phương pháp giải các bài toán về sóng ánh sáng

CÁC BIỆN PHÁP GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ Trong đó chú ý tên gọi các đại lượng a: là khoảng cách giữa hai khe D: là khoảng cách từ hai khe tới màn : là bước sóng ánh sáng K: bậc giao thoa H

IV Kế hoạch thực hiện……….Trang 2

B PHẦN NỘI DUNG……… Trang 2

I Cơ sở lý luận……… Trang 2

II Cơ sở thực tiễn……… ………Trang 3 III Thực trạng và những mâu thuẫn

IV Các biện pháp giải quyết vấn đề:

6 Dạng 6: Vân sáng hay tối bậc mấy……….Trang 6

7 Dạng 7: Các dạng nâng cao……… Trang 7 III Hiệu quả áp dụng………Trang 11

C KẾT LUẬN………Trang 11

I Ý nghĩa của đề tài đối với công tác giảng dạy, học tập……….Trang 11

II Khả năng áp dụng……… … ……… Trang 11 III Bài học kinh nghiệm và hướng phát triển……… Trang 11

IV Đề xuất, kiến nghị……… Trang 12

A PHẦN MỞ ĐẦU

I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Qua nhiều năm giảng dạy môn Vật Lý ở lớp 12GDTX tôi nhận thấy học sinhhọc rất yếu nhất là kĩ năng vận dụng và tính toán, do các em một phần bị hỏng kiếnthức ở lớp dưới, chay lười trong học tập, chưa xác định rõ việc học tập của mình…nên kết quả không cao Vì vậy tôi viết sáng kiến này nhằm giúp các em có phương pháp học tôt hơn, yêu thích môn Vật Lý nhiều hơn

Phần sóng ánh sáng là phần tương đối quan trọng của chương trình vật lý

12, việc vận dụng các kiến thức đã học để tính toán và vận dụng trong cuộc sốngrất có ý nghĩa, tuy nhiên giải những bài tập về phần sóng ánh sáng đối với họcGDTX là khó vì khả năng tiếp thu và vận dụng của các em rất yếu.Việc địnhhướng cho các em giải bài tập là điều rất cần thiết, giúp các em làm quen với việcgiải bài tập, cảm thấy thích thú khi học phần sóng ánh sáng.Vì thế tôi đã tìm hiểu

và đưa ra một số ``phương pháp giải các bài toán về sóng ánh sáng"

II MỤC ĐÍCH VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU:

Phương pháp giải các bài toán sóng ánh sáng nhằm giúp các em nhớ đượccác kiến thức, các công thức đã học, rèn luyện cho các em kỹ năng vận dụng kiếnthức để giải quyết nhanh các vấn đề có liên quan đến bài toán, từ đó các em có thểlàm tốt bài thi trắc nghiệm trong kỳ thi tốt nghiệp cũng như trong kỳ thi khác

III GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI :

1/Về nội dung chỉ bao quanh các bài toán tìm vị trí các vân sáng, vân tối,khoảng vân, bước sóng, bề rộng trường giao thoa, bậc giao thoa…

2/ Về kỹ năng thì rèn luyện cho các em vận dụng cơng thức, suy luận và khảnăng tính tốn, giải quyết nhanh các bài tốn trắc nghiệm.

3/ Đối tượng: học sinh lớp 12 GDTX Trường THPT Tân An

IV KẾ HOẠCH THỰC HIỆN

1/ Giải pháp 1 : Đưa ra các dạng bài tốn

2/ Giải pháp 2 : Phương pháp giải bài tốn

3/ Giải pháp 3 : Áp dụng giải một bài tập tiêu biểu

4/ Giải pháp 4 : Học sinh tự rèn luyện để phát huy hiệu quả, nâng cao kỷ

năng giải bài tập

B PHẦN NỘI DUNG

I CƠ SỞ LÍ LUẬN:

- Mỗi môn học có đặc thù riêng Mục tiêu của chương trình Vật lý phổ thông là làm sau tối thiểu học sinh phải nắm được các kiến thức cơ bản theo chuẩn kiến thức kỹ năng mà BGD đã quy định, cần thiết để đi vào các ngành khoa học, kỷ thuật và để sống trong một xã hội công nghiệp hiện đại.Trong đó kỷ năng vận dụng kiến thức: giải thích hiện tượng, giải bài tập vật lý phổ thông là một trong những mục tiêu không thể thiếu đối với môn học.

- Phương pháp giải bài tập về giao thoa ánh sáng nhằm giúp học sinh củng cố lý thuyết, khắc sâu kiến thức; qua đó hình thành sự hứng thú học tập, óc sáng tạo của học sinh trong môn Vật lý.

