LI THUYẾT các DẠNG SÓNG ÁNH SÁNG

x: vị trí vân ; i: khoảng vân ; giữa hai vân sáng cạnh nhau hoặc giữa hai vân tối cạnh nhau D: khoảng cách từ hai khe đến màn ; a: khoảng cách giữa hai khe 2 Xác định vân sáng hay tối tạ

B.CƠNG THỨC VÀ CÁCH GIẢI BÀI TẬP:

1) Công thức c ơ b ả n:

- Vị trí vân sáng:

D

x k

a



 (k = 0 : vân trung tâm ; k =  1 : vân bậc 1 ;

k =  2 : vân bậc 2)

- Vị trí vân tối: 1

2

D

a



   

  k = 0, k = -1: Vân tối thứ nhất

k = 1, k = -2: Vân tối thứ hai

k = 2, k = -3: Vân tối thứ ba

(lưu ý: Vị trí vân tối thứ k +1 : 1

2

D

a



   

  , Vị trí vân tối thứ k :

1

2

D

a



   

- Khoảng vân i :

a

D

i   .

x: vị trí vân ; i: khoảng vân ; (giữa hai vân sáng cạnh nhau hoặc giữa hai vân

tối cạnh nhau)

D: khoảng cách từ hai khe đến màn ; a: khoảng cách giữa hai khe

2) Xác định vân (sáng hay tối) tại một điểm M bất kỳ:

- Chọn gốc toạ độ tại vân trung tâm Tìm khoảng cách vân i Lập tỷ số: xM

i -.Tại xM ta cĩ vân:

* xM

K

i  :vân sáng bậc K

2

M

x

K

i   :vân tối bậc K+1 (K là số nguyên)

3) Tìm số vân trên khoảng quan sát (giao thoa trường) L:

Lập tỉ

2

L

K

i   số lẻ (K số nguyên dương)

♣Số vân sáng(là số lẻ): 2K+1

♣Số vân tối:(là số chẵn)

◦ lẽ  0,5: cĩ 2K+2 vân tối ◦ lẽ<0,5 : cĩ 2K vân tối

4)Xác định khoảng vân i trong khoảng cĩ bề rộng L Biết trong khoảng L cĩ n vân

sáng.

+ Nếu 2 đầu là hai vân sáng thì:

1

L i n

=

+ Nếu 2 đầu là hai vân tối thì: L

i n

=

+ Nếu một đầu là vân sáng cịn một đầu là vân tối thì:

0,5

L i

n

=

-5) Xác định số vân sáng, vân tối giữa hai điểm M, N cĩ toạ độ x1, x2 (giả sử x1 < x2)

Lập đẳng thức, chia tất cả cho i, số vân là số giá trị của k thoả mãn bất đẳng thức + Vân sáng: x1 < ki < x2

+ Vân tối: x1 < (k+0,5)i < x2

Số giá trị k  Z là số vân sáng (vân tối) cần tìm

Lưu ý: M và N cùng phía với vân trung tâm thì x1 và x2 cùng dấu.

M và N khác phía với vân trung tâm thì x1 và x2 khác dấu.

6) Tìm bước sóng ánh sáng khi biết khoảng cách giữa các vân (  d ) hoặc vị trí 1 vân x

- Biết  d : Tìm số khoảng vân ( số vân – 1 ): n khoảng vân

n

d

i  

từ

a

D

i   . =>

D

a





- Biết x : Dùng công thức :

a

D k

x   . (vân sáng) hoặc

a

D k

2

1



(vân tối).

7) Tìm khoảng cách giữa 2 vân bất kỳ :

- Tìm vị trí từng vân

- Nếu 2 vân ở cùng phía so với vân sáng trung tâm : d = x 1 x2

- Nếu hai vân ở hai bên so với vân trung tâm : d = x1 + x2

8)Nếu thí nghiệm được tiến hành trong mơi trường trong suốt cĩ chiết suất n thì bước

i

l l

9)Khi nguồn sáng S di chuyển theo phương song song với S1S2 thì hệ vân di chuyển ngược chiều và khoảng vân i vẫn khơng đổi.

