Luyện thi THPT quốc gia 2016 chương 5 tính chất sóng của ánh sáng

Một lăng kính có góc chiết quang 600, chiếu một tia sáng đơn sắc màu cam tới mặt bên AB của lăng kính dưới góc tới i thì cho tia ló ra khỏi mặt AC với góc lệch cực tiểu bằng 300.. Chiếu

Chương V TÍNH CHẤT SÓNG CỦA ÁNH SÁNG

Bài 24 TÁN SẮC ÁNH SÁNG

I.Thí nghiệm về sự tán sắc ánh sáng của Niu-Tơn (1672)

Dụng cụ và bố trí

Kết quả:

-Vệt sáng F’ trên màn M bị dịch xuống phía đáy lăng kính,

đồng thời bị trải dài thành một dải màu sặc sỡ

-Quan sát kĩ dải màu, ta phân biệt được bảy màu lần lượt từ

trên xuống dưới (tức là từ đỉnh xuống đáy lăng kính) là: đỏ, da cam,

vàng, lục, làm, chàm, tím Đó cũng đúng là bảy màu của cầu vồng

-Ranh giới giữa các màu không rõ rệt, tức là màu nọ chuyển

dần sang màu kia một cách liên tục

-Dải màu quan sát được này là quang phổ của ánh sáng Mặt Trời hay quang phổ của Mặt Trời Ánh sáng Mặt Trời là ánh sáng trắng

-Hiện tượng trên gọi là sự tán sắc ánh sáng (gây ra bởi lăng kính P)

II.Thí nghiệm với ánh sáng đơn sắc của Niu-Tơn

Dụng cụ và bố trí:

Kết quả:

-Chùm ánh sáng vàng, tách ra từ quang phổ Mặt Trời nhờ

lăng kính P, sau khi đi qua lăng kính P’, chỉ bị lệch mà không bị

đổi màu

Khái niệm ánh sáng đơn sắc: Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng có

một màu nhất định và không bị tán sắc khi truyền qua lăng kính

III.Giải thích hiện tượng tán sắc

1.Khái niệm ánh sáng trắng

Ánh sáng trắng là hỗn hợp của nhiều ánh sáng đơn sắc khác nhau có màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím

2.Nguyên nhân của hiện tượng tán sắc ánh sáng

Chiết suất của các chất trong suốt biến thiên theo màu của sắc ánh sáng và tăng dần từ màu đỏ đến màu tím

3.Thế nào là sự tán sắc ánh sáng?

Sự tán sắc ánh sáng là sự phân tích một chùm ánh sáng phức tạp thành các chùm sáng đơn sắc

IV.Ứng dụng

-Giải thích được một số hiện tượng tự nhiên, ví dụ: cầu vồng bảy sắc

-Ứng dụng trong máy quang phổ lăng kính để phân tích một chùm sáng đa sắc thành các thành phần đơn sắc

BÀI TOÁN

Dạng 1 Tính toán về hiện tượng tán sắc ánh sáng

I.Phương pháp

1.Nguyên nhân của hiện tượng tán sắc ánh sáng

-Tần số là đại lượng đặc trưng cho sóng Màu sắc ánh sáng phụ thuộc tần số f Khi truyền trong các môi

trường khác nhau: tần số ánh sáng không đổi nên màu không đổi Vì chiết suất khác nhau nên vận tốc khác nhau dẫn đến bước sóng, khoảng vân thay đổi

-Liên hệ giữa chiết suất tuyệt đối và vận tốc truyền sáng

+Chiết suất tuyệt đối: n c

v

3.10 /

c m s là tốc độ truyền sáng trong chân không

+Chiết suất tỉ đối giữa hai môi trường: 2 1

21

n

-Do tia đỏ lệch ít hơn so với tia tím nên: nđỏ < nda cam < < ntím mà 𝑛 =𝒄𝒗  vđỏ > vda cam > > vtím -Sự phụ thuộc bước sóng ánh sáng trong môi trường:

+Bước sóng ánh sáng trong chân không: 0 c

f

Mặt Trời

G F P

F’

Đỏ Tím

P’

M M’

Vàng

V

+Bước sóng ánh sáng trong môi trường có chiết suất tuyệt đối n: v 0



Màu ánh sáng Bước sóng  (µm) Màu ánh sáng Bước sóng  (µm)

