Bai 9 TLBG

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (451.2 KB, 6 trang )

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

ng Vi t Hùng)

Giao thoa v i ánh sáng tr ng.

GIAO THOA V I ÁNH SÁNG TR NG
(TÀI LI U BÀI GI NG)
GIÁO VIÊNμ
NG VI T HÙNG
ây là tài li u tóm l c các ki n th c đi kèm theo bài gi ng “Giao thoa v i ánh sáng tr ng“ thu c khóa h c 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 “Giao thoa
v i ánh sáng tr ng”, B n c n k t h p theo dõi bài gi ng v i tài li u này.

 Ánh sáng tr ng nh chúng ta bi t là t p h p c a vô s các ánh sáng đ n s c. M i m t ánh sáng đ n s c s cho trên
màn m t h vân t ng ng, v y nên trên màn có nh ng v trí mà đó các vân sáng, vân t i c a các ánh sáng đ n s c
b trùng nhau.
 B c sóng c a ánh sáng tr ng dao đ ng trong kho ng 0,38 ( m)   0,76 ( m).
D ng 1: Tìm s vân trùng nhau t i m t đi m M cho tr

c t a đ xM

Cách gi i:

a.x M
D
, (1)
 x M 
 

a
kD
a.x M
a.x M
a.x M
Mà 0,38 m   0,76 m 
 0,38 106 
 0,76 106 
k
6
kD
0,76.10 .D
0,38.106.D



tìm s vân sáng trùng nhau t i đi m M ta gi i x s  x M  k

S giá tr k nguyên th a mãn b t ph ng trình trên cho bi t s vân sáng c a các ánh sáng đ n s c trùng nhau t i M.
Các giá tr k tìm đ c thay vào (1) s tìm đ c b c sóng t ng ng.
2a.x M
D
 T ng t , đ tìm s vân t i trùng nhau t i đi m M ta gi i x t  x M   2k  1
, (2)
 x M 
 
2a
 2k  1 D
Mà 0,38 m   0,76 m 
 0,38 106 

2a.x M
2a.x M
2a.x M
 0,76 106 
 2k  1 
kD
0,76.106.D
0,38.106.D

S giá tr k nguyên th a mãn b t ph ng trình trên cho bi t s vân sáng c a các ánh sáng đ n s c trùng nhau t i M.
Các giá tr k tìm đ c thay vào (2) s tìm đ c b c sóng t ng ng.
Ví d 1: Dùng ánh sáng tr ng có b c sóng trong kho ng 0,4 ( m) ≤ ≤ 0,75 ( m). Có bao nhiêu b c sóng đ n
s c trong d i ánh sáng tr ng cho vân sáng t i v trí c a vân sáng t i b c 5 ng v i ánh sáng đ , bi t b c sóng
c a ánh sáng đ là đ = 0,75 ( m). Tính giá tr các b c sóng đó.
H

ng d n gi i:

D 5.0,75.106.D

a
a
Các vân sáng khác trùng nhau t i vân b c 5 này có t a đ th a mãn

Vân sáng b c 5 c a ánh sáng đ có t a đ x d (5)  5

x s  x s (5)  k

d

D
0,75 106 D
5 0,75 106
 5.

 
a
a
k

Do 0,4 m   0,75 m  0,4 106 

5.0,75.106
 0,75 106 
 5  k  λ,375
k

Mà k nguyên nên k = 5; 6; 7; 8; 9
Giá tr k = 5 l i trùng v i ánh sáng đ nên ch có 4 giá tr k th a mãn là k = 6; 7; 8; 9.

 
 k  6 

5.0,75.106
 0,625
6

m

 
 k  8 

5.0,75.106
 0,468
8

m

 
 k  7 

5.0,75.106
 0,536
7

m

 
 k  9 

5.0,75.106
 0,417
9

m

Hocmai.vn – Ngôi tr

ng chung c a h c trò Vi 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)

Giao thoa v i ánh sáng tr ng.

Ví d 2: Hai khe I-âng cách nhau 2 (mm), đ c chi u b ng ánh sáng tr ng có b c sóng t 0,38 ( m)   0,76
( m). Hi n t ng giao thoa quan sát đ c trên màn (E) đ t song song và cách S1S2 là 2 (m). Xác đ nh b c
sóng c a nh ng b c x b t t (hay còn g i là vân t i) t i v trí cách vân sáng trung tâm 3,3 (mm).
H

ng d n gi i:

