Chuyên đề : SÓNG ÁNH SÁNG LOẠI III : GIAO THOA VỚI ÁNH SÁNG TRẮNG Nhận xét : Khi thực hiện giao thoa với ánh sáng trắng ta thấy: + Ở chính giữa mỗi ánh sáng đơn sắc đều cho một vạch màu [r]
Trang 1CHỦ ĐỀ I : TẢN SẮC ÁNH SÁNG Phương pháp :
+ Bước sóng ánh sáng trong chân không: = c
f; với c = 3.108 m/s
+ Bước sóng ánh sáng trong môi trường: ’ = v c
f nf n
+ Công thức chung: sini 1 = nsinr 1 ; sini 2 = nsinr 2 ; A = r 1 + r 2 ; D = i 2 + i 2 - A
Khi i 1 = i 2 (r 1 = r 2 ) thì D = D min với sinDmin A
2
= nsinA
2
+ Trường hợp góc chiết quang A và góc tới i 1 đều nhỏ (≤ 10 0 ), ta có các công thức gần đúng:
i 1 = nr 1 ; i 2 = nr 2 ; A = r 1 + r 2 ; D = A(n – 1); D min = A(n – 1)
I Bài tập tự luận :
ĐHP.1 Bước sóng của ánh sáng đỏ trong không khí là 0,64 m Tính bước sóng của ánh sáng đó trong nước
biết chiết suất của nước đối với ánh sáng đỏ là 4
3 ĐS : : ’ = 0,48 m
ĐHP.2 Một ánh sáng đơn sắc có bước sóng của nó trong không khí là 0,6 m và trong chất lỏng trong suốt là
0,4 m Tính chiết suất của chất lỏng đối với ánh sáng đó ĐS : n = 1,5
ĐHP.3 Một chùm ánh sáng hẹp, đơn sắc có bước sóng trong chân không là = 0,60 m Xác định chu kì,
tần số của ánh sáng đó Tính tốc độ và bước sóng của ánh sáng đó khi truyền trong thủy tinh có chiết suất n =
ĐHP.4 Một lăng kính có góc chiết quang là 600 Biết chiết suất của lăng kính đối với ánh sáng đỏ là 1,5 Chiếu tia sáng màu đỏ vào mặt bên của lăng kính với góc tới 600 Tính góc lệch của tia ló so với tia tới
ĐHP.5 Một lăng kính thủy tinh có góc chiết quang A = 600, có chiết suất đối với tia đỏ là 1,514; đối với tia tím là 1,532 Tính góc lệch cực tiểu của hai tia này ĐS : Dtmin = 2.500 – A = 400
ĐHP.6 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 Tính góc tạo bởi tia đỏ và tia tím sau khi ló ra khỏi mặt bên kia của lăng kính ĐS : D = 0,1680 10’
ĐHP.7 Chiếu một tia sáng đơn sắc màu vàng từ không khí (chiết suất coi như bằng 1 đối với mọi ánh sáng)
vào mặt phẵng phân cách của một khối chất rắn trong suốt với góc tới 600 thì thấy tia phản xạ trở lại không khí vuông góc với tia khúc xạ đi vào khối chất rắn Tính chiết suất của chất rắn trong suốt đó đối với ánh sáng màu
ĐHP.8 Chiếu một tia sáng gồm hai thành phần đỏ và tím từ không khí (chiết suất coi như bằng 1 đối với
mọi ánh sáng) vào mặt phẵng của một khối thủy tinh với góc tới 600 Biết chiết suất của thủy tinh đối với ánh sáng đỏ là 1,51; đối với ánh sáng tím là 1,56 Tính góc lệch của hai tia khúc xạ trong thủy tinh ĐS : r = 1,30
II Trắc nghiệm :
Câu 1 : Một lăng kính có góc chiết quang A = 60, chiết suất của lăng kính đối với tia đỏ là nđ = 1,6444 và đối với tia tím là nt = 1,6852, Chiếu tia sáng trắng tới mặt bên của lăng kính dưới góc tới nhỏ Góc lệch giữa tia ló màu đỏ và tia ló màu tím: A 0,0011 rad B 0,0044 rad C 0,0055 rad D 0,0025 rad
Câu 2 : Chiếu một chùm tia sáng trắng song song, hẹp vào mặt bên của một lăng kính có góc chiết quang A
= 60 theo phương vuông góc với mặt phân giác của góc chiết quang Chiết suất của lăng kính đối với tia đỏ là
nđ = 1,50, đối với tia tím là nt = 1,54 Lấy 1’ = 3.10-4rad Trên màn đặt song song và cách mặt phân giác trên 1 đoạn 2m, ta thu được giải màu rộng:
A 8,46mm B 6,36mm C 8,64 mm D 5,45mm
Trang 2Câu 3 : Mợt lăng kính thủy tinh có góc chiết quang A = 50, chiết suất đới với tia tím là nt = 1,6852 Chiếu vào lăng kính mợt tia sáng trắng dưới góc tới nhỏ, hai tia ló tím và vàng hợp với nhau 1 góc 0,0030rad Lấy 1’ = 3.10-4rad Chiết suất của lăng kính đới với tia vàng:
