Bai 4 TLBG

Luy n thi Qu c gia PEN - C: Môn V t Lí ( Th y

ng Vi t Hùng)

Lý thuy t v giao thoa ánh sáng.

LÝ THUY T V GIAO THOA ÁNH SÁNG
(TÀI LI U BÀI GI NG)
GIỄO VIểN:
NG VI T HÙNG
ây là tài li u tóm l c các ki n th c đi kèm theo bài gi ng “Lý thuy t v giao thoa ánh sáng“ thu c khóa h c Luy n thi
Qu c gia PEN - C: Môn V t lí(Th y
ng Vi t Hùng) t i website Hocmai.vn.
có th n m v ng ki n th c ph n “Lý
thuy t v giao thoa ánh sáng”, B n c n k t h p theo dõi bài gi ng v i tài li u này.

I. HI N T
NG NHI U X ÁNH SÁNG
 Hi n t ng truy n sai l ch so v i s truy n th ng khi ánh sáng g p v t c n g i là hi n t ng nhi u x ánh sáng.
 Hi n t ng nhi u x ánh sáng có th gi i thích đ c n u th a nh n ánh sáng có tính ch t sóng. Hi n t ng này
t ng t nh hi n t ng nhi u x c a sóng trên m t n c khi g p v t c n. M i chùm sáng đ n s c coi nh chùm sóng
có b c sóng xác đ nh.
II. HI N T

NG GIAO THOA ÁNH SÁNG

1) Thí nghi m I- âng v giao thoa ánh sáng
Chi u ánh sáng t đèn D, qua kính l c s c K đ n ngu n S. T ngu n S ánh sáng đ c chi u đ n hai khe h p S1 và S2
thì màn quan sát phía sau hai khe h p thu đ c m t h g m các vân sáng, vân t i xen k nhau đ u đ n. Hi n t ng
trên đ c g i là hi n t ng giao thoa ánh sáng.

Hình 1. Hình nh quan sát đ

c hi n t

Hình 2. Hình nh quan sát đ

Hocmai.vn – Ngôi tr

ng chung c a h c trò Vi t

ng giao thoa ánh sáng

c các vân sáng, vân t

T ng đài t v n: 1900 58-58-12

- Trang | 1 -


Luy n thi Qu c gia PEN - C: Môn V t Lí ( Th y

ng Vi t Hùng)

Lý thuy t v giao thoa ánh sáng.

2) i u ki n đ có giao thoa ánh sáng
 Ngu n S phát ra sóng k t h p, khi đó ánh sáng t các khe h p S1 và S2 th a là sóng k t h p và s giao thoa đ c v i
nhau. K t qu là trong tr ng giao thoa s xu t hi n xen k nh ng mi n sáng, mi n t i. C ng nh sóng c ch có các
sóng ánh sáng k t h p m i t o ra đ c hi n t ng giao thoa.
 Kho ng cách gi a hai khe h p ph i r t nh so v i kho ng cách t màn quan sát đ n hai khe.

III. XỄC

NH V TRÍ CÁC VÂN SÁNG, VÂN T I

xét xem t i đi m M trên màn quan sát là vân sáng hai vân t i thì chúng ta c n xét hi u quang l t M đ n hai
ngu n (gi ng nh sóng c h c).
t  = d2 – d1 là hi u quang l . Ta có d 2  d1 

d 22  d12
d 2  d1

T hình v ta có

H

 2
a

2
2
d 2  S2 M  D   x  
2



 d 22  d12  2ax.

2
a


 2
2
2
d1  S1M  D   x  2 



Do kho ng cách t hai khe đ n màn r t nh so v i D và
kho ng cách t M đ n O c ng r t nh so v i D (hay a, x
<< D) nên ta có công th c g n đúng:
d1  D; d2  D  d1 + d2  2D

M

2

Khi đó,   d 2  d1 

d1
x

S1

d2

a
I

D

O

S2

d 22  d12 2a.x a.x


d 2  d1
2D
D

a.x s
D
, 1
 k  x s  k
D
a
Công th c (1) cho phép xác đ nh t a đ c a các vân sáng trên màn.
V i k = 0, thì M  O là vân sáng trung tâm.
V i k =  1 thì M là vân sáng b c 1.
V i k =  2 thì M là vân sáng b c 2….
a.x


