Đề thi, bài tập trắc nghiệm online Quang học – Đề 7

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

Ảnh ảo tạo bởi thấu kính hội tụ luôn là ảnh cùng chiều với vật và lớn hơn vật. Điều này xảy ra khi vật được đặt gần thấu kính hơn tiêu cự (trong khoảng tiêu cự). Khi vật đặt ngoài khoảng tiêu cự, thấu kính hội tụ tạo ảnh thật.

Để nhìn rõ vật ở xa, mắt người bình thường cần giảm độ tụ của thủy tinh thể. Cơ mắt điều chỉnh độ cong của thủy tinh thể để thay đổi tiêu cự của mắt, giúp ảnh của vật hội tụ đúng trên võng mạc. Khi nhìn vật ở xa, mắt ở trạng thái không điều tiết hoặc điều tiết ít nhất.

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

Khi ánh sáng trắng đi qua lăng kính, ánh sáng đỏ bị lệch ít nhất so với phương truyền ban đầu, trong khi ánh sáng tím bị lệch nhiều nhất. Điều này là do chiết suất của lăng kính đối với ánh sáng đỏ nhỏ hơn so với ánh sáng tím.

Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng xảy ra rõ nét nhất khi ánh sáng gặp vật cản hoặc khe hẹp có kích thước tương đương với bước sóng ánh sáng. Khi kích thước vật cản lớn hơn nhiều bước sóng, hiện tượng nhiễu xạ trở nên không đáng kể và ánh sáng truyền đi gần như theo đường thẳng.

Màu sắc của vật thể mà chúng ta nhìn thấy được quyết định bởi ánh sáng mà vật đó phản xạ và hấp thụ. Vật có màu đỏ hấp thụ hầu hết các màu khác và phản xạ ánh sáng đỏ. Vật màu đen hấp thụ hầu hết ánh sáng, vật màu trắng phản xạ hầu hết ánh sáng.

Kính lúp sử dụng thấu kính hội tụ để tạo ra ảnh ảo, cùng chiều và lớn hơn vật, giúp quan sát các vật nhỏ một cách dễ dàng hơn. Vật được đặt trong khoảng tiêu cự của kính lúp để tạo ra ảnh ảo này.

Dây cáp quang hoạt động dựa trên hiện tượng phản xạ toàn phần. Ánh sáng được truyền đi dọc theo sợi cáp quang bằng cách phản xạ toàn phần liên tục tại mặt phân cách giữa lõi và vỏ cáp quang, giúp truyền tín hiệu đi xa mà ít bị suy hao.

Chiết suất của môi trường trong suốt thường lớn hơn đối với ánh sáng có bước sóng ngắn. Điều này là do sự tương tác mạnh hơn giữa ánh sáng có bước sóng ngắn và các phân tử của môi trường, dẫn đến sự chậm lại lớn hơn của ánh sáng và do đó chiết suất cao hơn. Hiện tượng này giải thích sự tán sắc ánh sáng qua lăng kính.

Tốc độ ánh sáng trong chân không là hằng số vật lý, ký hiệu là c, và có giá trị khoảng 3 x 10^8 m/s. Đây là tốc độ ánh sáng lớn nhất có thể đạt được, và tốc độ ánh sáng trong bất kỳ môi trường vật chất nào khác đều nhỏ hơn c.

Khoảng vân giao thoa (i) trong thí nghiệm Young được tính bằng công thức i = λD/a, trong đó λ là bước sóng ánh sáng, D là khoảng cách từ hai khe đến màn, và a là khoảng cách giữa hai khe. Nếu a giảm, thì i sẽ tăng lên, tức là khoảng vân giao thoa sẽ rộng hơn.

Kính viễn vọng thiên văn (kính thiên văn) thường sử dụng hệ thống quang học kết hợp cả gương cầu (thường là gương cầu lõm) và thấu kính hội tụ để thu thập và hội tụ ánh sáng từ các vật thể ở rất xa, tạo ra ảnh lớn và rõ nét để quan sát.

Độ tụ của thấu kính được đo bằng đơn vị Diop (dp). Độ tụ (D) được định nghĩa là nghịch đảo của tiêu cự (f) tính bằng mét: D = 1/f. Thấu kính hội tụ có độ tụ dương, thấu kính phân kỳ có độ tụ âm.

Khẩu độ trong máy ảnh có chức năng tương tự như con ngươi của mắt người, điều chỉnh độ mở để kiểm soát lượng ánh sáng đi vào ống kính và cảm biến ảnh. Khẩu độ lớn (số f nhỏ) cho phép nhiều ánh sáng đi vào, và khẩu độ nhỏ (số f lớn) hạn chế lượng ánh sáng.

Trong quang học hình học, 'tia sáng' là một khái niệm lý tưởng hóa, được biểu diễn bằng đường thẳng để mô tả hướng truyền năng lượng của ánh sáng. Nó không phải là một chùm sáng thực tế có độ rộng, mà là một công cụ để đơn giản hóa việc phân tích đường đi của ánh sáng.

Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng, vân sáng xuất hiện tại các vị trí mà hiệu đường đi của hai sóng ánh sáng từ hai nguồn đến điểm đó bằng một số nguyên lần bước sóng (kλ, với k là số nguyên). Tại các vị trí này, hai sóng ánh sáng giao thoa tăng cường lẫn nhau.

Mắt người chỉ có thể cảm nhận và nhìn thấy ánh sáng trong một dải bước sóng hẹp gọi là vùng ánh sáng nhìn thấy, với bước sóng khoảng từ 380nm (tím) đến 760nm (đỏ). Các vùng quang phổ khác như tia X, tia tử ngoại, tia hồng ngoại nằm ngoài khả năng cảm nhận của mắt người.

Khi ánh sáng truyền từ môi trường này sang môi trường khác, tần số của ánh sáng không thay đổi. Tốc độ và bước sóng của ánh sáng thay đổi do chiết suất của môi trường thay đổi. Chiết suất là đặc tính của môi trường, không phải của ánh sáng.

Hiện tượng phân cực ánh sáng là bằng chứng chứng minh ánh sáng là sóng ngang. Sóng ngang có phương dao động vuông góc với phương truyền sóng, và có thể bị phân cực, tức là bị hạn chế phương dao động. Sóng dọc (như sóng âm) không thể bị phân cực.

Hiện tượng giao thoa ánh sáng, với các vân sáng và vân tối xen kẽ, là bằng chứng trực tiếp và rõ ràng nhất thể hiện tính chất sóng của ánh sáng. Các hiện tượng khác có thể được giải thích bằng cả tính chất sóng và hạt (quang điện) hoặc chủ yếu liên quan đến tính chất hạt (phản xạ, tán sắc).

Phản xạ toàn phần xảy ra khi ánh sáng truyền từ môi trường có chiết suất lớn (môi trường quang học đặc hơn) sang môi trường có chiết suất nhỏ (môi trường quang học kém đặc hơn) và góc tới lớn hơn góc giới hạn phản xạ toàn phần. Khi đó, toàn bộ ánh sáng bị phản xạ trở lại môi trường ban đầu, không có ánh sáng nào khúc xạ sang môi trường thứ hai.

Màu xanh lam của bầu trời vào ban ngày là do hiện tượng tán xạ ánh sáng bởi các phân tử khí trong khí quyển. Ánh sáng xanh lam có bước sóng ngắn hơn bị tán xạ mạnh hơn ánh sáng đỏ có bước sóng dài hơn. Do đó, ánh sáng xanh lam được tán xạ đến mắt chúng ta từ mọi hướng, làm cho bầu trời có màu xanh.

Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng chỉ có một màu sắc duy nhất và tương ứng với một bước sóng xác định. Ví dụ, ánh sáng laser thường được coi là ánh sáng đơn sắc. Ánh sáng trắng là ánh sáng đa sắc, bao gồm nhiều ánh sáng đơn sắc khác nhau.

Hiện tượng quang điện là hiện tượng electron bị bật ra khỏi bề mặt kim loại khi chiếu ánh sáng có bước sóng thích hợp vào kim loại đó. Đây là một trong những bằng chứng quan trọng chứng minh tính chất hạt của ánh sáng (photon).

Thấu kính hội tụ, đúng như tên gọi, có khả năng hội tụ chùm tia sáng song song tại một điểm gọi là tiêu điểm. Nó có phần rìa mỏng hơn phần trung tâm và có tiêu cự dương. Thấu kính phân kỳ thì ngược lại, làm phân kì chùm tia sáng song song và có phần rìa dày hơn.

Định luật khúc xạ ánh sáng được biểu diễn bằng công thức n₁sin(i) = n₂sin(r), trong đó n₁ và n₂ là chiết suất của môi trường 1 và môi trường 2, i là góc tới, và r là góc khúc xạ. Công thức này mô tả mối quan hệ giữa góc tới, góc khúc xạ và chiết suất của hai môi trường tại mặt phân cách.

Bệnh cận thị là tật khúc xạ của mắt khiến người mắc phải nhìn rõ các vật ở gần nhưng không nhìn rõ các vật ở xa. Điều này là do ảnh của vật ở xa hội tụ trước võng mạc. Để khắc phục, người cận thị cần đeo kính phân kỳ (thấu kính lõm).

Cầu vồng được hình thành chủ yếu do hiện tượng khúc xạ và tán sắc ánh sáng khi ánh sáng Mặt Trời chiếu vào các giọt nước mưa. Ánh sáng bị khúc xạ khi đi vào giọt nước, tán sắc thành các màu sắc khác nhau, và sau đó phản xạ bên trong giọt nước trước khi khúc xạ ra ngoài đến mắt người quan sát.

Định luật phản xạ ánh sáng phát biểu rằng góc tới (góc giữa tia tới và pháp tuyến) luôn bằng góc phản xạ (góc giữa tia phản xạ và pháp tuyến). Tia tới, tia phản xạ và pháp tuyến nằm trong cùng một mặt phẳng.