A 1,5941 B 1,4763 C 1,6518 D 1,6519
Câu 4 : Chiếu mợt tia sáng trắng vào mặt bên của mợt lăng kính có góc chiết quang A = 600 sao cho góc lệch của tia tím là cực tiểu Chiết suất của lăng kính đới với tia tím là nt = 1,732 3 Góc lệch cực tiểu của tia tím:
A 600 B 1350 C 1200 D 750
Câu 5 : Chiếu mợt tia sáng trắng vào mặt bên của mợt lăng kính có tiết diện thẳng là tam giác đều sao cho tia
tím có góc lệch cực tiểu Chiết suất của lăng kính đới với tia tím là nt = 3 Để cho tia đỏ có góc lệch cực tiểu thì góc tới phải giảm 150 Chiết suất của lăng kính đới với tia đỏ:
A 1,5361 B 1,4142 C 1,4792 D 1,4355
Câu 6 : Mợt thấu kính hợi tụ mỏng, có 2 mặt cầu giớng nhau bán kính 20cm Chiết suất của thấu kính đới với
ánh sáng đỏ là nđ = 1,50; đới với ánh sáng tím là nt = 1,54 Khoảng cách giữa tiêu điểm đới với tia đỏ và tiêu điểm đới với tia tím: A 1,50cm B 1,481cm C 1,482cm D.1,96cm
Câu 7 : Mợt thấu kính mỏng hợi tụ bằng thủy tinh có chiết suất đới với tia đỏ là nđ = 1,5145, đới với tia tím là
nt = 1,5318 Tỉ sớ giữa tiêu cự của thấu đới với tia đỏ và tiêu cự đới với tia tím là:
A 1,0336 B.1,0597 C 1,1057 D 1,2809
Câu 8 : Ánh sáng lam có bước sóng trong chân khơng và trong nước lần lượt là 0,4861 m và 0,3635 m Chiết
suất tuyệt đới của nước đới với ánh sáng lam là:
A 1,3335 B.1,3725 C 1,3301 D 1,3373
Câu 9 : Chiết suất của mơi trường thứ nhất đối với một ánh sáng đơn sắc là n1 = 1,4 và chiết suất tỉ đối của mơi trường thứ hai đối với mơi trường thứ nhất là n21 = 1,5 Vận tốc của ánh sáng đơn sắc đĩ trong mơi trường thứ hai là: A 1,43.108 m/s B 2,68.108 m/s C 4,29.108 m/s D Tất cả đều sai;
Câu 10 : Một tia sáng trắng chiếu vuơng gĩc tới mặt bên của một lăng kính cĩ
gĩc chiết quang A=6o Chiết suất của lăng kính đối với tia đỏ và tím lần lượt là
nd=1,64; nt=1,68 Sau lăng kính đặt một màn M song song với mặt bên của
lăng kính cách nĩ L=1,2m (hình vẽ bên)
a) Gĩc tạo bởi tia lĩ màu đỏ và tím sau khi ra khỏi lăng kính:
A 42.10-4rad B 42.10-5rad C 0,24o D.0,042o
b) Chiều dài quang phổ thu được trên màn là:
Câu 11 : Cho một thấu kính hội tụ cĩ hai mặt lồi giổng nhau bán kính10cm, chiết suất của thuỷ tinh làm thấu
kính đối với tia đỏ và tia tím lần lượt là 1,60 và 1,69 Để cho tiêu điểm ứng với các tia màu tím trùng với tiêu điểm ứng với các tia màu đỏ người ta ghép sát với thấu kính hội tụ nĩi trên một thấu kính phân kỳ cĩ hai mặt giống nhau và cùng cĩ bán kính là 10cm, nhưng thấu kính phân kỳ này làm bằng một loại thủy tinh khác Hệ thức liên hệ giữa chiết suất của thấu kính phân kỳ đối với ánh sáng tím và ánh sáng đỏ là :
A nt = nđ + 0,09 B nđ = nt + 0,09 C nđ = nt - 0,09 D nt = nđ + 0,9
Câu 12 : Chọn câu đúng : Một ánh sáng đơn sắc cĩ tần số 4.1014 Hz Bước sĩng của ánh sáng trong chân khơng
là A.0,75m B.0,75mm C 0,75μm D.0,75nm
Câu 13 : Chọn câu trả lời đúng : Một ánh sáng đơn sắc cĩ bước sĩng của nĩ trong khơng khí là 700nmvà
trong chất lỏng trong suốt là 560nm chiết suất của chất lỏng đối với ánh sáng đĩ là
A 5/4 B.0,8 C 0,225 D.0,85
Câu 14 : Chọn câu trả lời đúng Chiếu một chùm tia sáng hẹp vào mặt bên một lăng kính thủy tinh cĩ gĩc
chiết quang A= 50 theo phương vuơng gĩc với mặt phẳng phân giác của gĩc chiết quang A Chùm tia lĩ chiếu vào một màn ảnh đặt song song với mặt phẳng phân giác nĩi trên và cách mặt phẳng này 2,2m Tìm chiều dài quang phổ liên tục( Khỏang cách từ đầu đỏ đến đầu tím) thu được trên màn Cho biết chiết suất của thủy tinh làm lăng kính với tia đỏ là nd =1,48 và tia tím là nt = 1,52
