Hiện tượng tán sắc ánh sáng là gì? Công thức tính chi tiết

Tán sắc ánh sáng là gì?

Tán sắc ánh sáng là hiện tượng lăng kính phân tích một chùm ánh sáng trắng thành nhiều chùm ánh sáng có màu sắc khác nhau. Dải màu sau khi tán sắc sẽ gọi là quang phổ, quang phổ ánh sáng trắng gồm 7 màu chính đó là: đỏ-cam-vàng-lục-lam-chàm-tím.

Thực tế ánh sáng trắng không phải là ánh sáng đơn sắc là chúng là hỗn hợp của nhiều ánh sáng đơn sắc có màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím. Chiết suất của các chất trong suốt biến theo màu sắc của ánh sáng và tăng dần từ màu đỏ đến màu tím. Do đó tán sắc ánh sáng chính là sự phân tích một chùm ánh sáng phức tạp thành các chùm ánh sáng đơn sắc.

Thí nghiệm về tán sắc ánh sáng

Newton là một nhà vật lý, nhà thiên văn học, toán học, nhà thần học người Anh, ông đã thực hiện thí nghiệm như sau:

Sau đó ông thu được kết quả:

Vệt sáng F’ trên màn M bị dịch xuống phía đáy lăng kính, đồng thời trải dài thành một dải nhiều màu, từ trên xuống dưới lần lượt là: đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím. Dải ánh sáng này chính là quang phổ của mặt trời. Bản chất ánh sáng mặt trời là ánh sáng trắng, khi qua lăng kính P gây là hiện tượng tán sắc ánh sáng.

Thí nghiệm Newton về ánh sáng đơn sắc

Trên màn M ở thí nghiệm trên, Newton rạch một khe hẹp F’ song sóng với F và xê dịch màn M để đặt F’ vào đúng chỗ một màu như hình dưới đây:

Cho một chùm sáng một màu thu được sau màn M khúc xạ qua một lăng kính P’ giống với lăng kính P. Hứng chùm tia ló trên một màn M’, ông thấy vệt sáng trên màn M’, tuy vẫn dịch chuyển về phía đáy của P’, nhưng vẫn giữ nguyên màu.

Từ đây ta có thể kết luận được rằng: Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng chỉ có một màu nhất định và không bị tán sắc khi truyền qua lăng kính.

Giải thích hiện tượng tán sắc

Newton muốn biết có phải là thủy tinh đã làm thay đổi màu sắc của ánh sáng hay không, ông đã làm thí nghiệm như sau:

Ông tiến hành tách một chùm ánh sáng màu vàng trong dải màu, rồi cho nó khúc xạ qua lăng kính thứ hai

Sau đó ông thu được kết quả: Chùm sáng bị lệch về phía đáy do khúc xạ nhưng không bị đổi màu.

Ánh sáng trắng là hỗn hợp của nhiều ánh sáng đơn sắc. Chiết suất thủy tinh đối với các ánh sáng đơn sắc có màu khác nhau là khác nhau. Vậy nên góc lệch của chúng khi truyền qua lăng kính là khác nhau, kết quả là khi ló ra khỏi lăng kính, chúng không trùng phương nữa mà bị tách ra.

Từ kết quả thí nghiệm ta rút ra: Tia đỏ bị lệch ít nhất, tia tím bị lệch nhiều nhất. Do đó chiết suất của ánh sáng tím là lớn nhất, chiết suất của ánh sáng đỏ là nhỏ nhất:

• nđỏ < ncam < nvàng < nlục < nlam < nchàm < ntím

Công thức tán sắc ánh sáng

Qua các thí nghiệm bên trên, ta có các công thức thường gặp về sự tán sắc ánh sáng như sau:

Tên	Công thức
Tổng quát	sini1 = n.sinr1 sini2 = n.sinr2 A = r1+r2
Tính góc lệch	Góc lệch là góc tạo bởi tia tới và tia ló. Với mỗi mặt phẳng khúc xạ: D = |i – r| Với lăng kính: D = (i1 + i2) – (r1 + r2) D= i1 + i2 – A
Góc lệch cực tiểu	D nhỏ nhất khi i1 = i2 = i và r1 = r2 = A/2 → D min = 2i – A
Các góc nhỏ	Các góc nhỏ: i1 = n.r1; i2 = n.r2; D = (n – 1).A Góc lệch khi đó: D = (n – 1).A
Phản xạ toàn phần	Điều kiện: n1 > n2; i > igiới hạn với sinigiới hạn = n2/n1

Ứng dụng hiện tượng tán sắc

Tán sắc ánh ánh là hiện tượng vật lý rất thú vị nó được ứng dụng vào một số lĩnh vực trong cuộc sống như:

• Để lý giải cho hiện tượng quang học trong khí quyển như hiện tượng xuất hiện cầu vồng sau mưa.
• Được dùng để sản xuất ra máy quang phổ lăng kính dùng để phân tách những chùm ánh sáng đa sắc.

Trên đây là những thông tin về hiện tượng tán sắc ánh sáng mà AME Group muốn chia sẻ đến bạn. Mong rằng bài viết sẽ đem lại bạn nhiều kiến thức bổ ích. Cảm ơn các bạn đã theo dõi bài viết.