Bai 10 TLBG
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (496.32 KB, 5 trang )
Luy n thi Qu c gia PEN - C: Môn V t Lí ( Th y
TR
M TS
M t s tr
ng Vi t Hùng)
NG H P GIAO THOA ÁNH SÁNG
ng h p GTAS đ c bi t khác.
C BI T KHÁC
(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 “M t s tr ng h p giao thoa ánh sáng đ c bi t khác“ 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 “M t s tr ng h p giao thoa ánh sáng đ c bi t khác”, B n c n k t h p theo dõi bài gi ng v i tài li u này.
D NG 3. GIAO THOA ÁNH SÁNG TRONG M T S
Bài toán 1: Giao thoa trong môi tr
TR
NG H P
C BI T
ng có chi t su t n
n i
n
i i. , v i n là chi t c a c a không khí, n là chi t su t c a môi tr ng th c hi n giao
n' i
n
thoa. Do n > n nên i < i.
V y khi th c hi n giao thoa trong môi tr ng có chi t su t n > n thì kho ng vân gi m đi, h vân s sít l i.
Ví d 1: Trong thí nghi m giao thoa khe I-âng, kho ng cách hai khe a = 0,8 mm. Kho ng cách hai khe đ n màn D = 1
m. Khi h đ t ngoài không khí ta chi u b ng ánh sáng đ n s c có b c sóng 640 nm.
a) Xác đ nh kho ng vân khi ngoài không khí.
b) Khi cho h vào trong n c có chi t su t n = 4/3 thì kho ng vân b ng bao nhiêu?
c)
cho kho ng vân trong n c b ng v i ngoài không khí thì ph i d ch chuy n màn nh th nào?
Ta đã bi t
.............................................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................................
Ví d 2: Trong thí nghi m I-âng, kho ng cách gi a hai khe là a = 1,5 mm và kho ng cách t hai khe đ n màn quan
sát là D = 120 cm. Chi u vào hai khe m t ánh sáng đ n s c có b c sóng . K t qu thu đ c 13 vân sáng trên màn
và đo đ c kho ng cách gi a hai vân sáng ngoài cùng là 4,8 mm
a) Xác đ nh b c sóng
b) T i đi m M1 và M2 l n l t cách vân sáng chính gi a 1,4 mm và 2,0 mm có vân sáng hay vân t i ?
c) N u đ a toàn b h th ng vào trong n c có chi t su t n = 4/3 thì kho ng cách gi a hai vân sáng ngoài cùng là bao
nhiêu?
Sμ a. = 0,5 m
b. M1 vân t i th 4, M2 vân sáng th 5
c. 3,6 mm
Bài toán 2: Giao thoa khi có b n m ng đ dày e đ t tr
c m t trong hai khe
Trong th nghi m giao thoa ánh sáng v i khe -âng, gi s ta đ t tr c khe
su t n Ta kh o sát quang l t m t đi m M b t k trên màn t i hai ngu n.
Hi u quang l lúc này là
m t b n th
tinh có chi u dà e chi t
M
d 2 d1 trong đó d2 = d2.
G i t là th i gian ánh sáng truy n t S1 t i M.
t1 là th i gian ánh sáng đi ngoài không kh t2 là th i gian ánh sáng đi trong
b n m ng.
Ta có t t1 t 2
1
S1
S2
O
d1 d1 e e
c
, v i v là t c đ ánh sáng truy n
c
c
v
n
trong b n m ng.
d1 d1 e ne
d1 d1 (n 1)e.
c
c
c
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)
M t s tr
ng h p GTAS đ c bi t khác.
Lúc này, hi u quang l d 2 d1 d 2 d1 (n 1)e d 2 d1 (n 1)e.
Mà d 2 d1
ax
ax
(n 1)e.
D
D
ax 0
(n 1).e.D
.
