Trắc nghiệm Tổng hợp bài tập sóng ánh sáng (phần 2) - Vật Lí 12

Đề bài

Câu 1 :

Trong thí nghiệm giao thoa Y-âng, nguồn S phát bức xạ đơn sắc \(\lambda \), màn quan sát cách mặt phẳng hai khe một khoảng không đổi D, khoảng cách giữa hai khe S1S2 = a có thể thay đổi (nhưng S1 và S2 luôn cách đều S). Xét điểm M trên màn, lúc đầu là vân tối thứ 3. Nếu lần lượt giảm hoặc tăng khoảng cách S1S2 một lượng ∆a thì tại M là vân sáng bậc n và bậc 3n. Nếu tăng khoảng cách S1S2 thêm \(2\Delta a\) thì tại M là:

  • A

    vân sáng bậc 8

  • B

    vân sáng bậc 5

  • C

    vân tối thứ 6

  • D

    vân tối thứ 5

Quảng cáo
decumar
Câu 2 :

Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, khoảng cách hai khe a = 0,8 mm, bước sóng dùng trong thí nghiệm \(\lambda  = 0,4\mu m\). Gọi H là chân đường cao hạ từ S1 tới màn quan sát. Lúc đầu H là một vân tối giao thoa, dịch màn ra xa dần thì chỉ có 2 lần H là vân sáng giao thoa. Khi dịch chuyển màn như trên, khoảng cách giữa 2 vị trí của màn để H là vân sáng giao thoa lần đầu và H là vân tối giao thoa lần cuối là:

  • A

    1,6 m.

  • B

    0,4 m.

  • C

    0,32 m.

  • D

    1,2 m.

Câu 3 :

Một nguồn sáng điểm nằm cách đều hai khe Y-âng và phát ra đồng thời hai bức xạ  đơn sắc có khoảng vân giao thoa \({i_1} = 0,3\) cm và \({i_2}\)chưa biết. Trên màn quan sát và trong một khoảng rộng L = 2,4 cm trên màn đếm được 17 vân sáng trong đó có 3 vạch là kết quả trùng nhau của hai hệ vân. Biết hai trong ba vạch trùng nhau nằm ngoài cùng của khoảng L. Khoảng vân \({i_2}\) là:

  • A

    0,6 cm.          

  • B

    0,24 cm.

  • C

    0,36 cm

  • D

    0,48 cm.

Câu 4 :

Trong một thí nghiệm giao thoa ánh sáng với 2 khe Y-âng , trong vùng MN trên màn quan sát, người ta đếm được 13 vân sáng với M và N là hai vân sáng ứng với bước sóng \({\lambda _1} = 0,45\mu m\). Giữ nguyên điều kiện thí nghiệm, ta thay nguồn sáng đơn sắc với bước sóng \({\lambda _2} = 0,6\mu m\) thì số vân sáng trong miền đó là:

  • A

    9

  • B

    10

  • C

    11

  • D

    12

Câu 5 :

Trong thí nghiệm giao thoa Y-âng, nguồn S phát ánh sáng đơn sắc có bước sóng \(\lambda \) người ta đặt màn quan sát cách mặt phẳng hai khe một khoảng D thì khoảng vân là 1mm. Khi khoảng cách từ màn quan sát đến mặt phẳng hai khe lần lượt là \(D + \Delta D\) hoặc \(D - \Delta D\) thì khoảng vân thu được trên màn tương ứng là \(2i\) và \(i.\) Nếu khoảng cách từ màn quan sát đến mặt phẳng hai khe là \(D + 3\Delta D\) thì khoảng vân trên màn là:

  • A

    3 mm

  • B

    2,5 mm

  • C

    2 mm

  • D

    4 mm

Câu 6 :

Trong thí nghiệm Iâng về giao thoa ánh sáng, khoảng cách giữa hai khe sáng là 0,5mm, khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe đến màn quan sát là 1,5m. Chiếu đến hai khe đồng thời hai bức xạ đơn sắc có bước sóng \({{\rm{\lambda }}_{\rm{1}}}{\rm{ =  0}}{\rm{,63\mu m}}\)và \({{\rm{\lambda }}_2}\)chưa biết. Gọi M, N là hai điểm trên màn quan sát, đối xứng nhau qua vân trung tâm sao cho MN = 18,9mm. Trong đoạn MN người ta đếm được 23 vạch sáng trong đó có 3 vạch là kết quả trùng nhau của hai hệ vân và hai trong ba vạch trùng nhau đó nằm ở ngoài cùng của đoạn MN. Giá trị của \({{\rm{\lambda }}_2}\)bằng:

  • A

    0,56μm

  • B

    0,45μm.

