Công thức tán sắc ánh sáng và các vấn đề liên quan

Cầu vồng chính là hiện tượng tự nhiên để ví dụ cho hiện tượng tán sắc ánh sáng. Vậy công thức tán sắc ánh sáng là gì và có những vấn đề liên quan đến tán sắc ánh sáng nào. Trong bài viết dưới đây Trung tâm sửa chữa điện lạnh – điện tử Limosa sẽ chia sẻ đến bạn kiến thức bổ ích về hiện tượng này. 

1. Tìm hiểu về hiện tượng tán sắc ánh sáng 

Trước khi nắm được công thức tán sắc ánh sáng thì việc hiểu rõ về tán sắc ánh sáng là rất quan trọng. Do đó mà Trung tâm sửa chữa điện lạnh – điện tử Limosa sẽ chia sẻ tới bạn những lý thuyết liên quan đến tán sắc ánh sáng dưới đây để bạn có thể hiểu rõ về hiện tượng này. 

1.1. Khái niệm

Tán sắc ánh sáng chính là sự phân tách một chùm sáng phức tạp thành những chùm sáng đơn sắc. Dải màu sau khi tán sắc sẽ được gọi là quang phổ, quang phổ ánh sáng trắng sẽ bao gồm 7 màu chính đó là: đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím.

Thực tế thì ánh sáng trắng sẽ không phải là ánh sáng đơn sắc mà chúng chính là hỗn hợp của nhiều ánh sáng đơn sắc có màu biến thiên liên tục từ đỏ cho tới tím. Chiết xuất của những chất trong suốt biến theo màu sắc của ánh sáng và sẽ tăng dần từ màu đỏ đến màu tím. Theo đó mà tán sắc ánh sáng chính là sự phân tích 1 chùm ánh sáng phức tạp thành những chùm ánh sáng đơn sắc. 

1.2. Ánh sáng đơn sắc, ánh sáng trắng

Để nắm rõ hơn liên quan đến tán sắc ánh sáng thì hãy tìm hiểu kỹ hơn về các ánh sáng đơn sắc, ánh sáng trắng nhé. 

Cụ thể: 

• Ánh sáng đơn sắc chính là ánh sáng không bị tán sắc khi đi qua lăng kính. Mỗi ánh sáng đơn sắc sẽ có một màu gọi là màu đơn sắc. Mỗi màu đơn sắc ở trong mỗi môi trường sẽ có một bước sóng xác định.
• Khi truyền qua những môi trường trong suốt khác nhau vận tốc của ánh sáng sẽ thay đổi, bước sóng của ánh sáng cũng thay đổi còn tần số của ánh sáng thì không thay đổi.
• Ánh sáng trắng chính là tập hợp của vô số ánh sáng đơn sắc khác nhau có màu biến thiên liên tục từ đỏ cho tới tím.
• Dải có màu như cầu vồng (có vô số màu nhưng sẽ được chia thành 7 màu chính gồm đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím) được gọi là quang phổ của ánh sáng trắng.
• Chiết xuất của những chất trong suốt biến thiên theo màu sắc ánh sáng và tăng dần từ màu đỏ tới màu tím.

1.3. Ứng dụng của tán sắc ánh sáng

Về ứng dụng của tán sắc ánh sáng như sau: 

• Máy quang phổ phân tích 1 chùm sáng đa sắc, do những vật sáng phát ra, thành các thành phần đơn sắc.
• Hiện tượng cầu vồng xảy ra do sự tán sắc ánh sáng, những tia sáng Mặt Trời đã bị khúc xạ và phản xạ trong những giọt nước trước khi tới mắt ta.

1.4. Giải thích hiện tượng tán sắc

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

Ông tiến hành tách 1 chùm ánh sáng màu vàng trong dải màu, rồi sau đó cho nó khúc xạ qua lăng kính thứ hai. Tiếp theo đó ông thu được kết quả: Chùm sáng bị lệch về phía đáy do khúc xạ nhưng mà không bị đổi màu.

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

Từ kết quả thí nghiệm thì có thể rút ra: Tia đỏ bị lệch ít nhất, tia tím bị lệch nhiều nhất. Theo đó mà 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

2. Công thức tán sắc ánh sáng

Vậy công thức tán sắc ánh sáng như thế nào? Cụ thể qua các thí nghiệm và phân tích trên, chúng ta có thể rút ra được công thức tán sắc ánh sáng thường gặp như sau: 

Tên	Công thức
Tổng quát	sini1 = n.sinr1sini2 = n.sinr2A = 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).AGóc lệch khi đó: D = (n – 1).A
Phản xạ toàn phần	Điều kiện: n1 > n2; i > i giới hạn với sini giới hạn = n2/n1

Hy vọng với kiến thức về tán sắc ánh sáng và công thức tán sắc ánh sáng nêu trên sẽ giúp bạn có thể dễ dàng áp dụng trong các bài tập của mình. Theo dõi Trung tâm sửa chữa điện lạnh – điện tử Limosa để biết thêm nhiều kiến thức toán học, vật lý bổ ích khác nhé.