A d= 7,68mm B d= 8,15mm C d= 5,24mm D d= 6,37mm
M
Đ
T
L
A
Trang 3Câu 15 : Chiếu một chùm tia sáng trắng, song song, hẹp vào mặt bên của một lăng kính thuỷ tinh có góc chiết
quang 5,730, theo phương vuông góc với mặt phẳng phân giác P của góc chiết quang Sau lăng kính đặt một màn ảnh song song với mặt phẳng P và cách P 1,5 m Tính chiều dài quang phổ từ tia đỏ đến tia tím Cho biết chiết suất của lăng kính đối với tia đỏ là 1,5 và đối với tia tím là 1,54
A 8 mm B 6 mm C 5 mm D 4 mm E 1,5 mm
CHỦ ĐỀ II : GIAO THOA ÁNH SÁNG VỚI KHE YÂNG
LOẠI I : GIAO THOA ÁNH SÁNG ĐƠN SẮC
Dạng 1 : Vị trí vân sáng- vị trí vân tối- khoảng vân:
Phương pháp :
+ Vị trí vân sáng: xs = k D
a
; với k Z
+ Vị trí vân tối: xt = (2k + 1) D
2a
; với k Z
+ Khoảng vân : i = D
a
+ Giữa n vân sáng liên tiếp có (n – 1) khoảng vân
+ Bước sóng: ia
D
Ví dụ : Trong thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng, khoảng cách giữa hai khe là 1 mm, khoảng cách từ hai
khe đến màn là 3 m Dùng ánh sáng đơn sắc có bước sóng chiếu vào hai khe thì người ta đo được khoảng cách từ vân sáng trung tâm tới vân sáng thứ tư là 6 mm Xác định bước sóng và vị trí vân sáng thứ 6
ĐS : = 0,5.10-6 m; x6 = 9 mm
Dạng 2 : Khoảng cách giữa các vân
Phương pháp :
Dạng 2.1 - Khoảng cách vân cùng bản chất liên tiếp: l = (số vân – 1).i
Ví dụ: khoảng cách giữa 7 vân sáng liên tiếp: l = (7 – 1).i = 6i
Dạng 2.2 - Giữa một vân sáng và một vân tối bất kỳ:
- Giả sử xét khoảng cách vân sáng bậc k và vân tối thứ k’, vị trí: xks = k.i; xkT=(k – 0,5).i
Nếu:
+ Hai vân cùng phía so với vân trung tâm: x= xks xk 't
+ Hai vân khác phía so với vân trung tâm: x xks xk 't
- Khoảng cách giữa vân sáng và vân tối liền kề là : i
2 nên vị trí vân tối các thứ liên tiếp được xác định: t
x =k i
2 (với k lẻ: 1,3,5,7,….)
Ví dụ : Tìm khoảng cách giữa vân sáng bậc 5 và vân tối thứ 6 ĐS : 0,5i; 10,5i
Dạng 2.3 - Xác định vị trí một điểm M bất kì trên trường giao thoa cách vân trung tâm một khoảng xM có vân sáng hay vân tối, bậc mấy ?
Lập tỉ số: xM n
i Nếu n nguyên, hay n Z, thì tại M có vân sáng bậc k=n
Nếu n bán nguyên hay n=k+0,5 với k Z, thì tại M có vân tối thứ k +1
Trang 4Ví dụ: Một khe hẹp F phát ánh sáng đơn sắc bước sóng 600nmchiếu sáng hai khe song song với F và cách nhau 1m Vân giao thoa được quan sát trên một màn M song song với màn phẳng chứa F và 1 F và cách nó 2 3m Tại vị trí cách vân trung tâm 6,3m có vân gì ? bậc mấy ? ĐS : Vân tối thứ 4
Dạng 3 : Xác định số vân trên trường giao thoa:
Phương pháp :
- Trường giao thoa xét là chiều rộng của khu vực chứa toàn bộ hiện tượng giao thoa hứng được trên màn- kí kiệu L
- Số vân trên trường giao thoa:
+ Số vân sáng: Ns = 1+2 L
2i
+ Số vân tối: NT = 2 L 0,5
2i
- Số vân sáng, vân tối trong đoạn MN, với 2 điểm M, N thuộc trường giao thoa nằm 2 bên vân sáng trung tâm:
+ Số vân sáng: Ns = OM
i
+ ON
i
+1
+ Số vân tối: NT = OM 0,5
i
i
- Số vân sáng, tối giữa 2 điểm MN trong đoạn giao thoa nằm cùng phía so với vân sáng trung tâm:
+ Số vân sáng: Ns = OM
i
- ON
i
+ Số vân tối: NT = OM 0,5
i
i
.Với M, N không phải là vân sáng
Ví dụ: Trong một thí nghiệm về Giao thoa anhs sáng bằng khe I âng với ánh sáng đơn sắc = 0,7 m,
khoảng cách giữa 2 khe s1,s2 là a = 0,35 mm, khoảng cách từ 2 khe đến màn quan sát là D = 1m, bề rộng của vùng có giao thoa là 13,5 mm Số vân sáng, vân tối quan sát được trên màn là:
ĐS : Số vạch tối là 6, số vạch sáng là 7
Dạng 4 : Giao thoa trong môi trường có chiết suất là n và thay đổi khoảng cách
Phương pháp :
Gọi là bước sóng ánh sáng trong chân không hoặc không khí
Gọi ' là bước sóng ánh sáng trong môi trường có chiết suất n : ' n
a Vị trí vân sáng: x = k 'D
a
n.a
b.Vị trí vân tối: x =(2k +1) 'D
2a
= (2k +1) D
2na
c Khoảng vân: i= 'D
a
an
d Khi thay đổi khoảng cách:
+ Ta có: i = D
a
i tỉ lệ với D khi khoảng cách là D: i = D
a
khi khoảng cách là D’: i’ = D'
a
Nếu D = D’ – D > 0 Ta dịch màn ra xa (ứng i’ > i)
Nếu D = D’ – D < 0 Ta đưa màn lại gần ( ứng i’ < i)
Trang 5Ví dụ: Một khe hẹp F phát ánh sáng đơn sắc = 600nm, chiếu vào khe I âng có a = 1,2mm, lúc đầu vân giao
thoa được quan sát trên một màn M đặt cách một mặt phẳng chứa S1, S2 là 75cm Về sau muốn quan sát được vân giao thoa có khoảng vân 0,5mm thì cần phải dịch chuyển màn quan sát so với vị trí đầu như thế nào?
Dạng 5 : Đặt bản mỏng trước khe Young
Phương pháp :
Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng với khe Young (I-âng), nếu ta đặt trước khe S một bản thủy tinh có 1 chiều dày e, chiết suất n
Khi đặt bản mỏng trước khe S 1 thì đường đi của tia sáng S 1 M và S 2 M lần lượt là:
S M d (n 1)e
S2M = d2
Hiệu quang trình:
= S2M - S1M = d2 – d1 – (n – 1)e
Mà d2 – d1 = ax/D
= ax/D – (n – 1)e
Vân sáng trung tâm ứng với hiệu quang trình bằng = 0
= ax0/D – (n – 1)e = 0
a
Hệ thống vân dịch chuyển về phía S1 Vì x0>0
Ví dụ: Thí nghiệm giao thoa ánh sáng đơn sắc bằng khe I âng biết a = 0,5mm, D = 2m Khoảng cách giữa 6
vân sáng liên tiếp dài 1,2cm, về sau nếu sau khe S1 chắn 1 tấm thủy tinh phẳng mỏng có n = 1,5 thì vân sáng chính giữa bị dịch chuyển đến vị trí vân sáng bậc 20 ban đầu tìm bề dày e của tấm thủy tinh này?
Chú ý:
+ Nếu đặt hai bản mỏng như nhau trên cả hai đường truyền S1, S2 thì hệ vân không dịch chuyển
+ Nếu đặt hai bản mỏng khác nhau trên cả hai đường chuyền thì độc dịch chuyển của hệ vân là;
x x
Dạng 6: Tịnh tiến khe sáng S đoạn y0
Phương pháp :
Trong thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng, nguồn sáng S phát
ánh sáng đơn sắc có bước sóng Khoảng cách từ nguồn S đến mặt phẳng
chứa hai khe S1; S2 là d Khoảng cách giữa hai khe S1; S2 là a , khoảng cách từ
mặt phẳng chứa hai khe tới màn quan sát là D
Tịnh tiến nguồn sáng S theo phương S1 S2 về phía S1 một đoạn y0 thì
hệ thống vân giao thoa di chuyển theo chiều ngược lại đoạn x0 0
0 y D x
d
Ví dụ: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng bằng khe I âng, có D = 1m, khoảng cách từ nguồn S đến 2 khe là
d = 20cm Nếu dịch chuyển nguồn sáng S một đoạn 2mm theo phương vuông góc với trụ đối xứng của hệ thì
hệ vân trên màn sẽ dịch chuyển như thế nào? ĐS : x = 10mm
I Tự luận :
Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng Iâng : khoảng cách hai khe S1S2 là 2mm, khoảng cách từ S1S2 đến màn là 3m, bước sóng ánh sáng là 0,5m Bề rộng giao thoa trường là 3cm
a Tính khoảng vân
b Tìm số vân sáng và vân tối quan sát được trên giao thoa trường
c Tìm khoảng cách giữa vân sang bậc 2 và vân tối thứ 4 :
S1
S2
M
O
S1
S2
S’
S
O O’
x0
y0
D
d
Trang 6- Chúng ở cùng bên so với vân trung tâm
- Chúng ở hai bên so với vân trung tâm
d Tại M cách 0.6 cm và N cách 1.2375 cm so với vân trung tâm có vân sáng hay vân tối ? bậc mấy Tìm số vân sáng giữa 2 điểm MN
e Thay ánh sáng trên bằng ánh sáng có bước sóng 0,6m Số vân sáng tăng hay giảm ?