  • C

    0,72μm           

  • D

    0,75μm

Câu 7 :

Trong thí nghiệm Iâng về giao thoa ánh sáng, nguồn S phát ra ba ánh sáng đơn sắc: \({\lambda _1} = 0,42\mu m\) (màu tím); \({\lambda _2} = 0,56\mu m\) (màu lục); \({\lambda _3} = 0,7\mu m\) (màu đỏ). Tổng số vân tím và vân đỏ nằm giữa hai vân sáng liên tiếp cùng màu với vân sáng trung tâm là:

  • A

    18

  • B

    30

  • C

    19

  • D

    11

Câu 8 :

Một nguồn sáng có công suất 2 W phát ra chùm sóng ánh sáng có bước sóng \(0,597\mu m\) tỏa ra đều theo mọi hướng. Một người đứng từ xa quan sát nguồn sáng. Biết rằng con ngươi mắt có đường kính khoảng 4mm và mắt còn thấy nguồn sáng khi có ít nhất 80 photon phát ra từ nguồn này lọt vào con ngươi trong mỗi giây. Bỏ qua sự hấp thụ ánh sáng của khí quyển. Khoảng cách xa nhất mà người này còn trông thấy được nguồn sáng là:

  • A

    274.103 m

  • B

    8.103 m.

  • C

    2,74.10-2 m

  • D

    8.104 m.

Câu 9 :

Một nguồn sáng có công suất P=2W, phát ra ánh sáng có bước sóng \(\lambda  = 0,597\mu m\) tỏa ra đều theo mọi hướng. Nếu coi đường kính con ngươi của mắt là 4mm và mắt còn có thể cảm nhận được ánh sáng khi tối thiểu có 80 phôtôn lọt vào mắt trong 1s. Bỏ qua sự hấp thụ phôtôn của môi trường. Khoảng cách xa nguồn sáng nhất mà mắt còn trông thấy nguồn là:

  • A

    27 km

  • B

    470 km

  • C

    6 km

  • D

    274 km

Câu 10 :

Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng của I-âng người ta sử dụng đồng thời ba ánh sáng đơn sắc là ánh sáng đỏ có bước sóng \(\lambda \)1 = 720 nm, ánh sáng vàng có bước sóng \(\lambda \)2 = 600 nm và ánh sáng lam có bước sóng \(\lambda \)3 = 480 nm. Ở giữa hai vân sáng liên tiếp cùng màu với vân sáng trung tâm ta quan sát được bao nhiêu vân sáng màu vàng

  • A

    11

  • B

    8

  • C

    9

  • D

    10

Câu 11 :

Một tấm nhôm mỏng, trên có rạch hai khe hẹp song song \({S_1}\)  và \({S_2}\) và đặt cách một màn 1,2 m. Đặt giữa màn và hai khe một thấu kính hội tụ có tiêu cự \(\frac{{80}}{3}cm\), người ta tìm được hai trị trí của thấu kính cho ảnh của hai khe \({S_1}\)  và \({S_2}\) rõ nét trên màn. Ở vị trí mà ảnh lớn hơn thì khoảng cách giữa hai ảnh \({S_1}'\) và \({S_2}'\) là 1,6mm. Khi bỏ thấu kính ra và chiếu sáng hai khe bằng ánh sáng đơn sắc có bước sóng \(0,6\mu m\) thì khoảng vân giao thoa trên màn là

  • A
    1,2mm.
  • B
    0,9mm.
  • C
    0,45mm.
  • D
    0,6mm.