Lục 0,500 ÷ 0,575 Cần nhớ để làm bài toán về màu sắc

2.Tán sắc qua các dụng cụ quang học

-Định luật khúc xạ ánh sáng: 2

21 1

sin sin

kx

t

n n i

n

r   n  n với 2 1

n v -Điều kiện để có hiện tượng phản xạ toàn phần:

+Ánh sáng đi từ môi trường chiết quang hơn sang môi trường chiết quang kém

+Góc tới phải lớn hơn hoặc bằng góc giới hạn phản xạ

toàn phần ii gh với 2

1

sini gh n

n



a.Lăng kính

-Công thức lăng kính:

sin sin

i n r

i n r

A r r

D i i A







  



   



Chú ý:

+Khi góc tới i và góc chiết quang A đều nhỏ thì:

1

i nr i nr



  



+Lăng kính trong điều kiện góc lệch cực tiểu D = DMin thì tia ló và tia tới đối xứng nhau qua mặt

+Đối với tia đỏ:

d

A r r

D i i A







  



   



+Đối với tia tím:

t

i n r

A r r

D i i A







  



   



+Góc hợp bởi tia ló đỏ và tia ló tím:  D tD d  i2t i2d

+Độ rộng quang phổ là khoảng cách giữa hai vệt sáng ngoài cùng trên màn Nếu tia sáng trắng đi qua một đỉnh của lăng kính hoặc vuông góc với một cạnh của lăng kính (hình vẽ) thì ta có:

DT IO D  D

+Nếu một tia màu x có góc lệch cực tiểu thì:

min

1 1

2

x x

x

i i

i A

i n



  





b.Lưỡng chất phẳng

D

A

K

i 2

r 2

r 1

i 1

A

A

I

O

D

T

S

A

D

T

-Chiếu một chùm ánh sáng trắng hẹp

song song từ không khí vào nước

dưới góc tới i Ta có:

? sin sin sin

? tan tan

d

t

r

r



-Nếu ở dưới đáy bể đặt gương phẳng

thì chùm tán sắc phản xạ lên mặt nước có độ rộng D T' '2DT rồi ló ra ngoài với góc ló đúng bằng góc tới i nên độ rộng chùm ló ra là  0 

' 'sin 90

c.Bản mặt song song

Chiếu một chùm ánh sáng trắng hẹp song song từ không khí vào một bản

trong suốt có hai mặt song song dưới góc tới i Ta có:

sin sin sin ?; ?

tan tan

sin 90 cos







d.Thấu kính

-Tiêu cự của thấu kính:

1

TK

MT

n D

+R1, R2 là bán kính các mặt cong của thấu kính (R > 0 cho mặt cong lồi; R< 0 cho mặt cong lõm;

R  nếu là mặt phẳng)

+n TK và n MT là chiết suất của chất làm thấu kính và chiết suất của môi trường nơi đặt thấu kính +Nếu môi trường hai bên thấu kính là không khí thì ta có:

1

1

1

1

1

TK

t





-Công thức thấu kính 1 1 1 '. ; ' .

f  d d  d f d f

-Chùm sáng tới song song với trục chính của thấu kính hội cho chùm sáng ló đi qua tiêu điểm chính của thấu kính Do đó khoảng cách giữa hai tiêu điểm ảnh của tia ló màu đỏ và tia ló màu tím là: F F d t  f d  f t

II.Bài tập

Bài 1 Chiếu vào mặt bên của lăng kính có góc chiết quang 680 một chùm tia sáng trắng hẹp dưới góc tới

là 590 Biết góc lệch của tia màu tím là cực tiểu Chiết suất của chất làm lăng kinh đối với tia màu tím là

Bài 2 Một lăng kính có góc chiết quang 600, chiếu một tia sáng đơn sắc màu cam tới mặt bên AB của lăng kính dưới góc tới i thì cho tia ló ra khỏi mặt AC với góc lệch cực tiểu bằng 300 Nếu thay bằng ánh sáng đơn sắc khác có chiết suất 1,3 thì góc lệch của tia ló so với tia tới là

A.34,650 B.21,240 C.23,240 D.43,450

Bài 3 Một lăng kính thủy tinh có góc chiết quang A50, có chiết suất đối với ánh sáng đỏ và tím lần lượt bằng 1,643 và 1,685 Cho một chùm sáng trắng hẹp rọi vào một mặt bên của lăng kính dưới góc tới nhỏ