f Di chuyển màn quan sát ra xa hai khe Số vân sáng quan sát tăng hay giảm ? Tính số vân sáng khi D = 4m (vẫn dùng ánh sáng có bước sóng 0,5m)
g Đặt sau khe S2 một bản thuỷ tinh song song có chiết suất n = 1,5, độ dày e = 4μm Hỏi vị trí hệ thống vân sẽ dịch chuyển trên màn như thế nào ?
h Nếu không đặt bản thuỷ tinh mà đổ đầy vào khoảng giữa khe và màn một chất lỏng có chiết suất n’, người
ta thấy khoảng cách giữa 2 vân sáng liên tiếp bằng 0,45mm Tính chiết suất n’ của chất lỏng
II Trắc nghiệm :
Câu 1 : Trong thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng, khoảng cách giữa hai khe F1F2 là a= 2(mm); dùng ánh sáng có bước sóng = 0,5( m ) làm thí nghiệm Trong khoảng MN trên màn với MO= ON= 5(mm) có 11 vân sáng mà hai mép M và N trùng vân sáng Tìm khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe F1F2 đến màn hứng
Câu 2 : Trong thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng, khoảng cách giữa hai khe F1F2 là a= 2(mm) Khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe F1F2 đến màn hứng ảnh là D= 4(m) Trong khoảng MN trên màn với MN= 10(mm) có 20 vân sáng trong đó MN là vân tối Bước sóng ánh sáng đơn sắc làm thí nghiệm là?
A = 0,6( m ) B = 0,44( m ) C = 0,55( m ) D = 0,5( m )
Câu 3 : Trong thí nghiệm Yâng, nguồn sáng là ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,45( m) Hai khe sáng cách
nhau 0,2mm và cách màn quan sát 2m Vân sáng bậc 3 cách vân trung tâm một khoảng bằng bao nhiêu?
Câu 4 : Trong thí nghiệm Yâng: hai khe cách nhau 1,5(mm) và cách màn 1(m) Ánh sáng của nguồn có giá trị
bằng bao nhiêu nếu như khoảng cách giữa hai vân sáng bậc 1 là 0,6(mm):
A =0,45( m) B =0,54( m) C =0,62( m) D =0,73( m)
Câu 5 : Trong thí nghiệm Yâng, nguồn sáng là ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,60( m), khoảng cách giữa
hai khe sáng với màn quan sát là 1(m) Trên màn quan sát ta thấy khoãng cách giữa 7 vân sáng liên tiếp có độ lớn là 2,4(mm) Khoảng cách giữa hai khe sáng là:
Câu 6 : Ánh sáng dùng trong thí nghiệm Young có bước sóng =0,40( m), khoảng cách giữa hai khe a=
2(mm), khoảng cách giữa hai khe đến màn quan sát là D= 1,5(m) Khoảng vân thu được trên màn có giá trị:
A i = 0,5(mm) B i = 1,5(mm) C i = 0,6(mm) D.i = 0,3(mm)
Câu 7 : Thực hiện giao thoa ánh sáng bằng thí nghiệm Young với ánh sáng đơn sắc có bước sóng
=0,40( m); khoảng cách giữa hai khe a= 2(mm) và cách màn quan sát một khoảng D= 1,5(mm) Vân tối thứ
5 cách vân sáng thứ 2 về cùng một phía một khoảng:
A x = 0,06(mm) B x = 0,45(mm) C x = 0,75(mm) D x = 0,70(mm)
Câu 8 : Trong thí nghiệm Yâng, nguồn sáng là ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,50( m), hai khe cách nhau
1,5(mm); khoảng cách giữa hai khe sáng với màn quan sát là 1,5(m) Tại điểm trên màn cách vân trung tâm 2,5(mm) có vân: A.tối thứ 5 B.sáng bậc 5 C.sáng bậc 4 D.tối thứ 4
Câu 9 : Thực hiện thí nghiệm giao thoa với khe Young, khoảng cách giữa hai khe là a= 1,6mm, khoảng cách
giữa hai khe đến màn là D= 1,2m Trên vùng giao thoa xác định được khoảng cách giữa 9 vân sáng liên tiếp bằng 48(mm) Nguồn phát ra bức xạ đơn sắc có màu gì?
Câu 10 : Trong thí nghiệm Young, nguồn đơn sắc có bước sóng , khoảng cách giữa hai vân sáng bậc 1 là
4(mm) Vân tối thứ 5 nằm cách vân sáng trung tâm một đoạn bằng bao nhiêu?