(n 1)e 0
x0
D
a
trong đó, x0 là đ d ch chuy n c a vân sáng trung tâm. H vân c ng d ch chuy n m t đo n x0
(n 1)eD
V khi đ t b n m ng song song tr c khe S1 thì h vân s d ch m t kho ng x 0
v phía S1
a
Nh n xét:
( n 1 )eD
N u đ t tr c khe S2 thì h vân d ch m t kho ng xo
v phía khe S2
a
N u đ t tr c c hai khe thì h vân d ch m t kho ng xo = |xo1 – xo2|.
O là vân sáng trung tâm m i thì 0
Ví d 1: Trong thí nghi m giao thoa ánh sáng b ng khe I-âng. Kho ng cách c a hai khe a = 2 mm, kho ng cách
c a hai khe đ n màn là D = 4 m. Chi u vào hai khe b c x đ n s c. Trên màn ng i ta đo đ c kho ng cách
gi a 5 vân sáng liên ti p là 4,8 mm.
a) Tìm b c sóng c a ánh sáng dùng trong thí nghi m.
b) t sau khe S1 m t b n m ng, ph ng có hai m t song song, dày e = 5 m. Lúc đó h vân trên màn d i đi m t
đo n x0 = 6 mm (v phía khe S1). Tính chi t su t c a ch t làm b n m t song song.
H
ng d n gi i:
a) Kho ng cách 5 vân sáng liên ti p là 4i 4,8 (mm) i 1,2 (mm)
a.i
0 6 ( m)
D
ax
(n 1)eD
2.103.6.103
n 1 0 1
1,6.
a
eD
5.106.4
V y chi t su t c a b n m ng là n = 1,6.
b) T công th c t nh đ d i x 0
Ví d 2: Khe I-âng có kho ng cách hai khe a = 1 mm đ c chi u b i m t ánh sáng đ n s c có = 0,5 m.
a) T i v trí cách vân trung tâm 4,2 mm ta có vân sáng hay vân t i ? B c th m y? Bi t kho ng cách t hai khe
đ n màn là D = 2,4 m.
b) C n ph i đ t b n m t có chi t suát n = 1,5 dày bao nhiêu ? Sau khe nào đ h vân d i đ n v trí trên.
H
a) Ta có kho ng vân i
ng d n gi i:
6
x
D 0 5 10 2 4
84
1,2 mm
M
3,5 3 0,5.
3
a
i
1,2
10
V y t i M là vân t i b c 4.
b)
h vân d i đ n v trí trên thì ta có x 0 4,2 mm
(n 1)eD
a.4,2.103
4,2.103
e
3,5 ( m)
a
(n 1)D
V y c n đ t b n m ng có đ dày e = 3,5 m đ h vân d i đ n v trí cách vân trung tâm 4,2 mm.
N u đi m có t a đ 4,2 mm ph a d ng thì đ t khe tr c S1 còn ng c l i thì đ t b n m ng tr c khe S2
Ví d 3: Trong thí nghi m giao thoa, cho a = 4 mm, màn M cách hai khe m t đo n D = 2 m.
a) T nh b c sóng Bi t kho ng cách c a hai vân sáng b c 2 là 1,5 mm.
b) t b n m t song song b ng thu tinh có chi t su t n1 = 1,5 sau m t khe I-âng thì th y h vân trên màn di chuy n
m t đo n nào đó Tha đ i b n m t trên b ng m t b n thu tinh khác có cùng b dày thì th y h vân di chuy n m t
đo n g p 1,4 l n so v i lúc đ u. Tính chi t su t n2 c a b n th hai.
.............................................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................................
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)
M t s tr
ng h p GTAS đ c bi t khác.