Lời giải và đáp án

Câu 1 :

Trong thí nghiệm giao thoa Y-âng, nguồn S phát bức xạ đơn sắc \(\lambda \), màn quan sát cách mặt phẳng hai khe một khoảng không đổi D, khoảng cách giữa hai khe S1S2 = a có thể thay đổi (nhưng S1 và S2 luôn cách đều S). Xét điểm M trên màn, lúc đầu là vân tối thứ 3. Nếu lần lượt giảm hoặc tăng khoảng cách S1S2 một lượng ∆a thì tại M là vân sáng bậc n và bậc 3n. Nếu tăng khoảng cách S1S2 thêm \(2\Delta a\) thì tại M là:

  • A

    vân sáng bậc 8

  • B

    vân sáng bậc 5

  • C

    vân tối thứ 6

  • D

    vân tối thứ 5

Đáp án : B

Phương pháp giải :

Sử dụng công thức vị trí vân sáng, vân tối:

+ Vân sáng: \({x_s} = ki = k\dfrac{{\lambda D}}{a}\)

+ Vân tối: \({x_t} = \left( {k + \dfrac{1}{2}} \right)\dfrac{{\lambda D}}{a}\)

Lời giải chi tiết :

+ Ban đầu M là vân tối thứ 3 nên :\({x_M} = (2 + \dfrac{1}{2})\dfrac{{\lambda D}}{a}(1)\).

+ Khi giãm S1S2 một lượng \(\Delta a\)thì M là vân sáng bậc n \(\left( {{k_1} = n} \right)\) nên: \({x_M} = {k_1}\dfrac{{\lambda D}}{{a - \Delta a}} = n\dfrac{{\lambda D}}{{a - \Delta a}}(2)\)

+ Khi tăng S1S2 một lượng \(\Delta a\)thì M là vân sáng bậc 3n  \(\left( {{k_2} = 3n} \right)\)nên: \({x_M} = {k_2}\dfrac{{\lambda D}}{{a + \Delta a}} = 3n\dfrac{{\lambda D}}{{a + \Delta a}}(3)\)

+ (2) và (3) \( \Rightarrow n\dfrac{{\lambda D}}{{a - \Delta a}} = 3n\dfrac{{\lambda d}}{{a + \Delta a}} \Rightarrow \Delta a = \dfrac{a}{2}\)

+ Khi tăng S1S2 một lượng \(2\Delta a\)thì M là sáng bậc k nên: \({x_M} = k\dfrac{{\lambda D}}{{a + 2\Delta a}} = k\dfrac{{\lambda D}}{{2a}}(4)\)

+ Từ (1) và (4) \( \Rightarrow k = 5\).

Vậy tại M lúc này là vân sáng bậc 5.

Câu 2 :

Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, khoảng cách hai khe a = 0,8 mm, bước sóng dùng trong thí nghiệm \(\lambda  = 0,4\mu m\). Gọi H là chân đường cao hạ từ S1 tới màn quan sát. Lúc đầu H là một vân tối giao thoa, dịch màn ra xa dần thì chỉ có 2 lần H là vân sáng giao thoa. Khi dịch chuyển màn như trên, khoảng cách giữa 2 vị trí của màn để H là vân sáng giao thoa lần đầu và H là vân tối giao thoa lần cuối là:

  • A

    1,6 m.

  • B

    0,4 m.

  • C

    0,32 m.

  • D

    1,2 m.

Đáp án : D

Phương pháp giải :

+ Sử dụng công thức khoảng vân: \(i = \dfrac{{\lambda D}}{a}\)

+ Sử dụng công thức vị trí vân sáng, vân tối:

- Vân sáng: \({x_s} = ki = k\dfrac{{\lambda D}}{a}\)

- Vân tối: \({x_t} = \left( {k + \dfrac{1}{2}} \right)\dfrac{{\lambda D}}{a}\)

Lời giải chi tiết :

Gọi D là khoảng cách từ mặt phẳng hai khe tới màn quan sát.

Ta có xH = \(\dfrac{a}{2}\) = 0,4 mm

Gọi E1 và E2 là hai vị trí của màn mà H là vân sáng giao thoa.

Khi đó, tại vị trí E1, H là vân sáng thứ hai nên :

xH  = 2i1 => i1 = 0,2 mm.

Với i1 = \(\dfrac{{\lambda {D_1}}}{a}\)

=> D1 = 0,4m

Tại E2, H là vân sáng thứ nhất nên: xH  = i2 => i2 = 0,4 mm = 2i1.

