Bài tập Quang học và hạt nhân môn Vật lý hạt nhân đại cương | Trường Đại học Khoa học tự nhiên, Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh

TÀI LIỆU TỰ SOẠN (mang tính chất tham khảo)
Thực hiện: Đinh Ngọc Minh
BÀI: QUANG HỌC VÀ HẠT NHÂN 1. Quang học 1.1.
Phản xạ và khúc xạ ánh sáng
1.1.1. Kiến thức sử dụng 𝐜 v = 𝐧
1.1.2. Bài tập vận dụng
1. Một tia sáng đơn sắc đi từ môi trường 1 với chiết suất n1 = 1 đến môi trường 2
với chiết suất n2 = 1.5. Nếu như góc tới là 60o, tìm góc khúc xạ 4
2. Khi ánh sáng đi từ nước (nnước = ) sang không khí (nkk = 1). Góc tới bằng bao 3
nhiêu để có hiện tượng phản xạ toàn phần.
3. Một tia sáng đơn sắc đi từ môi trường 1 với chiết suất n1 = 1 đến môi trường 2
với chiết suất n2. Nếu như góc phản xạ là 60o, góc khúc xạ là 35o, vận tốc ánh
sáng truyền trong chân không c = 3.108m/s. Tính vận tốc ánh sáng truyền trong môi trường 2. 4
4. Khi ánh sáng đi từ nước (n = ) sang không khí, góc giới hạn phản xạ toàn 3
phần có giá trị là bao nhiêu.
5. Chiếu một chùm tia sáng song song trong không khí tới mặt nước (n = 4) với 3
góc tới là 450. Góc hợp bởi tia khúc xạ và tia tới là
Ban Học Tập Lễ Kết Nghĩa Dược Khoa 2024
TÀI LIỆU TỰ SOẠN (mang tính chất tham khảo)
Thực hiện: Đinh Ngọc Minh
6. Một bản mặt song song có bề dày 10cm, chiết suất n = 1,5 được đặt trong
không khí. Chiếu tới bản một tia sáng SI có góc tới 450. Khoảng cách giữa tia tới và tia ló là ?
7. Một tia sáng đi từ không khí vào khối chất chiết suất √2, góc tới 45o, vận tốc
ánh sáng trong không khí 3.108m/s. Tính góc lệch D tạo bởi tia tới và tia khúc xạ. GIẢI CHI TIẾT
1. Một tia sáng đơn sắc đi từ môi trường 1 với chiết suất n1 = 1 đến môi trường 2
với chiết suất n2 = 1.5. Nếu như góc tới là 60o, tìm góc khúc xạ Giải
n1.sini = n2sinr  1.sin60 = 1,5.sinr  r ≈ 35o15’ 4
2. Khi ánh sáng đi từ nước (nnước = ) sang không khí (nkk = 1). Góc tới bằng bao 3
nhiêu để có hiện tượng phản xạ toàn phần. Giải
Để có hiện tượng phản xạ toàn phần => i ≥ igh n 1 3 sini không khí gh = = = => igh ≈ 48o35’ n 4 nước 4 3
3. Một tia sáng đơn sắc đi từ môi trường 1 với chiết suất n1 = 1 đến môi trường 2
với chiết suất n2. Nếu như góc phản xạ là 60o, góc khúc xạ là 35o, vận tốc ánh
sáng truyền trong chân không c = 3.108m/s. Tính vận tốc ánh sáng truyền trong môi trường 2. Giải i = r = 60o
n1.sini = n2.sinr  1.sin60 = n2.sin35  n2 = 1,51 c 3.108 v = = ≈ 1,987.108 (m/s) n2 1,51
Ban Học Tập Lễ Kết Nghĩa Dược Khoa 2024
TÀI LIỆU TỰ SOẠN (mang tính chất tham khảo)
Thực hiện: Đinh Ngọc Minh 4
4. Khi ánh sáng đi từ nước (n = ) sang không khí, góc giới hạn phản xạ toàn 3
phần có giá trị là bao nhiêu. Giải
Để có hiện tượng phản xạ toàn phần => i ≥ igh n 1 3 sini không khí gh = = = => igh ≈ 48o35’ n 4 nước 4 3
5. Chiếu một chùm tia sáng song song trong không khí tới mặt nước (n = 4) với 3
góc tới là 450. Góc hợp bởi tia khúc xạ và tia tới là Giải 4 nkk = 1 < nnước = 3 4