G i M là đi m cách vân trung tâm 3,3 (mm).
Các vân t i b trùng t i M có t a đ th a mãn

x t  x M   2k  1

D
2 2 103 3,3 106
6,6
 3,3.103 
 


m
2a
2k  1
 2k  1.2

6,6
 0,76 
 3,84  k  8,18
2k  1
Các giá tr k nguyên tho i mãn b t ph ng trình trên là k = 4; 5; 6; 7; 8.
6,6
6,6
6,6
6,6
 V i k  4 
 V i k  7 
 

 0,73 m
 

 0,44 m
2k  1 9
2k  1 15
6,6
6,6
6,6
6,6
 V i k  5 
 V i k  8 

 

 0,6 m
 

 0,3λ m
2k  1 11
2k  1 17
6,6
6,6
 V i k  6 
 

 0,51 m
2k  1 13
Do 0,38 m   0,76 m  0,38 

Ví d 3: 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 . 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).
a) B c sóng c a ánh sáng 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.
b) T i 2 đi m M và N trên màn, cùng phía v i nhau so v i vân sáng trung tâm và cách vân sáng trung tâm l n
l t là 3 (mm) và 13,2 (mm) là vân sáng hay vân t i ? N u là vân sáng thì đó là vân sáng b c m y ? Trong
kho ng cách t M đ n N có bao nhiêu vân sáng?
.............................................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................................

Ví d 4: 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 n s c
có b c sóng = 0,6 ( m). Kho ng cách t hai khe đ n màn là 1,2 (m). Ng i ta đo đ c kho ng cách gi a 7
vân sáng liên ti p trên màn là 2,16 (mm). Hãy xác đ nh :
a) Kho ng cách gi a hai khe S1 và S2 và kho ng cách t vân sáng chính gi a đ n vân sáng b c 6.
b) T i 2 đi m A và B trên màn, cùng phía v i nhau so v i vân sáng trung tâm và cách vân sáng trung tâm l n
l t là 1,44 (mm) và 6,3 (mm) là vân sáng hay vân t i ? T A đ n B có bao nhiêu vân t i?
c) Thay ánh sáng đ n s c b ng ánh sáng tr ng có b c sóng 0,38 ( m)   0,76 ( m). Xác đ nh b c sóng c a
nh ng b c x cho vân t i t i đi m M cách vân sáng trung tâm 2 (mm) và cho vân sáng t i B cách vân sáng
trung tâm 3 (mm).
.............................................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................................
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)

Giao thoa v i ánh sáng tr ng.

Ví d 5: 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 = 0,5 ( m). Kho ng cách gi a hai khe là 0,8 (mm). Ng i ta đo đ c kho ng cách gi a 5 vân
sáng liên ti p trên màn là 4 (mm).
a) Kho ng cách t hai khe đ n màn và kho ng cách t vân sáng b c 3 đ n vân sáng b c 12 khác phía v i
nhau so v i vân sáng chính gi a.
b) T i 2 đi m C và E trên màn, cùng phía v i nhau so v i vân sáng trung tâm và cách vân sáng trung tâm l n
l t là 2,5 (mm) và 15 (mm) là vân sáng hay vân t i ? T C đ n E có bao nhiêu vân sáng?
c) Thay ánh sáng đ n s c b ng ánh sáng tr ng có b c sóng 0,38 ( m)   0,76 ( m). Xác đ nh b r ng c a
quang ph b c 1 và cho bi t có nh ng b c x nào cho vân sáng trùng v i vân sáng b c 4 c a ánh sáng màu
vàng có b c sóng v = 0,60 ( m).
.............................................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................................
Ví d 6: 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).)
a) Kho ng cách gi a 9 vân sáng liên ti p và kho ng cách t vân sáng b c 4 đ n vân sáng b c 8 khác phía
nhau so v i vân sáng chính gi a.
b) T i 2 đi m B và C trên màn, cùng phía v i nhau so v i vân sáng trung tâm và cách vân sáng trung tâm l n
l t là 5 mm và 24 (mm) là vân sáng hay vân t i? N u là vân sáng thì đó là vân sáng b c m y? Hãy cho bi t
trong kho ng t B đ n C có bao nhiêu vân sáng?
c) Thay ánh sáng đ n s c b ng ánh sáng tr ng có b c sóng 0,38 ( m)   0,76 ( m). Xác đ nh b c sóng c a
nh ng b c x cho vân t i t i đi m M cách vân sáng trung tâm 3 mm và cho vân sáng t i N cách vân sáng trung
tâm 5 mm.
.............................................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................................

.............................................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................................
Ví d 7: 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 quan sát là 3 (m).
a) 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.
b) Thay ánh sáng đ n s c b ng ánh sáng h n h p có b c sóng t 0,42 ( m) đ n 0,72 ( m). H i ánh sáng đ n
s c có b c sóng b ng bao nhiêu s cho vân sáng t i v trí M cách vân sáng trung tâm 9 mm.
.............................................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................................
Hocmai.vn – Ngôi tr

ng chung c a h c trò Vi t

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)

Giao thoa v i ánh sáng tr ng.