Độ rộng góc  của quang phổ ánh sáng Mặt Trời cho bởi lăng kính này là

Bài 4 Một lăng kính thủy tinh có góc chiết quang A40, đặt trong không khí Chiết suất của lăng kính đối với ánh sáng đỏ và tím lần lượt là 1,643 và 1,685 Chiếu một chùm tia sáng song song, hẹp gồm hai bức

xạ đỏ và tím vào mặt bên của lăng kính theo phương vuông góc với mặt này Góc tạo bởi tia đỏ và tia tím sau khi ló ra khỏi mặt bên kia của lăng kính xấp xỉ bằng

A.1,4160 B.0,3360 C.0,1680 D.13,3120

I

S

r t

r d

D t D d

i

S

I

a

I

O T

D

H

S

i

r t r d

r d

r t

i i

Bài 5 Một lăng kính thủy tinh có góc chiết quang 0

8

A Chiếu một tia sáng trắng vào mặt bên, gần góc chiết quang của lăng kính theo phương vuông góc với mặt pẳng phân giác của góc chiết quang Sau lăng kính người ta đạt một màn quan sát song song với mặt phân giác của lăng kính và cách mặt phân giác này 1,5m Biết chiết suất của lăng kính đối với tia đỏ là 1,50 và đối với tia tím là 1,54 Độ rộng của quang phổ liên tục trên màn quan sát là

Bài 6 Chiếu một chùm tia sáng trắng song song, hẹp vào mặt bên của một lăng kính có góc chiết quang

0

8

A theo phương vuông góc với mặt phẳng phân giác của góc chiết quang Biết chiết suất của lăng kính đối với ia đỏ là 1,5 còn đối với tia tím là 1,584 Màn M đặt song song và cách mặt phân giác một đoạn d, trên màn người ta thu được dải màu có bề rộng 10mm Khoảng cách d bằng

Bài 7 Một tia sáng vàng được chiếu vào mặt bên của một lăng kính dưới góc tới nhỏ Biết vận tốc của tia

vàng trong lăng kính là 1,98.108m/s Sau khi qua lăng kính, tia ló lệch so với tia tới một góc bằng 50 Góc chiết quang của lăng kính bằng

Bài 8 Một lăng kính có tiết diện thẳng là một tam giác đều ABC, chiếu một chùm tia sáng trắng hẹp vào

mặt bên AB hướng từ phía đáy lên Biết chiết suất của lăng kính đối với ánh sáng đỏ là 2 và đối với ánh sáng tím là 1,696 Giả sử lúc đầu lăng kính ở vị trí mà góc lệch D của tia tím cực tiểu thì phải quay lăng kính một góc bao nhiêu quanh trục đi qua cạnh của lăng kính để tia đỏ có góc lệch cực tiểu?

Bài 9 Chiếu một tia sáng trắng từ không khí vào khối thủy tinh hình lập phương với góc tới 800 Biết chiết suất của thủy tinh đối với ánh sáng đỏ là 1,6444 và với ánh sáng tím là 1,6852 Góc lớn nhất giữa các tia khúc xạ là

Bài 10 Một cái bể sâu 1,5m, chứa đầy nước Người ta chắn và để một tia sáng hẹp từ Mặt Trời rọi vào mặt

nước dưới góc tới 0

60

i Biết chiết suất của nước đối với ánh áng đỏ và tím lần lượt là 1,328 và 1,343

Bề rộng của quang phổ do sự tán sắc tạo ra ở đáy bể là

A.18,25mm B.15,73mm C.24,7mm D.21,5mm

Bài 11 Một bản thủy tinh phẳng, hai mặt song song, bề dày d 4cm đặt nằm ngang Chiếu vào mặt trên của bản một tia sáng gồm các thành phần có bước sóng 1 đến 2 dưới góc tới 450 Chiết suất của bản đối với thành phần đơn sắc 1 và 2lần lượt là 1,414 và 1,146 Độ rộng của vệt sáng ở mặt dưới của bản là

Bài 12 Biết chiết suất của thấu kính đối với ánh sáng đỏ là 1,5 và với ánh sáng tím là 1,6 Tỉ số giữa tiêu

cự của thấu kính đối với ánh sáng đỏ và đối với ánh sáng tím là

Bài 13 Khi chiếu một chùm ánh sáng màu đỏ song song với trục chính của một thấu kính hội tụ, chùm

sáng ló ra hội tụ tại một điểm cách quang tâm một đoạn 50cm Khi chiếu một chùm sáng màu tím song song với trục chính của thấu kính trên thì chùm sáng hội tụ tại một điểm T Biết chiết suất của chất làm thấu kính đối với ánh sáng đỏ là 1,6 còn đối với ánh sáng tím là 1,64 Kết luận nào sau đây là đúng khi nói

về vị trí của điểm sáng tím T?

