- Đặt kính màu K đỏ… trên M chỉ có một màu đỏ và có dạng những vạch sáng đỏ và tối xen kẽ, song song và cách đều nhau.. Giải thích: Sử dụng lý thuyết vè sự giáo thoa của 2 sóng ánh sán
Trang 1I THÍ NGHIỆM Y – ÂNG VỀ GIAO THOA ÁNH SÁNG
1 Ánh sáng đơn sắc
a Dụng cụ
- Đèn Đ, màn chắn M1 có khe hẹp S
Màn chắn M2 đặt song song M1, có hai khe hẹp S1,S2 rất gần nhau và cùng song song với S
Các tấm lọc sắc F’
b Tiến hành thí nghiệm
- Ánh sáng từ bóng đèn Đ trên M trông thấy một hệ vân có nhiều màu
- Đặt kính màu K (đỏ…) trên M chỉ có một màu đỏ và có dạng những vạch sáng đỏ và tối xen kẽ, song song và cách đều nhau
Giải thích: Sử dụng lý thuyết vè sự giáo thoa của 2 sóng ánh sáng
Vạch sáng đỏ : Những chỗ mà 2 sóng ánh sáng gặp nhau, tăng cường ( đồng pha)
Vạch tối : Những chỗ mà 2 sóng ánh sáng gặp nhau, triệt tiêu ( ngược pha)
Những vạch sáng đỏ và vạch tối người ta gọi là vân giao thoa
2 Giao thoa với anh sáng trắng
Hình ảnh giao thoa với ánh sáng trắng
BÀI GIẢNG: GIAO THOA ÁNH SÁNG CHUYÊN ĐỀ: SÓNG ÁNH SÁNG
MÔN: VẬT LÍ LỚP 12
THẦY GIÁO: VŨ THẾ ANH – GV TUYENSINH247.COM
Trang 2Giải thích hiện tượng
Hai nguồn S1 và S2 là hai nguồn sóng kết hơpk
+ Những vạch sáng là tập hợp của những điểm có biên độ dao động tổng hợp ( dao động tổng của hai sóng tới) cực đại
+ Những vạch tối là tập hợp những điểm có biên độ dao động tổng hợp bằng không
+ Với ánh sáng trắng hệ thống vân giao của các ánh sáng đơn sắc không trùng khít lên nhau Ở chính giữa vân sáng của các ánh sáng đơn sắc nằm trùng với nhau cho 1 vân sáng
II VỊ TRÍ CỦA CÁC VÂN GIAO THOA – KHOẢNG VÂN
1 Vị trí các vận giao thoa
a = S1S2 : Khoảng cách giữa hai khe I âng (cỡ mm)
D : Khoảng cách từ hai khe đến màn quan sát (cỡ m)
S1M = d1, S2M = d2
Hiệu đường đi của hai sóng S1, S2 gửi tới M: d2d1
Kẻ MH S S1 2
+) Xét tam giác vuông
2 2
:
2
a
2
a
2
2
2
2
2
a
a
Ta có
2 1
2
2 2
ax
Vì khoảng cách 2 khe rất nhỏ nên 1 1 2
2
M
B
O
M
F 1
F 2
H
x
D
d 1
d 2
I
a
Trang 3* Nếu tại M là vân sáng thì d2 d1 k ax k x k D;k Z
;
2) Khoảng vân
- Định nghĩa : Là khoảng cách giữa hai vân sáng hoặc hai vân tối liên tiếp
- Ký hiệu : i
- Biểu thức i D
a
Vị trí vân tối x t k i,5
Vị trí vân sáng x s ki
3) Chú ý
Vân sáng gọi là Bậc
Vân tối gọi là Thứ
* Tọa độ của vân sáng x s k D ki
a
0
k x : Vân sáng trung tâm
1
1 S
k x i : Vân sáng bậc 1
2
k x i: Vân sáng bậc 2
* Tọa độ vân tối x t k i,5
1 0,5 ; 0; 1
t
