Giải thích hiện tượng tán sắc và Ánh sáng đơn sắc – Ánh sáng trắng – HocHay

– Ánh sáng có bản chất là sóng điện từ.

– Mỗi ánh sáng là một sóng có tần số f xác định, tương ứng với một màu xác định.

– Ánh sáng khả biến có tần số nằm trong khoảng 3,947.1014 Hz (màu đỏ) đến 7,5.1014 Hz (màu tím).

– Trong chân không mọi ánh sáng đều truyền với vận tốc là v = c = 3.108 m/s

– Trong chân không, ánh sáng nhìn thấy có bước sóng: λmin≈0,38μm (tím) ÷ đỏλđỏ≈0,76μm

– Trong các môi trường khác chân không, vận tốc nhỏ hơn nên bước sóng λ=v/f nhỏ hơn n lần. Với n=λ0λ=cv trong đó n được gọi là chiết suất của môi trường.

– Là sự phân tách một chùm ánh sáng phức tạp thành các chùm sáng đơn sắc đơn giản (Hay hiện tượng ánh sáng trắng bị tách thành nhiều màu từ đỏ đến tím khi khúc xạ ở mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt)

– Dải sáng nhiều màu từ đỏ đến tím gọi là quang phổ của ánh sáng trắng, gồm 7 màu chính: đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím.

– Chiết suất của một chất trong suốt đối với các ánh sáng đơn sắc khác nhau là khác nhau và tăng lên từ đỏ đến tím. Hay chiết suất của môi trường trong suốt biến thiên theo màu sắc ánh sáng và tăng dần từ đỏ đến tím (đỏàụàínđỏ<ncam<nvàng<nlục<nlam<nchàm<ntím). Cụ thể:

– Ánh sáng có tần số nhỏ (bước sóng dài) thì chiết suất của môi trường bé. Ngược lại ánh sáng có tần số lớn (bước sóng ngắn) thì chiết suất của môi trường lớn.

– Chiếu chùm ánh sáng trắng chứa nhiều thành phần đơn sắc đến mặt phân cách giữa hai môi trường trong suốt dưới cùng một góc tới, nhưng do chiết suất của môi trường trong suốt đối với các tia đơn sắc khác nhau nên bị khúc xạ dưới các góc khúc xạ khác nhau. Kết quả, sau khi đi qua lăng kính chúng bị tách thành nhiều chùm ánh sáng có màu sắc khác nhau là tán sắc ánh sáng.

– Hiện tượng tán sắc giải thích các hiện tượng như: cầu vồng bảy sắc, ứng dụng trong máy quang phổ lăng kính để phân tích chùm sáng phức tạp thành chùm đơn sắc đơn giản.

• Ánh sáng đơn sắc: Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng có bước sóng (tần số) và màu sắc xác định, nó không bị tán sắc mà chỉ bị lệch khi qua lăng kính.

– Một chùm sáng đơn sắc khi truyền từ môi trường này sang môi trường khác thì tần số và màu sắc không bị thay đổi.

– Bước sóng của ánh sáng đơn sắc:

+ Trong chân không (hoặc gần đúng là trong không khí): v=c=3.108m/s→λ0=cf

+ Trong môi trường có chiết suất n: v<c=3.108m/s→λ=vf

→λ0λ=cv=n 

Do n>1→λ<λ0

– Một ánh sáng đơn sắc qua nhiều môi trường trong suốt:

+ Không đổi: Màu sắc, tần số, không tán sắc

+ Thay đổi: Vận tốc v=cn, bước sóng n=λ0λ

• Ánh sáng trắng: là hỗn hợp của nhiều ánh sáng đơn sắc khác nhau có màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím. Bước sóng của ánh sáng trắng: 0,38μm≤λ≤0,76μm