nkk.sini = nnước.sinr 1.sin45 = .sinr  r = 32o2’ 3
Góc hợp bởi tia khúc xạ và tia tới là: i – r = 45o – 32o2’ = 12o58’
6. Một bản mặt song song có bề dày 10cm, chiết suất n = 1,5 được đặt trong
không khí. Chiếu tới bản một tia sáng SI có góc tới 450. Khoảng cách giữa tia tới và tia ló là ? Giải
Ban Học Tập Lễ Kết Nghĩa Dược Khoa 2024
TÀI LIỆU TỰ SOẠN (mang tính chất tham khảo)
Thực hiện: Đinh Ngọc Minh
n1.sini = n2.sinr1  1.sin45 = 1,5.sinr1  r1 ≈ 28o8’
i2 = r1 (2 góc so le trong) ≈ 28o8’ IK 30√7 cosi2 =
 cos28o8’ = 10  I1I2 = ≈ 11,34 (cm) I1I2 I1I2 7 I2I1H
̂ = i1 − r1 = 45o − 28,8o ≈ 16,2o HI => sinI 2 2I1H ̂ =
=> HI2 ≈ 11,34.0,28 ≈ 3,16 (cm) I1I2
7. Một tia sáng đi từ không khí vào khối chất chiết suất √2, góc tới 45o, vận tốc
ánh sáng trong không khí 3.108m/s. Tính góc lệch D tạo bởi tia tới và tia khúc xạ. Giải
n1.sini = n2.sinr  1.sin45 = √2.sinr  r = 30o i – r = 45o – 30o = 15o
2. Hấp thu ánh sáng – phân cực ánh sáng 2.1.
Kiến thức sử dụng - Định luật Malus: o I Kính phân CỰC: I 0 1 = 2
o Kính phân TÍCH: I2 = I1cos2 θ I - Độ hấp thụ: T = I0 I
- Độ truyền qua: D = lg 0 I φ
- Góc quay của dung dịch: C = [a]d Trong đó: C: nồng độ φ: góc quay d: bề dày
[a]: hệ số quay cực riêng
Ban Học Tập Lễ Kết Nghĩa Dược Khoa 2024
TÀI LIỆU TỰ SOẠN (mang tính chất tham khảo)
Thực hiện: Đinh Ngọc Minh 2.2.
Bài tập vận dụng
1. Độ hấp thụ của dung dịch có độ truyền qua 30% ở bước sóng 640nm là bao
nhiêu ? Để giải quyết nó, nó là đủ để sử dụng các định nghĩa về độ hấp thụ và truyền qua.
2. Góc hợp bởi hai tiết diện chính của kính phân cực và kính phân tích bằng θ cho
một chùm tia sáng tự nhiên lần lượt truyền qua hai kính đó. Biết rằng hai kính
cùng hấp thụ và phản xạ 8% cường độ chùm sáng đập vào chúng; sau khi
truyền qua kính phân tích, cường độ sáng bằng 9% cường độ ánh sáng tự nhiên
tới kính phân cực. Hãy xác định góc θ.
3. Một ống dung dịch cồn long não dài 20cm sẽ làm quay mặt phẳng phân cực
của ánh sáng một góc 33 độ. Tính nồng độ của long não trong dung dịch này.
Biết góc quay đặc trưng của long não 54 (độ.cm3)/(dm.g)
4. Tính góc quay đặc trưng của dung dịch đường biết: bề dày dung dịch 20cm,
toàn bộ thể tích dung dịch là 120cm3. Lượng đường hòa tan là 6g và góc quay
của kính phân tích để cường độ ánh sáng phục hồi lại giá trị cũ là 6,6o
5. Giữa hai nicol trong phân cực kế, đặt một ống thủy tinh dài 20cm chứa dung
dịch đường C = 0,2g/cm3. Góc quay riêng đối với ánh sáng của Natri là
67,8 độ.cm3/g.dm. Tính góc quay mặt phẳng phân cực do đường gây ra.
6. Ánh sáng tự nhiên có cường độ Io qua kính phân cực hấp thụ 8%. Tính tỷ số
cường độ giữa ánh sáng thoát ra và Io
7. Kính phân cực và kính phân tích đặt sao cho cường độ sáng thoát ra mạnh nhất.
Sau đó ta xoay kính phân tích 30o. Tính tỉ số cường độ của ánh sáng thoát ra
khỏi kính phân tích so với cường độ sáng mạnh nhất.