Với  i2 = \(\dfrac{{\lambda {D_2}}}{a}\).

Suy ra : i2 = 2i1 => D2 = 2D1 = 0,8m

Gọi E  vị trí của màn mà H là vân tối giao thoa lần cuối.

Khi đó tại H là vân tối thứ nhất:

xH = \(\dfrac{i}{2}\) => i = 2xH = 0,8 mm.

Mà  i = \(\dfrac{{\lambda D}}{a}\)=> D = 1,6 m.

Khoảng cách giữa 2 vị trí của màn để H là vân sáng giao thoa lần đầu và là vân tối giao thoa lần cuối là E1E là:

D – D1 = 1,2 m.

Câu 3 :

Một nguồn sáng điểm nằm cách đều hai khe Y-âng và phát ra đồng thời hai bức xạ  đơn sắc có khoảng vân giao thoa \({i_1} = 0,3\) cm và \({i_2}\)chưa biết. Trên màn quan sát và trong một khoảng rộng L = 2,4 cm trên màn đếm được 17 vân sáng trong đó có 3 vạch là kết quả trùng nhau của hai hệ vân. Biết hai trong ba vạch trùng nhau nằm ngoài cùng của khoảng L. Khoảng vân \({i_2}\) là:

  • A

    0,6 cm.          

  • B

    0,24 cm.

  • C

    0,36 cm

  • D

    0,48 cm.

Đáp án : B

Phương pháp giải :

Sử dụng công thức tính khoảng vân: \(i = \dfrac{{\lambda D}}{a}\)

Lời giải chi tiết :

Ta có: \({i_1} = \dfrac{{{\lambda _1}D}}{a} = {3.10^{ - 3}}m\); \(\dfrac{L}{{{i_1}}} = 8\)

=> có 9 vân sáng của bức xạ có bước sóng \({\lambda _1}\)  và có 17 - 9 + 3 = 11 vân sáng của bức xạ có bước sóng \({\lambda _2}\)

=> \({i_2} = \dfrac{L}{{11 - 1}} = {2,4.10^{ - 3}}m = 0,24cm\)

Câu 4 :

Trong một thí nghiệm giao thoa ánh sáng với 2 khe Y-âng , trong vùng MN trên màn quan sát, người ta đếm được 13 vân sáng với M và N là hai vân sáng ứng với bước sóng \({\lambda _1} = 0,45\mu m\). Giữ nguyên điều kiện thí nghiệm, ta thay nguồn sáng đơn sắc với bước sóng \({\lambda _2} = 0,6\mu m\) thì số vân sáng trong miền đó là:

  • A

    9

  • B

    10

  • C

    11

  • D

    12

Đáp án : B

Phương pháp giải :

Sử dụng biểu thức tính khoảng vân: \(i = \dfrac{{\lambda D}}{a}\)

Lời giải chi tiết :

Gọi n là số vân sáng của nguồn ${\lambda _2}$ quan sát được trong vùng MN.

Ta có khoảng vân: i1 = \(\dfrac{{{\lambda _1}D}}{a}\) = \(\dfrac{{MN}}{{12}}\);

i2 = \(\dfrac{{{\lambda _2}D}}{a}\) = \(\dfrac{{MN}}{{n - 1}}\)

=> \(\dfrac{{{i_1}}}{{{i_2}}}\)= \(\dfrac{{n - 1}}{{12}}\) = \(\dfrac{{{\lambda _1}}}{{{\lambda _2}}}\)= \(\dfrac{3}{4}\)

=> n = 10

Câu 5 :

Trong thí nghiệm giao thoa Y-âng, nguồn S phát ánh sáng đơn sắc có bước sóng \(\lambda \) người ta đặt màn quan sát cách mặt phẳng hai khe một khoảng D thì khoảng vân là 1mm. Khi khoảng cách từ màn quan sát đến mặt phẳng hai khe lần lượt là \(D + \Delta D\) hoặc \(D - \Delta D\) thì khoảng vân thu được trên màn tương ứng là \(2i\) và \(i.\) Nếu khoảng cách từ màn quan sát đến mặt phẳng hai khe là \(D + 3\Delta D\) thì khoảng vân trên màn là:

  • A

    3 mm

  • B

    2,5 mm

  • C

    2 mm

  • D

    4 mm

Đáp án : C

Phương pháp giải :

Vận dụng biểu thức tính khoảng vân \(i = \dfrac{{\lambda D}}{a}\)

Lời giải chi tiết :

Ta có: \({i_1} = \dfrac{{\lambda D}}{a} = 1mm\)

Khi khoảng cách từ màn quan sát đến mặt phẳng hai khe thay đổi :

\(\begin{array}{l}{i_2} = 2i = \dfrac{{D + \Delta D}}{a}\lambda (1)\\{i_3} = i = \dfrac{{D - \Delta D}}{a}\lambda (2)\\\dfrac{{(1)}}{{(2)}} \Rightarrow \Delta D = \dfrac{D}{3}(3)\end{array}\)

Nếu khoảng cách từ màn quan sát đến mặt phẳng hai khe là \(D + 3\Delta D\):

\( \Rightarrow i' = \dfrac{{D + 3\Delta D}}{a}\lambda  = \dfrac{{D + D}}{a}\lambda  = 2{i_1} = 2.1 = 2mm\)

Câu 6 :

Trong thí nghiệm Iâng về giao thoa ánh sáng, khoảng cách giữa hai khe sáng là 0,5mm, khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe đến màn quan sát là 1,5m. Chiếu đến hai khe đồng thời hai bức xạ đơn sắc có bước sóng \({{\rm{\lambda }}_{\rm{1}}}{\rm{ =  0}}{\rm{,63\mu m}}\)và \({{\rm{\lambda }}_2}\)chưa biết. Gọi M, N là hai điểm trên màn quan sát, đối xứng nhau qua vân trung tâm sao cho MN = 18,9mm. Trong đoạn MN người ta đếm được 23 vạch sáng trong đó có 3 vạch là kết quả trùng nhau của hai hệ vân và hai trong ba vạch trùng nhau đó nằm ở ngoài cùng của đoạn MN. Giá trị của \({{\rm{\lambda }}_2}\)bằng:

  • A

    0,56μm

  • B

    0,45μm.

  • C

    0,72μm           

  • D

    0,75μm

Đáp án : B

Phương pháp giải :

Vận dụng biểu thức tính khoảng vân \(i = \dfrac{{\lambda D}}{a}\)

Lời giải chi tiết :

Trên đoạn MN có 3 vân trùng kể cả vân trung tâm do đó khoảng cách giữa hai vân trùng là

\(\Delta {x_1} = \dfrac{{MN}}{2} = 9,45mm\)

Mặt khác: \({i_1} = \dfrac{{{\lambda _1}D}}{a} = 1,89mm \Rightarrow \dfrac{{\Delta {x_1}}}{{{i_1}}} = 5 \Rightarrow \) số vân đơn sắc trong đoạn MN: 2(5 - 1) = 8

Số vân đơn sắc ứng với \({\lambda _2}\) trên đoạn MN là: 23 - 3 - 8 = 12.

Vậy số vân đơn sắc giữa hai vân trùng gần nhau nhất là: 6

\( \Rightarrow {i_1} = \dfrac{{\Delta {x_1}}}{{6 + 1}} = 1,35mm \Rightarrow {\lambda _2} = \dfrac{{a{i_2}}}{D} = 0,45\mu m\)

Câu 7 :

Trong thí nghiệm Iâng về giao thoa ánh sáng, nguồn S phát ra ba ánh sáng đơn sắc: \({\lambda _1} = 0,42\mu m\) (màu tím); \({\lambda _2} = 0,56\mu m\) (màu lục); \({\lambda _3} = 0,7\mu m\) (màu đỏ). Tổng số vân tím và vân đỏ nằm giữa hai vân sáng liên tiếp cùng màu với vân sáng trung tâm là:

  • A

    18

  • B

    30

  • C

    19

  • D

    11

Đáp án : A

Phương pháp giải :

+ Vận dụng biểu thức tính bước sóng: \(i = \dfrac{{\lambda D}}{a}\)

+ Vận dụng cách xác định vân trùng giữa 2, 3 bức xạ

+ Vận dụng cách xác định bội chung nhỏ nhất

Lời giải chi tiết :

Ta có: \({k_1}{\lambda _1} = {k_2}{\lambda _2} = {k_3}{\lambda _3} \Leftrightarrow 3{k_1} = 4{k_2} = 5{k_3}\)

BSCNN (3,4,5) = 60 → k1 = 20; k2 = 15; k3 = 12.