Độ dời của hệ vân là: 0

1

D

D

=

Trong đĩ: D là khoảng cách từ 2 khe tới màn

D1 là khoảng cách từ nguồn sáng tới 2 khe

d là độ dịch chuyển của nguồn sáng

10) Khi trên đường truyền của ánh sáng từ khe S1 (hoặc S2) được đặt một bản mỏng dày e, chiết suất n thì hệ vân sẽ dịch chuyển về phía S1 (hoặc S2) một đoạn:

0

( n 1) eD x

a

-=

11) Vân trùng : Sự trùng nhau của các bức xạ 1, 2 (khoảng vân tương ứng là i1, i2 ) + Trùng nhau của vân sáng: xs = k1i1 = k2i2 =  k11 = k22 =

+ Trùng nhau của vân tối: xt = (k1 + 0,5)i1 = (k2 + 0,5)i2 =  (k1 + 0,5)1 = (k2 + 0,5)2 =

Lưu ý: Vị trí cĩ màu cùng màu với vân sáng trung tâm là vị trí trùng nhau của tất cả các

vân sáng của các bức xạ.

12)Trong hiện tượng giao thoa ánh sáng trắng (0,4  m    0,76  m)

- Bề rộng quang phổ bậc k: x k D ( đ t)

D = - với đ và t là bước súng ỏnh sỏng

đỏ và tớm

- Xỏc định số võn sỏng, số võn tối và cỏc bức xạ tương ứng tại một vị trớ xỏc định (đó

biết x)

, k Z

D

Với 0,4 m    0,76 m  cỏc giỏ trị của k  

( 0,5)

D

l l

+

Với 0,4 m    0,76 m  cỏc giỏ trị của k  

- Khoảng cỏch dài nhất và ngắn nhất giữa võn sỏng và võn tối cựng bậc k:

đ

[k ( 0,5) ]

D

ax [k đ ( 0,5) ]

D

với võn trung tõm.

ax [k đ ( 0,5) ]

D

với võn trung tõm.

13) Tia X ( tia R ơnghen ) :

Theo ẹLBT naờng lửụùng : A = Wủ  e.U = 2

2

1

v

m Khi U -> U0 => v -> vmax

( Wủmax )  e.U0 = max2

2

1

v

me .

Tửứ CT treõn => v =

e

m

U e.

2

vaứ vmax =

e

m

U

e 0 2

Coõng suaỏt toỷa nhieọt : P = U.I,

t

e N t

q I









Nhieọt lửụùng toỷa ra : Q = P.t ( Caực haống soỏ : me = 9,1.10-31 kg, e = 1,6.10-19 )

Dạng 1: Tỏn sắc ỏnh sỏng

 Phương phỏp giải:

+ Cụng thức tổng quỏt:

f

1

(n -1) 













2 1

1 1

R

- sini1 = n sinr1

- sini2 = n sinr2

- A = r1 + r2

- D = i1 + i2 – A

+Trường hợp i và A nhỏ

- i1 = nr1 i2 = nr2 D = (n – 1)A +Gúc lệch cực tiểu:

Dmin 1 2

min 1

1 2

2 2

A



 



 



-+Cụng thức tớnh gúc lệch cực tiểu:

sin min sin

n





 Điều kiện để cú phản xạ toàn phần: n1 > n2 i > igh với sinigh = 2

1

n n

 Với ỏnh sỏng trắng: tim do





 



Dạng 2: Xác định vị trí vân sáng, vân tối Tính khoảng cách vân hoặc bớc sóng ánh sáng Tìm số vân Tính các khoảng cách

Bớc sóng của ánh sáng trong chân không :  0 cT

 Bớc sóng ánh sáng trong môi trờng : = vT

 Chú ý : Khi truyền từ môi trờng này sang môi trờng khác thì vận tốc truyền và bớc sóng