8. Chiếu một chùm tia sáng song song vuông góc với bề mặt của bảng tourmaline.
Xoay bảng tourmaline xung quanh phương truyền sóng và nhận thấy cường độ
ánh sáng ló không thay đổi theo góc quay và bằng ? GIẢI CHI TIẾT
1. Độ hấp thụ của dung dịch có độ truyền qua 30% ở bước sóng 640nm là bao
nhiêu ? Để giải quyết nó, nó là đủ để sử dụng các định nghĩa về độ hấp thụ và truyền qua.
Ban Học Tập Lễ Kết Nghĩa Dược Khoa 2024
TÀI LIỆU TỰ SOẠN (mang tính chất tham khảo)
Thực hiện: Đinh Ngọc Minh Giải I T = = 30% I0 I D = lg 0 = -lg0,3 ≈ 0,523 I
2. Góc hợp bởi hai tiết diện chính của kính phân cực và kính phân tích bằng θ cho
một chùm tia sáng tự nhiên lần lượt truyền qua hai kính đó. Biết rằng hai kính
cùng hấp thụ và phản xạ 8% cường độ chùm sáng đập vào chúng; sau khi
truyền qua kính phân tích, cường độ sáng bằng 9% cường độ ánh sáng tự nhiên
tới kính phân cực. Hãy xác định góc θ. Giải
Xét chùm sáng sau kính phân CỰC: I1 = (100% - 8%).50% I0 = 46%I0
Xét chùm sáng sau kính phân TÍCH: I2 = [(100% - 8%)I1]cos2θ (Định luật Malus)  9%
I2 = 92%.46%.I0. cos2θ  cos2θ = => θ ≈ 62o32’ 92%.46%
3. Một ống dung dịch cồn long não dài 20cm sẽ làm quay mặt phẳng phân cực
của ánh sáng một góc 33 độ. Tính nồng độ của long não trong dung dịch này.
Biết góc quay đặc trưng của long não 54 (độ.cm3)/(dm.g) Giải φ 33𝑜 C = = ≈ 0,306 (g/cm3) [a]d 54.2
4. Tính góc quay đặc trưng của dung dịch đường biết: bề dày dung dịch 20cm,
toàn bộ thể tích dung dịch là 120cm3. Lượng đường hòa tan là 6g và góc quay
của kính phân tích để cường độ ánh sáng phục hồi lại giá trị cũ là 6,6o Giải φ 6 6,6o C =  =
 [a] = 66 (độ.cm3)/(dm.g) [a]d 120 [a].2
5. Giữa hai nicol trong phân cực kế, đặt một ống thủy tinh dài 20cm chứa dung
dịch đường C = 0,2g/cm3. Góc quay riêng đối với ánh sáng của Natri là
67,8 độ.cm3/g.dm. Tính góc quay mặt phẳng phân cực do đường gây ra.
Ban Học Tập Lễ Kết Nghĩa Dược Khoa 2024
TÀI LIỆU TỰ SOẠN (mang tính chất tham khảo)
Thực hiện: Đinh Ngọc Minh Giải φ φ C =  0,2 =  φ = 27,12o [a]d 67,8.2
6. Ánh sáng tự nhiên có cường độ Io qua kính phân cực hấp thụ 8%. Tính tỷ số
cường độ giữa ánh sáng thoát ra và Io Giải 1 92%I0.2 = 46% I0
7. Kính phân cực và kính phân tích đặt sao cho cường độ sáng thoát ra mạnh nhất.
Sau đó ta xoay kính phân tích 30o. Tính tỉ số cường độ của ánh sáng thoát ra
khỏi kính phân tích so với cường độ sáng mạnh nhất. Giải I2 = Imaxcos230 = Imax.0,75 I2 75%I = max = 75% Imax Imax
8. Chiếu một chùm tia sáng song song vuông góc với bề mặt của bảng tourmaline.
Xoay bảng tourmaline xung quanh phương truyền sóng và nhận thấy cường độ
ánh sáng ló không thay đổi theo góc quay và bằng ? Giải I1 = I0cos290 = 0 3. Thấu kính mắt 3.1.