A.Điểm sáng T nằm trước điểm sáng đỏ và cách một đoạn 2,5cm

B.Điểm sáng T nằm trước điểm sáng đỏ và cách một đoạn 3,12cm

C.Điểm sáng T nằm sau điểm sáng đỏ và cách một đoạn 2,5cm

D.Điểm sáng T nằm trước điểm sáng đỏ và cách một đoạn 3,12cm

Bài 14 Một thấu kính có hai mặt cầu lồi giống nhau với bán kính 20cm Chiết suất của thấu kính đối với

ánh sáng đỏ là 1,50 và đối với ánh sáng tim là 1,54 Khoảng cách giữa tiêu điểm đối với tia đỏ và tiêu điểm đối với tia tím là

Bài 15 Khi ánh sáng truyền trong nước có chiết suất tuyệt đối 1,33 thì có bước sóng 0,45µm Khi truyền

trong không khí, vẫn ánh sáng đó nhưng bước sóng bằng

Bài 16 Vận tốc truyền của ánh sáng trong chân không là 8

3.10 /

c m s Nước có chiết suất là 4

3

n Vận tốc truyền của ánh sáng trong nước là

A.2,5.108m/s B.2,25.108m/s C.1,33.108m/s D.0,25.107m/s

Bài 17 Ánh sáng đỏ có bước sóng trong thủy tinh crao và trong chân không lần lượt là 0,4333µm và

0,6563µm Vận tốc truyền ánh sáng đỏ trong thủy tinh crao là

A.1,98.108m/s B.5,11.108m/s C.3,12.108m/s D.2,34.108m/s

Bài 18 Khi cho một tia sáng đơn sắc đi từ nước vào một môi trường trong suốt A, người ta đo được vận

tốc truyền của ánh sáng đã bị giảm đi một lượng 8

10 /

  Biết chiết suất tuyệt đối của nước với tia sáng trên có giá trị 1,33 Môi trường trong suốt A có chiết suất tuyệt đối bằng

Bài 19 Biết rằng ánh sáng đỏ có bước sóng dài nhất là 760nm và ánh sáng tím có bước sóng ngắn nhất là

400nm Dải sáng nhìn thấy có tần số

A.từ 3,5.1014Hz đến 6,5.1014Hz B.từ 2,35.1014Hz đến 5,55.1014Hz

C.từ 3,95.1014Hz đến 7,5.1014Hz D.từ 4,5.1014Hz đến 7,5.1014Hz

Bài 25 GIAO THOA ÁNH SÁNG

I.Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng

-Hiện tượng truyền sai lệch so với sự truyền thẳng khi ánh sáng gặp vật

cản gọi là hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng

-Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng chỉ có thể giải thích được nếu thừa nhận

ánh sáng có tính chất sóng: Mỗi chùm sáng đơn sắc coi như một sóng có bước

sóng xác định

II.Hiện tượng giao thoa ánh sáng

1.Thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng

Dụng cụ và bố trí:

Tiến hành và kết quả:

-Trên màn ảnh M ta thu được một hệ các vạch sáng đỏ và tối xen

kẽ, song song và cách đều nhau

-Hiện tượng trong vùng hai chùm sáng gặp nhau lại có những vạch tối đã buộc

ta phải thừa nhận ánh sáng có tính chất sóng Những vạch tối là chỗ hai sóng ánh sáng

triệt tiêu lẫn nhau Những vạch sáng là chỗ hai sóng ánh sáng tăng cường lẫn nhau Những vạch sáng và tối xen kẽ nhau chí là hệ vân giao thoa của hai sóng ánh sáng

Giải thích: Hai khe F F được chiếu sáng bởi cùng một khe F đã trở thành hai nguồn kết hợp Hai sóng 1, 2 kết hợp phát đi từ F F gặp nhau trên màn M đã giao thoa với nhau 1, 2

2.Vị trí các vân sáng

-Đặt aF F F I1 2( 1 F I2 ) là khoảng cách giữa hai khe hẹp; A là một điểm trên màn M; d1F A1 và

d F A; O là giao điểm của đường trung trực của F F với màn M; 1 2 xOA D; IO là khoảng cách từ hai nguồn đó tới màn M;  là bước sóng ánh sáng dùng trong thí nghiệm