Ví d 4: Trong thí nghi m giao thoa ánh sáng I-âng, hai khe S1 và S2 đ c chi u sáng b ng ánh sáng đ n s c. Kho ng
cách c a hai khe là a = 1 mm. Kho ng cách gi a hai m t ph ng ch a hai khe đ n màn là D = 3 m.
a) Bi t b c sóng c a chùm sáng đ n s c = 0 5 m. Tìm kho ng cách gi a hai vân sáng ho c hai vân t i liên ti p.
b) Hã xác đ nh v trí vân sáng b c hai và vân t i th t trên màn quan sát
c) t ngay sau S1 m t b n m ng hai m t song song b dà e = 10 m H i h th ng vân giao thoa d ch chuy n v
phía nào? N u chi t suát c a b n m ng là n = 1 51 t nh đ d ch chuy n c a vân sáng chính gi a so v i khi ch a đ t
b n m t.
.............................................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................................
Ví d 5: Trong thí nghi m giao thoa ánh sáng I-âng, hai khe S1 và S2 đ c chi u sáng b ng ánh sáng đ n s c. Kho ng
cách c a hai khe là a = 2 mm. Kho ng cách gi a hai m t ph ng ch a hai khe đ n màn là D = 1,5 m; bi t b c sóng
c a chùm sáng đ n s c = 0 6 m
t ngay sau S1 m t b n m ng hai m t song song b dà e = 4 m chi t suát c a
b n m ng là n = 1,51
a) H vân giao thoa d ch chuy n v phía nào, m t đo n b ng bao nhiêu?
b) Tìm s vân sáng trong kho ng MN bi t MN = 15 mm, MO = 5 mm; ON = 10 mm.
.............................................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................................
Bài toán 3: Giao thoa khi d ch chuy n ngu n sáng
Khi ngu n S d ch chuy n theo ph
ng song song v i S1S2 ch a hai khe thì hi u quang l lúc này là
ax ay
.
D d
x y
D
0 x y
D d
d
D u tr ch ng t vân trung tâm d ch chuy n ng c l i v i chi u d ch chuy n c a ngu n S.
D
V y, vân trung tâm (ho c c h vân) d ch chuy n m t đo n x y theo ph ng ng c l i v i chi u d ch chuy n c a
d
ngu n S.
Ví d 1: M t ngu n sáng đ n s c S cách hai khe S1S2 trong thí nghi m I-âng m t kho ng 0,1 m, phát ra b c x có
b c sóng = 0 6 m Hai khe cách nhau kho ng a = 2 mm và cách màn 2 m. Cho ngu n sáng S d ch chuy n song
song v i m t ph ng ch a 2 khe v phía S1 m t kho ng 2 mm thì h vân d ch chuy n trên màn m t kho ng bao nhiêu
theo chi u nào?
A. 50 mm và d ch cùng chi u.
B. 40 mm và d ch ng c chi u.
C. 40 mm và d ch cùng chi u
D. 50 mm và d ch ng c chi u.
T i O là vân trung m i thì 0
.............................................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................................
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)
M t s tr
ng h p GTAS đ c bi t khác.
Ví d 2: M t ngu n đi m phát ánh sáng đ n s c chi u vào 2 khe h p song song cách đ u S t o ra h vân giao thoa
trên màn quan sát đ t song song v i m t ph ng ch a hai khe. Kho ng cách t ngu n đ n m t ph ng ch a hai khe và
đ n màn quan sát l n l t là 0,3 m và 1,8 m. Khi cho S d ch chuy n 2 mm theo ph ng song song v i m t ph ng
ch a 2 khe thì h vân giao thoa trên màn s
A. d ch 10 mm ng c chi u d ch chuy n c a S.
B. d ch 10 mm cùng chi u d ch chuy n c a S.
C. d ch 20 mm ng c chi u d ch chuy n c a S.
D. d ch 20 mm cùng chi u d ch chuy n c a S.
.............................................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................................