Trang 7Câu 11 : Thực hiện thí nghiệm giao thoa với khe Young, khoảng cách giữa hai khe là a= 0,5mm, khoảng cách
giữa hai khe đến màn là D= 1,2m Nguồn ánh sáng đơn sắc có bước sóng = 0,45 m Bề rộng trường giao thoa đo được là MN= 13mm Số vân sáng và số vân tối quan sát được trên màn là:
A.29 vân sáng và 26 vân tối B.31 vân sáng và 28 vân tối
Câu 12 : Thí nghiệm giao thoa ánh sáng với khe Young, khoảng cách giữa hai khe a = 1,2(mm), nguồn bức xạ
có bước sóng Hiện tượng giao thoa được quan sát trên một màn ảnh song với hai khe và cách hai khe một khoảng D Nếu dịch chuyển màn ra xa 40(cm) thì khoảng vân tăng thêm 0,15(mm) Bước sóng của nguồn sáng đơn sắc: A = 0,40( m) B = 0,55( m) C = 0,75( m) D = 0,45( m)
Câu 13 : Khoảng cách giữa hai khe Young có độ lớn a= 2(mm), khoảng cách giữa hai khe đến màn quan sát là
D=1,5(m), nguồn sáng đơn sắc có bước sóng là = 0,45( m) Hai điểm M và N ở cùng một phía và cách vân trung tâm một khoảng lần lượt là 4(mm) và 5(mm) Số vân tối quan sát được trong khoảng MN và vị trí của chúng là:
A.3 vân; vị trí tương ứng là: 4,25(mm); 4,59(mm); 4,93(mm)
B.3 vân; vị trí tương ứng là: 4,05(mm); 4,39(mm); 4,73(mm)
C.3 vân; vị trí tương ứng là: 4,11(mm); 4,45(mm); 4,79(mm)
D.3 vân; vị trí tương ứng là: 4,30(mm); 4,64(mm); 4,98(mm)
Câu 14 : Trong thí nghiệm Young, ánh sáng được dùng là ánh sáng đơn sắc có bước sóng = 0,450( m) Khi
thay ánh sáng trên bằng nguồn đơn sắc có bước sóng ' thì khoảng vân i của hệ tăng 1,5 lần Bước sóng của
ánh sáng thay thế có giá trị bằng:
A '= 0,675( m) B.'= 0,565( m) C.'= 0,712( m) D '= 0,750( m)
Câu 15 : Thực hiện thí nghiệm giao thoa với nguồn sáng đơn sắc có bước sóng Thực nghiệm đo được
khoảng cách giữa vân tối và vân sáng liên tiếp là 0,5(mm) Trong khoảng giữa hai điểm MN trên màn và ở cùng một phía so với vân trung tâm, cách vân trung tâm một khoảng lần lượt là 4(mm) và 6(mm) có bao nhiêu vân tối và vị trí của chúng:
A.3 vân tối; x =4,2(mm); 5 x =5,0(mm); 6 x =5,5(mm) 7 B.2 vân tối; x =4,5(mm); 4 x = 5,5(mm) 5
C.1 vân tối; x = 4,5(mm) 5 D.4 vân tối; x =4,2(mm); 5 x =5,0(mm); 6 x =5,5(mm); 7 x = 6,0(mm) 8
Câu 16 : Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng với khe Young, trên màn đo được khoảng cách từ vân sáng bậc
5 đến vân tối thứ 6 ở phía bên kia so với vân trung tâm là 6(mm) Vị trí vân sáng bậc 7 cách vân trung tâm một đoạn bằng: A.x =4,12(mm) 7 B.x =3,5(mm) 7 C.x =5,46(mm) 7 D.x =3,99(mm) 7
Câu 17 : Trong thí nghiệm giao thoa bằng khe Young, khoảng cách giữa hai khe là 0,5(mm), khoảng cách giữa
hai khe đến màn là 2(m) Nguồn sáng đơn sắc có bước sóng = 0,50( m) Bề rộng vùng giao thoa là M0N0= 26(mm) Số vân sáng quan sát được trên màn là:
Câu 18 : Thực hiện giao thoa ánh sáng bằng khe Young với ánh sáng đơn sắc có bước sóng là Kết quả đo
được khoảng cách giữa 9 vân sáng liên tiếp 2,4(cm) Nếu thực hiện thí nghiệm giao thoa với hệ như trên
nhưng trong môi trường nước có chiết suất n= 4
3 thì khoảng cách giữa vân sáng bậc 3 và vân tối thứ 4 ở cùng phía so với vân trung tâm bằng bao nhiêu?
A x = 3,375(mm) B x = 3,225(mm) C x = 2,558(mm) D x = 2,760(mm)
Câu 19 : Trong thí nghiệm giao thoa với khe Young, sử dụng ánh sáng đơn sắc làm thí nghiệm; cho a= 1mm;
D= 2(m) Che một trong khe bằng một bản mỏng trong suốt, có bề dày 5( m), hệ vân giao thoa dịch chuyển một đọan x0= 6(mm) Chiết suất của bản mỏng là:
Câu 20 : Thực hiện thí nghiệm giao thoa ánh sáng bằng khe Young trong môi trường nước có chiết suất là n=
4
3, khoảng cách giữa hai khe là a= 1,2mm, khoảng cách từ hai khe đến màn là D= 1,5m Nguồn sáng đơn sắc
có bước sóng = 0,60( m) Màn quan sát có độ rộng là 33(mm) Số vân tối thu được trên màn thay đổi như thế nào so với số vân tối thu được nếu thực hiện thí nghiệm trên trong không khí?
