Câu 1: Yếu tố nào sau đây quyết định màu sắc của ánh sáng đơn sắc?
A. Bước sóng ánh sáng trong môi trường.
B. Tần số của ánh sáng.
C. Vận tốc truyền ánh sáng.
D. Cường độ ánh sáng.
Trả lời: B. Tần số
Giải thích: Mỗi ánh sáng đơn sắc có một tần số đặc trưng. Tần số này không đổi khi ánh sáng truyền từ môi trường này sang môi trường khác, do đó nó quyết định màu sắc của ánh sáng.
Câu 2: Đại lượng nào không thay đổi khi ánh sáng đơn sắc truyền qua các môi trường khác nhau?
A. Tần số
B. Bước sóng
C. Tốc độ
D. Cường độ
Trả lời: A. Tần số
Giải thích: Tần số là một đặc tính không đổi của ánh sáng đơn sắc, không phụ thuộc vào môi trường truyền.
Câu 3: Mối quan hệ giữa chiết suất của môi trường trong suốt và tần số của ánh sáng đơn sắc là gì?
A. Chiết suất nhỏ khi tần số ánh sáng lớn.
B. Chiết suất lớn khi tần số ánh sáng lớn.
C. Chiết suất tỉ lệ nghịch với tần số ánh sáng.
D. Chiết suất tỉ lệ thuận với tần số ánh sáng.
Trả lời: B. Chiết suất lớn khi tần số ánh sáng lớn.
Giải thích: Chiết suất của môi trường phụ thuộc vào tần số ánh sáng. Ánh sáng có tần số cao (ví dụ: ánh sáng tím) có chiết suất lớn hơn so với ánh sáng có tần số thấp (ví dụ: ánh sáng đỏ).
Câu 4: Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, hiệu đường đi của ánh sáng từ hai khe đến vân tối thứ ba có giá trị là bao nhiêu?
A. 2λ
B. 3λ
C. 2,5λ
D. 1,5λ
Trả lời: C. 2,5λ
Giải thích: Vân tối thứ n có hiệu đường đi là (n – 0.5)λ. Với n = 3, ta có (3 – 0.5)λ = 2,5λ.
Câu 5: Tần số nào sau đây tương ứng với ánh sáng màu tím?
A. 7,3.1012 Hz
B. 1,3.1013 Hz
C. 7,3.1014 Hz
D. 1,3.1014 Hz
Trả lời: C. 7,3.1014 Hz
Giải thích: Ánh sáng tím có tần số nằm trong khoảng 6.8 × 1014 Hz đến 7.5 × 1014 Hz.
Câu 6: Trong thí nghiệm Y-âng, nếu tăng khoảng cách giữa hai khe, điều gì xảy ra với hệ vân giao thoa?
A. Khoảng vân tăng.
B. Số vân tăng.
C. Hệ vân chuyển động dãn ra hai phía so với vân sáng trung tâm.
D. Số vân giảm.
Trả lời: D. Số vân giảm.
Giải thích: Khoảng vân i = λD/a. Khi khoảng cách giữa hai khe (a) tăng, khoảng vân (i) giảm, dẫn đến số vân trên màn giảm.
Câu 7: Ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,651 µm trong không khí và 0,465 µm trong chất lỏng. Chiết suất của chất lỏng đối với ánh sáng này là bao nhiêu?
A. 1,35
B. 1,40
C. 1,45
D. 1,48
Trả lời: B. 1,40
Giải thích: Chiết suất n = λkhông khí / λchất lỏng = 0,651 / 0,465 ≈ 1,40.
Hình ảnh minh họa công thức tính chiết suất dựa trên bước sóng ánh sáng trong hai môi trường khác nhau, sử dụng trong bài toán trắc nghiệm giao thoa ánh sáng.
Câu 8: Trong thí nghiệm Y-âng thực hiện trong không khí, khoảng vân đo được là i. Nếu đặt toàn bộ thí nghiệm trong nước có chiết suất n, khoảng vân sẽ là bao nhiêu?
A. i
B. ni
C. i/n
D. n/i
Trả lời: C. i/n
Giải thích: Bước sóng ánh sáng trong nước giảm n lần so với trong không khí (λ’ = λ/n). Vì khoảng vân tỉ lệ với bước sóng (i = λD/a), khoảng vân cũng giảm n lần (i’ = i/n).
Câu 9: Chiếu ánh sáng đơn sắc vào hai khe Y-âng cách nhau 1 mm. Màn quan sát cách hai khe 1,3 m. Khoảng cách từ vân trung tâm đến vân sáng bậc 5 là 4,5 mm. Ánh sáng này thuộc vùng màu nào?
A. Đỏ
B. Vàng
C. Lục
D. Tím
Trả lời: A. Đỏ
Giải thích: Sử dụng công thức x = kλD/a, ta có λ = ax / (kD) = (1 4,5) / (5 1,3) ≈ 0,69 µm. Bước sóng này thuộc vùng ánh sáng đỏ.
Hình ảnh minh họa cách tính bước sóng ánh sáng và xác định màu sắc tương ứng trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng, giúp giải bài tập trắc nghiệm.
Câu 10: Trong thí nghiệm Y-âng, D = 1,2 m, i = 0,8 mm. Để i = 1,2 mm, cần dịch chuyển màn quan sát một khoảng là bao nhiêu?
A. 1,2 m ra xa mặt phẳng chứa hai khe
B. 0,6 m ra xa mặt phẳng chứa hai khe
C. 0,3 m lại gần mặt phẳng chứa hai khe
D. 0,9 m lại gần mặt phẳng chứa hai khe
Trả lời: B. 0,6 m ra xa mặt phẳng chứa hai khe
Giải thích: Ta có i = λD/a. Để tăng i từ 0,8 mm lên 1,2 mm, ta cần tăng D.
D’ = i’a/λ = (1,2/0,8)D = 1,5D = 1,5 * 1,2 = 1,8 m. Vậy cần dịch chuyển màn 1,8 – 1,2 = 0,6 m ra xa.
Hình ảnh minh họa công thức và các bước tính toán khoảng cách dịch chuyển màn để thay đổi khoảng vân trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng.
Câu 11: Trong thí nghiệm Y-âng, λ1 = 0,6 µm, λ2 = 0,4 µm, a = 1 mm, D = 2 m. Khoảng cách ngắn nhất giữa các vị trí trên màn có hai vân sáng trùng nhau là bao nhiêu?
A. 4,8 mm
B. 3,2 mm
C. 2,4 mm
D. 9,6 mm
Trả lời: C. 2,4 mm
Giải thích: Vị trí vân sáng trùng nhau thỏa mãn k1λ1 = k2λ2 => k1/k2 = λ2/λ1 = 2/3. Vậy vân sáng trùng gần nhất ứng với k1 = 2 và k2 = 3. Khoảng cách từ vân trung tâm đến vị trí trùng nhau đầu tiên là x = k1λ1D/a = 2 0,6 2 / 1 = 2,4 mm.
Hình ảnh minh họa công thức xác định vị trí các vân sáng trùng nhau khi sử dụng hai bước sóng khác nhau trong thí nghiệm giao thoa Y-âng.
Câu 12: Trong thí nghiệm Y-âng, có 13 vân sáng trên đoạn MN với λ1 = 0,42 µm. Nếu thay bằng λ2 = 0,63 µm, số vân sáng trên đoạn MN là bao nhiêu?
A. 12
B. 13
C. 8
D. 9
Trả lời: D. 9
Giải thích: Với 13 vân sáng, đoạn MN chứa 12 khoảng vân i1. Ta có MN = 12i1 = 12λ1D/a. Gọi n là số vân sáng trên MN với λ2, thì MN = (n-1)i2 = (n-1)λ2D/a. Suy ra 12λ1 = (n-1)λ2 => n = 1 + 12λ1/λ2 = 1 + 12 * 0,42 / 0,63 = 9.
Hình ảnh minh họa công thức và phương pháp tính toán số lượng vân sáng khi thay đổi bước sóng ánh sáng trong thí nghiệm giao thoa Y-âng.
Câu 13: Trong thí nghiệm Y-âng với ánh sáng trắng (0,4 µm – 0,76 µm), a = 0,5 mm, D = 1 m. Bức xạ nào sau đây không cho vân sáng tại điểm cách vân trung tâm 5,4 mm?
A. 0,450 µm
B. 0,540 µm
C. 0,675 µm
D. 0,690 µm
Trả lời: D. 0,690 µm
Giải thích: x = kλD/a => λ = ax / (kD) = 0,5 5,4 / (k 1) = 2,7 / k.
Với λ trong khoảng 0,4 µm đến 0,76 µm, ta có 0,4 ≤ 2,7/k ≤ 0,76 => 3,55 ≤ k ≤ 6,75. Vậy k có thể là 4, 5, 6.
- k = 4 => λ = 2,7/4 = 0,675 µm (C)
- k = 5 => λ = 2,7/5 = 0,540 µm (B)
- k = 6 => λ = 2,7/6 = 0,450 µm (A)
Vậy đáp án D (0,690 µm) không thỏa mãn.
Hình ảnh minh họa cách xác định bước sóng ánh sáng cho vân sáng tại một vị trí cụ thể và loại trừ các đáp án không phù hợp trong thí nghiệm giao thoa với ánh sáng trắng.
Câu 14: Trong thí nghiệm Y-âng với ánh sáng trắng (0,4 µm – 0,76 µm), D = 2 m, bề rộng quang phổ bậc 2 là 1,5 mm. Khoảng cách giữa hai khe là bao nhiêu?
A. 0,72 mm
B. 0,96 mm
C. 1,11 mm
D. 1,15 mm
Trả lời: B. 0,96 mm
Giải thích: Bề rộng quang phổ bậc 2 là Δx = xđỏ – xtím = 2λđỏD/a – 2λtímD/a = 2D/a (λđỏ – λtím).
=> a = 2D (λđỏ – λtím) / Δx = 2 2 (0,76 – 0,4) / 1,5 = 0,96 mm.
Hình ảnh minh họa công thức tính khoảng cách giữa hai khe trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng trắng, dựa vào bề rộng quang phổ thu được trên màn.