ánh sáng thay đổi, còn chu kì và tần số dao động của sóng ánh sáng thì không đổi

 Thang sóng điện từ:

Sóng vô tuyến điện 3.104 10 4

10 7,6.10

ánh sáng nhìn thấy 7,6.10 7 3,8.10 7

 4.1014 8.1014

Tia tủ ngoại 3,8.10 7 10 9

 8.1014  3.1017

Vị trí vân sáng: x k D

a



Vân trung tâm ứng với k = 0; vân bậc 1 ứng với k =1; vân bậc 2 ứng với k =2…

Vị trí vân tối: (2 1).

2

D

a



Chú ý: đối với vân tối không có khái niệm bậc giao thoa Khoảng vân : là khoảng cách 2 vân sáng hoặc 2 vân tối kề nhau



Số vân: - Xác định bề rộng L của trờng giao thoa dựa vào các đặc điểm hình học

- Tính số vân sáng trong một nửa trờng giao thoa

k

     

( k N)

- Số vân sáng tổng cộng: Ns = 2k + 1

- Tính số vân tối : Nt = 2 0,5

2

L i



Chú ý: Số vân sáng luôn luôn lẻ, số vân tối luôn luôn chẵn

Dạng 3: Giao thoa ỏnh sỏng đơn sắc

 Phương phỏp giải:

Gọi :

+ d1 là khoảng cỏch từ từ S1 đến M

+ d2 là khoảng cỏch từ S2 đến M

+ a là khoảng cỏch hai khe S1 và S2

+ D là khoảng cỏch từ S1S2 đến màn

+  là bước súng ỏnh sỏng

+ x = OM

Hiệu quang trỡnh:  = d2 – d1 = ax

D

Vị trớ cỏc võn sỏng của giao thoa: xs = D

k a



( k = 0, 1, 2… ) + k = 0  xSO = 0: Tại O là võn sỏng trung tõm

+ k = 1  xS1 =  D

a



: vị trớ võn sỏng bậc 1

-Vị trớ cỏc võn tối của giao thoa: xt = 1

2

D k

a





+ k = 0, - 1  xt1 =  1

2

D a



: Vị trớ võn tối bậc 1, tớnh từ võn trung tõm

+ k = 1, -2  xt2 =  3

2

D a



: Vị trớ võn tố bậc 2, tớnh từ võn trung tõm

-Khoảng võn i: Là khoảng cỏch giữa 2 võn sỏng(hoặc 2 võn tối kề nhau)

+ i = xk + 1 – xk= (k + 1) D

a



– k D a



 i = D

a



 xS = ki và xt = 1

2

Chỳ ý : Tỡm số võn sỏng, số võn tối trờn bề rộng trường giao thoa L: Xột L

i = b, ta cú

+ số võn sỏng là số tự nhiờn lẻ gần b nhất

+ số võn tối là số tự nhiờn chẵn gần b nhất

+ Nếu b là số tự nhiờn lẻ thỡ số võn sỏng là b số võn tối là b + 1

+ Nếu b là số tự nhiờn chẵn thỡ số võn tối là b và số võn sỏng là b + 1

- Tại M cú toạ độ xM là võn sỏng khi: xM

n

i  ( n N  )

 Tại N cú toạ độ xN là võn tối khi: xN

i n + 05

 Giao thoa trong mụi trường chiết suất n:

 Gọi là bước súng ỏnh sỏng đơn sắc trong chõn khụng và  là bước súng ỏnh sỏng trong mụi trường

chiết suất n Ta cú

n



  ( v là vận tốc ỏnh sỏng trong mụi trường chiết suất n)

Khoảng võn : i / = D i

i



   lỳc này khoảng võn i giảm n lần

 Khi nguồn S phỏt ra hai ỏnh sỏng đơn sức cú bước súng 1 và 2

+ Trờn màn cú hai hệ võn giao thoa ứng với ỏnh sỏng cú bước súng 1 và bước súng 2