Trang 8A.Tăng thêm 13 vân B.Giảm đi 15 vân C.Tăng thêm 14 vân D.Giảm đi 16 vân
Câu 21 : Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng với khe Y-âng, khoảng cách giữa hai khe F1F2 là a = 1,5mm; khoảng cách giữa hai khe đến màn là D = 1,5m; nguồn sáng S đơn sắc có bước sóng = 450nm Nếu dời S theo phương song song với F1F2 một đoạn 1,5mm thì ta thấy tọa độ vân sáng bậc 3 là -0,9mm Khoảng cách giữa nguồn S và hai khe là:
Câu 22 : Thực hiện thí nghiệm giao thoa với khe Young,
khoảng cách giữa hai khe là a = 1,2mm; khoảng cách từ hai
khe đến màn là D = 1,8m; nguồn sáng đơn sắc có bước sóng
= 0,75 m; nguồn sáng S cách màn quan sát là 2,8m Dịch
chuyển nguồn S theo phương song song với hai khe một
đoạn y = 1,5mm như hình vẽ Hai điểm M và N có toạ độ
lần lượt là 4mm và 9mm Số vân tối trong đoạn MN sau khi
dịch chuyển nguồn là:
A.1 vân; toạ độ tương ứng là x= 5,68mm
B.2 vân; toạ độ tương ứng là x= 5,45mm; x= 7,68mm
C.3 vân; toạ độ tương ứng là x= 5,12mm; x= 7,45mm; x= 8,05mm
D.4 vân; toạ độ tương ứng là x= 4,61mm; x= 5,74mm; x= 6,86mm; x= 7,99mm
Câu 23 : Trong thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng, hai khe F1F2 được chiếu bằng ánh sáng đơn sắc Khoảng cách giữa hai khe là a = 2,5mm; khoảng cách giữa mặt phẳng chứa hai khe đến màn quan sát là D = 1,2m Nếu đặt sau một trong hai khe sáng một bản mỏng phẳng có hai mặt song song có bề dày e = 15 m Thực nghiệm xác định được rằng vân tối thứ k khi có bản mỏng đã bị dịch chuyển một đoạn bằng 30mm so với vân tối thứ k trước khi có bản mỏng Chiết suất của bản mỏng là:
LOẠI II : GIAO THOA VỚI CHÙM ÁNH SÁNG ĐA SẮC
Nhận xét: Khi cho chùm đa sắc gồm nhiều bức xạ chiếu vào khe I âng để tạo ra giao thoa Trên màn quan sát được hệ vân giao thoa của các bức xạ trên Vân trung tâm là sự chồng chập của các vân sáng bậc k = 0 của các bức xạ này Trên màn thu được sự chồng chập: của các vạch sáng trùng nhau, các vạch tối trùng nhau hoặc vạch sáng trùng vạch tối giữa các bức xạ này
Ta có: Giao thoa của hai hay nhiều bức xạ:
Dạng 1 : Vị trí vân sáng trùng:
Phương pháp :
k 0; m; 2m;
Hoặc ta có thể xác định: Vị trí vân sáng của các bức xạ đơn sắc trùng nhau
x = 1
k a
k a
k a
k a
k11=k22=k33=k44= =knn với k1, k2, k3,…, kn Z
Dựa vào phương trình biện luận chọn các giá trị k thích hợp, thông thường chọn k là bội số của số nguyên nào đó
Ví dụ: Hai bức xạ 1 và 2 cho vân sáng trùng nhau Ta có k11=k22 2
1
5
6
Vì k1, k2 là các số nguyên, nên ta chọn được k2 là bội của 6 và k1 là bội của 5
Có thể lập bảng như sau:
x 0
Trang 9Dạng 2 : Khoảng vân trùng (khoảng cách nhỏ nhất giữa hai vân cùng màu với vân trung tâm):
Phương pháp :
i mi ni
hoặc: i12 BCNN i , i 1 2
Ba bức xạ: i12 BCNN i , i , i 1 2 3
Dạng 3 : Xét cụ thể với chùm sáng gồm 2 bức xạ 1, 2
Dạng 3.1: Vị trí hai vân sáng trùng nhau Ngoài cách tổng quát trên ta có thể làm như sau:
Phương pháp :
+ Số vạch trùng quan sát được Số vạch sáng quan sát được:
Khi có giao thoa: Vị trí vân sáng: xs
k= ki = k D
a
Khi 2 vân sáng của 2 bức xạ trùng nhau:
x 1
1
k
s = x 2
2
k
s k1i1 = k2i2 k1
a
D
1
= k2 2D
a
2
k
k = 12
=
p
q ( tỉ số tối giản)
2
Vị trí trùng: x = x 1
1
k
s = p.n 1D
a
2
k
s = q.n 2D
a
+ Số vạch trùng quan sát được trên trường giao thoa L:
- L x L
pn
mỗi giá trị n 1 giá trị k số vạch sáng trùng là số giá trị n thỏa mãn (*)
+ Xét số vân trùng trên MN L:
xM xxN (xM < xN; x là tọa độ) khoảng n số giá trị n là số vân sáng trùng thuộc MN
Chú ý: Nếu M,N là vân sáng trùng dùng dấu “ = „
+ Số vạch quan sát được trên trường L: N
q.s / L
s = N
/ L
s Ns /L Ns /L
+ Số vạch quan sát được trên MN L: N
s /L Ns /MN Ns /MN Ns /MN
( Nhớ chú ý M,N có phải là vân sáng trùng không )
Ví dụ : Trong thí nghiệm về giao thoa ánh sáng qua khe I- Âng có a= 2mm D=2m, nguồn sáng gồm hai bức
xạ 1 0, 5 m, 2 0, 4 m Tìm số vân sáng quan sát được trên trường giao thoa ? ĐS : 53 (vân)
+ Bậc trùng nhau của từng bức xạ và vị trí trung nhau:
BT trên; Tìm khoảng cách giữa 2 vân sáng trùng nhau gần nhau nhất?
