Khi thay đổi khoảng cách giữa hai khe thay đổi a thì có thể tại điểm M trên màn lúc đầu là vân sáng tối sẽ chuyển thành vân tối sáng có bậc cao hơn hoặc thấp hơn tùy thuộc a tăng hay giả
Trang 1
x
i
GIAO THOA ÁNH SÁNG
Vấn đề 1: Giao thoa với ánh sáng đơn sắc
Kết quả 1: Vị trí vân
*Hiệu đường đi của hai sóng kết hợp đến M: 2 1
ax
d d
D
*Khoảng vân: i D
a
*Vân sáng: d2 d1 ax k x k D
Vân sáng trung tâm: d2 d1 0 x 0i
Vân sáng bậc 1: d2 d1 x i
Vân sáng bậc 2: d2 d1 2 x 2i
…
Vân sáng bậc k: d2 d1 k x ki
*Vân tối: d2 d1 ax m 0, 5 x m 0, 5i
Vân tối thứ 1 d2d1 1 0, 5 x 1 0, 5i
Vân tối thứ 2: d2d1 2 0, 5 x 2 0, 5i
…
Vân tối thứ n: d2d1 n0, 5 x n0, 5i
*Để kiểm tra tại M trên màn là vân sáng hay vân tối thì ta căn cứ vào:
Nếu cho tọa độ
= số nguyên vân sáng
= số bán nguyên vân tối Nếu cho hiệu đường đi
Trang 22 1
d d
d
6 3
0, 6.10 2
1
1, 2.10
D
a
2 1
d d d
= số nguyên vân sáng
= số bán nguyên vân tối
Ví dụ 1: Trong thí nghiệm giao thoa Y-âng, khoảng cách hai khe là 1,2 mm, khoảng cách giữa mặt
phẳng chứ hai khe và màn ảnh là 2 m Người ta chiếu vào khe Y-âng bằng ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,6 µm Xét tại hai điểm M và N trên màn có tọa độ lần lượt là 6 mm và 15,5 mm là vị trí vân sáng hay vân tối?
A M sáng bậc 2; N tối thứ 16 B M sáng bậc 6; N tối thứ 16
C M sáng bậc 2; N tối thứ 9 D M tối 2; N tối thứ 9
Hướng dẫn
Vân sáng bậc 6
6
M
x
i
Tối thứ 15,5 + 0,5 = 16
15, 5
x
Chọn B
Ví dụ 2: Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, nguồn sáng gồm các bức xạ có bước sóng
lần lượt là = 720 nm, = 540 nm, = 432 nm và = 360 nm Tại điểm M trong vùng giao 1 2 3 4
thoa trên màn mà hiệu khoảng cách đến hai khe bằng 1,08 µm có vân sáng
A bậc 3 của bức xạ 4 B bậc 3 của bức xạ 3
C bậc 3 của bức xạ 1 D bậc 3 của bức xạ 2
Hướng dẫn
Vân sáng: d2 d1 k = số nguyên vân sáng
Vân tối: d2d1m0, 5 = số bán nguyên vân tối
96 vân tối thứ 2 vân tối thứ 3
1
1, 08.10
1, 5 720.10
d
9 3
1, 08.10
2, 5 432.10
d
96 vân sáng thứ 2 vân sáng bậc 3
2
1, 08.10
2 540.10
d
9 4
1, 08.10
3 360.10
d
Trang 3Khi thay đổi khoảng cách giữa hai khe (thay đổi a) thì có thể tại điểm M trên màn lúc đầu là vân sáng (tối) sẽ chuyển thành vân tối (sáng) có bậc cao hơn hoặc thấp hơn tùy thuộc a tăng hay giảm
0, 5
'
Khi thay đổi khoảng cách hai khe đến màn (thay đổi D) thì có thể tại M trên màn lúc đầu là vân sáng (tối) sẽ chuyển thành vân tối (sáng) có bậc coa hơn hoặc thấp hơn tùy thuộc D giảm hay tăng
0, 5
'
k
Ví dụ 1: (ĐH – 2012) Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa với ánh sáng đơn sắc có bước sóng ,
khoảng cách giữa hai khe hẹp là a, khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe hẹp đến màn quan sát là 2m Trên màn quan sát, tại điểm M cách vân sáng trung tâm 6 mm, có vân sáng bậc 5 Khi thay đổi khoảng cách giữa hai khe hẹp một đoạn bằng 0,2 mm sao cho vị trí vân sáng trung tâm không thay đổi thì tại M có vân sáng bậc 6 Giá trị của bằng
A 0,60 µm B 0,50 µm C 0,45µm D 0,55 µm
Hướng dẫn
Vì bậc vân tăng lên nên a tăng thêm: 5 6
0, 2
M
x
Chọn A
M
ax
Ví dụ 2: Trong thí nghiệm Y-âng, nguồn S phát bức xạ đơn sắc , màn quan sát cách mặt phẳng
hai khe một khoảng không đổi D, khoảng cách giữa hai khe S1S2 = a có thể thay đổi (nhưng S1 và S2 luôn cách đều S) Xét điểm M trên màn, lúc đầu là vân sáng bậc 4, nếu lần lượt giảm hoặc tăng khoảng cách S1S2một lượng ∆a thì tại đó là vân sáng bậc k và bậc 3k Nếu tăng khoảng cách S1S2 thêm 2∆a thì tại M là
A vân tối thứ 9 B vân sáng bậc 9 C vân sáng bậc 7 D vân sáng bậc 8
Hướng dẫn
Trang 41 3 0, 5 3
M
M
D
x k
a a
a a
a a
Chọn D
4
'
4.2 '
M
M
D
x
k a
k D
x k
a a
Ví dụ 3: Trong thí nghiệm giao thoa Y-âng, nguồn S phát ra ánh sáng đơn sắc có bước sóng
người ta đặt màn quan sát cách mặt phẳng hai khe một khoảng D thì khoảng vân là 1mm Khi
khoảng cách từ màn quan sát đến mặt phẳng hai khe lần lượt là D + ∆D hoặc D - ∆D thì khoảng vân thu được trên màn tương ứng là 2i và i Nếu khoảng cách từ màn quan sát đến mặt phẳng hai khe là
D + 3∆D thì khoảng vân trên màn là:
Hướng dẫn
Khoảng vân giao thoa:
1
2
3
D mm a
i
D a
D
i a
Khi D’ = D + 3∆D = 2D thì khoảng vân: ' Chọn C
Ví dụ 4: Trong thí nghiệm giao thoa Y-âng, khoảng cách hai khe là 0,5 mm Giao thoa thực hiện với
ánh sáng đơn sắc có bước sóng thì tại điểm M có tọa độ 1 mm là vị trí vân sáng bậc 2 Nếu dịch
màn xa thêm một đoạn 50/3 (cm) theo phương vuông góc với mặt phẳng hai khe thì tại M là vị trí vân tối thứ 2 Tính bước sóng
A 0,4 µm B 0,5 µm C 0,6 µm D 0,64 µm
Hướng dẫn
Chọn B
2
0, 5.10
M
M
D
x
a
m
x
Trang 5Ví dụ 5: (ĐH – 2013): Thực hiện thí nghiệm Y âng về giao thoa với ánh sáng có bước sóng
Khoảng cách giữa hai khe hẹp là 1 mm Trên màn quan sát, tại điểm M cách vân trung tâm 4,2 mm
có vân sáng bậc 5 Giữ cố định các điều kiện khác, di chuyển dần màn quan sát dọc theo đường thẳng vuông góc với mặt phẳng chứa hai khe ra xa cho đến khi vân giao thoa tại M chuyển thành vân tối lần thứ hai thì khoảng dịch màn là 0,6 m Bước sóng bằng:
A 0,6 µm B 0,5 µm C 0,7 µm D 0,4 µm
Hướng dẫn
M
D
a
Ban đầu, các vân tối tính từ vân trung tâm đến M lần lượt có tọa độ là 0,5i; 1,5i; 2,5i; 3,5i và 4,5i Khi dịch màn ra xa 0,6 m M trở thành vân tối lần thứ 2 thì x M= 3,5i’ hay
0, 6 3
M
D
a
Từ (1) và (2) tính ra: D = 1,4 m, = 0,6 µm Chọn A.
Quý thầy cô cần cuốn sách trên (bản word cuốn sách đầy đủ, chỉnh sửa được) xin vui lòng liên hệ với chúng tôi qua địa chỉ mail : giaovienchuyenly@gmail.com
Ví dụ 6: Thực hiện thí nghiệm Y âng về giao thoa ánh sáng có bước sóng Khoảng cách hai khe
hẹp là đến màn 1,2m Giữ cố định các điều kiện khác, giảm dần khoảng cách hai khe đến khi vân giao thoa tại M chuyển thành vân sáng lần thứ hai khoảng cách hai khe đã giảm 1/3 mm Bước sóng gần nhất giá trị nào nhất sau đây?
A 0,6 µm B 0,5 µm C 0,7 µm D 0,4 µm
Hướng dẫn
4, 5 4, 5 2, 7.10 1
M
D
a
Trang 6Ban đầu, các vân tối tính từ vân trung tâm đến M lần lượt có tọa độ là i; 2i; 3i và 4i Khi a giảm thì i tăng (các vân bậc cao dịch ra phía ngoài) M trở thành vân sáng lần thứ 2 thì x M 3 'i hay
3 3
10 / 3
M
D
a
Từ (1) và (2) tính ra: a = 1 mm, = 0,5 µm Chọn D.
Ví dụ 7: Thí nghiệm giao thoa I-âng với ánh sáng đơn sắc có bước sóng = 0,4 µm, khoảng cách
giữa hai khe a = 0,8 mm Gọi H là chân đường cao hạ từ S1tới màn quan sát và tại H là một vân tối Giữ cố định màn chứa hai khe, di chuyển từ từ màn quan sát ra xa và dọc theo đường thẳng vuông góc với mặt phẳng chứa hai khe thì chỉ có hai lần H là cực đại giao thoa Khi dịch chuyển màn như trên, khoảng cách giữa hai vị trí của màn để H là cực giao thoa lần đầu và H là cực tiểu giao thoa lần cuối là
Hướng dẫn
Tọa độ của điểm H là xH = 0,4 mm
Lúc đầu, H là một vân tối: x H m 0, 5 D
a
Khi D tăng thì m giảm nghĩa là các vân bậc cao chạy ra ngoài Vì chỉ có hai lần vân cực đại chạy qua nên m = 2 hay x H 2 0, 5 D
a
Khi cực đại lần đầu thì 2 ' '
2
H H
ax D
a
Khi cực đại lần cuối thì 0, 5 ' ''
0, 5
H H
ax D
a
Chọn D
0, 5 2
ax ax
Ví dụ 8: Thực hiện thí nghiệm Y âng về giao thoa với ánh sáng có bước sóng Trên màn quan
sát, tại điểm M có vân sáng Giữ cố định các điều kiện khác, di chuyển dần màn quan sát dọc theo đường thẳng vuông góc với mặt phẳng chưa hai khe ra xa một đoạn nhỏ nhất là 1/7 m thì M chuyển thành vân tối Dịch thêm một đoạn nhỏ nhất 0,6 m thì M lại là vân tối Tính khoảng cách hai khe đến màn ảnh khi chưa dịch chuyển
Trang 7Lúc đầu M là vân sáng bậc k: M
D
x k
a
Dịch lần một M là vân tối và lần hai M cũng là vân tối:
Chọn B
1
7
4
0, 5
1
0, 6 1, 5 0, 9
0, 6
1, 5
M
M
D
k
a
D
D
a
Kết quả 3: Số vân trên trường giao thoa và trên một đoạn
*Số vân trên trường
Trường giao thoa là vùng sáng trên màn
có các vân giao thoa
Bề rộng trường giao thoa L là khoảng
cách ngắn nhất giữa hai mép ngoài cùng của hai
vân sáng ngoài cùng Vì vậy, nếu đo chính xác L
thì số vân sáng trên trường giao thoa luôn nhiều
hơn số vân tối là 1
Thông thường bề rộng trường giao thoa
đối xứng qua vân trung tâm
Để tìm số vân sáng, tối trên trường giao
thoa ta thay vị trí vân vào điều kiện
x
sẽ được
0, 5
x ki
Hoặc có thể áp dụng công thức giải nhanh: 2 2 1
1
s
t s
L N
i
*Số vân trên đoạn MN nằm gọn trong trường giao thoa
+Tại M và N là hai vân sáng:
Trang 8i
s
MN
N
i
MN
N
i
+Tại M và N là hai vân tối:
1
s
t
MN
N
i
MN
N
i
+Tại M là vân sáng và tại N là vân tối:
0, 5
s t
MN
i
+Tại M là vân sáng và tại N chưa biết:
1
s
t
MN
N
i
N
+Tại M là vân tối và tại N chưa biết:
1
t
s
MN
N
i
N
+Cho tọa độ tại M và N:
(số giá trị nguyên k là số vân sáng, số giá trị nguyên m là số vân tối)
0, 5
x x ki x
Ví dụ 1: (ĐH – 2010) Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, hai khe được chiếu bằng ánh
sáng đơn sắc có bước sóng 0,6 µm Khoảng cách giữa hai khe là 1 mm, khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe đến màn quan sát là 2,5 m, bề rộng miền giao thoa là 1,25 cm Tổng số vân sáng và vân tối trong miền giao thoa là
A 19 vân B 17 vân C 15 vân D 21 vân
Hướng dẫn
Trang 9 12, 5
1 8
s
t s
L N
D
a
Chọn B
17
t s
N N
Ví dụ 2: Trong thí nghiệm giao thoa Y-âng, nguồn S phát ánh sáng đơn sắc có bước sóng = 0,5
µm chiếu vào hai khe S1 và S2 Gọi M và N là hai điểm nằm về 2 phía của vân trung tâm O trên màn Biết OM = 0,21 cm, ON = 0,23 cm và góc S1OS2 = 10-3 rad Tổng số vân sáng quan sát được trên đoạn MN bằng
Hướng dẫn
Số vân sáng trên đoạn MN: N M
D
a
0, 21.10 k.0, 5.10 10 0, 23.10 4, 2 k 4, 6
Có 9 giá trị Chọn B
4; 3; ; 4 :
k
Ví dụ 3: Trong thí nghiệm giao thoa Iâng, trên màn quan sát hai vân sáng đi qua hai điểm M và P
Biết đoạn MP dài 7,2 mm đồng thời vuông góc với vân trung tâm và số vân sáng trên đoạn MP nằm trong khoảng từ 11 đến 15 Tại điểm N thuộc MP, cách M một đoạn 2,7 mm là vị trí của một vân tối Số vân tối quan sát được trên MP là
Hướng dẫn
Số vân sáng trên đoạn MP: 11 N MP MP 1 15 0, 514 mm i 0, 72 mm
i
Trang 10Vì M vân sáng và N là vân tối nên: MN n0, 5i
0,514 0,72
2, 7
0, 5
2, 7
0, 6
4 0, 5
i
n
Số vân tối trên đoạn MP: 7, 2 12 Chọn B
0, 6
t
MP N
i
Quý thầy cô cần cuốn sách trên (bản word cuốn sách đầy đủ, chỉnh sửa được) xin vui lòng liên hệ với chúng tôi qua địa chỉ mail : giaovienchuyenly@gmail.com