x i k k : Vân tối thứ nhất
2 1,5 ; 1; 2
t
x i k k : Vân tối thứ 2
3 2,5 ; 2; 3
t
x i k k : Vân tối thứ 3
Chú ý : Vân tối phải lùi nửa khoảng vân
III KIẾN THỨC CẦN NHỚ
Trang 41 Khoảng vân i: i D
a
→ xs = k.i; xt = (k + 1/2)i
Trong đó:
λ là bước sóng ánh sáng (m)
D là khoảng cách từ mặt phẳng S1S2 đến màn M
a là khoảng cách giữa hai khe S1S2
2 Các dạng toán và phương pháp giải
Phương pháp:
Bước 1: Lập tỉ số
M x a
Bước 2: Xét:
Nếu a = k ∈ Z thì M là vân sáng bậc k
Nếu a = k + 0,5 (k∈Z) thì M là vân tối
Dạng 2 Dịch chuyển nguồn sáng S
Quang trình: đường đi của ánh sáng
: '
: '
Tại vị trí vân trung tâm: 1' 1 2' 2 1' 1 2' 2 0 0
a
=> Tại O là vân trung tâm
Dịch nguồn S một khoảng x d d1'; 1 thay dổi => Vị trí vân trung tâm thay đổi
0
0
ax
x
Ta có:
Trang 5 Vận tốc ánh sáng trong lưỡng chất phẳng:
c v n
Thời gian ánh sáng đi trong lưỡng chất phẳng:
t
Cũng trong thời gian ∆t đó thì ánh sáng đi ở môi trường ngoài 1
đoạn khác: x c t en
Quang lộ: S1M d1 (n1)e, S M d2 2 d1
=> Hiệu quang trình: S M S M d2 1 2 – – –1d1 n e
Mà: d2 –d1 ax ax – –1 n e
Vân sáng trung tâm ứng với hiệu quang trình bằng = 0. ax0 – –1 n e 0
D
Hay: 0
(n 1)eD
x
a
Hệ thống vân dịch chuyển về phía S1 Vì x0 0
S1
S2
M
O
Trang 6I LÍ THUYẾT
1) Khoảng vân i :i D;D m a m ;
a
2) Tọa độ vân sáng, vân tối
;
s
t
D
a
D
a
Vân sáng – gọi là BẬC
Vân tối – gọi là THỨ
3) Tìm số vân sáng, vân tối trên trường giao thoa
+)Trường giao thoa là 1 vùng sáng tên mà mà có chứa các vân giao thoa
+) Bề rộng của vùng giao thoa (L) : Là hoảng cách ngắn nhất giữa 2 mép ngoài cùng của 2 vân sáng
+) Số vân sáng : Số giá trị kZ thỏa mãn :
Cách 2: 2 1
2
s
L N
i
; chú ý gọi là lấy phần nguyên
Ví dụ : 3, 563; 4,89 4
+) Số vân tối: Số giá trị kZ thỏa mãn : 1 1 1
Cách 2 : 1 2
t
L N
i
; chú ý gọi là lấy phần nguyên Chú ý : Số vân sáng luôn là số lẻ vì bao gồm cả vân sáng trung tâm, số vân tối thường là số chẵn
II BÀI TẬP VẬN DỤNG
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 m Khoảng cách giữa hai khe là 1mm, khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe đến màn quan sát là 2,5m Bề rộng của miền giao thoa là 1,25 cm Tổng số vân sáng và vân tối có trong miền giao thoa là
A. 19 vân B. 17 vân C. 15 vân D. 21 vân
BÀI GIẢNG: XÁC ĐỊNH SỐ VÂN SÁNG, VÂN TỐI
CHUYÊN ĐỀ: SÓNG ÁNH SÁNG
MÔN: VẬT LÍ LỚP 12
THẦY GIÁO: VŨ THẾ ANH – GV TUYENSINH247.COM
Trang 72 >>Truy cập trang http://tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn – Anh –