k1 = 4n (Bậc Scủa 1)
Bậc 0 Bậc 4 Bậc 8 Bậc 12
k2 = 5n (Bậc S của 2)
Bậc 0 Bậc 5 Bậc 10 Bậc 15
Nhận xét: Khoảng cách giữa 2 vân sáng trùng nhau liên tiếp là như nhau và là 4i1 hay 5i2 Trong bài này
là XS
liên tiếp= 8i1 – 4i1 = 4i1 = 4.0,5 = 2mm
Trang 10Dạng 3.2: Hai vân tối trùng nhau của hai bức xạ:
Phương pháp :
- Khi vân tối của 2 bức xạ trùng nhau: x 1 2
T xT
2
2k 1 p(2n 1) 2k 1 q(2n 1)
1
T
D
x p(2n 1)
2a
nằm trong vùng khảo sát: -L xT L
2 2
+ Số vân x T trong trường giao thoa:
p(2n 1)
Số giá trị của n thỏa mãn (*) số vân tối trùng trong trường giao thoa
+ Số vân x T
trong miền MN L: xM xT xN
(xM; xN là tọa độ và xM < xN (**)
Số vân tối trùng trong vùng MN là số giá trị n thỏa mãn (**)
Ví dụ: Trong thí nghiệm giao thoa I âng thực hiện đồng thời hai bức xạ đơn sắc với khoảng vân trên màn thu
được lần lượt là: i1 = 0,5mm; i2 = 0,3mm Biết bề rộng trường giao thoa là 5mm, số vị trí trên trường giao thoa
có 2 vân tối của hai hệ trùng nhau là bao nhiêu?
Dạng 3.3 : Vân sáng của bức xạ này trùng vân tối của bức xạ kia
Phương pháp :
- Giả sử: x 1 2
(tỉ số tối giản) 2
1
2k 1 q(2n 1)
k p(2n 1)
Vị trí trùng: xp(2n 1).i 1
2 2 2 2số vân sáng trùng vân tối là số giá trị của n thỏa mãn biểu thức này
Chú ý: Có thể xét x
T xs
Ví dụ : Trong thí nghiệm giao thoa I âng, thực hiện đồng thời với 2 ánh sáng đơn sắc khoảng vân giao thoa
trên màn lần lượt i1 = 0,8mm, i2 = 0,6mm Biết trường giao thoa rộng: L = 9,6mm Hỏi số vị trí mà :
a) x
T xS
( -2,5 n 1,5 : có 4 vị trí)
b) x
S xT
Trắc nghiệm :
Câu 1 : Trong thí nghiệm giao thoa bằng khe Young, khoảng cách giữa hai khe là 1,5(mm), khoảng cách giữa
hai khe đến màn là 2(m) Nguồn sáng chiếu đồng thời hai bức xạ có bước sóng lần lượt là 380(nm) và 760(nm)
Vị trí của vân sáng cùng màu và gần với vân trung tâm nhất là:
Câu 2 : Trong thí nghiệm với khe Young, khoảng cách giữa hai khe là a và cách màn 2,5(m) Chiếu đồng thời
hai ánh sáng đơn sắc có bước sóng lần lượt là 0,50( m) và 0,75( m) Biết khoảng cách từ vân sáng thứ 2 cùng màu với vân trung tâm nằm cách vân trung tâm một khoảng 2,5(mm) Khoảng cách giữa hai khe trong thí nghiệm trên là:
Câu 3 : Trong thí nghiệm với khe Young, hai khe có khoảng cách là a= 2(mm) và cách màn một khoảng D=
1(m) Nếu dùng bức xạ đơn sắc có bước sóng 1 thì vân tối thứ 2 có vị trí cách vân trung tâm một khoảng