Ví d 8: Trong thí nghi m giao thoa khe I-âng, a = 2 mm; D = 2 m. Ngu n sáng đi m là ngu n sáng tr ng có
b c sóng t 380 nm đ n 760 nm. Trên màn quan sát thu đ c các dãy ph .
a) Xác đ nh b r ng quang ph b c 1, 2, 3.

b) Xác đ nh v trí vân đ b c 2 và vân tím b c 2 (bi t b c sóng c a vân đ và tím là 380 nm và 760 nm. Rút ra
nh n xét.
c) v trí cách vân trung tâm 3 mm thu đ c vân sáng c a nh ng b c x nào?
d) v trí vân sáng b c 4 c a b c x có b c sóng 500 nm thu đ c vân sáng c a nh ng b c x nào khác.
.............................................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................................
Ví d 9: M t khe h p F phát ánh sáng tr ng chi u vào h i khe F1 và F2 cách nhau 1,5 mm; D = 1,2 m
a) Tính kho ng vân c a hai b c x gi i h n 750 nm và 400 nm c a ph ánh sáng nhìn th y.
b) i m M n m trên màn cách vân chính gi a 2 mm có vân sáng c a nh ng b c x nào? vân t i c a nh ng
b c x nào?
c) i m N n m trên màn là v trí vân sáng b c 3 c a b c x có b c sóng 600 nm. Xác đ nh nh ng b c x nào
cho vân t i t i N.
.............................................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................................
D ng 2μ
r ng vùng quang ph
Trên màn quan sát thu đ c h vân giao thoa c a ánh sáng tr ng, d i màu thu đ c bi n thiên t đ đ n tím, kho ng
cách t vân sáng đ đ n vân tím trên màn quan sát đ c g i là vùng quang ph . Do m i ánh sáng đ n s c t o nên h
vân có b c khác nhau nên vùng quang ph c ng có b c theo b c c a vân sáng.
r ng vùng quang ph b c 1 là x1  xdo (1)  xtim (1) 

D
D 
 t 
a
a

d

d



t

a

T ng quát, ta có đ r ng vùng quang ph b c k là xk  xdo (k)  xtim (k)  k

D.


D
D
k t k
a
a

d

d


a

t

D.

Ví d 1: Hai khe I-âng cách nhau 1,6 mm, đ c chi u b ng ánh sáng tr ng có b c sóng t 0,38 m đ n 0,76
m. Màn quan sát giao thoa đ c đ t cách S1S2 m t kho ng 2 m. Xác đ nh đ r ng vùng quang ph b c 2 ?
H
r ng vùng quang ph b c hai là x 2


 2.

d


a

t

ng d n gi i:

 D  2.  0,76.106  0,38.106 .2  0,95 mm.
1,6.103

Ví d 2: Trong thí nghi m giao thoa khe I-âng, kho ng cách hai khe sáng là 0,6 (mm), kho ng cách t hai khe
đ n màn là 1,2 m. Giao thoa th c hi n v i ánh sáng đ n s c có b c sóng = 0,75 m.
a) Xác đ nh v trí vân sáng b c 9 và vân t i th 9 trên màn quan sát.
b) Thay ánh sáng trên b ng ánh sáng đ n s c có b c sóng  thì th y kho ng vân gi m đi 1,2 l n. Tính .
c) Th c hi n giao thoa v i ánh sáng tr ng có b c sóng t 0,38 m đ n 0,76 m. Tìm đ r ng c a quang ph
b c 1 trên màn.
.............................................................................................................................................................................................

2. min
 min D
D
=>
k
  
a
a
k

0,39 

2 min
 0,76
k

 k  1    0,78 m > 0,76 m

c 3 k 3 c a ánh sáng tím trùng b c k ánh sáng tr ng
3.

3. min
 min D
D
k
  
a
a
k

0,39 

=>

* k  2    0,585 m

c4 k
4.

3 min
 0,76
k

=> x = x  3.

 1,5  k  3

m lo i

 min D
D
k
 2,34 mm
a
a

4 c a ánh sáng tím trùng b c k ánh sáng tr ng

4. min

 min D
D
k
  
a
a
k


* k =3 =>

0,39 

4. min
 0,52 m
k

4 min
 0,76
k

>

x  4.