Ví dụ 2 : (CĐ – 2010) Trong thí nghiệm Y – âng về giao thoa ánh sáng, hai khe được chiếu bằng ánh sáng đơn sắc Khoảng vân trên màn là 1,2 mm.Trong khoảng giữa hai điểm M và N trên màn ở cùng một phía so với vân sáng trung tâm, cách vân trung tâm lần lượt là 2mm và 4,5 mm quan sát được
A. 2 vân sáng và 2 vân tối
B. 3 vân sáng và 2 vân tối
C. 2 vân sáng và 3 vân tối
D. 2 vân sáng và 1 vân tối
Ví dụ 3 : Trong thí nghiệm Y – âng về giao thoa ánh sáng, trong khoảng rộng 12,5 mm trên màn có 13 vân tối biết một đầu là vân tối,còn một đầu là vân sáng Bề rộng của miền giao toa là 8,1 mm Tổng dố vân sáng
và vân tối có trong miền giao thoa là
A. 19 vân B. 17 vân C. 16 vân D. 15 vân
Ví dụ 4 : (ĐH – 2012) Trong thí nghiệm Y – âng về giao thoa ánh sáng, nguồn sáng phát ra ánh sáng đơn sắc có bước sóng 1 Trên màn quan sát, trên đoạn thẳng MN dài 20mm ( MN vuông góc với hệ vân giao thoa ) có 10 vân tối, M và N là vị trí của 2 vân sáng Thay ánh sáng trên bằng ánh sáng đơn sắc có bước sóng 1
2
5
3
thì tại M là vị trí của một vân giao thoa, số vân sáng trên đoạn MN lức này là
Trang 8HƯỚNG DẪN GIẢI CHI TIẾT THỰC HIỆN BAN CHUYÊN MÔN TUYENSINH247.COM
Ví dụ 1 :
Phương pháp :
Áp dụng công thức tính số vân sáng 2 1
2
s
L N
i
Áp dụng công thức tính số vân sáng 1 2
t
L N
i
Cách giải
Khoảng vân trong hệ giao thoa có độ lớn là
6
3 3
0, 6.10 2,5
1,5.10 1,5 10
D
a
Số vân sáng có trong miền giao thoa là 2 1 12, 5 2 1 9
s
L N
i
Số vân tối có trong miền giao thoa là : 1 2 12.5 1 2 8
t
L N
i
Vậy tổng số vân sáng và vân tối có trong miền giao thoa là 17 vân
Chọn B
Ví dụ 2:
Vì M,N ở cùng 1 phía so với vân trung tâm nen ta có thể chọn x M 2mm x; N 4,5mm
Số vân sáng là số giá trị kZ thỏa mãn :
1, 67 3, 75
1, 2 1, 2
N M
x x
Vì k Z k 2;3
Số vân tối là số giá trị kZ thỏa mãn
1,17 3, 25
N M
x x
Vì k Z k 2;3
Vậy có 2 vân sáng và 2 vân tối trong đoạn MN
Chọn A
Ví dụ 3 :
Phương pháp :
Áp dụng công thức tính số vân sáng 2 1
2
s
L N
i
Trang 9Áp dụng công thức tính số vân sáng 1 2
t
L N
i
Cách giải:
Số vân sáng trong miền giao thoa là 2 1 9
2
s
L N
i
Số vân tối trong miền giao thoa là 1 2 8
t
L N
i
Vậy có 17 vân trong miền giao thoa
Chọn B
Ví dụ 4:
Trên đoạn thẳng MN dài 20mm ( MN vuông góc với hệ vân giao thoa ) có 10 vân tối, M và N là vị trí của 2 vân sáng : 10i120 i1 2mm
Ta có 2
1
i
i Vậy số vân sáng trên đoạn MN là 6+1 = 7 vân
Chọn A