bài tập trắc nghiệm online Quang học – Đề 4

Góc lệch của tia sáng khi qua lăng kính phụ thuộc chủ yếu vào chiết suất của chất làm lăng kính (mà chiết suất lại phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng) và góc chiết quang của lăng kính. Góc tới cũng ảnh hưởng, nhưng hai yếu tố trên là yếu tố chính quyết định góc lệch cho một lăng kính cụ thể.

Tốc độ ánh sáng phụ thuộc vào chiết suất của môi trường. Môi trường có chiết suất càng lớn thì ánh sáng truyền đi càng chậm. Trong các môi trường được liệt kê, kim cương có chiết suất lớn nhất (khoảng 2.42), do đó ánh sáng truyền đi chậm nhất trong kim cương.

Hệ thống lăng kính (hoặc cách tử) là bộ phận chính của máy quang phổ, có vai trò tán sắc ánh sáng, tức là phân tích chùm ánh sáng phức tạp thành các thành phần đơn sắc khác nhau dựa trên sự khác biệt về chiết suất theo bước sóng. Các bộ phận khác có vai trò hỗ trợ việc này.

Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng trở nên rõ nét nhất khi ánh sáng truyền qua các vật cản hoặc khe có kích thước xấp xỉ bước sóng ánh sáng. Khi kích thước khe nhỏ hơn nhiều hoặc lớn hơn nhiều so với bước sóng, hiện tượng nhiễu xạ sẽ kém rõ ràng hơn.

Sợi quang học hoạt động dựa trên nguyên lý phản xạ toàn phần. Ánh sáng được truyền đi trong sợi quang nhờ hiện tượng phản xạ toàn phần liên tiếp tại mặt phân cách giữa lõi và vỏ sợi quang, cho phép truyền tín hiệu đi xa với độ suy hao thấp.

Khi ánh sáng truyền từ môi trường này sang môi trường khác, tần số của ánh sáng không thay đổi. Tốc độ truyền ánh sáng và bước sóng thay đổi do chiết suất của môi trường thay đổi, nhưng tần số (và do đó năng lượng của photon) vẫn được bảo toàn.

Hiện tượng quang điện trong là hiện tượng điện trở suất của một số chất bán dẫn giảm mạnh khi được chiếu sáng thích hợp. Điều này xảy ra do ánh sáng tạo ra các electron dẫn và lỗ trống trong chất bán dẫn, làm tăng độ dẫn điện của nó. Quang điện ngoài liên quan đến việc electron bật ra khỏi bề mặt vật liệu.

Hiện tượng giao thoa ánh sáng, với các vân sáng và vân tối xen kẽ, là bằng chứng trực tiếp và mạnh mẽ nhất thể hiện tính chất sóng của ánh sáng. Các hiện tượng khác có thể giải thích bằng cả tính chất sóng và hạt, hoặc chủ yếu bằng tính chất hạt (như quang điện).

Trong máy ảnh, cảm biến ảnh (trong máy ảnh kỹ thuật số) hoặc phim (trong máy ảnh phim) đóng vai trò tương tự như võng mạc trong mắt người. Chúng là bộ phận ghi lại hình ảnh được tạo ra bởi ống kính, chuyển đổi ánh sáng thành tín hiệu điện hoặc hình ảnh hóa học.

Độ bội giác của kính hiển vi tỉ lệ nghịch với tích của tiêu cự vật kính và tiêu cự thị kính. Do đó, để tăng độ bội giác, cần giảm tiêu cự của cả vật kính và thị kính. Vật kính có tiêu cự rất ngắn để tạo ảnh sơ bộ lớn, và thị kính có tiêu cự ngắn để tiếp tục phóng đại ảnh này.

Độ tụ của thấu kính được đo bằng đơn vị điốp (ký hiệu dp). Độ tụ (D) được định nghĩa là nghịch đảo của tiêu cự (f) tính bằng mét: D = 1/f. Điốp cho biết khả năng hội tụ hoặc phân kỳ ánh sáng của thấu kính.

Cầu vồng được hình thành chủ yếu do hiện tượng tán sắc ánh sáng và phản xạ ánh sáng trong các giọt nước mưa. Ánh sáng mặt trời khi đi vào giọt nước bị tán sắc thành các màu khác nhau, sau đó phản xạ một phần bên trong giọt nước và khúc xạ ra ngoài, tạo thành hình ảnh cầu vồng.

Thấu kính hội tụ có khả năng hội tụ chùm tia sáng song song tại một điểm gọi là tiêu điểm. Do đó, nó biến đổi chùm tia song song thành chùm tia hội tụ. Ngược lại, thấu kính phân kỳ biến đổi chùm tia song song thành chùm tia phân kỳ.

Bầu trời có màu xanh là do hiện tượng tán xạ ánh sáng bởi các phân tử khí trong khí quyển. Ánh sáng xanh lam và tím bị tán xạ mạnh hơn ánh sáng đỏ và vàng (tán xạ Rayleigh), do đó chúng ta thấy bầu trời có màu xanh lam chủ đạo.

Ảnh ảo tạo bởi thấu kính hội tụ luôn là ảnh cùng chiều với vật. Tuy nhiên, độ lớn của ảnh ảo có thể lớn hơn hoặc nhỏ hơn vật, tùy thuộc vào vị trí của vật so với tiêu điểm của thấu kính.

Khoảng vân i trong thí nghiệm Y-âng được tính bằng công thức i = λD/a, trong đó λ là bước sóng ánh sáng, D là khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe đến màn quan sát, và a là khoảng cách giữa hai khe. Công thức này thể hiện sự phụ thuộc của khoảng vân vào các yếu tố thí nghiệm.

Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng chỉ có một màu duy nhất (một bước sóng xác định). Đặc điểm quan trọng của ánh sáng đơn sắc là nó không bị tán sắc khi truyền qua lăng kính, khác với ánh sáng trắng hoặc ánh sáng đa sắc.

Kính lúp là một thấu kính hội tụ hoặc hệ thấu kính hội tụ, được sử dụng để quan sát các vật nhỏ ở gần bằng cách tạo ra ảnh ảo lớn hơn vật. Mục đích chính của kính lúp là tăng góc trông của vật để mắt nhìn rõ hơn các chi tiết nhỏ.

Tiêu điểm chính của thấu kính hội tụ là điểm trên trục chính mà tại đó chùm tia sáng song song với trục chính, sau khi khúc xạ qua thấu kính, sẽ hội tụ tại điểm đó. Đây là định nghĩa cơ bản về tiêu điểm của thấu kính hội tụ.

Trong chân không, tốc độ ánh sáng là một hằng số vật lý, ký hiệu là c (khoảng 3 x 10^8 m/s), và là tốc độ lớn nhất mà vật chất hoặc thông tin có thể truyền đi trong vũ trụ. Tốc độ này không phụ thuộc vào bước sóng hay tần số của ánh sáng trong chân không.

Gương cầu lõm có thể tạo ra cả ảnh thật và ảnh ảo tùy thuộc vào vị trí của vật so với tiêu điểm của gương. Khi vật đặt ngoài tiêu điểm, gương cầu lõm tạo ảnh thật, ngược chiều và có thể lớn hơn hoặc nhỏ hơn vật. Khi vật đặt trong tiêu điểm, gương tạo ảnh ảo, cùng chiều và lớn hơn vật.

Chiết suất của môi trường phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng. Thông thường, chiết suất giảm khi bước sóng ánh sáng tăng. Đây là nguyên nhân gây ra hiện tượng tán sắc ánh sáng, khi ánh sáng trắng bị phân tách thành các màu sắc khác nhau.

Ảnh tạo bởi gương phẳng luôn là ảnh ảo (không hứng được trên màn), cùng chiều với vật, có kích thước bằng vật và đối xứng với vật qua gương. Khoảng cách từ ảnh đến gương bằng khoảng cách từ vật đến gương.

Trong phổ điện từ, tia tử ngoại (UV) có bước sóng ngắn hơn so với ánh sáng nhìn thấy, tia hồng ngoại và sóng vô tuyến. Bước sóng càng ngắn thì năng lượng photon càng lớn. Thứ tự bước sóng từ ngắn đến dài là: tia tử ngoại, ánh sáng nhìn thấy, tia hồng ngoại, sóng vô tuyến.

Phản xạ toàn phần xảy ra khi ánh sáng truyền từ môi trường có chiết suất lớn hơn sang môi trường có chiết suất nhỏ hơn và góc tới lớn hơn hoặc bằng góc giới hạn phản xạ toàn phần. Khi đó, toàn bộ ánh sáng bị phản xạ trở lại môi trường ban đầu.

Người cận thị có điểm cực viễn ở gần hơn so với người bình thường, ảnh của vật ở xa hội tụ trước võng mạc. Để khắc phục, cần đeo kính phân kỳ để làm phân kỳ chùm tia sáng tới, giúp ảnh lùi lại và hội tụ đúng trên võng mạc.

Khi ánh sáng trắng đi qua lăng kính, các màu sắc khác nhau bị lệch khác nhau do chiết suất của lăng kính phụ thuộc vào bước sóng (hiện tượng tán sắc). Màu đỏ có bước sóng dài nhất nên bị lệch ít nhất, trong khi màu tím có bước sóng ngắn nhất nên bị lệch nhiều nhất.

Thấu kính phân kỳ có tác dụng làm phân kỳ chùm tia sáng song song. Khi chùm tia sáng song song đi qua thấu kính phân kỳ, chúng sẽ bị khúc xạ và lan rộng ra, tạo thành chùm tia phân kỳ. Tiêu điểm ảo của thấu kính phân kỳ là điểm mà các tia phân kỳ kéo dài gặp nhau.

Màu sắc của vật mà chúng ta nhìn thấy là do ánh sáng mà vật đó phản xạ lại vào mắt chúng ta. Vật hấp thụ một số bước sóng ánh sáng và phản xạ các bước sóng còn lại. Các bước sóng phản xạ này xác định màu sắc mà chúng ta cảm nhận được.

Hiện tượng quang điện ngoài được giải thích bằng tính chất hạt (photon) của ánh sáng, khi photon ánh sáng va chạm và giải phóng electron khỏi bề mặt kim loại. Giao thoa và nhiễu xạ là những hiện tượng sóng đặc trưng. Phản xạ có thể được giải thích bằng cả tính chất sóng và hạt, nhưng thường được liên kết với tính chất sóng trong quang hình học.