 2,05  k  4

 min D
D
k

 2,34  3,12 mm
a
a

v trí 2 đ n s c trùng nhau nh nh t là 2,34mm Ch n D
Cách 2:
B r ng c a 1 ph coi là t v trí c a b c x có b c sóng nh nh t đ n v trí có b c sóng dài nh t cùng b c.
Ta có t a đ l n nh t c a ph b c 1 là: L1max = 1. 0,76. 2/1 = 1,52 mm
Ta có t a đ nh nh t c a ph b c 2 là: L2min = 2.0.39.2/1 = 1,56 mm > L1max
Ta có t a đ l n nh t c a ph b c 2 là: L2max = 2. 0,76. 2/1 = 3,04 mm
T c là b r ng c a ph th 2 kéo dài t t a đ 1,56mm đ n 3,04 mm
Ta có t a đ nh nh t c a ph b c 3 là: L3min = 3.0.39.2/1 = 2,34 mm < L2max
t a đ này thu c t a đ trong ph th 2 c a tr ng giao thoa nên đâ là kho ng cách ng n nh t có hai v ch màu đ n s c
khác nhau trùng nhau.
áp án: A ( xem tr c t a đ mô ph ng các ph giao thoa minh h a, t i O là vân sáng trung tâm)

O

0,78

Ph b c 1

1,52

1,56

4,56

2,34

Ph b c 2

Ph b c 3
x (mm)
3,04

Có th xác đ nh luôn b c sóng c a ánh sáng trùng.
Xét vân sáng b c 3 c a ánh có b c sóng 0,39m ta có x3 = 3. .D/a = 2,34 mm
Mà x3 trùng v i vân sáng th 2 c a m t b c x x nào đó nên ta có 3 = 2x.D/a
Suy ra x = x3.a/(2.D) = 2,34. 1/ ( 2.2) = 0.585m
Ví d 4: Trong thí nghi m I-âng v giao thoa ánh sáng. Ngu n phát ánh sáng tr ng 0,38 m ≤  ≤ 0,76 m Trên
đo n th ng MN thu c màn quan sát vuông góc v i các v ch sáng (M n m vân sáng b c 2 màu tím, N n m vân
sáng b c 3 màu tím có bao nhiêu đi m t i đó có 2 b c x cho vân sáng trùng nhau?
C. Có 2 đi m.
D. Có 3 đi m.
A. hông có đi m nào.
B. Có vô s đi m.
H ng d n gi i:

Hocmai.vn – Ngôi tr

ng chung c a h c trò Vi t

T ng đài t v n: 1900 58-58-12

- Trang | 5 -

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

ng Vi t Hùng)

Giao thoa v i ánh sáng tr ng.

D
D
(m); x2 = 1,14
(m)
a
a
D
D
V trí hai vân sáng trùng nhau: x = k1 1 = k2 2
a
a
V trí vân tím b c 2 và b c 3:

x1 = 0,76

=> 0,76  k11 = k22  1,14 (V i k1  k2)
k1 

1.14

k1 

0,76

1

1

=>

0,76  k11  1,14

mà 0,38 m ≤ 1 ≤ 0 76 m ---> k1  3 ( k1  giá tr l n nh t có th là 3)
mà 0,38 m ≤ 1 ≤ 0 76 m ---> k1  1 ( k1  giá tr nh nh t có th là 1)

T c là ta có 1  k1  3 k1 =1, 2, 3.
T ng t 1  k2  3 k2 =1, 2, 3.
Khi k1 = 1, k2 = 2 ---> 1 0,76 m và 2 0,38 m : x = x1
Khi k1 = 1, k2 = 3 ---> 1 0,76 m và 2 0,253 m < 0,38 m: lo i tr ng h p này
Khi k1 = 2, k2 = 3 ---> 1 0,57 m và 2 0,38 m : x = x2
Tóm l i, trên MN có hai đi m t i đó có hai b c x cho vân sáng trùng nhau ó là các đi m M, N. Ch n C
Ví d 5: Ta chi u sáng hai khe I-âng b ng ánh sáng tr ng v i b c sóng ánh sáng đ đ = 0,75 m và ánh sáng tím t
= 0,4 m. Bi t a = 0,5 mm, D = 2 m. đúng v trí vân sáng b c 4 màu đ , có bao nhiêu b c x cho vân sáng n m
trùng đó ?
D. 4
A. 5
B. 2
C. 3
H ng d n gi i:
V trí vân sáng b c 4 màu đ : x4 d  4.
V trí các vân sáng: x4 d  xs  k

.D

d .D

 4.

0,75.106.2

a

 

x4 d .a

a

V i ánh sáng tr ng: 0,4 0,75  0, 4 

k.D

0,5.103


3

 12mm

; v i kZ

k

3

 0,75  4  k  7,5 và kZ.

k
Ch n k = 4,5,6,7: Có 4 b c x cho vân sáng t i đó Ch n: D.

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 | 6 -

Bai 9 TLBG

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về