Xét \({\lambda _1},\,{\lambda _2}:\dfrac{{{k_1}}}{{{k_2}}} = \dfrac{4}{3} = \dfrac{8}{6} = \dfrac{{12}}{9} = \dfrac{{16}}{{12}} \Rightarrow \) có 4 vân trùng

Xét \({\lambda _1},\,{\lambda _3}:\dfrac{{{k_1}}}{{{k_3}}} = \dfrac{5}{3} = \dfrac{{10}}{6} = \dfrac{{15}}{9} \Rightarrow \) có 3 vân trùng

Xét \({\lambda _2},\,{\lambda _3}:\dfrac{{{k_2}}}{{{k_3}}} = \dfrac{5}{4} = \dfrac{{10}}{8} \Rightarrow \) có 2 vân trùng

Vậy số vân tím = 19 – 7 = 12; Số vân đỏ = 11 - 5 = 6

Số vân cần tìm: 12 + 6 = 18

Câu 8 :

Một nguồn sáng có công suất 2 W phát ra chùm sóng ánh sáng có bước sóng \(0,597\mu m\) tỏa ra đều theo mọi hướng. Một người đứng từ xa quan sát nguồn sáng. Biết rằng con ngươi mắt có đường kính khoảng 4mm và mắt còn thấy nguồn sáng khi có ít nhất 80 photon phát ra từ nguồn này lọt vào con ngươi trong mỗi giây. Bỏ qua sự hấp thụ ánh sáng của khí quyển. Khoảng cách xa nhất mà người này còn trông thấy được nguồn sáng là:

  • A

    274.103 m

  • B

    8.103 m.

  • C

    2,74.10-2 m

  • D

    8.104 m.

Đáp án : A

Phương pháp giải :

+ Vận dụng công thức tính diện tích mặt cầu: \(S = 4\pi {R^2}\)

+ Vận dụng biểu thức tính công suất: \(P = N\dfrac{{hc}}{\lambda }\)

Lời giải chi tiết :

Gọi R là khoảng cách từ nguồn đến người quang sát, r là bán kính con ngươi của người. Vì năng lượng được tỏa ra đều trong không gian nên khi tới con ngươi của người thì năng lượng ấy phân bố đều trên mặt cầu diện tích \(S = 4\pi {R^2}\), phần lọt vào con ngươi của mặt cầu này có diện tích \(S' = \pi {r^2}\)

- Gọi P là công suất của nguồn và P’ là là công suất đi vào người quang sát, ta có : \(\dfrac{{P'}}{P} = \dfrac{{S'}}{S} = \dfrac{{{r^2}}}{{4{R^2}}} \Rightarrow P' = \dfrac{{P.{r^2}}}{{4{R^2}}}\).

- Gọi N là số photon lọt vào con ngươi trong 1 s, công suất P’ chính là năng lượng do N photon đó đem tới, vậy:\(P' = N\dfrac{{hc}}{\lambda }\).

- Từ hai biểu thức trên ta có: \(N = \dfrac{{\lambda {{\Pr }^2}}}{{4hc.{R^2}}}\)

- Để mắt nhìn thấy được nguồn, theo giả thiết ta phải có:

\(\begin{array}{l}N \ge 80 \Rightarrow \dfrac{{\lambda .{{\Pr }^2}}}{{4hc{R^2}}} \ge 80\\ \Rightarrow R \le r\sqrt {\dfrac{{\lambda P}}{{320hc}}}  = 274000m\end{array}\)

Câu 9 :

Một nguồn sáng có công suất P=2W, phát ra ánh sáng có bước sóng \(\lambda  = 0,597\mu m\) tỏa ra đều theo mọi hướng. Nếu coi đường kính con ngươi của mắt là 4mm và mắt còn có thể cảm nhận được ánh sáng khi tối thiểu có 80 phôtôn lọt vào mắt trong 1s. Bỏ qua sự hấp thụ phôtôn của môi trường. Khoảng cách xa nguồn sáng nhất mà mắt còn trông thấy nguồn là:

  • A

    27 km

  • B

    470 km

  • C

    6 km

  • D

    274 km

Đáp án : D

Phương pháp giải :

+ Sử dụng biểu thức tính số photon phát ra trong 1 đơn vị thời gian: \(N = \dfrac{P}{\varepsilon }\)

+ Sử dụng biểu thức tính năng lượng: \(\varepsilon  = \dfrac{{hc}}{\lambda }\)

+ Số photon truyền qua 1 đơn vị diện tích: \(n = \dfrac{N}{S}\)

Lời giải chi tiết :

+ Số photon phát ra trong 1 đơn vị thời gian: \({N_0} = \dfrac{P}{\varepsilon } = \dfrac{{P.\lambda }}{{hc}} = {6.10^{18}}\left( {ph{\rm{oto}}n} \right)\)

+ Số photon truyền qua 1 đơn vị diện tích mặt cầu có bán kính R: \(n = \dfrac{{{N_0}}}{{4\pi {R^2}}}\)

+ Số photon truyền qua con ngươi trong 1 giây : \(N = n.S = n.\pi {\left( {\dfrac{d}{2}} \right)^2} = \dfrac{{{N_0}}}{{4\pi .{R^2}}}.\dfrac{{\pi {d^2}}}{4} = \dfrac{{{{6.10}^{12}}}}{{{R^2}}}\)

+ Theo đề bài N ≥ 80 → R ≤ 273861,3(m)

Câu 10 :

Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng của I-âng người ta sử dụng đồng thời ba ánh sáng đơn sắc là ánh sáng đỏ có bước sóng \(\lambda \)1 = 720 nm, ánh sáng vàng có bước sóng \(\lambda \)2 = 600 nm và ánh sáng lam có bước sóng \(\lambda \)3 = 480 nm. Ở giữa hai vân sáng liên tiếp cùng màu với vân sáng trung tâm ta quan sát được bao nhiêu vân sáng màu vàng

  • A

    11

  • B

    8

  • C

    9

  • D

    10

Đáp án : B

Phương pháp giải :

+ Vận dụng biểu thức tính bước sóng: \(i = \dfrac{{\lambda D}}{a}\)

+ Vận dụng cách xác định vân trùng giữa 2, 3 bức xạ

+ Vận dụng cách xác định bội chung nhỏ nhất

Lời giải chi tiết :

Với các giá trị khác nhau của D và a không làm thay đổi đáp án nên lấy D = 1m và a = 1mm.

Ta có: i1= 0,72mm, i2= 0,60mm, i3= 0,48mm.

BCNN (i1,i2,i3) = 7,2mm; BCNN (i1,i2) = 3,6mm; BCNN (i1,i2) = 2,4mm

Số vân trùng của \({\lambda _1}\) và \({\lambda _2}\) trong khoảng giữa hai vân liên tiếp cùng màu với vân trung tâm là:

N12 = 1 vì 0 < 3,6n < 7,2 suy ra: 0 < n < 2, lấy n =1

Số vân trùng của \({\lambda _2}\) và \({\lambda _3}\) trong khoảng giữa hai vân liên tiếp cùng màu với vân trung tâm là:

N23= 2 vì 0 < 2,4n < 7,2 suy ra: 0 < n < 3, lấy n = 1, 2.

Số vân của \({\lambda _2}\) trong khoảng giữa hai vân liên tiếp cùng màu với vân trung tâm là:

N2= 11 vì 0 < 0,6n < 7,2 suy ra: 0 < n < 12, lấy n = 1,2,3,……11

Vậy số vân của \({\lambda _2}\) quan sát được trong khoảng giữa hai vân liên tiếp cùng màu với vân trung tâm là:

N = N2 – N12 – N23 = 11 – 1 – 2 = 8

Câu 11 :