+ Cụng thức xỏc định vị trớ võn sỏng ứng với ỏnh sỏng cú bước súng 1: xS1 = k1 1D

a



+ Cụng thức xỏc định vị trớ võn sỏng ứng với ỏnh sỏng cú bước súng 2: xS2 = k2= 2D

a



+ Ở vị trớ võn trung tõm hai võn sỏng trựng nhau do xS1 = xS2 = 0

  Võn sỏng tại O cú màu tổng hợp của hai màu đơn sắc ứng với hai ỏnh sỏng cú bước súng

1

 và 2

+ Tại cỏc vị trớ M, N … thỡ hai võn trựng nhau khi xS1 = xS2 k1 1  k2 2 (*):

Màu võn sỏng tại M, N… giống màu võn sỏng tại O

Dạng 4: Giao thoa với ánh sáng phức tạp gồm nhiều thành phần

đơn sắc hoặc ánh sáng trắng

Kiến thức cần nhớ:

1 ánh sáng đơn sắc gồm nhiều thành phần đơn sắc

 áp dụng công thức về vị trí vân sáng và khoảng vân đối với mỗi thành phần đơn sắc

 Hiện tợng chồng chập các vân sáng xảy ra ở những vị trí xác định bởi:

x = k1i1 = k2i2 =…= knin

2 ánh sáng trắng:

 Mô tả hiện tợng: + giá trị của : 0,38  m    0,76  m

+ sự chênh lệch của khoảng vân i:

itím i  iđỏ  vân sáng nhuộm màu

 ánh sáng đơn sắc có vân sáng tại vị trí x:

ax ;

kD

kD

 ánh sáng đơn sắc có vân tối tại vị trí x:

; (2 1)

ax

 



2

(2 1)

ax



Kiến thức cần nhớ:

1 Dịch chuyển của hệ vân có bản mỏng -Quang trình ứng với đờng đi từ hai nguồn :

 Đờng đi của ánh sáng có bản: l1= d1 + (n-1)e

 Đờng đi không có bản mỏng: l2= d2

 Hiệu quang trình: l2 l1 ( d2 d1) ( n 1) e ax ( n 1) e

D

 Vị trí vân sáng:   k  (k Z) x k D ( n 1) eD



d

d2

 Độ dời của hệ vân: ( 1)

o

x

a





2 Khi di chuyển nguồn S theo phơng song song với S1S2 thì hệ vân di chuyển ngợc chiều

Độ dời của hệ vân là: 0

1

D

D

 D: khoảng cách từ hai khe tới màn

D1: là khoảng cách từ nguồn sáng tới 2 khe

d: độ dich chuyển của nguồn sáng

Chú ý: Trong hai trờng hợp trên khoảng vân i không đổi

Kiến thức cần nhớ:

1 Công suất của dòng điện qua ống Rơnghen chính là năng lợng của chùm êlectrôn mang tới đối với catốt trong 1 giây: P = U.I

2 Cờng độ dòng điện trong ống Rơnghen: i= N.e

( với N là số êlectrôn đập vào đối catốt trong 1 giây )

3 Định lí động năng: Wđ - Wđ0 = e.UAK

Với Wđ là động năng của êlectrôn ngay trớc khi đập vào đối catốt

Wđ0 là động năng của êlectrôn ngay sau khi bứt ra khỏi catốt ( thờng Wđ0= 0 )

4 Định luật bảo toàn năng lợng: Wđ =  + Q = hf + Q

: năng lợng của tia X và Q là nhiệt lợng làm nóng đối catốt

5 Bớc sóng nhỏ nhất của bức xạ do tia X phát ra ứng với trờng hợp toàn bộ năng lợng êlectron biến

đổi thành năng lợng tia X:

Wđ = + Q = hf + Q  hc

hf