D
, (2)
 T i M là vân t i khi d 2  d1   2k  1 
 t   2k  1  x s   2k  1
2
D

2
2a
Công th c (2) cho phép xác đ nh t a đ c a các vân t i trên màn.
V i k = 0 và k = –1 thì M là vân t i b c 1.
V i k = 1 và k = –2 thì M là vân t i b c 2…
 Kho ng vân (i):
Là kho ng cách gi a hai vân sáng ho c hai vân t i g n nhau nh t.
D
D D
D
k


i 
Ta có i  x s (k  1)  x s (k)  (k  1)
, (3)
a
a
a
a
(3) là công th c cho phép xác đ nh kho ng vân i.
H qu :
 T i M là vân sáng khi d 2  d1  k 


.D

a

D


i
 T công th c tính kho ng vân i 


a
  a.i

D

Hocmai.vn – Ngôi tr

ng chung c a h c trò Vi t

T ng đài t v n: 1900 58-58-12

- Trang | 2 -


Luy n thi Qu c gia PEN - C: Môn V t Lí ( Th y

ng Vi t Hùng)

 Theo công th c tính t a đ các vân sáng, vân t i và kho ng vân ta có

Lý thuy t v giao thoa ánh sáng.

D
 k.i
a

D
i
  2k  1   k  0,5  i
x s   2k  1
2a
2
xs  k

 Gi a N vân sáng thì có (n – 1) kho ng vân, n u bi t kho ng cách L gi a N vân sáng thì kho ng vân i đ c tính b i
L
công th c i 
n 1
Chú ý:
D
 Trong công th c xác đ nh t a đ c a các vân sáng xs  k
 k.i thì các giá tr k d ng s cho t a đ c a vân
a
sáng chi u d ng c a màn quan sát, còn các giá tr k âm cho t a đ
chi u âm. Tuy nhiên các t a đ này có
kho ng cách đ n vân trung tâm là nh nhau. T a đ c a vân sáng b c k là x =  k.i
Vân sáng g n nh t cách vân trung tâm m t kho ng đúng b ng kho ng vân i.
D
 T ng t , trong công th c xác đ nh t a đ c a các vân t i xt   k  0,5
  k  0,5 i thì các giá tr k d ng s
a
cho t a đ c a vân sáng chi u d ng c a màn quan sát, còn các giá tr k âm cho t a đ
chi u âm. Vân t i b c k
xét theo chi u d ng ng v i giá tr (k – 1) còn xét theo chi u âm ng v i giá tr âm c a k, kho ng cách g n nh t t
vân t i b c 1 đ n vân trung tâm là i/2.
Ví d 1:

i 7.i
 V i vân t i b c 4 thì n u ch n k d ng thì l y k = 3, khi đó x t (4)   2.3  1 
2 2
i
7.i
 N u ch n theo chi u âm thì l y k = –4, khi đó x t (4)   2. 4   1  
2
2
Rõ ràng là các t a đ này ch trái d u nhau còn đ l n thì b ng nhau.
Ví d 2: Trong thí nghi m I-âng: a = 2 (mm), D = 1 (m). Dùng b c x đ n s c có b c sóng chi u vào hai khe Iâng, ng i ta đo đ c kho ng vân giao thoa trên màn là i = 0,2 (mm). T n s f c a b c x đ n s c có giá tr là bao
nhiêu?
L i gi i:
Áp d ng công th c tính kho ng vân i 
T n s c a b c x đ n s c là f 

D
a.i 2.103.0,2.103

 

