Tán sắc ánh sáng là gì? Lý thuyết tóm tắt ngắn gọn

LÝ THUYẾT TRỌNG TÂM

1. Thí nghiệm Tán sắc ánh sáng

TN1: tán sắc ánh sáng mặt trời

- Dùng một chùm ánh sáng mặt trời hẹp chiếu qua lăng kính thì thấy: 

+) Chùm tia ló phân kì.

+) Có màu biến đổi liên tục từ đỏ đến tím. Tia đỏ bị lệch ít nhất, tia tím lệch nhiều nhất (lệch về đáy của LK do hiện tượng khúc xạ).

- Nếu dùng màn hứng sẽ thu được một dải sáng có vô số màu biến đổi liên tục, được chia thành bảy vùng màu chính: đỏ, da cam, vàng, lục, lam, chàm, tím, gọi là quang phổ của ánh sáng mặt trời (AS trắng). Màu Đỏ ở trên, màu Tím ở dưới.

TN2: Tán sắc ánh sáng đơn sắc:

- Newton đã trích ra từ quang phổ của ASMT một chùm sáng hẹp có một màu xác định. Tiếp tục làm thí nghiệm với chùm sáng "một màu" này thì thấy:

+) Tia ló không bị phân kì.

+) Không bị thay đổi màu sắc.

Newton gọi nó là ánh sáng đơn sắc (một màu).

2. Một số định nghĩa

- Hiện tượng tán sắc ánh sáng là hiện tượng một chùm sáng khi qua lăng kính bị phân tách thành các thành phần đơn sắc.

- Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng có một màu xác định và không bị tán sắc qua lăng kính (vẫn bị khúc xạ, lệch về đáy của lăng kính). Trong một môi trường trong suốt nhất định, mỗi ánh sáng đơn sắc có một bước sóng xác định.

- Ánh sáng đa sắc là ánh sáng có 2 thành phần đơn sắc trở lên.

- Ánh sáng trắng là ánh sáng đa sắc gồm vô số ánh sáng đơn sắc có bước sóng liên tục từ đỏ đến tím. Ánh sáng mặt trời, ánh sáng bóng đèn sợi đốt,... là ánh sáng trắng.

- Chú ý:

+) Quang phổ ánh sáng trắng (ví dụ là ánh sáng mặt trời) là một dải sáng có vô số màu biến đổi liên tục, được chia thành bảy vùng màu chính: đỏ, da cam, vàng, lục, lam, chàm, tím.

+) Ánh sáng truyền từ môi trường này sang môi trường kia thì tần số không đổi còn bước sóng và vận tốc thay đổi phụ thuộc vào môi trường.

Ta có: $\lambda =\frac{v}{f}=\frac{c}{nf},$ suy ra $\frac{{{n}_{1}}}{{{n}_{2}}}=\frac{{{v}_{2}}}{{{v}_{1}}}=\frac{{{\lambda }_{2}}}{{{\lambda }_{1}}}$ 

Trong chân không (n = 1) ánh sáng truyền với vận tốc $c={{3.10}^{8}}m/s$ , bước sóng ${{\lambda }_{0}}=\frac{c}{f}$ 

Trong môi trường chiết suất n, bước sóng ánh sáng giảm n lần so với trong chân không $\lambda =\frac{{{\lambda }_{0}}}{n}$ 

3. Nguyên nhân và điều kiện tán sắc ánh sáng

- Có 2 nguyên nhân dẫn đến sự tán sắc ánh sáng:

+) Do ánh sáng trắng là tập hợp của vô số ánh sáng đơn sắc.

+) Chiết suất của một môi trường trong suốt đối với mỗi ASĐS khác nhau thì khác nhau. Từ công thức tính góc lệch: D = (n - 1)A 

Và thực nghiệm rút ra:

+) Ánh sáng đỏ bị lệch ít nhất Þ n_d nhỏ nhất 

+) Ánh sáng tím bị lệch nhiều nhất => n_t lớn nhất

Þ Chiết suất của môi trường đối với as tăng dần từ đỏ đến tím:${{n}_{d}}<{{n}_{c}}<{{n}_{v}}<{{n}_{lu}}<{{n}_{la}}<{{n}_{ch}}<{{n}_{t}}$ 

Þ Bước sóng của ánh sáng giảm dần từ đỏ đến tím: ${{\lambda }_{d}}>{{\lambda }_{c}}>{{\lambda }_{v}}>{{\lambda }_{lu}}>{{\lambda }_{la}}>{{\lambda }_{ch}}>{{\lambda }_{t}}$

- Để tán sắc một chùm sáng phức tạp cần có 2 điều kiện:

+) Có mặt phân cách giữa hai môi trường có chiết suất khác nhau.

+) Tia sáng phải đi qua mặt phân cách với góc tới nhỏ hơn 90 độ.