Category:
Trắc nghiệm KHTN 7 kết nối tri thức học kì I
Tags:
Bộ đề 1
9. Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng trắng bằng khe Y-âng, nếu ta thay ánh sáng trắng bằng ánh sáng đơn sắc màu đỏ, vân sáng màu đỏ sẽ xuất hiện ở đâu so với vân sáng trung tâm?
Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng trắng, ta quan sát được phổ màu. Vân sáng trung tâm là vân trắng do mọi ánh sáng đơn sắc đều cho vân sáng tại đó. Các vân màu khác xuất hiện hai bên vân trung tâm. Vân đỏ có bước sóng lớn nhất trong vùng ánh sáng nhìn thấy nên khoảng vân đỏ sẽ lớn hơn khoảng vân của các màu khác có bước sóng nhỏ hơn. Khi thay ánh sáng trắng bằng ánh sáng đơn sắc màu đỏ, ta chỉ quan sát vân đỏ. Vị trí vân sáng bậc k của ánh sáng đơn sắc có bước sóng $\lambda$ là $x_k = \frac{k \lambda D}{a}$. Với cùng một bậc giao thoa $k$ và cùng khoảng cách hai khe $a$, khoảng cách từ vân sáng trung tâm đến vân sáng bậc $k$ tỉ lệ thuận với bước sóng $\lambda$. Ánh sáng trắng là tập hợp nhiều ánh sáng đơn sắc với bước sóng khác nhau, trong đó ánh sáng đỏ có bước sóng lớn nhất. Do đó, vân sáng màu đỏ sẽ xuất hiện xa vân sáng trung tâm hơn so với ánh sáng màu tím (có bước sóng nhỏ nhất). Tuy nhiên, câu hỏi so sánh với trường hợp dùng ánh sáng trắng mà không chỉ rõ bậc giao thoa nào, ta hiểu ngầm so với các vân màu khác. Nếu so với vân màu tím hoặc các màu có bước sóng nhỏ hơn, vân đỏ sẽ ở xa hơn. Nếu câu hỏi ám chỉ so với vị trí vân sáng trắng trung tâm, thì không có sự thay đổi vị trí của vân sáng đỏ bậc 0. Tuy nhiên, cách diễn đạt xa hơn so với trường hợp dùng ánh sáng trắng thường ám chỉ so với các vân màu khác trong phổ trắng. Để làm rõ, ta xét vân đỏ bậc 1 và vân tím bậc 1. $x_{red,1} = \frac{1 \lambda_{red} D}{a}$ và $x_{violet,1} = \frac{1 \lambda_{violet} D}{a}$. Vì $\lambda_{red} > \lambda_{violet}$, nên $x_{red,1} > x_{violet,1}$. Khi dùng ánh sáng trắng, ta quan sát nhiều vân màu. Vân đỏ sẽ là một trong những vân màu xa trung tâm nhất. Việc thay bằng ánh sáng đỏ đơn sắc sẽ cho vân đỏ tại đúng vị trí đó. Câu hỏi có thể hơi khó hiểu ở chỗ xa hơn so với trường hợp dùng ánh sáng trắng. Ý đúng nhất là vân đỏ có bước sóng lớn nên khoảng vân lớn hơn các màu khác trong phổ trắng. Kết luận: Vân sáng màu đỏ sẽ xuất hiện xa vân sáng trung tâm hơn so với các vân màu có bước sóng nhỏ hơn trong ánh sáng trắng. Nếu hiểu là so với các vân màu khác, thì vân đỏ sẽ ở vị trí xa hơn so với vân tím, vân lam, v.v. Áp dụng công thức $x_k = \frac{k \lambda D}{a}$, với $k=1$, $\lambda_{red}$ lớn hơn $\lambda_{violet}$ nên $x_{red,1} > x_{violet,1}$. Khi dùng ánh sáng trắng, có cả vân đỏ và vân tím. Nếu chỉ dùng ánh sáng đỏ, vị trí vân đỏ bậc 1 vẫn là $x_{red,1}$. Câu hỏi có thể đang so sánh với vị trí của một vân màu khác trong phổ trắng, hoặc có thể bị diễn đạt chưa hoàn toàn rõ ràng. Tuy nhiên, theo nguyên tắc khoảng vân tỉ lệ với bước sóng, vân đỏ luôn ở xa hơn vân tím. Câu trả lời hợp lý nhất là nó ở xa hơn so với các màu có bước sóng nhỏ hơn. Do đó, nếu ánh sáng trắng có các vân màu từ tím đến đỏ, vân đỏ sẽ ở xa nhất. Khi chỉ dùng ánh sáng đỏ, vân đỏ đó vẫn ở vị trí đó. Nếu so với các vân màu khác, nó sẽ xa hơn. Kết luận Giải thích: Vân sáng màu đỏ sẽ xuất hiện xa vân sáng trung tâm hơn so với các vân màu có bước sóng nhỏ hơn trong ánh sáng trắng.