Kiến thức sử dụng - Độ tụ: D = 1 (dp) f
Thấu kính HỘI TỤ Thấu kính PHÂN KÌ Tiêu cự (f) > 0 < 0 1 1 1 Công thức = + f d d′
Ban Học Tập Lễ Kết Nghĩa Dược Khoa 2024
TÀI LIỆU TỰ SOẠN (mang tính chất tham khảo)
Thực hiện: Đinh Ngọc Minh Thật ngược chiều Ảo cùng chiều Ảnh (nằm sau thấu kính) (nằm trước thấu kính) 1 - Thị lực: T = (phút) αmin
- Đeo kính cận số n => D = -n 3.2.
Bài tập vận dụng
1. Khi ghép sát một thấu kính hội tụ có tiêu cự 30cm đồng trục với một thấu kính
phân kì có tiêu cự 10cm ta có được thấu kính tương đương với tiêu cự là ?
2. Đặt một vật vuông góc với trục chính của thấu kính hội tụ tiêu cự 20cm cách
thấu kính 100cm. Ảnh của vật cách thấu kính bao nhiêu ?
3. Một vật đặt trước một thấu kính 40cm cho một ảnh trước thấu kính 20cm. Đây là thấu kính gì ?
4. Vật sáng AB vuông góc với trục chính của thấu kính hội tụ cho ảnh ngược
chiều lớn gấp 4 lần AB và cách AB 100cm. Tiêu cự của thấu kính là ?
5. Mắt một người có thị lực 7/10, suy ra khả năng phân ly của mắt người đó là ?
6. Một người cận thị phải đeo kính cận số 0,5. Nếu xem ti vi mà không muốn đeo
kính người đó phải ngồi cách ti vi xa nhất là ?
7. Một người cận thị về già khi đọc sách cách mắt gần nhất 25cm phải đeo kính số
2. Khoảng nhìn rõ ngắn nhất của người đó là ?
8. Một người cận thị đeo kính có độ tụ -1,5dp thì nhìn rõ được các vật ở xa mà
không phải điều tiết. Khoảng thấy rõ lớn nhất của người đó là
9. Một người viễn thị có điểm cực cận cách mắt là 50cm. Khi đeo kính có độ tụ
+1dp, người này sẽ nhìn rõ được những vật gần nhất cách mắt ?
10. Mắt viễn nhìn rõ được vật đặt cách mắt gần nhất 40cm. Để nhìn rõ vật đặt cách
mắt gần nhất 25cm cần đeo kính có độ tụ ?
11. Mắt viễn nhìn rõ được vật đặt cách mắt gần nhất 40cm. Để nhìn rõ vật đặt cách
mắt gần nhất 25cm cần đeo kính (kính cách mắt 1cm) có độ tụ là ?
Ban Học Tập Lễ Kết Nghĩa Dược Khoa 2024
TÀI LIỆU TỰ SOẠN (mang tính chất tham khảo)
Thực hiện: Đinh Ngọc Minh GIẢI CHI TIẾT
1. Khi ghép sát một thấu kính hội tụ có tiêu cự 30cm đồng trục với một thấu kính
phân kì có tiêu cự 10cm ta có được thấu kính tương đương với tiêu cự là ? Giải 1 1 1 1 1 1 D = D1 + D2 => = +  = +  f = -15 (cm) f f1 f2 f 30 −10
2. Đặt một vật vuông góc với trục chính của thấu kính hội tụ tiêu cự 20cm cách
thấu kính 100cm. Ảnh của vật cách thấu kính bao nhiêu ? Giải 1 1 1 1 1 1 = +  = +  d’ = 25 (cm) f d d′ 20 100 d′
3. Một vật đặt trước một thấu kính 40cm cho một ảnh trước thấu kính 20cm. Đây là thấu kính gì ? Giải
Ảnh (ảo) trước thấu kính => Thấu kính phân kì
4. Vật sáng AB vuông góc với trục chính của thấu kính hội tụ cho ảnh ngược
chiều lớn gấp 4 lần AB và cách AB 100cm. Tiêu cự của thấu kính là ? Giải h′ d′ = = 4  d + d’ = 100 h d d’ = 80 (cm), d = 20 (cm) Ả 1 1 1
nh thật ngược chiều => Thấu kính hội tụ => = +  f = 16 (cm) f 20 80
5. Mắt một người có thị lực 7/10, suy ra khả năng phân ly của mắt người đó là ? Giải 1 1 T =  7/10 =  α α min ≈ 1,43’ min αmin
6. Một người cận thị phải đeo kính cận số 0,5. Nếu xem ti vi mà không muốn đeo
kính người đó phải ngồi cách ti vi xa nhất là ?
Ban Học Tập Lễ Kết Nghĩa Dược Khoa 2024
TÀI LIỆU TỰ SOẠN (mang tính chất tham khảo)
Thực hiện: Đinh Ngọc Minh Giải
Kính cận => Thấu kính phân kì => f < 0 => D < 0 => D = -0,5  1 1 f = = = - 2 (m) D −0,5  OCV = - f = 2 (m)
7. Một người cận thị về già khi đọc sách cách mắt gần nhất 25cm phải đeo kính số
2. Khoảng nhìn rõ ngắn nhất của người đó là ? Giải
Già, nhìn gần => Thấu kính hội tụ => f > 0
Kính số 2 => D = -2 => f = 0,5 (m) 1 1 1 1 1 1 = +  = +  d’ = - 50 (cm) f d d′ 50 25 d′
8. Một người cận thị đeo kính có độ tụ -1,5dp thì nhìn rõ được các vật ở xa mà
không phải điều tiết. Khoảng thấy rõ lớn nhất của người đó là Giải 2 D = -1,5 dp => f = - (m) 3 2 OCV = -f = (m) 3
9. Một người viễn thị có điểm cực cận cách mắt là 50cm. Khi đeo kính có độ tụ
+1dp, người này sẽ nhìn rõ được những vật gần nhất cách mắt ? Giải D = 1 (dp) => f = 1 (m) 1 1 1 1 1 1 1 = +  = +  dmin = (m) f dmin −OCc 1 dmin −0,5 3
10. Mắt viễn nhìn rõ được vật đặt cách mắt gần nhất 40cm. Để nhìn rõ vật đặt cách
mắt gần nhất 25cm cần đeo kính có độ tụ ? Giải 1 1 1 1 1 1 200 = +  = + => f = (cm) => D = 1,5 (dp) f d d′ f 0,25 −0,4 3
Ban Học Tập Lễ Kết Nghĩa Dược Khoa 2024
TÀI LIỆU TỰ SOẠN (mang tính chất tham khảo)
Thực hiện: Đinh Ngọc Minh
11. Mắt viễn nhìn rõ được vật đặt cách mắt gần nhất 40cm. Để nhìn rõ vật đặt cách
mắt gần nhất 25cm cần đeo kính (kính cách mắt 1cm) có độ tụ là ? Giải
d = 25 – 1 = 24 (cm), d’ = 1-40 = -39 (cm) 1 1 1 1 1 1 = +  = +
=> f = 0,624 (cm) => D = 1,6 (dp) f d d′ f 0,24 −0,39
4. Vật lý hạt nhân 4.1.
Kiến thức sử dụng
- Độ phóng xạ: H = N0. λ (Bq) 1 Ci = 3,7.1010 (Bq) ln2
- Hằng số phóng xạ: λ = (s) T
- Liều hấp thụ: 1 rad = 100erg/g 4.2.
Bài tập vận dụng
1. Tính khối lượng 40 K có độ phóng xạ 4,6μ Ci, chu kỳ bán rã 1,28.109 năm.
2. Liều lượng hấp thu 300rad tương đương với năng lượng hấp thu trên một đơn vị khối lượng bằng ?
3. Chu kỳ bán rã của 22 Na là 2,6 năm. Thời gian cần thiết để 5mg 22 Na lúc đầu còn lại 1mg là ? GIẢI CHI TIẾT
1. Tính khối lượng 40 K có độ phóng xạ 4,6μ Ci, chu kỳ bán rã 1,28.109 năm. Giải m m H 0 = N0.λ =
. 6,02.1023. ln2  4,6.10-6.3,7.1010 = . 6,02.1023. ln2 40 T 40 1,28.109.365.24.3600  m = 0,658 (g)
2. Liều lượng hấp thu 300rad tương đương với năng lượng hấp thu trên một đơn vị khối lượng bằng ? Giải
1rad = 100erg/g => 300rad = 30000erg/g
Ban Học Tập Lễ Kết Nghĩa Dược Khoa 2024
TÀI LIỆU TỰ SOẠN (mang tính chất tham khảo)
Thực hiện: Đinh Ngọc Minh
3. Chu kỳ bán rã của 22 Na là 2,6 năm. Thời gian cần thiết để 5mg 22 Na lúc đầu còn lại 1mg là ? Giải t t
m = m0.2−T  1 = 5. 2−2,6  t = 6,04 (năm)
Chúc các bạn học tốt! ☺
Ban Học Tập Lễ Kết Nghĩa Dược Khoa 2024