TIẾT 65: ĐO BƯỚC SÓNG ÁNH SÁNG doc

- Mối quan hệ giữa màu sắc của ánh sáng đơn sắc và bước sóng ánh sáng.. Điều kiện này sẽ được thỏa mãn nếu hiệu đường đi của 2 sóng ánh sáng từ 2 nguồn kết hợp S1, S2 đến điểm A bằng một

TIẾT 65: ĐO BƯỚC SÓNG ÁNH SÁNG

I MỤC ĐÍCH YÊU CẦU:

A Trọng tâm:

- Các công thức xác định vị trí các vân và tính khoảng vân

- Mối quan hệ giữa màu sắc của ánh sáng đơn sắc và bước sóng ánh sáng

B Kỹ năng:

- Giải các bài toán đơn giản về giao thoa

- Giải thích sự tạo thành quang phổ liên tục khi dùng ánh sáng trắng

C Phương pháp: Diễn giảng, pháp vấn, gợi mở

II CHUẨN BỊ:

GV: Tranh về quang phổ liên tục để giới thiệu cho học sinh các vùng màu khác nhau

HS: Xem Sgk và ôn lại phần “Sự giao thoa của sóng cơ học”

III TIẾN HÀNH LÊN LỚP:

A Ổn định:

B Kiểm tra:

1 Mô tả thí nghiệm Young về hiện tượng giao thoa ánh sáng?

2 Giải thích hiện tượng quan sát được trong thí nghiệm Young? Rút ra kết luận cần thiết?

C Bài mới:

I/ Tiếp tục thí nghiệm Young:

Hình vẽ SGK

HS xác định:

Từ hình vẽ, ta có:

IH1 = IH2 =? 











 sin

2

a

H2A – H1A = ? (= 2IH1)

Mà: H2A, H1A = ?

(H2A = r2cos a2

H1A =r1 cos a1)

 H2A – H1A = ?

I KHOẢNG VÂN GIAO THOA:

a Vị trí vân giao thoa:

Trong thí nghiệm Young, để quan sát rõ các vân, ta đặt một màn E sau màn M12 (M12 // E) E cách màn M12 một khoảng là D

Lấy mặt phẳng vuông góc với các khe S1, S2 và mặt phẳng

E làm mặt phẳng hình vẽ

Gọi: a là khoảng cách giữa hai nguồn S1, S2

D là khoảng cách từ 2 nguồn S1, S2 đến màn E

IO là trung trực của S1, S2

A là vị trí của một vân sáng nào đó trên màn E và

A cách O một khoảng là x

Từ hình vẽ, ta có: IH1 = IH2 =

2

a

sin a

H2A – H1A = 2IH1

Và: r2cos a2 – r1 cos a1 = 2

2

a

sin a

=> r2cos a2 – r1 cos a1 = a sin a

 (r2cos a2 – r1 cos a1 = asin a)

Nhưng vì a1, a2, a là rất nhỏ,

nên có thể xem:

cos a1, cos a2  1

 r1cos a1  ? (r1)

 r2cos a2  ? (r2)

Và: sin a tg a = ?

















D

x IO

AO

Vậy: r2 – r1 =? 













D

x

a.

* Tại A để thỏa điều kiện là

một vân sáng (hai sóng tăng

cường lẫn nhau), thì hiệu

đường đi: r2 – r1 = ? (= a

D

x

=

k l)

 x = ? (= k

a

D



)

* Nếu tại A để thỏa điều kiện là

một vân tối (hai sóng triệt tiêu

Nhưng vì a1, a2, a là rất nhỏ, nên có thể xem:

r2cos a1  r1

r2cos a2  r2

sin a tg a =

D

x IO

AO



Vậy: r2 – r1 = a

D

x

 Tại A có vân sáng khi hai sóng ánh sáng S1 và S2 gởi đến A đồng pha với nhau và tăng cường lẫn nhau Điều kiện này sẽ được thỏa mãn nếu hiệu đường đi của 2 sóng ánh sáng từ 2 nguồn kết hợp S1, S2 đến điểm A bằng một

số nguyên lần bước sóng ánh sáng

Nghĩa là: S2A - S1A = k l

Hay: r2 – r1 = a

D

x

= k l

Vậy, vị trí vân sáng trên màn E, được xác định bởi hệ thức:

x = k

a

D



với k  Z

Nếu: k = 0  x = 0: vân sáng chính giữa nằm tại O

k = 1  x = 

a

D



: vân sáng bậc 1

k = 2… : vân sáng bậc 2

lẫn nhau), thì hiệu đường đi: r2

– r1 = ?

(= a

D

x

= 2

1

2 k

l)

 x = ? (=

2

1

2 k

a

D



)

b Giả sử ta có 2 vân sáng bậc

k và k + 1, khoảng cách giữa

chúng là I, vậy i = ?

(i = xk + 1 – xk)

Các vân sáng này nằm cách đều nhau, xen giữa 2 vân sáng cạnh nhau là một vân tối

 Nếu tại A là một vân tối, điều kiện này sẽ được thỏa mãn nếu hiệu đường đi của 2 sóng ánh sáng từ 2 nguồn kết hợp S1, S2 đến điểm A bằng một số lẽ lần nửa bước sóng ánh sáng

Nghĩa là: S2A - S1A =

2

1

2 k

.l

Hay: r2 – r1 = a

D

x

= 2

1

2 k

l

Vậy, vị trí vân tối trên màn E, được xác định bởi hệ thức:

x =

2

1

2 k

a

D



với k  Z

Nếu: k = 0  x =

a

D



2

1 : vân tối bậc 1 theo chiều dương

k = 1, 2 : vân tối bậc 2, 3 theo chiều dương

k = 1  x =

-a

D



2

1 : vân tối bậc 1 theo chiều âm

k = -2, -3: vân tối bậc 2, 3 theo chiều dương

b Khoảng vân: là khoảng cách giữa 2 vân sáng (hoặc hai

vân tối) cạnh nhau

Giả sử ta có 2 vân sáng bậc k và k + 1, khoảng cách giữa

chúng là:

i = xk + 1 – xk = (k + 1)

a

D



- k

a

D





a

D

i 



II/ a Ta đo chính xác được

khoảng cách từ hai khe S1, S2

đến màn ảnh E là: D

Dùng kính hiển vi hoặc kính

lúp ta đo được khoảng cách

giữa 2 khe là a và đo khoảng

vân i Từ D, a, i => đo l = ?

b Bằng cách đo trên, người ta

tính được bước sóng của một

số màu đơn sắc (bảng SGK)

 HS kết luận gì về bước sóng

của ánh sáng đơn sắc khác

nhau?

II BƯỚC SÓNG VÀ MÀU SẮC ÁNH SÁNG:

a Đo bước sóng ánh sáng bằng phương pháp giao thoa:

Nguyên tắc của việc đo bước sóng ánh sáng l là bằng phương pháp giao thoa là đo các khoảng cách: D, a, i =>

bước sóng của ánh sáng: l =

D ai

b Bước sóng và màu sắc ánh sáng:

- Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng có một bước sóng xác định

- Màu ứng với ánh sáng đó gọi là màu đơn sắc hay màu quang phổ

Đơn vị của bước sóng thường người ta đo bằng đơn vị mm (micrô mét): 1mm = 10-6m

D Củng cố: Nhắc lại các BT xác định: vị trí vân giao thoa; khoảng vân

E Dặn dò: BTVN: 3 – 4 Sgk trang 172 Chuẩn bị tiết sau “Bài tập”