Sách bài tập KHTN 9 Bài 4 (Cánh diều): Hiện tượng tán sắc ánh sáng. Màu sắc ánh sáng

Giải SBT KHTN 9 Bài 4: Hiện tượng tán sắc ánh sáng. Màu sắc ánh sáng

Bài 4.1 trang 14 Sách bài tập KHTN 9: Khối chất nào sau đây không thể dùng làm lăng kính?

Lời giải:

Đáp án đúng là: B

Một khối đồng chất, trong suốt (nhựa, thuỷ tinh,…) có hai mặt không song song được gọi là lăng kính. Ví dụ: khối thuỷ tinh lăng trụ tam giác, bể cá, cái chặn giấy,…

Bài 4.2 trang 14 Sách bài tập KHTN 9: Chiếu tia sáng đơn sắc đỏ tới vuông góc với mặt bên AB của lăng kính thuỷ tinh mỏng, có góc A nhỏ hơn 20° (hình 4.1). Mô tả đường truyền của tia sáng.

Hình 4.1. Tia sáng đỏ chiếu tới lăng kính mỏng

A. Tại mặt AB, tia sáng sẽ đi lệch về phía đáy và tới mặt AC, sau đó khúc xạ và ló ra khỏi mặt AC, với tia ló lệch về phía đáy BC.

B. Tại mặt AB, tia sáng SC đi lệch về phía đáy và tới mặt AC, sau đó khúc xạ và ló ra khỏi mặt AC, với tia ló lệch xa dần đáy BC.

C. Tại mặt AB, tia sáng sẽ đi thẳng tới mặt AC, sau đó khúc xạ và ló ra khỏi mặt AC, với tia ló lệch về phía đáy BC.

D. Tia khúc xạ sẽ đi thẳng tới mặt AC, sau đó khúc xạ và ló ra khỏi mặt AC, với tia ló lệch xa dần đáy BC.

Lời giải:

Đáp án đúng là: C

Chiếu tia sáng đơn sắc đỏ tới vuông góc với mặt bên AB của lăng kính thuỷ tinh mỏng, có góc A nhỏ hơn 20° thì tại mặt AB, tia sáng sẽ đi thẳng tới mặt AC, sau đó khúc xạ và ló ra khỏi mặt AC, với tia ló lệch về phía đáy BC.

Bài 4.3 trang 15 Sách bài tập KHTN 9: Chiếu tia sáng tới vuông góc với mặt bên AB của lăng kính thuỷ tinh có góc A nhở hơn 20° như hình 4.2. Biết tia này được tạo từ ánh sáng đỏ và lục. Trên màn chắn MN sau lăng kính sẽ thu được

Hình 4.2. Tia sáng vàng chiếu tới lăng kính mỏng

A. Một vệt sáng mảnh màu vàng, lệch về phía N.

B. Hai vệt sáng tách biệt, vệt màu đỏ lệch về phía N ít hơn so với vệt màu lục.

C. Hai vệt sáng tách biệt, vệt màu đỏ lệch về phía N nhiều hơn so với vệt màu lục.

D. Một dải sáng màu liên tục từ đỏ đến tím.

Lời giải:

Đáp án đúng là: B

Chiếu tia sáng tới vuông góc với mặt bên AB của lăng kính thuỷ tinh có góc A nhỏ hơn 20° như hình 4.2. Biết tia này được tạo từ ánh sáng đỏ và lục. Trên màn chắn MN sau lăng kính sẽ thu được hai vệt sáng tách biệt, vệt màu đỏ lệch về phía N ít hơn sơ với vệt màu lục.

Bài 4.4 trang 15 Sách bài tập KHTN 9: Chọn phát biểu đúng khi nói về ánh sáng trắng.

A. Ánh sáng trắng được tạo từ bảy ánh sáng màu khác nhau.

B. Ánh sáng trắng được tạo từ ba màu cơ bản là đỏ, xanh lá và xanh dương.

C. Ánh sáng trắng truyền qua lăng kính cho dải ánh sáng màu liên tục từ đỏ đến tím.

D. Ánh sáng trắng là ánh sáng đơn sắc có màu trắng.

Lời giải:

Đáp án đúng là: B

Ánh sáng trắng là tập hợp các ánh sáng đơn sắc khác nhau, trong đó có bảy màu chính: đỏ, da cam, vàng, lục, lam, chàm, tím. Vì vậy, ánh sáng trắng truyền qua lăng kính cho dải ánh sáng màu liên tục từ đỏ đến tím.

Bài 4.5 trang 15 Sách bài tập KHTN 9: Trường hợp nào sau đây sẽ gây ra hiện tượng tán sắc ánh sáng?