-Hiệu đường đi của hai sóng: 2 1

2ax

 

 -Vì ,a x D nên d1d2 2D nên 2 1 2

2

ax ax

d d

D

a

a.Vị trí các vân sáng

-Để tại A có một vân sáng thì d2 d1 k với k   0, 1, 2, 3,

-Vị trí vân sáng bậc k (khoảng cách từ O đến vân sáng thứ k) là:

( )k s

D

a



 trong đó:

0 :





  



  





k van sang trung tam

k van sang bac

k van sang bac

b.Vị trí các vân tối

-Để tại A có một vân tối thì 2 1 1

2

d  d k 

  với k   0, 1, 2, 3,

-Vị trí vân tối thứ k là: ( ) 1

2

k t

D

a



  

  trong đó:

1; 0 :

 



  



  





k van toi thu nhat

k van toi thu

k van toi thu

-Lưu ý: Tại O luôn là vân sáng, gọi là vân sáng trung tâm

3.Khoảng vân

a.Định nghĩa: khoảng vân i là khoảng cách giữa hai vân sáng, hoặc hai vân tối liên tiếp

b.Công thức tính khoảng vân:  D

i

a

c.Hệ quả:

( )

2





k s

k t

x ki

x k i

4.Ứng dụng: Đo bước sóng ánh sáng

Từ 

i

a ta suy ra ia

D

III.Bước sóng và màu sắc ánh sáng

1.Mỗi ánh sáng đơn sắc có một tần số (hoặc bước sóng trong chân không) xác định Khi truyền trong cá môi trường trong suất thì tốc độ của ánh sáng giảm đi, nhưng chu kì, hay tần số của sóng ánh sáng vẫn không đổi, nên bước sóng sẽ giảm

2.Ánh sáng nhìn thấy được (khả kiến) có bước sóng trong khoảng từ 380nm (ứng với màu tím trên quang phổ) đến chừng 760nm (ứng với màu đỏ trên quang phổ)

3.Ánh sáng trắng của Mặt Trời là hỗn hợp của vô số ánh sáng đơn sắc có bước sóng biến thiên liên tục từ

0 đến  Nhưng chỉ các bức xạ có bước sóng trong khoảng từ 380nm đến 760nm là giúp được cho mắt nhìn mọi vật và phân biệt màu sắc

4.Bảng màu và bước sóng trong chân không:

Màu sắc Bước sóng trong chân không (µm) Bước sóng trong chân không (nm)

5.Điều kiện về nguồn kết hợp trong hiện tượng giao thoa ánh sáng

-Hai nguồn phải phát ra hai sóng ánh sáng có cùng bước sóng (tần số)

-Hiệu số pha dao động của hai nguồn phải không đổi theo thời gian

BÀI TOÁN

Dạng 2 Tính toán về giao thoa với ánh sáng đơn sắc

I.Phương pháp

1.Bài toán về khoảng vân, vị trí vạch sáng, vạch tối

a.Khoảng vân và vị trí vân

-Khoảng vâni D ai

-Vị trí vân sáng:x s k k D ki

a



  với k   0; 1; 2; 3;

k t

D

a



    với k(0, 1);(1, 2);(2, 3);(3, 4);   

-Xác định xem tại vị trí M cách vân trung tâm một đoạn xM có vân sáng hay tối: Xét tỉ số x M

i nếu

kết quả là một số nguyên thì tại đó là vân sáng, nếu kết quả là một số bán nguyên thì tại đó là vân tối

b.Khoảng cách giữa các vân

-Khoảng cách giữa hai vân sáng hoặc hai vân tối liên tiếp là i

-Khoảng cách từ vân sáng đến vân tối liên tiếp là

2

i

-Khoảng các giữa N vân sáng hoặc tối liên tiếp là (N - 1) khoảng vân

-Khoảng cách giữa các vân

+Cùng phía: x = xlớn - xbé

+Hai phía: x = xlớn + xbé

c.Thay đổi các tham số a và D

Khi thay đổi khoảng cách giữa hai khe (thay đổi a) thì có thể tại điểm M trên màn quan sát lúc đầu là vân sáng (hoặc tối) sẽ chuyển thành vân sáng (hoặc tối) có bậc cao hơn hoặc thấp hơn tùy thuộc a tăng hay giảm

-Trường hợp vân sáng thứ k chuyển thành vân sáng thứ k’: ?

