a Xác đ nh kho ng vân khi ngoài không khí... Ví d 1: Trong thí nghi m giao thoa ánh sáng b ng khe I-âng.
Trang 1D NG 3 GIAO THOA ÁNH SÁNG TRONG M T S TR NG H P C BI T
Bài toán 1: Giao thoa trong môi tr ng có chi t su t n
, v i n là chi t c a c a không khí, n là chi t su t c a môi tr ng th c hi n giao thoa Do n > n nên i < i
V y khi th c hi n giao thoa trong môi tr ng có chi t su t n > n thì kho ng vân gi m đi, h vân s sít l i
Ví d 1: Trong thí nghi m giao thoa khe I-âng, kho ng cách hai khe a = 0,8 mm Kho ng cách hai khe đ n màn D = 1
m Khi h đ t ngoài không khí ta chi u b ng ánh sáng đ n s c có b c sóng 640 nm
a) Xác đ nh kho ng vân khi ngoài không khí
b) Khi cho h vào trong n c có chi t su t n = 4/3 thì kho ng vân b ng bao nhiêu?
c) cho kho ng vân trong n c b ng v i ngoài không khí thì ph i d ch chuy n màn nh th nào?
Ví d 2: Trong thí nghi m I-âng, kho ng cách gi a hai khe là a = 1,5 mm và kho ng cách t hai khe đ n màn quan sát là D = 120 cm Chi u vào hai khe m t ánh sáng đ n s c có b c sóng K t qu thu đ c 13 vân sáng trên màn
và đo đ c kho ng cách gi a hai vân sáng ngoài cùng là 4,8 mm
a) Xác đ nh b c sóng
b) T i đi m M1 và M2 l n l t cách vân sáng chính gi a 1,4 mm và 2,0 mm có vân sáng hay vân t i ?
c) N u đ a toàn b h th ng vào trong n c có chi t su t n = 4/3 thì kho ng cách gi a hai vân sáng ngoài cùng là bao nhiêu?
Sμ a = 0,5 m b M 1 vân t i th 4, M 2 vân sáng th 5 c 3,6 mm
Trong thi nghiêm giao thoa anh sang v i khe I -âng, gi s ta đ t tr c khe S1môt ban thuy tinh co chiêu day e , chiêt suât n Ta kh o sát quang l t m t đi m M b t k trên màn t i hai ngu n
Hi u quang l lúc này là d2d1, trong đó d2 = d2
G i t là th i gian ánh sáng truy n t S1 t i M
t1 là th i gian ánh sáng đi ngoài không khí, t2 là th i gian ánh sáng đi trong
b n m ng
Ta có t t1 t2 d1 d1 e e,
n
là t c đ ánh sáng truy n trong b n m ng
d d e ne
d d (n 1)e
Lúc này, hi u quang l d2d1d2d1 (n 1)ed2 d1 (n 1)e
M T S TR NG H P GIAO THOA ÁNH SÁNG C BI T KHÁC
(TÀI LI U BÀI GI NG)
ây là tài li u tóm l c các ki n th c đi kèm theo bài gi ng “M t s tr ng h p giao thoa ánh sáng đ c bi t khác“ thu c
khóa h c LT H KIT-1 : Môn V t lí(Th y ng Vi t Hùng) t i website Hocmai.vn có th n m v ng ki n th c ph n
“M t s tr ng h p giao thoa ánh sáng đ c bi t khác”, B n c n k t h p theo dõi bài gi ng v i tài li u này
S1
S2
M
O
Trang 2Mà d2 d1 ax ax (n 1)e.
