TIẾT 65: ĐO BƯỚC SÓNG ÁNH SÁNG doc

TIẾT 65: ĐO BƯỚC SÓNG ÁNH SÁNG

I. MỤC ĐÍCH YÊU CẦU:
A. Trọng tâm:
- Các công thức xác định vị trí các vân và tính khoảng vân.
- Mối quan hệ giữa màu sắc của ánh sáng đơn sắc và bước sóng ánh sáng.
B. Kỹ năng:
- Giải các bài toán đơn giản về giao thoa.
- Giải thích sự tạo thành quang phổ liên tục khi dùng ánh sáng trắng.
C. Phương pháp: Diễn giảng, pháp vấn, gợi mở.
II. CHUẨN BỊ:
GV: Tranh về quang phổ liên tục để giới thiệu cho học sinh các vùng màu
khác nhau.
HS: Xem Sgk và ôn lại phần “Sự giao thoa của sóng cơ học”
III. TIẾN HÀNH LÊN LỚP:
A. Ổn định:
B. Kiểm tra:
1. Mô tả thí nghiệm Young về hiện tượng giao thoa ánh sáng?
2. Giải thích hiện tượng quan sát được trong thí nghiệm Young? Rút ra kết luận
cần thiết?
C. Bài mới:

PHƯƠNG PHÁP
NỘI DUNG
I/ Tiếp tục thí nghiệm Young:
Hình vẽ SGK

HS xác định:
Từ hình vẽ, ta có:
IH
1
= IH
2
=?








sin
2
a

H
2
A – H
1
A = ? (= 2IH
1
)
Mà: H
2
A, H

1
A = ?
(H
2
A = r
2
cos a
2

H
1
A =r
1
cos a
1
)
 H
2
A – H
1
A = ?
I. KHOẢNG VÂN GIAO THOA:
a. Vị trí vân giao thoa:
Trong thí nghiệm Young, để quan sát rõ các vân, ta đặt một
màn E sau màn M
12
(M
12
// E). E cách màn M
12

một
khoảng là D.
Lấy mặt phẳng vuông góc với các khe S
1,
S
2
và mặt phẳ
ng
E làm mặt phẳng hình vẽ.
Gọi: a là khoảng cách giữa hai nguồn S
1
, S
2

D là khoảng cách từ 2 nguồn S
1
, S
2
đến màn E
IO là trung trực của S
1
, S
2

A là vị trí của một vân sáng nào đó trên màn E và
A cách O một khoảng là x
Từ hình vẽ, ta có: IH
1
= IH
2

=
2
a
sin a
H
2
A – H
1
A = 2IH
1

Và: r
2
cos a
2
– r
1
cos a
1
= 2.
2
a
sin a
=> r
2
cos a
2
– r
1
cos a

1
= a sin a
 (r
2
cos a
2
– r
1
cos a
1
= asin a)
Nhưng vì a
1
, a
2
, a là rất nhỏ,
nên có thể xem:
cos a
1
, cos a
2


1
 r
1
cos a
1



? (

r
1
)
 r
2
cos a
2


? (

r
2
)
Và: sin a

tg a = ?








D
x
IO

AO

Vậy: r
2
– r
1
=?







D
x
a.

* Tại A để thỏa điều kiện là
một vân sáng (hai sóng tăng
cường lẫn nhau), thì hiệu
đường đi: r
2
– r
1
= ? (= a.
D
x
=
k. l)

 x = ? (= k.
a
D

)
* Nếu tại A để thỏa điều kiện là
một vân tối (hai sóng triệt tiêu
Nhưng vì a
1
, a
2
, a là rất nhỏ, nên có thể xem:
r
2
cos a
1


r
1
r
2
cos a
2


r
2

sin a


tg a =
D
x
IO
AO

Vậy: r
2
– r
1
= a.
D
x

 Tại A có vân sáng khi hai sóng ánh sáng S
1
và S
2
gởi
đến A đồng pha với nhau và tăng cường lẫn nhau. Điều
kiện này sẽ được thỏa mãn nếu hiệu đường đi của 2 sóng
ánh sáng từ 2 nguồn kết hợp S
1
, S
2
đến điểm A bằng một
số nguyên lần bước sóng ánh sáng.
Nghĩa là: S
2

A - S
1
A = k. l
Hay: r
2
– r
1
= a.
D
x
= k. l
Vậy, vị trí vân sáng trên màn E, được xác định bởi hệ thức:
x = k.
a
D

với k  Z
Nếu: k = 0  x = 0: vân sáng chính giữa nằm tại O
k =

1  x =

a
D

: vân sáng bậc 1
k =

2… : vân sáng bậc 2
lẫn nhau), thì hiệu đường đi: r

2

– r
1
= ?
(= a.
D
x
=
2
1
2

k
. l)
 x = ? (=
2
1
2

k
.
a
D

)

b. Giả sử ta có 2 vân sáng bậc
k và k + 1, khoảng cách giữa
chúng là I, vậy i = ?
(i = x
k + 1
– x
k
)

Các vân sáng này nằm cách đều nhau, xen giữa 2 vân sáng
cạnh nhau là một vân tối.
 Nếu tại A là một vân tối, điều kiện này sẽ được thỏa
mãn nếu hiệu đường đi của 2 sóng ánh sáng từ 2 nguồn kết
hợp S
1
, S
2
đến điểm A bằng một số lẽ lần nửa bước sóng
ánh sáng.
Nghĩa là: S
2
A - S
1
A =

2
1
2

k
.l
Hay: r
2
– r
1
= a.
D
x
=
2
1
2

k
. l
Vậy, vị trí vân tối trên màn E, được xác định bởi hệ thức:
x =
2
1
2

k
.
a
D


với k  Z
Nếu: k = 0  x =
a
D

.
2
1
: vân tối bậc 1 theo chiều dương
k = 1, 2 : vân tối bậc 2, 3 theo chiều dương
k = -1  x = -
a
D

.
2
1
: vân tối bậc 1 theo chiều âm
k = -2, -3: vân tối bậc 2, 3 theo chiều dương
b. Khoảng vân: là khoảng cách giữa 2 vân sáng (hoặc hai
vân tối) cạnh nhau.
Giả sử ta có 2 vân sáng bậc k và k + 1, khoảng cách giữa





chúng là:
i = x

k + 1
– x
k
= (k + 1)
a
D

- k
a
D




a
D
i




II/ a. Ta đo chính xác được
khoảng cách từ hai khe S
1
, S
2

đến màn ảnh E là: D
Dùng kính hiển vi hoặc kính
lúp ta đo được khoảng cách

giữa 2 khe là a và đo khoảng
vân i. Từ D, a, i => đo l = ?
b. Bằng cách đo trên, người ta
tính được bước sóng của một
số màu đơn sắc (bảng SGK).
 HS kết luận gì về bước sóng
của ánh sáng đơn sắc khác
nhau?
II. BƯỚC SÓNG VÀ MÀU SẮC ÁNH SÁNG:
a. Đo bước sóng ánh sáng bằng phương pháp giao thoa:
Nguyên tắc của việc đo bước sóng ánh sáng l là bằng
phương pháp giao thoa là đo các khoảng cách: D, a, i =>
bước sóng của ánh sáng: l =
D
ai

b. Bước sóng và màu sắc ánh sáng:
- Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng có một bước sóng xác định.
- Màu ứng với ánh sáng đó gọi là màu đơn sắc hay màu
quang phổ.
Đơn vị của bước sóng thường người ta đo bằng đơn vị mm
(micrô mét): 1mm = 10
-6
m.

D. Củng cố: Nhắc lại các BT xác định: vị trí vân giao thoa; khoảng vân.
E. Dặn dò: BTVN: 3 – 4 Sgk trang 172
Chuẩn bị tiết sau “Bài tập”