II CƠ SỞ THỰC TIỄN:

- Trong các kỳ thi, môn Vật lý được tổ chức thi trắc nghiệm nên việc hình thành phương pháp giải cho từng loại đơn vị kiến thức là rất cần thiết.

- Một số ít giáo viên còn xem nhẹ tiết bài tập, chỉ giải vài bài tập ở SGK là xong Hoặc một số giáo viên giải bài tập quá nhiều không phân dạng được cho học sinh, thì chắc lẻ rằng học sinh sẽ không nhớ lâu và làm bài tốt trong các kì thi tốt nghiệp.

Chính vì vậy, việc đưa ra phương pháp giải bài tập về giao thoa ánh sáng, thể hiện đúng mục tiêu môn học, sẽ góp phần không nhỏ trong việc nâng cao chất lượng học môn Vật lý.

III THỰC TRẠNG VÀ NHỮNG MÂU THUẪN

1/ Dùng cơng thức đã học để giải bài tập phải mất nhiều thời gian vì khảnăng học sinh vận dụng yếu, chuyển vế khơng đúng

2/ Học sinh tính tốn và suy luận rất chậm, đổi đơn vị khơng đúng

3/ Đa số học sinh “sợ “ làm bài tập phần sĩng ánh sánh cho rằng tính tốnnhiều số mũ

4/ Qua nhiều năm giảng dạy, học sinh sau khi được hướng dẩn giải bài tậptheo đề tài này, thì đa số học sinh (khoảng 80%) lớp 12 hệ GDTX làm tốtphần bài tập dạng này, đặc biệt là các học sinh yếu kém cĩ thể giải tốt bàitập trong các kỳ thi

IV CÁC BIỆN PHÁP GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ

Trong đó chú ý tên gọi các đại lượng

a: là khoảng cách giữa hai khe

D: là khoảng cách từ hai khe tới màn

: là bước sóng ánh sáng

K: bậc giao thoa

Hướng dẫn: đọc kĩ dề bài xác định các đại lượng đã cho và đại lượng cần

tìm áp dụng công thức để giải Chú ý đơn vị ở từng đại lượng dựa vào đáp án câutrắc nghiệm đổi đơn vị cho phù hợp

Bài 2 : Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng Biết a = 0,5 mm, D = 2 m,

= 0,6m Tìm vị trí vân sáng bậc 2 cách vân trung tâm là :

Chú ý: đọc kĩ đề bài tóm tắt đề cho đúng nhìn đáp án có đơn vị là mm thì

đổi các đại lượng về mm viết công thức xị trí vân sáng cho đúng sau đó thế số, tính kết quả và chọn đáp án đúng.

Hướng dẫn: Áp dụng công thức để tìm đại lượng mà bài toán yêu cầu Chú

ý đổi đơn vị, xác định k cho đúng

Áp dụng: Trong thí nghiệm Iâng về hiện tượng giao thoa ánh sáng, khoảngcách giữa hai khe 0,5mm, khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe đến màn quansát 2 m Hai khe được chiếu bằng ánh sáng có bước sóng  0,6 m Trên mànquan sát thu được hình ảnh giao thoa Khoảng cách từ vân tối thứ 3 đến vân trungtâm là :

A 2,4 mm B 4,8 mm C 12 mm D 6,0 mm.

GiảiCho biết a=0,5mm; D=2m=2.103mm;  0,6 m 0,6.10  3mm

Hướng dẫn: Đọc kĩ đề bài xác định các đại lượng và đổi đơn vị cho đúng sau

đó áp dụng công thức tính toán cho ra kết quả đúng

Áp dụng:

1 Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng dùng hai khe Y-âng, bề rộng hai khe cách

nhau 0,35 mm, từ hai khe đến màn là 1,5 m và ánh sáng dùng trong thí nghiệm

có bước sóng λ = 0,7 μm Vân sáng thứ 3 tính từ vân sáng trung tâm cách vân trung m Khoảng cách giữa hai vân sáng liên tiếp bằng

A 1,5 mm B 2 mm C 3 mm D 4 mm

Giải

Cho biết a=0,35mm; D= 1,5m=1,5.103mm; 3

2 Trong thí nghiệm Young, hai khe cách nhau 1mm và cách màn 1m Khoảng

cách giữa 3 vân sáng liên tiếp là 9m Khoảng vân là:

A 6µm B 5,4µm C 4,5µm D 6,5µm

GiảiCho biết a=1mm; 2i=9m=9.103mm; i=?