O là vân sáng trung tâm m i thì 0
0
trong đó, x0là đ d ch chuy n c a vân sáng trung tâm H vân c ng d ch chuy n m t đo n x0
V y khi đ t b n m ng song song tr c khe S1 thì h vân s d ch m t kho ng x0 (n 1)eD
a
v phía S1
Nh n xét:
N u đ t tr c khe S2 thì h vân d ch m t kho ng
o
( n 1 )eD x
a v phía khe S2
N u đ t tr c c hai khe thì h vân d ch m t kho ng xo = |xo1 – xo2|
Ví d 1: Trong thí nghi m giao thoa ánh sáng b ng khe I-âng Kho ng cách c a hai khe a = 2 mm, kho ng cách
c a hai khe đ n màn là D = 4 m Chi u vào hai khe b c x đ n s c Trên màn ng i ta đo đ c kho ng cách
gi a 5 vân sáng liên ti p là 4,8 mm
a) Tìm b c sóng c a ánh sáng dùng trong thí nghi m
đo n x 0 = 6 mm (v phía khe S 1 ) Tính chi t su t c a ch t làm b n m t song song
H ng d n gi i:
D
ax
V y chi t su t c a b n m ng là n = 1,6
Ví d 2: Khe I-âng có kho ng cách hai khe a = 1 mm đ c chi u b i m t ánh sáng đ n s c có = 0,5 m
a) T i v trí cách vân trung tâm 4,2 mm ta có vân sáng hay vân t i ? B c th m y? Bi t kho ng cách t hai khe
đ n màn là D = 2,4 m
b) C n ph i đ t b n m t có chi t suát n = 1,5 dày bao nhiêu ? Sau khe nào đ h vân d i đ n v trí trên
H ng d n gi i:
a) Ta có kho ng vân
6
M 3
x
V y t i M là vân t i b c 4
0
V y c n đ t b n m ng có đ dày e = 3,5 m đ h vân d i đ n v trí cách vân trung tâm 4,2 mm
N u đi m có t a đ 4,2 mm phía d ng thì đ t khe tr c S1còn ng c l i thì đ t b n m ng tr c khe S2
Ví d 3: Trong thí nghi m giao thoa, cho a = 4 mm, màn M cách hai khe m t đo n D = 2 m
a) Tính b c sóng Bi t kho ng cách c a hai vân sáng b c 2 là 1,5 mm
b) t b n m t song song b ng thu tinh có chi t su t n1 = 1,5 sau m t khe I-âng thì th y h vân trên màn di chuy n
m t đo n nào đó Thay đ i b n m t trên b ng m t b n thu tinh khác có cùng b dày thì th y h vân di chuy n m t
đo n g p 1,4 l n so v i lúc đ u Tính chi t su t n2 c a b n th hai
Trang 3
Ví d 4: Trong thí nghi m giao thoa ánh sáng I-âng, hai khe S1 và S2đ c chi u sáng b ng ánh sáng đ n s c Kho ng cách c a hai khe là a = 1 mm Kho ng cách gi a hai m t ph ng ch a hai khe đ n màn là D = 3 m
a) Bi t b c sóng c a chùm sáng đ n s c = 0,5 m Tìm kho ng cách gi a hai vân sáng ho c hai vân t i liên ti p
b) Hãy xác đ nh v trí vân sáng b c hai và vân t i th t trên màn quan sát
c) t ngay sau S1 m t b n m ng hai m t song song b dày e = 10 m H i h th ng vân giao thoa d ch chuy n v phía nào? N u chi t suát c a b n m ng là n = 1,51, tính đ d ch chuy n c a vân sáng chính gi a so v i khi ch a đ t
b n m t
Ví d 5: Trong thí nghi m giao thoa ánh sáng I-âng, hai khe S1 và S2đ c chi u sáng b ng ánh sáng đ n s c Kho ng cách c a hai khe là a = 2 mm Kho ng cách gi a hai m t ph ng ch a hai khe đ n màn là D = 1,5 m; bi t b c sóng c a chùm sáng đ n s c = 0,6 m t ngay sau S1 m t b n m ng hai m t song song b dày e = 4 m, chi t suát c a b n m ng là n = 1,51 a) H vân giao thoa d ch chuy n v phía nào, m t đo n b ng bao nhiêu? b) Tìm s vân sáng trong kho ng MN bi t MN = 15 mm, MO = 5 mm; ON = 10 mm
Bài toán 3: Giao thoa khi d ch chuy n ngu n sáng Khi ngu n S d ch chuy n theo ph ng song song v i S1S2 ch a hai khe thì hi u quang l lúc này là axay D d T i O là vân trung m i thì 0 x y 0 x Dy D d d D u tr ch ng t vân trung tâm d ch chuy n ng c l i v i chi u d ch chuy n c a ngu n S V y, vân trung tâm (ho c c h vân) d ch chuy n m t đo n x Dy d theo ph ng ng c l i v i chi u d ch chuy n c a ngu n S Ví d 1: M t ngu n sáng đ n s c S cách hai khe S1S2 trong thí nghi m I-âng m t kho ng 0,1 m, phát ra b c x có b c sóng = 0,6 m Hai khe cách nhau kho ng a = 2 mm và cách màn 2 m Cho ngu n sáng S d ch chuy n song song v i m t ph ng ch a 2 khe v phía S1 m t kho ng 2 mm thì h vân d ch chuy n trên màn m t kho ng bao nhiêu theo chi u nào? A 50 mm và d ch cùng chi u B 40 mm và d ch ng c chi u C 40 mm và d ch cùng chi u D 50 mm và d ch ng c chi u
