Đề thi, bài tập trắc nghiệm online Quang học – Đề 8

Hiện tượng cầu vồng được tạo ra do sự tán sắc và phản xạ ánh sáng Mặt Trời qua các giọt nước mưa trong khí quyển. Ánh sáng trắng bị tán sắc thành các màu sắc khác nhau khi khúc xạ vào giọt nước, sau đó phản xạ ở mặt sau của giọt nước và tiếp tục khúc xạ khi ra khỏi giọt nước, tạo thành dải màu cầu vồng.

Tán sắc ánh sáng là hiện tượng ánh sáng trắng bị phân tách thành các màu sắc khác nhau khi đi qua lăng kính. Nguyên nhân là do chiết suất của vật liệu lăng kính khác nhau đối với các bước sóng ánh sáng khác nhau (ánh sáng có màu sắc khác nhau).

Lăng kính hoặc cách tử trong máy quang phổ có vai trò tán sắc ánh sáng, phân tích chùm sáng phức tạp thành các thành phần đơn sắc khác nhau dựa trên bước sóng của chúng. Ống chuẩn trực tạo chùm sáng song song, buồng tối chứa phim ảnh hoặc cảm biến, kính thiên văn dùng để quan sát thiên văn.

Giao thoa ánh sáng là hiện tượng đặc trưng chỉ xảy ra đối với sóng, không thể giải thích bằng lý thuyết hạt của ánh sáng. Các hiện tượng phản xạ và khúc xạ có thể được giải thích bằng cả sóng và hạt, còn quang điện ngoài liên quan đến bản chất hạt của ánh sáng.

Cáp quang, lăng kính phản xạ toàn phần trong ống nhòm và giác mạc nhân tạo đều ứng dụng hiện tượng phản xạ toàn phần để dẫn truyền ánh sáng hoặc tạo ảnh. Gương phẳng hoạt động dựa trên phản xạ thông thường, không nhất thiết phải là phản xạ toàn phần.

Công thức tính khoảng vân trong thí nghiệm giao thoa khe Young là 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.

Nhiễu xạ ánh sáng là hiện tượng sóng ánh sáng truyền sai lệch so với phương truyền thẳng khi gặp vật cản hoặc khe hẹp có kích thước tương đương hoặc nhỏ hơn bước sóng ánh sáng. Đây là một bằng chứng khác cho thấy bản chất sóng của ánh sáng.

Phản xạ toàn phần xảy ra khi ánh sáng truyền từ môi trường chiết suất lớn sang môi trường chiết suất nhỏ hơn và góc tới lớn hơn hoặc bằng góc giới hạn phản xạ toàn phần. Góc giới hạn phản xạ toàn phần là góc tới mà tại đó góc khúc xạ bằng 90 độ.

Người cận thị có điểm cực viễn ở gần mắt hơn bình thường, cần đeo kính phân kỳ (thấu kính lõm) để làm giảm độ tụ của mắt, giúp ảnh của vật ở xa lùi về đúng võng mạc, giúp nhìn rõ vật ở xa.

Thấu kính phân kỳ luôn tạo ảnh ảo, nhỏ hơn vật và cùng chiều với vật, bất kể vị trí của vật đặt trước thấu kính. Ảnh ảo này luôn nằm cùng phía với vật so với thấu kính.

Khi vật đặt trong khoảng tiêu cự (d < f) của thấu kính hội tụ, thấu kính sẽ tạo ra ảnh ảo, cùng chiều và lớn hơn vật. Ảnh này không hứng được trên màn và nằm cùng phía với vật so với thấu kính.

Tiêu cự của thấu kính là khoảng cách từ quang tâm của thấu kính đến tiêu điểm chính của nó. Tiêu điểm chính là điểm mà các tia sáng song song với trục chính hội tụ tại đó sau khi đi qua thấu kính hội tụ, hoặc điểm mà đường kéo dài của các tia sáng ló ra cắt nhau đối với thấu kính phân kỳ.

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

Để xảy ra hiện tượng giao thoa ánh sáng, hai nguồn sáng phải là hai nguồn kết hợp, tức là hai nguồn phát ra sóng ánh sáng có cùng tần số, cùng phương dao động và có hiệu số pha không đổi theo thời gian (hoặc độ lệch pha không đổi).

Khi vật đặt tại vị trí cách thấu kính hội tụ một khoảng bằng 2f, ảnh tạo ra là ảnh thật, ngược chiều và có độ lớn bằng vật. Ảnh này cũng nằm ở vị trí cách thấu kính một khoảng bằng 2f ở phía đối diện.

Theo định luật khúc xạ ánh sáng, n1*sin(i) = n2*sin(r). Với n1 (chiết suất không khí) ≈ 1, i = 60°, r = 40°. Suy ra n2 (chiết suất nước) = sin(60°)/sin(40°) ≈ 0.866 / 0.643 ≈ 1.35.

Màu sắc của vật thể mà chúng ta nhìn thấy được quyết định bởi ánh sáng mà vật đó phản xạ đến mắt chúng ta. Vật có màu đỏ vì nó phản xạ ánh sáng đỏ mạnh nhất và hấp thụ các màu sắc khác. Vật màu đen hấp thụ hầu hết ánh sáng và phản xạ rất ít.

Thấu kính hội tụ tạo ảnh thật khi vật đặt ngoài khoảng tiêu cự (d > f). Khi vật đặt trong khoảng tiêu cự (d < f), thấu kính hội tụ tạo ảnh ảo, lớn hơn vật và cùng chiều với vật.

Trong kính thiên văn khúc xạ, vật kính (thường là thấu kính hội tụ lớn) có vai trò chính là thu nhận ánh sáng từ các vật thể ở rất xa (như các thiên thể) và tạo ra một ảnh thật, nhỏ hơn và ngược chiều của vật tại tiêu điểm của nó. Ảnh này sau đó được thị kính phóng đại.

Khi ánh sáng phân cực đi qua tấm kính phân cực, cường độ ánh sáng ló ra sẽ lớn nhất khi trục phân cực của tấm kính song song với phương dao động của ánh sáng tới. Lúc này, tấm kính phân cực cho phép toàn bộ thành phần dao động ánh sáng song song với trục của nó đi qua.

Khi ánh sáng truyền từ môi trường chiết suất lớn sang môi trường chiết suất nhỏ, vận tốc ánh sáng tăng lên (v=c/n, n giảm thì v tăng). Vì tần số ánh sáng không đổi khi truyền qua các môi trường, bước sóng cũng phải tăng lên (λ = v/f, v tăng, f không đổi thì λ tăng).

Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng chỉ có một màu duy nhất, tương ứng với một bước sóng hoặc tần số xác định. Do đó, khi đi qua lăng kính, ánh sáng đơn sắc không bị tán sắc (phân tách thành nhiều màu) mà vẫn giữ nguyên màu sắc ban đầu.

Độ bội giác của kính hiển vi bằng tích độ bội giác của vật kính và độ bội giác của thị kính: G = Gv * Go. Điều này là do kính hiển vi tạo ảnh qua hai giai đoạn: vật kính tạo ảnh sơ bộ, sau đó thị kính phóng đại ảnh sơ bộ này.

Theo thuyết lượng tử ánh sáng và phương trình Einstein về hiện tượng quang điện: E_kmax = hc/λ - A, với λ là bước sóng ánh sáng kích thích, A là công thoát. Khi bước sóng λ tăng, hc/λ giảm, do đó động năng ban đầu cực đại E_kmax của electron quang điện giảm đi.

Khoảng vân i trong thí nghiệm Young được tính bằng công thức i = λD/a. Khi tăng khoảng cách giữa hai khe (a), với các yếu tố khác (λ và D) không đổi, khoảng vân i sẽ giảm đi (i tỉ lệ nghịch với a).

Tại vị trí vân sáng, hiệu đường đi của ánh sáng từ hai nguồn đến điểm đó bằng một số nguyên lần bước sóng (d2 - d1 = kλ, với k là số nguyên). Vân sáng trung tâm (k=0) có hiệu đường đi bằng 0 (một số nguyên lần bước sóng, cụ thể là 0 lần).

Hiện tượng quang điện trong là hiện tượng electron liên kết (trong chất bán dẫn hoặc chất điện môi) được giải phóng khỏi liên kết, trở thành electron dẫn khi chiếu ánh sáng có bước sóng thích hợp. Điều này làm tăng độ dẫn điện của chất bán dẫn.

Khi ánh sáng truyền từ môi trường có chiết suất nhỏ (n1) sang môi trường có chiết suất lớn (n2 > n1), tia sáng bị khúc xạ và lệch lại gần pháp tuyến hơn. Điều này được mô tả bởi định luật Snell về khúc xạ ánh sáng.

Vận tốc ánh sáng trong chân không là hằng số c ≈ 3 x 10^8 m/s và là vận tốc lớn nhất mà ánh sáng có thể đạt được. Khi ánh sáng truyền vào các môi trường vật chất khác, vận tốc của nó sẽ giảm do tương tác với môi trường.

Tần số của ánh sáng là một đại lượng không đổi khi ánh sáng truyền từ môi trường này sang môi trường khác. Vận tốc và bước sóng ánh sáng có thể thay đổi, nhưng tần số (và năng lượng photon) vẫn được bảo toàn.