A. Chiếu ánh sáng trắng xiên góc tới mặt của tấm thuỷ tinh phẳng, song song.

B. Chiếu ánh sáng laser đỏ xiên góc tới mặt khối thuỷ tinh phẳng, song song.

C. Chiếu ánh sáng laser đỏ vuông góc tới mặt khối thuỷ tinh phẳng, song song.

D. Chiếu ánh sáng trắng vuông góc với mặt của tấm thuỷ tinh phẳng, song song.

Lời giải:

Đáp án đúng là: A

Trường hợp sẽ gây ra hiện tượng tán sắc ánh sáng là: Chiếu ánh sáng trắng xiên góc tới mặt của tấm thuỷ tinh phẳng, song song.

Bài 4.6 trang 15 Sách bài tập KHTN 9: Vào ban ngày, lá cây có màu xanh. Nếu vào ban đêm, chiếu ánh sáng đơn sắc đỏ từ đèn laser vào lá cây thì ta thấy lá cây có màu

A. đỏ.

B. vàng.

C. xanh.

D. đen.

Lời giải:

Đáp án đúng là: D

Vào ban ngày, lá cây có màu xanh. Nếu vào ban đêm, chiếu ánh sáng đơn sắc đỏ từ đèn laser vào lá cây thì ta thấy lá cây có màu đen. Vì lá cây đã hấp thụ hầu hết ánh sáng tới nó thì ta sẽ thấy lá cây có màu đen.

Bài 4.7 trang 15 Sách bài tập KHTN 9:

a) Trong các phát biểu sau đây, phát biểu nào đúng (Đ), phát biểu nào là sai (S).

b) Nêu phát biểu sai, viết lại để được phát biểu đúng.

Lời giải:

a) 1 – S; 2 – Đ; 3 – S; 4 – Đ; 5 – S; 6 – S.

b) Viết lại:

1. Ánh sáng do Mặt Trời phát ra gồm nhiều ánh sáng màu thay đổi liên tục, có bảy màu chính là: đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm và tím.

3. Đèn ông sao ở giữa có một ngọn nến và năm cánh dán giấy bóng kính có các màu xanh và đỏ,... Màu sắc các cánh ở đèn ông sao là do giấy bóng kính ở đó cho màu xanh và màu đỏ truyền qua, còn các màu khác bị hấp thụ tại đó.

5. Tất cả các ánh sáng màu khi truyền trong một môi trường trong suốt sẽ có tốc độ khác nhau. Còn khi truyền trong chân không, các ánh sáng đều có cùng tốc độ.

6. Khi truyền trong một môi trường trong suốt, tốc độ của ánh sáng đỏ lớn hơn tốc độ của ánh sáng tím.

Bài 4.8 trang 16 Sách bài tập KHTN 9: Dùng màn có lỗ nhỏ chắn ánh sáng mặt trời để được một tia sáng mảnh chiếu tới mặt nước của một bể bơi. Biết góc tói 60°, chiết suất của nước đối với ánh sáng đỏ và tím lần lượt là 1,325 và 1,334.

a) Tính góc khúc xạ của tia đỏ và tia tím.

b) Vẽ hình mô tả vùng quang phổ thu được dưới đáy bể nước nằm ngang.

Lời giải:

a)

Áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng:

$\frac{\sin i}{\mathrm{s}\text{inr}}=\frac{n_2}{n_1}$ với i = 30⁰; n₁ = 1; n_đ = 1,325; n_t = 1,334.

Ta tính được, với ánh sáng đỏ r_đ = 40,81^o, với ánh sáng tím r_t = 40,48^o.

b) Hình 6.

Bài 4.9 trang 16 Sách bài tập KHTN 9: Chiếu tia sáng đỏ tới vuông góc với mặt bên AB của lăng kính tam giác cân ABC đặt trong không khí, có góc A = 30°. Biết chiết suất của lăng kính đối với ánh sáng đỏ là 1,513.

a) Tính góc khúc xạ của tia sáng tại mặt bên AB và mặt bên AC.

b) Tính góc lệch của tia ló ra khỏi lăng kính so với tia tới.

c) Vẽ đường truyền của tia sáng qua lăng kính.

Hình 4.3. Tia sáng đỏ chiếu tới lăng kính

Lời giải:

a) Tại mặt bên AB, tia sáng đi vuông góc với mặt bên này nên góc tới bằng 0^o, do đó, góc khúc xạ cũng bằng 0^o. Sau đó, tia sáng đi đến mặt AC.

Tại bên AC, góc tới bằng 30^o, áp dụng định luật khúc xạ cho tia sáng đi từ lăng kính ra không khí, ta tính được r = 49,16^o.

b) Dựa vào hình vẽ, tia ló lệch so với tia tới một góc $\alpha =r=i=19,{16}^{°}$

c) Hình 7.

Bài 4.10 trang 16 Sách bài tập KHTN 9: Chiếu tia sáng gồm ánh sáng màu đỏ và lục tới bề mặt của tấm thuỷ tinh dày có hai mặt song song với góc tới i = 60°. Biết chiết suất của thuỷ tinh đối với ánh sáng đỏ và ánh sáng lục lần lượt là 1,513 và 1,529.

a) Tính góc khúc xạ của tia sáng tại mặt phân cách AB.

b) Tia khúc xạ tại mặt AB tiếp tục đi đến mặt CD và bị khúc xạ tại đó để ló ra ngoài. Tính góc ló ra của mỗi tia sáng đơn sắc.

c) Vẽ đường truyền của tia sáng qua tấm thuỷ tinh.