'

M

M

D

x k

a D

x k

a a











Nếu a tăng ta

lấy dấu “+”, khi đó khoảng vân giảm thì k'k; nếu a giảm ta lấy dấu “-“, khi đó khoảng vân tăng thì '

k k

-Trường hợp vân sáng thứ k chuyển thành vân tối thứ k’: ?

1 2

M

M

D

a

D









   



Nếu a tăng

ta lấy dấu “+”, khi đó khoảng vân giảm thì k'k; nếu a giảm ta lấy dấu “-“, khi đó khoảng vân tăng thì '

k k

Khi thay đổi khoảng cách từ hai khe đến màn quan sát (thay đổi D) thì có thể tại điểm M trên màn quan sát lúc đầu là vân sáng (hoặc tối) sẽ chuyển thành vân sáng (hoặc tối) có bậc cao hơn hoặc thấp hơn tùy thuộc D tăng hay giảm

-Trường hợp vân sáng thứ k chuyển thành vân sáng thứ k’:

'

M

M

D

a

a









Nếu D

tăng ta lấy dấu “+”, khi đó khoảng vân tăng thì 'k k; nếu a giảm ta lấy dấu “-“, khi đó khoảng vân giảm thì k'k

-Trường hợp vân sáng thứ k chuyển thành vân tối thứ k’:   ?

1 2

M

M

D

a

a







   



Nếu

D tăng ta lấy dấu “+”, khi đó khoảng vân tăng thì 'k k; nếu a giảm ta lấy dấu “-“, khi đó khoảng vân giảm thì 'k k

2.Bài toán về số vạch sáng tối

a.Xác định số vân giao thoa quan sát được trong trường giao thoa: gọi PQ là độ rộng của trường giao thoa

Cách 1:

+Xét tỉ số

2

PQ

p q

i   với p là phần nguyên còn q là phần thập phân

+Số vân sáng quan sát được N s 2p1 vân

+Số vân tối quan sát được 2 0,5

t

p khi q N

p khi q







Cách 2:

+Số vân tối:

b.Tìm số vân sáng và số vân tối giữa hai điểm M và N bất kỳ trong trường giao thoa (giả sử x M  x N )

-Để tìm số vân sáng ta giải hệ bất phương trình: x M x s ki k D x N

a



    số giá trị nguyên của k

là số vân sáng quan sát được trong đoạn MN

-Để tìm số vân tối ta giải hệ bất phương trình: 1 1

D

a



       

nguyên của k là số vân tối quan sát được trong đoạn MN

c.Chú ý: Ngoài các phép tính cơ bản nêu trên, còn một số cách tính nhanh khác:

Số vân sáng, vân tối trên đoạn MN, với hai điểm M,N trên trường giao thoa nằm hai bên so với vân sáng trung tâm:

+Số vân sáng: N s OM ON 1

+Số vân tối: N t OM 0,5 ON 0,5

Số vân sáng, tối giữa hai điểm M,N (M và N không rơi vào vân sáng) trên trường giao thoa, nằm cùng một bên so với vân sáng trung tâm:

+Số vân sáng: N s OM ON

   

+Số vân tối: N t OM 0,5 ON 0,5

Tại M và N đều là vân sáng: N t MN

i

i

Tại M và N đều là vân tối: N s MN

i

i

Tại M là vân sáng, tại N là vân tối: N s N t MN 0,5

i

Tại M là vân sáng và tại N chưa biết: N s MN 1

i

 

  và

0,5

1

t

N

i



Tại M là vân tối và tại N chưa biết: N t MN 1

i

  và

0,5

1

s

N

i



3.Bài toán về sự thay đổi khoảng vân do thay đổi khoảng cách hoặc môi trường

-Thí nghiệm Young thực hiện trong môi trường có chiết suất n thì ta có: ' i' i



M

N

M

i i i i i/2

N

M

N

M’

M

N

i i M’

-Nếu một trong hai khe Young bị chắn bởi một bản mặt song song có chiết suất n, bề dày e thì các vân (kể cả vân trung tâm) dịch chuyển một đoạn n 1eD

x

a



  trên màn về phía có bản mỏng -Nếu chắn cả hai khe bằng một lăng kính có góc chiết quang nhỏ α, chiết suất n thì các vân dịch về phía đáy của lăng kính một đoạn  x n1D.

