Khoảng vân của hệ giao thoa trong môi trường chiết suất n - vật lý 12

Khái niệm:

- Chiết suất tuyệt đối (thường gọi tắt là chiết suất) của môi trường là chiết suất tỉ đối của môi trường đó đối với chân không. 

- Chiết suất tuyệt đối của một môi trường đặc trưng cho độ giảm tốc hay mức độ gãy khúc của tia sáng (hay bức xạ điện từ nói chung) khi chuyển từ môi trường vật chất này sang một môi trường vật chất khác.

Đơn vị tính: không có

Chiết suất của một số môi trường.

Khái niệm:

- Ánh sáng là một bức xạ điện từ và có sóng. Vì sóng ánh sáng cũng giống như sóng biển, sẽ có sóng lớn và sóng nhỏ. Độ lớn của sóng gọi là bước sóng.

- Theo vật lý, bước sóng chính là khoảng cách gần nhất dao động cùng pha. Có thể hiểu đơn giản, nó là khoảng cách giữa 2 đỉnh của sóng (gọi là điểm dao động cực đại) gần nhau nhất, là giữa 2 cấu trúc lặp lại của sóng.

Đơn vị tính: mét ($m$)

Khái niệm:

Bề rộng của khe giao thoa $S_1{S}_2$ là độ rộng của giữa 2 khe dùng trong giao thoa và ở đây là giao thoa khe Young. Muốn vân giao thoa rõ ta dùng khe có kích thước nhỏ.

Đơn vị tính: milimét $\left(mm\right)$

Khái niệm:

- Trong môi trường khác nhau thì vận tốc truyền cũng khác nhau dẫn đến sự thay đổi bước sóng.

- Những thay đổi này không ảnh hưởng đến tần số của sóng điện từ. Trong môi trường nước thì bước sóng điện từ giảm.

Đơn vị tính: Micrometer $\left(\mu m\right)$

Khái niệm:

Khoảng cách từ hai khe đến màn là khoảng cách giữa trung điểm hai khe và O. Khoảng cách từ hai khe đến màn chắn càng lớn ảnh giao thoa càng rõ.

Đơn vị tính: mét $\left(m\right)$

Khái niệm:

- Khoảng vân là khoảng cách giữa hai vân tối hoặc hai vân sáng liên tiếp.

- Khoảng vân tỉ lệ thuận với bước sóng và khoảng cách tới màn và tỉ lệ nghịch với bề rộng khe.

Đơn vị tính: milimét $\left(mm\right)$

Khái niệm:

Khoảng vân thay đổi khi thay đổi bước sóng, độ rộng khe và khoảng cách từ màn đến màn chứa khe.

Đơn vị tính: milimét $\left(mm\right)$ 

Chiết suất cũng thay đổi ở những lớp không khí có có sự chênh lệch nhiệt độ.

Khái niệm: Tỉ số không đổi $\frac{\sin i}{\sin r}$ trong hiện tượng khúc xạ được gọi là chiết suất tỉ đối $n_{21}$ của môi trường (2) (chứa tia khúc xạ) đối với môi trường (1) (chứa tia tới).

Chú thích:

$n_{21}$: chiết suất tỉ đối

$i$: góc tới; $r$: góc khúc xạ

Lưu ý:

- Nếu $n_{21}>1$ thì $r<i$: Tia khúc xạ bị lệch lại gần pháp tuyến hơn. Ta nói môi trường (2) chiết quang hơn môi trường (1).

- Nếu $n_{21}<1$ thì $r>i$: Tia khúc xạ bị lệch xa pháp tuyến hơn. Ta nói môi trường (2) chiết quang kém môi trường (1).

Phát biểu: Chiết suất tuyệt đối (thường gọi tắt là chiết suất) của một môi trường là chiết suất tỉ đối của môi trường đó đối với chân không.

Chú thích:

$n_{21}$: chiết suất tuyệt đối

$n_2$: chiết suất tuyệt đối của môi trường (2) (chứa tia khúc xạ)

$n_1$: chiết suất tuyệt đối của môi trường (1) (chứa tia tới)

Bảng chiết suất của một số môi trường

Chú thích:

$n_1$: chiết suất của môi trường (1) chứa tia tới

$i$: góc tới

$n_2$: chiết suất của môi trường (2) chứa tia khúc xạ

$r$: góc khúc xạ

+ Nếu $n_1<n_2$ (môi trường tới chiết quang kém môi trường khúc xạ) thì $i>r$ (tia khúc xạ lệch gần pháp tuyến hơn).

+ Nếu $n_1>n_2$ (môi trường tới chiết quang hơn môi trường khúc xạ) thì  $i<r$ (tia khúc xạ lệch gần pháp tuyến hơn).

Phát biểu: Lượng năng lượng mà mỗi lần một nguyên tử hay phân tử hấp thụ hay phát xạ có giá trị hoàn toàn xác định và bằng $hf$, trong đó $f$ là tần số của ánh sáng bị hấp thụ hay được phát ra; còn $h$ là một hằng số.

Chú thích:

$\epsilon$: năng lượng $\left(J\right)$

$h$: hằng số Planck với $h=6.625.{10}^{-34}$$J.s$

$f$: tần số của ánh sáng đơn sắc $\left(Hz\right)$

$\lambda$: bước sóng của ánh sáng đơn sắc $\left(m\right)$

$c=3.{10}^{8}m/s$: tốc độ của ánh sáng trong chân không

Thuyết lượng tử ánh sáng:

- Ánh sáng được tạo thành bởi các hạt gọi là photon.

- Với mỗi ánh sáng đơn sắc có tần số $f$, các photon đều giống nhau, mỗi photon mang năng lượng bằng $hf$.

- Trong chân không, photon bay với tốc độ $c=3.{10}^8$$m/s$ dọc theo các tia sáng.

- Mỗi lần một nguyên tử hay phân tử phát xạ hoặc hấp thụ ánh sáng thì chúng phát ra hay hấp thụ một photon.

- Photon chỉ tồn tại trong trạng thái chuyển động. Không có photon đứng yên.

Phát biểu:

- Hiện tượng ánh sáng làm bật electron ra khỏi mặt kim loại được gọi là hiện tượng quang điện.

- Định luật về giới hạn quang điện: Ánh sáng kích thích chỉ có thể làm bật electron ra khỏi một kim loại khi bước sóng của nó ngắn hơn hoặc bằng giới hạn quang điện của kim loại đó.

Trong đó:

$\lambda$: bước sóng của ánh sáng kích thích $\left(m\right)$

${\lambda }_0$: giới hạn quang điện của kim loại $\left(m\right)$

Bước sóng của ánh sáng đơn sắc:

Các ánh sáng đơn sắc có bước sóng trong khoảng từ 380$nm$ (ứng với màu tím trên quang phổ) đến chừng $760nm$ (ứng với màu đỏ) là ánh sáng nhìn thấy được (khả kiến).

Bảng bước sóng của ánh sáng nhìn thấy trong chân không:

Giới hạn quang điện của một số kim loại:

Ánh sáng nhìn thấy có thể gây ra hiện tượng quang điện ngoài ở kim loại kiềm.