Hình 4.4. Tia sáng chiếu tới tấm thuỷ tinh

Lời giải:

a) Áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng:

$\frac{\sin i}{\mathrm{s}\text{inr}}=\frac{n_2}{n_1}$ với i = 60^o; n₁ = 1; n_đ = 1,513; n_l = 1,529.

Ta tính được, với tia đỏ thì r_đ = 34,91^o, với tia lục thì r_l = 34,5^o.

Áp dụng công thức tính góc tới hạn:

$\sin i_{th}=\frac{n_2}{n_1}$ với n₁ = 1,52; n₂ = 1. Ta tính được i_th = 41,1^o.

b) Các tia khúc xạ tiếp tục đi đến mặt CD, tia đỏ gặp CD tại M, tia lục gặp CD tại N.

Tương tự câu a, áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng, ta tính được hai góc ló đều bằng 60^o. Vì vậy, sau khi ra khỏi bản thuỷ tinh, hai tia đỏ và lục song song với nhau.

c) Hình 8.

Bài 4.11 trang 17 Sách bài tập KHTN 9: Chiếu tia sáng đỏ tới mặt bên AB của lăng kính tam giác đều ABC đặt trong không khí. Biết chiết suất của lăng kính đối với ánh sáng đỏ là 1,513.

Hình 4.5. Tia sáng đỏ chiếu tới lăng kính tam giác đều

a) Vẽ đường truyền của tia sáng qua lăng kính.

b) Tính góc lệch của tia ló ra khỏi lăng kính so với tia tới.

Lời giải:

Tại mặt bên AB, tia sáng đi vuông góc với mặt bên này nên góc tới bằng 0^o, do đó, góc khúc xạ cũng bằng 0^o. Sau đó, tia sáng đi đến mặt AC.

Tại mặt bên AC, góc tới bằng 60^o, ta có i > i_th ($\sin i_{th}=\frac{n_2}{n_1}$ nên i_th = 41,3⁰). Do đó, tia sáng bị phản xạ toàn phần, sau đó, đi vuông góc với đáy BC.

Tại đáy BC, góc tới bằng 0^o nên góc khúc xạ cũng bằng 0^o, tia sáng đi thẳng ra ngoài.

b) Theo hình vẽ, góc lệch của tia ló so với tia tới là $\alpha ={60}^{°}$.

c) Hình 9.

Lý thuyết KHTN 9 Bài 4: Hiện tượng tán sắc ánh sáng. Màu sắc ánh sáng

I. Tán sắc ánh sáng qua lăng kính

1. Lăng kính

Lăng kính là một khối đồng chất, trong suốt (nhựa, thủy tinh,…) có hai mặt không song song. Lăng kính thường có dạng lăng trụ tam giác.

2. Đường đi của tia sáng qua lăng kính

- Khi chiếu ánh sáng trắng qua lăng kính thì xảy ra hiện tượng tán sắc ánh sáng.

- Hiện tượng tán sắc ánh sáng là hiện tượng khi chiếu chùm sáng trắng qua lăng kính ta thu được dải ánh sáng màu giống như dải màu cầu vồng (so với phương của tia tới, tia đỏ lệch ít nhất, tia tím lệch nhiều nhất), đó là quang phổ của ánh sáng trắng.

- Ánh sáng trắng là tập hợp các ánh sáng đơn sắc khác nhau, trong đó có bảy màu chính: đỏ, da cam, vàng, lục, lam, chàm, tím.

- Khi qua lăng kính, các ánh sáng đơn sắc trong ánh sáng trắng sẽ khúc xạ và bị lệch khác nhau tạo thành dải ánh sáng màu, gây ra hiện tượng tán sắc ánh sáng.

- Chiết suất của lăng kính đối với các ánh sáng đơn sắc khác nhau là khác nhau. Chiết suất của lăng kính đối với ánh sáng màu đỏ là nhỏ nhất, chiết suất của lăng kính đối với ánh sáng màu tím là lớn nhất.

- Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng không bị tán sắc qua lăng kính.

- Mỗi ánh sáng đơn sắc có một màu sắc xác định.

- Khi chiếu tia sáng đơn sắc tới lăng kính thì tia ló luôn lệch về phía đáy so với tia tới và không bị đổi màu.

II. Màu sắc các vật

Khi ánh sáng chiếu tới vật, vật sẽ hấp thụ một ánh sáng màu và cho phản xạ một số ánh snasg màu nhất định. Điều này tạo nên màu sắc của vật.

Một vật hấp thụ hầu hết các ánh sáng màu tới nó thì ta sẽ thấy vật có màu đen.