 0,4.106 (m)  0,4 ( m).
a
D
1

c
3.108

 7,5.1014 (Hz).
6

 0, 4.10

Ví d 3: Trên màn (E) ng i ta nh n đ c các vân giao thoa c a ngu n sáng đ n s c S có b c sóng nh hai
khe nh đ t th ng đ ng t o ra hai ngu n sóng k t h p là S1 và S2 , kho ng cách gi a chúng là a = 0,5 (mm).
Kho ng cách gi a m t ph ng ch a S1 S2 và màn quan sát (E) là D = 1,5 (m). Kho ng cách t vân sáng b c 15 đ n
vân sáng trung tâm là 2,52 (cm). Tính giá tr c a b c sóng
L i gi i:
kho ng cách t vân sáng b c 15 đ n vân trung tâm cho bi t v trí c a vân sáng b c 15.
2,52
i 
 0,168 (cm).
Ta có x15  15i  2,52(cm) 
15
Khi đó b

c sóng  có giá tr



a.i 0,5.103.0,168.102

 0,56.106 (m)  0,56 ( m).
D
1,5

Ví d 4: Trong giao thoa v í khe I-âng có a = 1,5 (mm), D = 3 (m), ng
cách gi a hai vân sáng ngoài cùng là 9 (mm).
a) Tính .
b) Xác đ nh t a đ c a vân sáng b c 4, vân t i b c 3.
Hocmai.vn – Ngôi tr

ng chung c a h c trò Vi t

i ta đ m có t t c 7 vân sáng mà kho ng

T ng đài t v n: 1900 58-58-12

- Trang | 3 -


Luy n thi Qu c gia PEN - C: Môn V t Lí ( Th y

ng Vi t Hùng)

Lý thuy t v giao thoa ánh sáng.

c) Xác đ nh kho ng cách t vân sáng b c 2 đ n vân t i b c 5 cùng phía so v i vân sáng trung tâm.
L i gi i:
a) Theo bài, kho ng cách gi a 7 vân sáng là 9 (mm), mà gi a 7 vân sáng có 6 kho ng vân, khi đó 6.i = 9 (mm)

a.i 1,5.103.1,5.103

 0,75.106 (m)  0,75 ( m).
D
3
b) T a đ c a vân sáng b c 4 là xs(4) =  4i =  6 (mm).
V trí vân t i b c 3 theo chi u d ng ng v i k = 2, nên có xt(2) =  (2 + 0,5)i =  3,75 (mm).
Khi đó t a đ c a vân t i b c 3 là x =  3,75 (mm).
c) T a đ c a vân sáng b c 2 là xs(2) =  2i =  3 (mm).
V trí vân t i b c 5 theo chi u d ng ng v i k = 4, nên có xt(5) =  (4 + 0,5)i =  6,75 (mm).

Kho ng cách t vân sáng b c 2 đ n vân t i b c 5 là d = |xs(2) – xt(5)| = 6,75 – 3 = 3,75 (mm).

 i  1,5 (mm)  

Ví d 5: Trong thí nghi m giao thoa ánh sáng v i kheI-âng, a = 1 mm. Hai khe đ c chi u b i ánh sáng đ n s c có
b c sóng = 0,5 µm. Tính kho ng cách gi a hai khe đ n màn quan sát đ trên màn t i v trí cách vân trung tâm 2,5
mm ta có vân sáng b c 5.
t i đó có vân sáng b c 2, ph i d i màn m t đo n bao nhiêu? Theo chi u nào?
…………………………………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………………………………….
Ví d 6: Trong thí nghi m giao thoa ánh sáng v i khe I-âng, a = 0,3 mm, D = 1 m và i = 2 mm.
a) Tính b c sóng ánh sáng dùng trong thí nghi m?
b) Xác đ nh v trí c a vân sáng b c 5?
…………………………………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………………………………….
Ví d 7: Trong thí nghi m giao thoa ánh sáng v i khe I-âng, a = 2 mm, D = 1 m. Hai khe đ c chi u b i ánh sáng đ n
s c có b c sóng = 0,5 µm.
a) Tính kho ng vân
b) Xác đ nh v trí vân sáng b c 2 và vân t i th 5. Tính kho ng cách gi a chúng (bi t chúng cùng m t phía so v i
vân trung tâm).
…………………………………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………………………………….
Ví d 8: Trong thí nghi m giao thoa ánh sáng v i khe I-âng, a = 2 mm, D = 1,5 m. Hai khe đ
đ n s c có b c sóng = 0,65 µm.

a) Tính kho ng vân?
b) Xác đ nh v trí vân sáng b c 5 và vân t i th 7?
c) Tính kho ng cách gi a hai vân sáng b c 6?

c chi u b i ánh sáng

…………………………………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………………………………….
Hocmai.vn – Ngôi tr

ng chung c a h c trò Vi t

T ng đài t v n: 1900 58-58-12

- Trang | 4 -


Luy n thi Qu c gia PEN - C: Môn V t Lí ( Th y

ng Vi t Hùng)

Lý thuy t v giao thoa ánh sáng.

Ví d 9: Trong thí nghi m giao thoa ánh sáng v i khe I-âng, a = 1 mm, D = 3 m, i = 1,5mm.
a) Tính b c sóng c a ánh sáng dùng trong thí nghi m?
b) Xác đ nh v trí vân sáng b c 3 và vân t i th 5?
…………………………………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………………………………….

…………………………………………………………………………………………………………………………….
Ví d 10: Trong thí nghi m giao thoa ánh sáng v i khe I-âng, a = 1,5 mm, D = 3 m. Ng i ta đo đ
2 đ n vân sáng b c 5 cùng m t phía vân trung tâm là 3 mm.
a) Tính b c sóng c a ánh sáng dùng trong thí nghi m?
b) Tính kho ng cách t vân sáng th 3 đ n vân sáng th 8 cùng 1 phía vân trung tâm?
c) Tìm s vân sáng quan sát đ c trên vùng giao thoa có b r ng 11 mm.

c t vân sáng b c

…………………………………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………………………………….
Ví d 11: Trong thí nghi m I-âng v giao thoa ánh sáng, hai khe S1 và S2 đ c chi u b ng ánh sáng đ n s c có b c
sóng . Kho ng cách gi a hai khe là 0,8 mm, kho ng cách t hai khe đ n màn là 2 m. Ng i ta đo đ c kho ng cách
gi a 6 vân sáng liên ti p trên màn là 6 mm. Tính b c sóng c a ánh sáng dùng trong thí nghi m và kho ng cách t
vân sáng b c 3 đ n vân sáng b c 8 cùng phía v i nhau so v i vân sáng chính gi a.
L i gi i:

ai
L
= 1,2 mm;  =
= 0,48.10-6 m; x8 - x3 = 8i – 3i = 5i = 6 mm.
6 1
D
Ví d 12: Trong thí nghi m I-âng v giao thoa ánh sáng, kho ng cách gi a hai khe là 1 mm, kho ng cách t hai khe
đ n màn là 3 m. Dùng ánh sáng đ n s c có b c sóng  chi u vào hai khe thì ng i ta đo đ c kho ng cách t vân
sáng trung tâm t i vân sáng th t là 6 mm. Xác đ nh b c sóng  và v trí vân sáng th 6.

L i gi i:
Ta có: i 

Ta có: i 

L
ai
= 1,5 mm;  =
= 0,5.10-6 m; x6 = 6i = 9 mm.
5 1
D

Ví d 13: Trong thí nghi m c a I-âng v giao thoa ánh sáng, hai khe S1 và S2 đ c chi u b ng ánh sáng đ n s c có
b c sóng  = 0,4 m. Kho ng cách gi a hai khe là 0,4 mm, kho ng cách t hai khe đ n màn là 2 m. Xác đ nh
kho ng cách gi a 9 vân sáng liên ti p và kho ng cách t vân sáng 4 đ n vân sáng 8 khác phía nhau so v i vân sáng
chính gi a.
L i gi i:
D
Ta có: i 
= 2 mm; L = (9 – 1)i = 16 mm; x8 + x4 = 8i + 4i = 12i = 24 mm.
a
IV.

NG D NG C A HI N T

Hi n t

NG GIAO THOA ÁNH SÁNG

ng giao thoa sóng là m t b ng ch ng đ ch ng t ánh sáng có b n ch t sóng.

Hocmai.vn – Ngôi tr

ng chung c a h c trò Vi t

Giáo viên:

ng Vi t Hùng

Ngu n

Hocmai.vn

T ng đài t v n: 1900 58-58-12

:

- Trang | 5 -