Trung tâm khảo thí trực tuyến-Online Test Center-

Bài học lý thuyết || Lớp 12 & Luyện thi ĐH

Tuyển Tập Câu Hỏi Tự Luận Quang Học Câu 30 - 35

31. Hai bóng điện cùng một công suất có cường độ ánh sáng bằng nhau hay không?

Đèn ống huỳnh quang có hiệu suất lớn gấp vài lần (3 - 5lần) đèn dây tóc, nghĩa là khi tiêu thụ cùng một công suất điện như đèn dây tóc, thì phát ánh sáng nhiều gấp bấy nhiêu lần. Đèn điện dây than có cường độ sáng chỉ bằng 1/3 cường độ sáng của đèn dây tóc kim loại cùng một công suất. Đèn dây tóc vonfram chứa khí trơ có cường độ sáng gần gấp đôi đèn không chứa khí, cùng công suất. Nhưng hai đèn cùng dùng dây tóc vonfram, chứa cùng một khí trơ, dưới cùng một áp suất, cũng có cường độ sáng khác nhau khi tiêu thụ cùng một công suất điện, dưới hai hiệu điện thế khác nhau. Khi hiệu điện thế tăng gấp đôi, chẳng hạn từ 110 vôn lên 220 vôn, muốn giữ nguyên công suất của đèn phải tăng điện trở của đèn lên gấp bốn lần, đồng thời giảm một nửa cường độ của đèn. Tăng điện trở của dây, phải làm cho dây nhỏ đi. Nhưng nếu dây nhỏ mà nhiệt độ của dây vẫn như cũ, thì dây chóng đứt. Để cho đèn vẫn bền như cũ, phải cho nhiệt độ dây thấp hơn, tức là làm cho cường độ sáng của đèn nhỏ hơn. Vậy đứng về phương diện thắp sáng, đèn hoạt động dưới hiệu điện thế thấp lại có hiệu suất cao hơn (tức là phát được nhiều ánh sáng, và ánh sáng trắng hơn) đèn hoạt động dưới hiệu điện thế cao. Điều này thấy đặc biệt rõ, đối với đèn công suất nhỏ (dưới 50 oát). Vì vậy trong các dụng cụ quang học, như kính hiển vi, đèn chiếu v.v... người ta thường dùng đèn 6 vôn, 12 vôn.

32. Vì sao mắc một ngọn đèn ở giữa sân để đọc sách ta thấy kém sáng hơn khi ngồi đọc sách trong phòng với cùng một ngọn đèn ấy mặc dù khoảng cách giữa đèn và sách như nhau?

Muốn đọc sách ta phải bảo đảm một độ rọi cần thiết. (Độ rọi cần thiết để đọc sách khoảng 30 lux). Thắp đèn ở ngoài sân để đọc sách thì độ rọi của đèn chỉ do ánh sáng từ đèn trực tiếp chiếu tới. Nếu thắp đèn trong nhà, thì ngoài ánh sáng trực tiếp từ đèn, còn ánh sáng tán xạ từ trần nhà, tường cũng " rọi " tới trang sách. Do đó, độ rọi lớn hơn mặc dầu cường độ sáng của ngọn đèn, khoảng cách từ đèn tới trang sách như nhau. Chính vì vậy trần nhà thường được quét vôi trắng để tán xạ ánh sáng tốt hơn, tức là để làm tăng độ rọi trong phòng. Còn tường nhà thường được quét vôi vàng hoặc lục nhạt để tán xạ ánh sáng vàng, lục dịu mắt (mắt ta dễ nhạy cảm với ánh sáng vàng hoặc lục nhạt)

33. Dùng bóng điện mờ có lợi gì hơn bóng trong suốt?

Dùng đèn điện có bóng thuỷ tinh trong suốt có hai điều bất tiện :
1. Dây tóc bóng đèn có độ chói lớn, khi sử dụng phải treo cao hoặc phải dùng chao đèn che khuất dây tóc.
2. Nếu ta nhìn vào mặt được rọi sáng, chẳng hạn trang sách, trong ánh sáng tán xạ từ trang sách có một phần ánh sáng tán xạ cho ảnh biến dạng của dây tóc và làm lóa mắt, khó đọc sách.
Ngược lại đối với bóng đèn mờ, ánh sáng như toả ra từ khắp mặt ngoài của bóng, độ chói của nguồn giảm đi rất nhiều, nhìn thẳng vào bóng đèn ít bị lóa. Mặc khác dưới ánh sáng tán xạ của bóng điện mờ các vật phản xạ ít hơn, đọc sách dễ chịu hơn. Tuy nhiên trong phòng khách ở các khách sạn, phòng đợi ở các nhà ga, sân bay, ngoài các bóng đèn mờ, hoặc đèn ống huỳnh quang, người ta vẫn thường thắp thêm một số bóng đèn dây tóc, vì, chỉ dưới ánh sáng đèn điện dây tóc, kim cương, hột xoàn, mặt đá... trên nữ trang của các bà, các chị mới lấp lánh mạnh.