-Nguồn sáng S phát ánh sáng đơn sắc chiếu vào hai khe Young tịnh tiến trên đường vuông góc với trục đối xứng một đoạn y thì vân trung tâm dời đi một đoạn 0

'

D

x y

D

  với D’ là khoảng cách từ nguồn S tới mặt phẳng chứa hai khe Young

4.Bài toán về hiệu quang trình Điều kiện để có vạch sáng, tối trên màn

-Hiệu đường đi: d2 d1 ax

D

 

-Vân sáng là vị trí hai sóng kết hợp gặp nhau và tăng cường lẫn nhau

Điều kiện: d2d1k với (kZ)

-Vân tối là vị trí hai sóng kết hợp gặp nhau và triệt tiêu lẫn nhau









 





2

1

1

d với (kZ)

II.Bài tập

Bài 1 Khoảng cách giữa hai khe và khoảng cách từ màn ảnh đến hai khe trong thí nghiệm giao thoa Young

là: a = 2mm và D = 2m Chiếu bằng ánh sáng đơn sắc có bước sóng là 0,64m thì vân tối thứ 3 cách vân sáng trung tâm một khoảng là:

Bài 2 Trong một thí nghiệm Y-âng, khoảng cách giữa hai khe là 2mm, khoảng cách từ hai khe đến màn

quan sát là 1,2m Ánh sáng dùng trong thí nghiệm có 600nm Ở phía trên vân sáng trung tâm, vân sáng thứ 1 cách vân tối thứ 3 một đoạn là

Bài 3 Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, biết khoảng cahcs giữa hai khe hẹp là 3mm, khoảng

cách từ hai khe tới màn quan sát là 2m Người ta thấy khoảng cách giữa vân sáng bậc hai và vân sáng bậc

4 nằm khác phía so với vân sáng trung tâm là 3mm Bước sóng của ánh sáng dùng trong thí nghiệm là

Bài 4 Trong một thí nghiệm Y-âng, khoảng cách giữa hai khe là 0,5mm, khoảng cách từ hai khe đến màn

quan sát là 2m Ánh sáng dùng trong thí nghiệm có 500nm Xét hai điểm M và N đối xứng với vân

trung tâm cách nhau 12mm Kết luận nào sau đây đúng ?

A.Tại M là vân sáng, tại N là vân sáng B.Tại M là vân sáng, tại N là vân tối

C.Tại M là vân tối, tại N là vân sáng D.Tại M là vân tối, tại N là vân tối

Bài 5 Một khe hẹp F phát ra ánh sáng đơn sắc có 600nm chiếu sáng hai khe hẹp F1, F2 song song với khe F và cáh nhau 1mm Vân giao thoa được quan sát trên một màn M song song với mặt phẳng chứa F1,F2

và cách nó 3m Tại vị trí các vân trung tâm 6,3mm có

A.vân tối thứ 4 B.vân sáng bậc 4 C.vân tối thứ 3 D.vân sáng bậc 3

Bài 6 Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, người ta sử dụng ánh sáng đỏ có bước sóng 0,76µm

Nếu thay ánh sáng đỏ bằng ánh sáng tím có bước sóng 0,38µm thì khoảng vân thay đổi thế nào?

A.tăng 2 lần B.giảm 2 lần C.tăng 4 lần D.giảm 4 lần

Bài 7 Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng của Y-âng, ánh sáng đơn sắc 0, 42.10 m6 Khi thay ánh sáng khác có bước sóng ’ thì khoảng vân tăng 1,5 lần Bước sóng ’ là

Bài 8 Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, hai khe hẹp S1,S2 cách nhau 2mm Màn M để hứng

vân giao thoa ở cách mặt phẳng chứa hai khe một khoảng 1m Người ta đo được khoảng cách giữa 5 vân sáng liên tiếp là 1,2mm Bước sóng của ánh sáng dùng trong thí nghiệm là

Bài 9 Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng bằng khe Y-âng, khoảng cách giữa hai khe là a, khoảng cách

từ hai khe đến màn là 2,4m Khi chiếu bức xạ 1 500nm thì khoảng cách giữa 15 vân sáng liên tiếp 3cm, nhưng khi chiếu bức xạ 2 thì trong 3cm chỉ có 11 vân sáng liên tiếp Bước sóng của bức xạ 2 là

Bài 10 Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa với ánh sáng đơn sắc, khoảng cách giữa hai khe là 1mm,

khoảng cách từ hai khe tới màn quan sát là 2m và khoảng vân là 0,8mm Cho 8

3.10 /

c m s Tần số ánh sáng đơn sắc dùng trong thí nghiệm là

A.5,5.1014Hz B.4,5.1014Hz C.7,5.1014Hz D.6,5.1014Hz

Bài 11 Trong thí nghiệm của Y-âng về giao thoa ánh sáng, người ta chiếu sáng hai khe hẹp bằng ánh sáng