Ví d 3: Trong thí nghi m giao thoa ánh sáng b ng khe I-âng, ánh sáng đ n s c có b c sóng = 0 5 m phát ra t
khe h p S song song và cách đ u hai khe S1, S2. Kho ng cách gi a hai khe S1, S2 là 2 mm, màn ch a hai khe S1, S2
cách ngu n S m t kho ng 1 cm và song song v i màn quan sát. Khi đ t ngay sau khe S1 m t b n thu tinh có b dày 4
m chi t su t n = 1,5 thì h vân giao thoa b d ch chuy n.
h vân giao thoa tr v v tr c thì ng i ta ph i d ch
chuy n khe S theo ph ng song song v i màn quan sát
A. m t đo n 1 mm v phía khe S1.
B. m t đo n 1 mm v phía khe S2.
C. m t đo n 2 mm v phía khe S1.
D. m t đo n 2 mm v phía khe S2.
.............................................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................................
Ví d 4: Trong thí nghi m giao thoa ánh sáng b ng khe I-âng, ánh sáng đ n s c có b c sóng = 0 5 m phát ra t
khe h p S song song và cách đ u hai khe S1, S2. Kho ng cách gi a hai khe S1, S2 là 0,6 mm, màn ch a hai khe S1, S2
là D = 2m; kho ng cách t ngu n đ n hai khe là d = 80 cm. G i O là v trí vân trung tâm c a màn. Cho khe S t nh
ti n xuông d i theo ph ng song song v i màn. H i S ph i d ch chuy n m t đo n t i thi u b ng bao nhiêu đ c ng
đ sáng t i O chuy n t c c đ i sang c c ti u?
/sμ Ngu n S d ch chuy n t i thi u m t đo n y = 0,4 mm.
.............................................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................................
.Ví d 5: M t ngu n sáng phát ánh sáng đ n s c chi u vào hai khe S1 và S2 song song cách đ u S và cách nhau a =
0,6 mm. Kho ng cách t
đ n hai khe là d = 0 5 m và đ n màn quan sát là L = 1,3 m.
a) Kho ng cách t vân sáng trung tâm đ n vân sáng th 5 là 4 3 mm T nh b c sóng c a ánh sáng chi u vào.
b) Cho S d ch chuy n m t kho ng 2 mm theo ph ng song song v i màn và vuông góc v i hai khe. H i h vân trên
màn d ch chuy n nh th nào?
.............................................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................................
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)
M t s tr
ng h p GTAS đ c bi t khác.
Ví d 6: Th c hi n thí nghi m giao thoa b ng khe I-âng, kho ng cách
gi a hai khe b ng 1,2 mm kho ng cách t hai khe đ n màn b ng 1,8 m,
ngu n sáng có b c sóng 0 75 m đ t cách màn 2,8 m. D ch chuy n
ngu n sáng theo ph ng song song v i hai khe m t đo n y = 1,5
mm( nh hình v bên) Hai đi m M, N có t a đ l n l t là 4 mm và 9
mm. S vân sáng và s vân t i trong đo n MN sau khi d ch chuy n
ngu n là
A. 4 vân sáng, 5 vân t i
B. 4 vân t i, 5 vân sáng.
C. 5 vân sáng, 5 vân t i
D. 4 vân sáng, 4 vân t i
.............................................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................................
Ví d 7: Th c hi n thí nghi m giao thoa b ng khe I-âng, kho ng cách gi a hai khe b ng 1,5 mm kho ng cách t hai
khe đ n màn b ng 1,5 m, ngu n sáng có b c sóng 0 5 m đ t cách hai khe 0,5 m.
a) D ch chuy n ngu n sáng theo ph ng song song v i hai khe v phía khe S1 m t đo n y = 1 mm thì h vân d ch
chuy n nh th nào?
b) Trong kho ng MN = 10 mm v i OM = ON = 5 mm có bao nhiêu vân t i? Ch xét tr ng h p N phía khe S2.
/sμ H vân d ch chuy n 3 mm; trong kho ng MN có 20 vân t i.
.............................................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................................
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 -