Trang 4
Ví d 2: M t ngu n đi m S phát ánh sáng đ n s c chi u vào 2 khe h p song song cách đ u S t o ra h vân giao thoa trên màn quan sát đ t song song v i m t ph ng ch a hai khe Kho ng cách t ngu n S đ n m t ph ng ch a hai khe và
đ n màn quan sát l n l t là 0,3 m và 1,8 m Khi cho S d ch chuy n 2 mm theo ph ng song song v i m t ph ng
ch a 2 khe thì h vân giao thoa trên màn s
A.dch 10 mm ng c chi u d ch chuy n c a S B d ch 10 mm cùng chi u d ch chuy n c a S
C dch 20 mm ng c chi u d ch chuy n c a S D d ch 20 mm cùng chi u d ch chuy n c a S
Ví d 3: Trong thí nghi m giao thoa ánh sáng b ng khe I-âng, ánh sáng đ n s c có b c sóng = 0,5 m phát ra t khe h p S song song và cách đ u hai khe S1, S2 Kho ng cách gi a hai khe S1, S2 là 2 mm, màn ch a hai khe S1, S2 cách ngu n S m t kho ng 1 cm và song song v i màn quan sát Khi đ t ngay sau khe S1 m tb n thu tinh có b dày 4 m, chi t su t n = 1,5 thì h vân giao thoa b d ch chuy n h vân giao thoa tr v v trí c thì ng i ta ph i d ch chuy n khe S theo ph ng song song v i màn quan sát
A m t đo n 1 mm v phía khe S1 B m t đo n 1 mm v phía khe S2 C m t đo n 2 mm v phía khe S1 D m t đo n 2 mm v phía khe S2
Ví d 4: Trong thí nghi m giao thoa ánh sáng b ng khe I-âng, ánh sáng đ n s c có b c sóng = 0,5 m phát ra t khe h p S song song và cách đ u hai khe S1, S2 Kho ng cách gi a hai khe S1, S2 là 0,6 mm, màn ch a hai khe S1, S2 là D = 2m; kho ng cách t ngu n S đ n hai khe là d = 80 cm G i O là v trí vân trung tâm c a màn Cho khe S t nh ti n xuông d i theo ph ng song song v i màn H i S ph i d ch chuy n m t đo n t i thi u b ng bao nhiêu đ c ng đ sáng t i O chuy n t c c đ i sang c c ti u? /sμ Ngu n S d ch chuy n t i thi u m t đo n y = 0,4 mm
.Ví d 5: M t ngu n sáng S phát ánh sáng đ n s c chi u vào hai khe S1 và S2song song cách đ u S và cách nhau a = 0,6 mm Kho ng cách t S đ n hai khe là d = 0,5 m và đ n màn quan sát là L = 1,3 m a) Kho ng cách t vân sáng trung tâm đ n vân sáng th 5 là 4,3 mm Tính b c sóng c a ánh sáng chi u vào b) Cho S d ch chuy n m t kho ng 2 mm theo ph ng song song v i màn và vuông góc v i hai khe H i h vân trên màn d ch chuy n nh th nào?
Trang 5
Ví d 6: Th c hi n thí nghi m giao thoa b ng khe I-âng, kho ng cách
gi a hai khe b ng 1,2 mm kho ng cách t hai khe đ n màn b ng 1,8 m,
ngu n sáng có b c sóng 0,75 m đ t cách màn 2,8 m D ch chuy n
ngu n sáng S theo ph ng song song v i hai khe m t đo n y = 1,5
mm( nh hình v bên) Hai đi m M, N có t a đ l n l t là 4 mm và 9
mm S vân sáng và s vân t i trong đo n MN sau khi d ch chuy n
ngu n là
C 5 vân sáng, 5 vân t i D 4 vân sáng, 4 vân t i
Ví d 7: Th c hi n thí nghi m giao thoa b ng khe I-âng, kho ng cách gi a hai khe b ng 1,5 mm kho ng cách t hai khe đ n màn b ng 1,5 m, ngu n sáng có b c sóng 0,5 m đ t cách hai khe 0,5 m a) D ch chuy n ngu n sáng S theo ph ng song song v i hai khe v phía khe S1 m t đo n y = 1 mm thì h vân d ch chuy n nh th nào? b) Trong kho ng MN = 10 mm v i OM = ON = 5 mm có bao nhiêu vân t i? Ch xét tr ng h p N phía khe S2 /sμ H vân d ch chuy n 3 mm; trong kho ng MN có 20 vân t i