29. Vì sao các vật có màu sắc?

Màu sắc của một vật không trong suốt là màu của ánh sáng mà vật phản xạ và tán xạ. Màu của vật trong suốt là màu của ánh sáng mà vật cho truyền qua. Vì vậy, màu sắc của một vật vừa phụ thuộc vật, vừa phụ thuộc nguồn sáng chiếu sáng vật. Ở đây, chúng ta nói về màu sắc các vật được chiều bằng ánh sáng trắng. Nếu phản xạ và tán xạ đồng đều và mạnh tất cả các màu trong quang phổ của ánh sáng trắng, thì vật có màu trắng. Nếu hấp thụ hầu hết và đồng đều các màu của ánh sáng trắng, thì vật có màu đen. Vật trong suốt cho tất cả ánh sáng truyền qua là vật không màu. Thí dụ: nước, không khí, cồn. Vật phản xạ và tán xạ màu đỏ và hấp thụ hết tất cả các màu khác sẽ có màu đỏ. Thủy tinh hấp thụ tất cả các màu trừ màu lam sẽ có màu lam. Cũng có vật phản xạ, tán xạ một số màu và cho truyền qua một số màu khác. Khi nhìn vật đó qua ánh sáng phản xạ và tán xạ, thì nó có một màu nào đó; nhưng nhìn trong ánh sáng truyền qua lại thấy nó có màu khác. Chẳng hạn một lá vàng rất mỏng, có màu vàng khi nhìn trong ánh sáng phản xạ, nhưng soi lên lại thấy nó có màu lục. Màu sắc của vật trong suốt cũng phụ thuộc vào bề dày của nó. Ta thường thấy nước dưới ao, hồ sâu có màu lục, nhưng để một cốc nước hồ riêng biệt thì thấy nó trong suốt. Ánh sáng ban ngày truyền qua nước tới một độ sâu nào đó mới phản xạ lại. Nước lại hấp thụ ánh sáng có bước sóng dài nhiều hơn ánh sáng có bước sóng ngắn, truyền càng sâu xuống nước ánh sáng trắng càng mất nhiều màu đỏ và vàng. Do đó, nhìn xuống hồ ta thấy nước có màu lục.

35. Căn cứ vào màu của ngọn lửa, có thể đoán nhận trong chất đang chất có nguyên tố gì không?

Chất hơi khi phát sáng thì cho quang phổ vạch, nghĩa là ánh sáng của nó chỉ gồm một số màu, ứng với những bước sóng xác định. Bỏ vài hạt muối ăn vào ngọn lửa đèn cồn, ta thấy ngọn lửa có màu vàng đặc biệt. Quan sát ánh sáng vàng đó qua một kính quang phổ, ta thấy trên quang phổ có một vạch màu vàng, ở vị trí ứng với bước sóng 0,589μm. Khí hyđrô chứa trong một ống kín, ở áp suất vài milimet thuỷ ngân cũng phát sáng một cách dễ dàng, nếu ta gắn sẵn ở hai đầu ống hai điện cực, và nối hai cực này với một nguồn điện vài nghìn vôn. Khi đó hyđrô phát ánh sáng màu lam nhạt gần như trắng. Quan sát ánh sáng ấy qua kính quang phổ, ta thấy có bốn vạch : Đỏ, lam, chàm, tím.
Các chất khí như ôxy, nitơ, hêli, khí cacbônic, hoặc hơi nước, hơi kim loại v.v... khi phát sáng đều cho một quang phổ gồm nhiều vạch riêng biệt. Điều rất đặt biệt là vạch quang phổ của các nguyên tố khác nhau là khác nhau, và vạch quang phổ của một nguyên tố xác định là hoàn toàn không đổi, dù nguyên tố ấy hoá hợp với bất kỳ nguyên tố nào khác. Chẳng hạn, sut, cacbônat natri, muối ăn, khi nóng sáng bao giờ cũng cho vạch quang phổ màu vàng đặc trưng cho nguyên tố natri. Vì vậy muốn biết trong một chất có những nguyên tố gì, ta có thể đốt cho chất đó nóng sáng, và quan sát ngọn lửa qua một kính quang phổ : nhìn các vạch phổ, có thể biết, nguyên tố nào đã phát ra vạch ấy. Đó là cơ sở của phép phân tích quang phổ, một trong các phương pháp quan trọng nhất. Nếu chất phải phân tích chỉ chứa một, hai nguyên tố, thì nhiều khi chỉ cần nhìn màu sắc ngọn lửa, người có kinh nghiệm cũng đoán nhận được, đó là nguyên tố gì.