Bài 24. Tán sắc ánh sáng

Mùa hè, sau những trận mưa rào, xuất hiện trên nền trời 7 sắc cầu vồng óng ánh

Cầu vồng bắc qua bầu trời, cầu vồng phản chiếu trên mặt nước,
cầu vồng chiếu rọi con đường.

Đó là những hình ảnh hào nhoáng về hiện tượng
thiên nhiên kỳ thú tại nhiều nơi trên thế giới.
Em giải thích hiện tượng này như thế nào ?
Để trả lời câu hỏi này chúng ta hãy vào học bài
ngày hôm nay nhé !
Chương VI
Sóng ánh sáng
Tiết 57
Tán sắc
ánh sáng
Thí nghiệm về tán sắc của Niu- Tơn năm 1672
1. Th� nghiƯm vỊ s� t�n s�c �nh s�ng
a)Sơ đồ thí nghiệm
Dụng cụ :
Nguồn sáng, màn chắn có khe hẹp F, lăng kính , màn E
Bố trí thí nghiệm như hình vẽ
Thi nghiệm : Chiếu một chùm sáng hẹp qua một lăng kính
b) Kết quả thí nghiệm
1. Th� nghiƯm vỊ s� t�n s�c �nh s�ng
Nhận xét về hiện tượng xảy ra trong thí nghiệm ?
b)K�t qu� th� nghiƯm : Ch�m s�ng tr�ng (as mỈt tr�i, �Ìn �iƯn d�y t�c, ng�n lưa.) sau khi qua lang k�nh:
B� khĩc x� vỊ ��y lang k�nh
B� t�ch th�nh nhiỊu ch�m s�ng c� m�u s�c bi�n �ỉi li�n tơc t� �� ��n t�m
- Ch�m �� b� lƯch �t nh�t, ch�m t�m b� lƯch nhiỊu nh�t
Đó là hiện tượng tán sắc ánh sáng .
Dải có màu t� �� ��n t�m gọi là quang phổ của ánh sáng trắng (B�y m�u ch�nh : Đ�, cam, v�ng, lơc, lam, ch�m, t�m )
Quang phổ của ánh sáng trắng
Màu đỏ
Màu da cam
Màu vàng
Màu lục
Màu lam
Màu chàm
Màu tím
2. ánh sáng trắng và ánh sáng đơn sắc
a) Thí nghiệm của Niu-tơn về ánh sáng đơn sắc
Lăng kính(2)
Màn E
B
lục
+AS sau khi qua lang k�nh b� t�n s�c, d�ng m�n ch�n c� khe hĐp �Ĩ t�ch 1 ch�m s�ng c� m�u nh�t ��nh. Cho ch�m n�y qua LK 2 gi�ng hƯt LK1

2
1
2. ánh sáng trắng và ánh sáng đơn sắc
a) Thí nghiệm của Niu-tơn về ánh sáng đơn sắc
2
1
Video
2. ánh sáng trắng và ánh sáng đơn sắc
a) Thí nghiệm của Niu-tơn về ánh sáng đơn sắc
Kết quả :
- Khi qua LK2 chùm sáng có màu xác định bị lệch về đáy của LK2 nhưng giữ nguyên màu, không bị tán sắc
- Các chùm tia có màu khác nhau có góc lệch khác nhau
Thế nào là ánh sáng đơn sắc ?
�nh s�ng ��n s�c l� �nh s�ng kh�ng b� t�n s�c m� ch� b� lƯch khi �i qua lang k�nh
M�i �nh s�ng ��n s�c c� m�t m�u nh�t ��nh g�i l� m�u ��n s�c
Yêu cầu bài học :
Trình bày thí nghiệm 1 và kết quả , định nghĩa sự tán sắc ánh sáng, thế nào là quang phổ của ánh sáng Mặt trời
Trình bày thí nghiệm 2 và kết quả , định nghĩa ánh sáng đơn sắc
Em có biết vì sao xảy ra hiện tượng cầu vồng ?
Cầu vồng là hiện tượng tán sắc của các ánh sáng từ Mặt Trời khi khúc xạ và phản xạ qua các giọt nước mưa.

Tùy vào số lần phản xạ mà người ta phân ra làm cầu vồng bậc 1, bậc 2... Trong đó cầu vồng bậc 1 là rõ nhất (chỉ có 1 lần phản xạ nên năng lượng sáng mạnh nhất). Thường cầu vồng nhìn thấy là cầu vồng bậc 1. Tuy nhiên đôi khi ta còn quan sát thêm được cầu vồng bậc 2 mà trật tự màu sắc lại ngược lại với cầu vồng bậc 1 và cường độ sáng yếu hơn.