đơn sắc có bước sóng 500nm Khoảng cách giữa hai khe hẹp là 0,5mm, khoảng cách từ hai khe tới màn quan sát bằng 2m Thấy rằng khoảng cách giữa hai vân sáng ngoài cùng trên màn quan sát là 19mm Số vân sáng quan sát được trên màn bằng

Bài 12 Trong thí nghiệm của Y-âng về giao thoa ánh sáng, người ta chiếu sáng hai khe hẹp bằng ánh sáng

đơn sắc có bước sóng 500nm Khoảng cách giữa hai khe hẹp là 0,5mm, khoảng cách từ hai khe tới màn quan sát bằng 2m Thấy rằng khoảng cách giữa hai vân sáng ngoài cùng trên màn quan sát là 19mm Số vân tối quan sát được trên màn bằng

Bài 13 Thực hiện giao thoa bằng khe Y-âng với ánh sáng đơn sắc có 0, 7 m , khoảng cách giữa hai khe là 0,35mm; khoảng cách từ hai khe tới màn quan sát là 1m; bề rộng của vùng có giao thoa là 13,5mm

Số vân sáng và vân tối quan sát được trên màn là

A.7 vân sáng, 6 vân tối B.6 vân sáng, 7 vân tối

C.6 vân sáng, 6 vân tối D.8 vân sáng, 7 vân tối

Bài 14 Trong thí nghiệm Y-âng về giao toa ánh sáng, khoảng cách giữa hai khe là 0,5mm; khoảng cáh từ mặt phẳng chứa hai khe đến màn quan sát là 2m Bước sóng ánh sáng đơn sắc dùng trong thí nghiệm là

0,5 m

  Vùng giao thoa trên màn tộng 26mm (vân trung tâm ở chính giữa) Số vân sáng là

Bài 15 Trong một thí nghiệm giao thoa ánh sáng với khe Y-âng, hai khe cách nhau 2mm, khoảng cách từ

hai khe tới màn quan sát là 2m Ánh sáng đơn sắc dùng trong thí nghiệm có 0,5 m Cho M và N là hai điểm nằm trong trường giao thoa, chúng nằm khác phía nhau so với vân chính giữa, có OM = 12,3mm, ON

= 5,2mm Số vân sáng và vân tối quan sát được trong đoạn MN là

A.35 vân sáng, 35 vân tối B.36 vân sáng, 36 vân tối

C.35 vân sáng, 36 vân tối D.36 vân sáng, 35 vân tối

Bài 16 Trong một thí nghiệm giao thoa ánh sáng với khe Y-âng, hai khe cách nhau 2mm, khoảng cách từ

hai khe tới màn quan sát là 2m Ánh sáng đơn sắc dùng trong thí nghiệm có 0,5 m Cho M và N là hai điểm nằm trong trường giao thoa, chúng nằm cùng phía nhau so với vân chính giữa, có OM = 12,3mm, ON

= 5,2mm Số vân sáng và vân tối quan sát được trong đoạn MN là

A.15 vân sáng, 15 vân tối B.15 vân sáng, 14 vân tối

C.14 vân sáng, 15 vân tối D.14 vân sáng, 14 vân tối

Bài 17 Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, người ta đo được khoảng vân là 1,12mm Gọi M

và N là hai điểm nằm cùng phía với vân trung tâm O với OM = 5,6mm và ON = 12,88mm Số vân ối có trên khoảng MN là

Bài 18 Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, hai khe được chiếu sáng bằng ánh sáng đơn sắc có

bước sóng 0,6µm Khoảng cách giữa hai khe là 1mm, khoảng cách từ hai khe đến màn qua sát là 2,5m, bề rộng miền giao thoa là 1,25cm Tổng số vân sáng và vân tối có trong mền giao thoa là

Bài 19 Trong một thí nghiệm giao thoa ánh sáng với khe Y-âng, khoảng cách giữa hai khe là 1mm, khoảng

cách từ hai khe đến màn quan sát là 2m Chiếu vào hai khe bức xạ có bước sóng  Trong trường giao thoa rộng 2,4cm trên màn, đếm được 17 vạch sáng, trong đó có 2 vạch sáng nằm ngoài cùng của trường giao thoa, bước sóng  bằng