Hướng dẫn: Đọc kĩ đề bài xác định các đại lượng và đổi đơn vị cho đúng

sau đó áp dụng công thức tính toán cho ra kết quả đúng

Áp dụng: Trong một thí nghiệm âng về giao thoa ánh sáng, hai khe

Y-âng cách nhau 2 mm, hình ảnh giao thoa được hứng trên màn ảnh cách hai khe 1

m Sử dụng ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ, khoảng vân đo được là 0,2 mm Bước sóng của ánh sáng đó là:

A 0,64 μm Vân sáng thứ 3 tính từ vân sáng trung tâm cách vân trung m B 0,55 μm Vân sáng thứ 3 tính từ vân sáng trung tâm cách vân trung m C 0, 48 μm Vân sáng thứ 3 tính từ vân sáng trung tâm cách vân trung m D 0, 40 μm Vân sáng thứ 3 tính từ vân sáng trung tâm cách vân trung m

Giải

Cho biết a=2mm; D=1m=103mm; i=0,2mm;   ?

3 3

Hướng dẫn: Đọc kĩ đề bài xác định các đại lượng và đổi đơn vị cho đúng

sau đó áp dụng công thức tính toán cho ra kết quả đúng

Áp dụng:

1.Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, khoảng cách giữa hai khe a = 0,3

mm, khoảng cách từ hai khe đến màn quan sát D = 2 m Hai khe được chiếu bằng ánh sáng trắng Khoảng cách từ vân sáng bậc 1 màu đỏ λ = 0,76 μm Vân sáng thứ 3 tính từ vân sáng trung tâm cách vân trung m đ đến vân sáng

bậc 1 màu tímλ = 0, 40μm Vân sáng thứ 3 tính từ vân sáng trung tâm cách vân trung m t  cùng một phía của vân trung tâm là

A 2,7 mm B 1,5 mm C 1,8 mm D 2,4 mm

GiảiCho biết a=0,3mm; D=2m=2.103mm; k=1; 3

2.Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, khoảng cách giữa hai khe Y-âng

là 2 mm, khoảng cách từ hai khe đến màn là 2 m Bước sóng đơn sắc dùng trong thí nghiệm là 500 nm Khoảng cách từ vân sáng bậc 1 đến vân sáng bậc 10 là:

A 4,5 mm B 5,5 mm C 4,0 mm D 5,0 mm

GiảiCho biết a=0,3mm; D=2m=2.103mm; k=1;

+ Nếu k là số nguyên thì tại M có vân sáng bậc k

+ Nếu k là số bán nguyên thì tại M có vân tối thứ k+1

VD: k=3 vân sáng bậc 3

k=3,5 vân tối thứ 4

Áp dụng:

1.Hai khe Y-âng cách nhau 3 mm được chiếu bằng ánh sáng đơn sắc có bước sóng

0,60 μm Vân sáng thứ 3 tính từ vân sáng trung tâm cách vân trung m Các vân giao thoa được hứng trên màn cách hai khe 2 m Tại điểm M cáchvân trung tâm 1,2 mm có:

A vân sáng bậc 2 B vân sáng bậc 3

GiảiCho biết a=3mm; D=2m=2.103mm; 3

0, 4

x k i

   vân sáng bậc 3 ,chọn B

Chú ý: đổi đơn vị về mm vì x=1,2mm đề lập tỉ số cho đúng tính i sau đó tìm k tính

kết quả và chọn đáp án đúng

2 Hai khe Y-âng cách nhau 3 mm được chiếu bằng ánh sáng đơn sắc có bước sóng

0,60 μm Vân sáng thứ 3 tính từ vân sáng trung tâm cách vân trung m Các vân giao thoa được hứng trên màn cách hai khe 2 m Tại điểm N cách vân trung tâm 1,8 mm có:

A Vân sáng bậc 3 B vân sáng bậc 4 C vân tối thứ 5 D vân tối thứ 4

GiảiCho biết a=3mm; D=2m=2.103mm;   0,6 m 0,6.103mm

0,6.10 2.10

0, 4 3

1,8 4,5

+ Tính khoảng cách giữa hai vân trùng nhau

+ Tìm số vân sáng, số vân tối trên giao thoa trường, ta lập tỉ số:

2

L n

i   p (n phần nguyên,p phần thập phân)

Số vân sáng: NS = 2n+1(kể cả vân sáng trung tâm, tức vân sáng bậc 0)

Số vân tối:

 Bằng Nt= 2n (nếu phần thập phân < 0,5) Bằng Nt= 2(n+1) (nếu phần thập phân > 0,5)