Do cầu vồng được nhìn bởi cùng 1 góc (gần 42 độ với cầu vồng bậc 1 và 53 độ với cầu vồng bậc 2), là góc mà cường độ sáng của tất cả các tia mặt trời qua các giọt nước là đạt cực đại, nên cầu vồng có dạng một cung tròn.
Để kiểm chứng, vào lúc thời tiết ấm, Bạn có thể tự tạo cầu vồng bằng ống tưới nước sao cho nước phun ra đều và Mặt trời ở phía sau lưng bạn







Em có biết vì sao kim cương đẹp lóng lánh diệu kỳ ?
Đây là viên kim cương to nhất thế giới - Star of Africa
Màu sắc quyến rũ của nó là do ánh sáng chiếu vào nó bị tán sắc.
- Hiện tượng cầu vồng
Mùa hè, thời gian của những trận mưa rào không dài lắm, thêm vào đó phạm vi cũng không rộng, vì vậy sau cơn mưa ánh sáng mặt trời sẽ xuất hiện ngay. Lúc này trong không trung vẫn còn chứa đầy các hạt nước, hoặc đôi lúc vẫn còn mưa lâm râm. Khi ánh sáng mặt trời bị khúc xạ và phản chiếu bởi các hạt nước, cầu vồng bảy sắc sẽ óng ánh xuất hiện trên nền trời.
Hiện tượng cầu vồng được hình thành khi ánh sáng mặt trời chiếu qua các giọt mưa. Các giọt mưa giống như lăng kính khúc xạ và tán sắc ánh sáng Mặt trời thành quang phổ màu sắc quen thuộc: Đỏ-Cam-Vàng-Lục-Lam-Chàm-Tím. + Hàng loạt giọt mưa sẽ tạo ra một cầu vồng. Với màu đỏ ở phía trên, bên ngoài và màu tím ở phía dưới, bên trong.

Vào mùa đông, thời tiết lạnh lẽo và không khí rất hanh khô, hiếm khi xuất hiện những cơn mưa, vì vậy các trận mưa rào ít đi nên không đủ điều kiện để tạo ra cầu vồng.

Theo quy luật vật lý, một tia sáng đi qua một giọt nước sẽ bị chuyển hướng do tính chất khúc xạ của nước, sau đó phản xạ trở lại bởi bề mặt trong giọt nước rồi khúc xạ một lần nữa khi đi ra. Giữa tia đi vào và tia đi ra khỏi giọt nước hình thành một góc khoảng 42 độ. Ánh sáng mặt trời bao gồm các tia có độ dài sóng khác nhau và chúng sẽ bị phân tách khi đi qua giọt nước. Mức độ khúc xạ của các tia này hơi khác nhau. Tia màu tím đi ra khỏi giọt nước ở một góc khoảng 40 độ trong khi tia màu đỏ đi ra ở khoảng 42 độ.

Để nhìn thấy được cầu vồng, tia sáng phản xạ khỏi giọt nước cần phải đến được mắt người quan sát. Mắt không thể nào tiếp nhận được toàn bộ các tia sáng phản xạ từ một giọt nước, nhưng có thể thấy tia màu xanh từ vài giọt này, tia màu đỏ từ vài giọt khác...

Những giọt nước có tia màu đỏ phản xạ về đến được mắt của người quan sát là những giọt nằm trên một hình nón có đỉnh là vị trí quan sát, trục là đường thẳng đi qua mắt và song song với hướng nắng, độ dốc của nón chính là góc mà tia này phản xạ ra khỏi các giọt nước (42 độ). Tương tự với các màu khác. Như vậy, người quan sát sẽ thấy được các vòng màu, có thứ tự từ ngoài vào trong (góc phản xạ từ lớn tới nhỏ) như sau: đỏ, cam, vàng, lục , lam, chàm nếu đứng trên máy bay hoặc ở một độ cao nhất định.
cã thÓ GIẢI THÍCH THÊM NHƯ SAU :
Bạn thấy một cầu vồng khi Mặt trời ở phía sau lưng bạn và các hạt mưa ở trong các đám mây phía trước. Các tia sáng đi qua trên đầu bạn từ phía sau, chiếu vào các hạt mưa, bị khúc xạ, tán sắc, phản xạ lại, đi vào mắt bạn. Mắt phải tiếp nhận các tia sáng chiếu tới từ hạt mưa theo một góc cụ thể để có thể nhận được màu sắc.Như vậy, không có hai người nào cùng thấy một cầu vồng. Nếu nhìn vào cầu vồng, và mỗi người đều ở một góc đứng khác nhau để nhìn thấy cầu vồng. Sở dĩ chỉ trông thấy một phần của vòng tròn vì hiện diện của trái đất ngăn trở tia sáng Mặt trời. Những hành khách trên máy bay có thể nhìn thấy cả một vòng tròn đầy đủ. + Đôi khi, người ta còn thấy bên ngoài cầu vồng thứ nhất một cầu vồng thứ hai lớn hơn, có màu sắc sắp xếp ngược lại. Điều này xảy ra do ánh sáng đi cùng theo một con đường, nhưng tia sáng bị phản xạ lại hai lần trong giọt mưa và ngoài giọt mưa. Do đó, trật tự màu sắc bị lật ngược, và trong mỗi lần phản xạ ánh sáng bị yếu đi. Do vậy, cầu vồng thứ hai mờ ảo và ít khi được thấy.
Dể kiểm chứng, vào lúc thời tiết ấm, bạn có thể tự tạo cầu vồng bằng ống tưới nước sao cho nước phun ra đều và Mặt trời nằm phía sau lưng bạn.