Một tấm nhôm mỏng, trên có rạch hai khe hẹp song song \({S_1}\)  và \({S_2}\) và đặt cách một màn 1,2 m. Đặt giữa màn và hai khe một thấu kính hội tụ có tiêu cự \(\frac{{80}}{3}cm\), người ta tìm được hai trị trí của thấu kính cho ảnh của hai khe \({S_1}\)  và \({S_2}\) rõ nét trên màn. Ở vị trí mà ảnh lớn hơn thì khoảng cách giữa hai ảnh \({S_1}'\) và \({S_2}'\) là 1,6mm. Khi bỏ thấu kính ra và chiếu sáng hai khe bằng ánh sáng đơn sắc có bước sóng \(0,6\mu m\) thì khoảng vân giao thoa trên màn là

  • A
    1,2mm.
  • B
    0,9mm.
  • C
    0,45mm.
  • D
    0,6mm.

Đáp án : B

Phương pháp giải :

+ Sử dụng công thức thấu kính: \(\frac{1}{f} = \frac{1}{d} + \frac{1}{{d'}}\)

+ Sử dụng công thức viét: \(\left\{ \begin{array}{l}{x_1} + {x_2} = S\\{x_1}.{x_2} = P\end{array} \right. \Rightarrow {X^2} - S{\rm{X}} + P = 0\)

+ Sử dụng công thức tính khoảng vân: \(i = \frac{{\lambda D}}{a}\)

Lời giải chi tiết :

Trên hình vẽ, ta có \({L_1};{L_2}\) là 2 vị trí của thấu kính sao cho ảnh rõ nét của 2 nguồn trên màn.

Gọi \(f\) là tiêu cự của thấu kính, ta có:

+ Xét vị trí \({L_1}\): \(\frac{1}{f} = \frac{1}{{{d_1}}} + \frac{1}{{d{'_1}}}\)

+ Xét vị trí \({L_2}\): \(\frac{1}{f} = \frac{1}{{{d_2}}} + \frac{1}{{d{'_2}}}\)

\( \Rightarrow \frac{1}{{{d_1}}} + \frac{1}{{{d_1}'}} = \frac{1}{{{d_2}}} + \frac{1}{{{d_2}'}}\)

Lại có: \({d_1} + {d_1}' = {d_2} + {d_2}' = S\)

\( \Rightarrow {d_1}.{d_1}' = {d_2}{d_2}' = P\,\,\,\,\,\left( 1 \right)\)

Từ (1) ta suy ra \({d_1};{d_1}'\) là 2 nghiệm của phương trình:

\({X^2} - S{\rm{X}} + P = 0\) và \({d_2};{d_2}'\) cũng vậy.

Phương trình trên là phương trình bậc 2 có 2 nghiệm phân biệt \({X_1},{X_2}\)

Do \({d_1} \ne {d_2}\) nên \({X_1} = {d_1} = {d_2}'\) và \({X_2} = {d_2} = {d_1}'\)

Theo đề bài ta có:

\(\left\{ \begin{array}{l}{d_1} + {d_1}' = 1,2m = 120cm\\\frac{3}{{80}} = \frac{1}{{{d_1}}} + \frac{1}{{120 - {d_1}}}\end{array} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}{d_1} = {d_2}' = 40cm\\{d_1}' = {d_2} = 80cm\end{array} \right.\)

Ta xét 1 vị trí bất kì của thấu kính

Từ hình vẽ, ta có: \({S_1}'{S_2}' = {S_1}{S_2}\frac{{d'}}{d}\)

Suy ra để có ảnh lớn hơn, ta phải có \(\frac{{d'}}{d} > 1\)

Tức là thấu kính gần \({S_1}{S_2}\) hơn

Khi đó: \(\left\{ \begin{array}{l}d = 40cm\\d' = 80cm\end{array} \right.\)

\( \Rightarrow {S_1}{S_2} = {S_1}'{S_2}'\frac{d}{{d'}} = 1,6\frac{{40}}{{80}} = 0,8mm\)

Vậy \(a = 0,8mm\)

Khi bỏ thấu kính cho giao thoa ánh sáng trên màn khi đó có khoảng vân:

\(i = \frac{{\lambda D}}{a} = \frac{{0,{{6.10}^{ - 6}}.1,2}}{{0,{{8.10}^{ - 3}}}} = {9.10^{ - 4}}m = 0,9mm\)

close