Áp dụng:

1.Trong thí nghiệm giao thoa với hai khe Y-âng hai khe cách nhau 1mm khoảng

cách từ hai khe tới màn là 2m

a) chiếu hai khe bằng ánh sáng đơn sắc có bước sóng  0,6 m Tính khoảngvân

b) Chiếu đồng thời hai bức xạ đơn sắc có bước sóng  1 0,6 m và  2 0,5 m

vào hai khe thì thấy trên màn có những vị trí tại đó vân sáng của hai bức xạ trùngnhau, gọi là vân trùng Tính khoảng cách giữa hai vân trùng nhau

GiảiCho biết a=1mm; D=2m=2.103mm;  0,6 m 0,6.10  3mm

Chú ý đổi đơn vị về mm tính kết quả và chọn đáp án đúng

2 Trong thí nghiệm giao thoa với hai khe Y-âng hai khe cách nhau 0,5mm ánh

sáng đơn sắc dùng trong thí nghiệm có bước sóng  0,5 m Khoảng cách từ haikhe tới màn là 2m

a) Tính khoảng vân

b) Bề rộng của vùng giao thoa trên màn là 26mm Tính số vân sáng và vân tốinhận được trên màn

GiảiCho biết a=0,5mm; D=2m=2.103mm;  0,5 m 0,5.10  3mm

a) i=? b) số vân sáng, tối? L=26mm

a)

0,5.10 2.10

2 0,5

L

i  

+ Số võn sỏng nhận được trờn màn là: 2.6+1=13 võn

+ Số võn tối nhận được trờn màn là: 2.(6+1)=14 võn

Chỳ ý đổi đơn vị về mm tớnh kết quả và chọn đỏp ỏn đỳng

BÀI TẬP RẩN LUYỆN

1 Trong một thí nghiệm giao thoa ánh sáng, đo đợc khoảng cách từ vân sáng thứ

4 đến vân sáng thứ 10 ở cùng một phía đối với vân sáng trung tâm là 2,4 mm.Khoảng vân là:

A i = 4,0 mm B i = 0,4 mm C i = 6,0 mm D i = 0,6 mm

ĐS: Chọn B

2 Trong một thí nghiệm giao thoa ánh sáng, đo đợc khoảng cách từ vân sáng thứ

t đến vân sáng thứ 10 ở cùng một phía đối với vân sáng trung tâm là 2,4 mm,khoảng cách giữa hai khe Iâng là 1mm, khoảng cách từ màn chứa hai khe tới mànquan sát là1m Bớc sóng ánh sáng dùng trong thí nghiệm là:

A λ = 0,40  m B λ = 0,45  m C λ = 0,68 m D λ = 0,72 m

ĐS: Chọn A

3 Trong một thí nghiệm giao thoa ánh sáng, đo đợc khoảng cách từ vân sáng thứ t

đến vân sáng thứ 10 ở cùng một phía đối với vân sáng trung tâm là 2,4 mm, khoảngcách giữa hai khe Iâng là 1mm, khoảng cách từ màn chứa hai khe tới màn quan sátlà1m Màu của ánh sáng dùng trong thí nghiệm là:

A Đỏ; B Lục; C Chàm; D Tím

ĐS: Chọn D

4 Trong một thí nghiệm giao thoa ánh sáng, khoảng cách giữa hai khe Iâng là

1mm, khoảng cách từ màn chứa hai khe tới màn quan sát là1m Hai khe đợc chiếubởi ánh sáng đỏ có bớc sóng 0,75 m, khoảng cách giữa vân sáng thứ t đến vânsáng thứ 10 ở cùng một bên đối với vân sáng trung tâm là:

A 2,8 mm; B 3,6 mm; C 4,5 mm; D 5,2 mm

ĐS: Chọn C

5 Hai khe Iâng cách nhau 3mm đợc chiếu bằng ánh sáng đơn sắc có bớc sóng 0,60

m Các vân giao thoa đợc hứng trên màn cách hai khe 2m Tại điểm M cách vântrung tâm 1,2 mm có:

A vân sáng bậc 2; B vân sáng bậc 3; C vân tối bậc 2; D vân tối bậc 3

ĐS: Chọn B

7 Hai khe Iâng cách nhau 3mm đợc chiếu bằng ánh sáng đơn sắc có bớc sóng 0,60

m Các vân giao thoa đợc hứng trên màn cách hai khe 2m Tại N cách vân trungtâm 1,8 mm có:

A vân sáng bậc 3; B vân tối bậc 4; C vân tối bậc 5; D vân sáng bậc 4

ĐS: Chọn C

8 Trong một TN Iâng về giao thoa ánh sáng, hai khe Iâng cách nhau 2mm, hình

ảnh giao thoa đợc hứng trên màn ảnh cách hai khe 1m Sử dụng ánh sáng đơn sắc

có bớc sóng λ, khoảng vân đo đợc là 0,2 mm Bớc sóng của ánh sáng đó là:

A λ = 0,64 m; B λ = 0,55 m; C λ = 0,48 m; D λ = 0,40 m

ĐS: Chọn D

9 Trong một TN Iâng về giao thoa ánh sáng, hai khe Iâng cách nhau 2mm, hình

ảnh giao thoa đợc hứng trên màn ảnh cách hai khe 1m Sử dụng ánh sáng đơn sắc

có bớc sóng λ, khoảng vân đo đợc là 0,2 mm Vị trí vân sáng thứ ba kể từ vân sángtrung tâm là:

A 0,4 mm; B 0,5 mm; C 0,6 mm; D 0,7 mm

ĐS: Chọn C

10 Trong một TN Iâng về giao thoa ánh sáng, hai khe Iâng cách nhau 2mm, hình

ảnh giao thoa đợc hứng trên màn ảnh cách hai khe 1m Sử dụng ánh sáng đơn sắc

có bớc sóng λ, khoảng vân đo đợc là 0,2 mm Vị trí vân tối thứ t kể từ vân sángtrung tâm là :

A 0,4 mm; B 0,5 mm; C 0,6 mm; D 0,7 mm

ĐS: Chọn D

11 Trong một TN Iâng về giao thoa ánh sáng, hai khe Iâng cách nhau 2mm, hình

ảnh giao thoa đợc hứng trên màn ảnh cách hai khe 1m Sử dụng ánh sáng đơn sắc

có bớc sóng λ, khoảng vân đo đợc là 0,2 mm Thay bức xạ trên bằng bức xạ có bớcsóng λ' > λ thì tại vị trí của vân sáng bậc 3 của bức xạ λ có một vân sáng của bức xạλ' Bức xạ λ' có giá trị nào dới đây

A λ' = 0,48 m; B λ' = 0,52 m; C λ' = 0,58  m; D λ' = 0,60 m

ĐS: Chọn D

12 Trong một TN về giao thoa ánh sáng Hai khe Iâng cách nhau 3mm, hình ảnh

giao thoa đợc hứng trên màn ảnh cách hai khe 3m Sử dụng ánh sáng đơn sắc có

b-ớc sóng λ, khoảng cách giữa 9 vân sáng liên tiếp đo đợc là 4mm Bb-ớc sóng của ánhsáng đó là:

A λ = 0,40 m; B λ = 0,50 m; C λ = 0,55 m; D λ = 0,60 m

ĐS: Chọn B

13 Trong một TN về giao thoa ánh sáng Hai khe Iâng cách nhau 3mm, hình ảnh

giao thoa đợc hứng trên màn ảnh cách hai khe 3m Sử dụng ánh sáng trắng có bớcsóng từ 0,40 m đến 0,75 m Trên màn quan sát thu đợc các dải quang phổ Bềrộng của dải quang phổ ngay sát vạch sáng trắng trung tâm là:

A 0,35 mm; B 0,45 mm; C 0,50 mm; D 0,55 mm

ĐS: Chọn A

14 Trong một TN về giao thoa ánh sáng Hai khe Iâng cách nhau 3mm, hình ảnh

giao thoa đợc hứng trên màn ảnh cách hai khe 3m Sử dụng ánh sáng trắng có bớcsóng từ 0,40 m đến 0,75 m Trên màn quan sát thu đợc các dải quang phổ Bềrộng của dải quang phổ thứ hai kể từ vân sáng trắng trung tâm là:

A 0,45 mm; B 0,60 mm; C 0,70 mm; D 0,85 mm

ĐS: Chọn C

tối thứ hai đến võn tối thứ bảy (ở cựng một bờn võn trung tõm) là 5mm Ánh sỏngđơn sắc cú bước súng 0,6m Khoảng cỏch từ màn đến hai nguồn kết hợp là:

A) 0,54m B) 1,667m C)1,5m D) 667mm

ĐS: Chọn B

16.Trong thớ nghiệm Young về giao thoa ỏnh sỏng, khoảng cỏch giữa hai khe là 0,5

mm , khoảng cỏch từ hai khe đến màn là 2m Chiếu ỏnh sỏng trắng (0,38àm λ 0,76 àm) vào hai khe thỡ bề rộng quang phổ bậc 2 trờn màn l: