LUẬN văn sư PHẠM vật lý NGHIÊN cứu cấu TRÚC nội DUNG, BIÊN SOẠN hệ THỐNG câu hỏi TRẮC NGHIỆM KHÁCH QUAN CHƯƠNG “GIAO THOA ÁNH SÁNG” bổ SUNG NGUỒN học LIỆU học PHẨN SP139

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA SƢ PHẠM
BỘ MÔN SƢ PHẠM VẬT LÝ

NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC NỘI DUNG, BIÊN SOẠN HỆ THỐNG
CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM KHÁCH QUAN CHƢƠNG “GIAO THOA
ÁNH SÁNG” BỔ SUNG NGUỒN HỌC LIỆU HỌC PHẨN SP139

Luận văn tốt nghiệp
Ngành: SƢ PHẠM VẬT LÝ

Giảng viên hƣớng dẫn:

Sinh viên thực hiện:

Ths.GVC. Nguyễn Hữu Khanh

Trần Thƣơng Tín
Mã số SV: 1090186
Lớp: Sƣ phạm Vật Lý
Khóa: 35

Cần Thơ, Năm 2013


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Ths. Nguyễn Hữu Khanh

Lời cảm ơn
Sau một thời gian dài nghiên cứu em đã hoàn thành luận

văn của mình. Đó là kết quả của sự cố gắng của bản thân trong
những năm tháng trên giảng đường Đại Học cùng với sự
hướng dẫn tận tình của quý thầy cô trong những năm vừa qua.
Em xin chân thành cảm ơn tất cả quý thầy cô trường Đại
Học Cần Thơ, Khoa Sư Phạm và Bộ Môn Vật lý đã truyền đạt
những kiến thức và kinh nghiệm.
Đặc biệt, em xin chân thành cảm ơn ThS-GVC Nguyễn Hữu
Khanh đã tận tình chỉ dẫn cho em trong suốt quá trình thực
hiện luận văn.
Em cũng chân thành cảm ơn những ý kiến đóng góp của các
anh chị đi trước và bạn bè đặc biệt là các bạn lớp sư phạm vật
lý khóa 35 đã giúp em rất nhiều trong quá trình nghiên cứu đề
tài.
Cuối lời, xin kính chúc thầy cô và các bạn dồi dào sức khỏe và
công tác tốt.
Mặc dù đã cố gắng rất nhiều nhưng cũng không tránh khỏi hạn
chế và thiếu sót. Em rất mong nhận được những ý kiến quý báu
của quý thầy cô và bạn bè để đề tài được phong phú và hoàn
thiện hơn.

Em xin chân thành cảm ơn !
Trân trọng

SVTH: Trần Thương Tín

SVTH: Trần Thương Tín


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Ths. Nguyễn Hữu Khanh

MỤC LỤC
Phần MỞ ĐẦU ······················································································· 1
1. Lý do chọn đề tài ··············································································· 1
2. Mục tiêu nghiên cứu ··········································································· 1
3. Giới hạn của đề tài ············································································· 1
4. Nhiệm vụ nghiên cứu ·········································································· 1
5. Phương pháp nghiên cứu ······································································ 2
6. Đóng góp của luận văn ········································································ 2
Phần NỘI DUNG ···················································································· 3
Chƣơng 1:MỤC TIÊU, NHIỆM VỤ DẠY HỌC VẬT LÝ VÀ MỨC ĐỘ NHẬN
THỨC CỦA HỌC SINH ··········································································· 3
1.1. MỤC TIÊU, NHIỆM VỤ DẠY HỌC VẬT LÝ Ở TRƢỜNG PHỔ THÔNG ······ 3
1.1.1. Mục tiêu dạy học Vật Lý ở trường phổ thông ········································· 3
1.1.2. Nhiệm vụ dạy học Vật Lý ở trường phổ thông ········································ 3
1.2. MỨC ĐỘ NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH THEO BẬC NHẬN THỨC CỦA
NHÀ GIÁO DỤC HỌC BENJAMIN BLOOM ················································ 4
1.2.1. Mức nhận thức “ Biết” ··································································· 4
1.2.2. Mức nhận thức “ Hiểu” ·································································· 5
1.2.3. Mức nhận thức “ Vận dụng” ···························································· 5
1.2.4. Mức nhận thức “ Phân tích” ····························································· 6
1.2.5. Mức nhận thức “ Tổng hợp” ···························································· 6
1.2.6. Mức nhận thức “ Đánh giá” ····························································· 6
Chƣơng 2: THIẾT LẬP LẠI KIẾN THỨC CHƢƠNG “ GIAO THOA ÁNH SÁNG”
MỘT CÁCH CÓ HỆ THỐNG ··································································· 8
2.1. NHỮNG CƠ SỞ CỦA QUANG HỌC SÓNG ········································ 8
2.1.1. Nguyên lý Huyghen ··································································· 8
2.1.2. Phương trình sóng ánh sáng ·························································· 9
2.1.3. Nguyên lý chồng chất ································································· 10

2.2. SỰ GIAO THOA ÁNH SÁNG. NGUỒN KẾT HỢP ································ 10
2.2.1. Sự giao thoa ánh sáng ································································· 10
2.2.2. Dao động kết hợp và không kết hợp ················································ 11
2.3. KHẢO SÁT HIỆN TƢỢNG GIAO THOA CỦA HAI SÓNG KẾT HỢP ........ 12
2.3.1. Vị trí các cực đại và cực tiểu của giao thoa ········································ 12
2.3.2. Vị trí giao thoa, khoảng vân·························································· 14
2.3.3. Điều kiện bề rộng của khe ···························································· 15
2.3.4. Nguồn sáng trắng chiếu vào khe ···················································· 16
2.4. CÁC THÍ NGHIỆM ĐỂ QUAN SÁT GIAO THOA ÁNH SÁNG CHO VÂN
KHÔNG ĐỊNH XỨ ·················································································· 16
2.4.1. Nguyên tắc chung để tạo ra các sóng kết hợp từ các nguồn sáng thông
thường··································································································· 16
2.4.2. Các thí nghiệm quan sát giao thoa ·················································· 16
SVTH: Trần Thương Tín


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Ths. Nguyễn Hữu Khanh

2.4.2.1. Khe Young ······································································· 16
2.4.2.1.1. Thí nghiệm Young························································ 16
2.4.2.1.2. Các dạng bài tập của giao thoa khe Young ··························· 19
2.4.2.2. Gương Fresnel ··································································· 31
2.4.2.3. Lưỡng lăng kính Fresnel ······················································· 32
2.4.2.4. Gương Lloyd ···································································· 34
2.4.2.5. Bán thấu kính Billet····························································· 35
2.4.2.6. Cường độ ánh sáng trong giao thoa với hai khe ···························· 35
2.5. CÁC THÍ NGHIỆM ĐỂ QUAN SÁT GIAO THOA ÁNH SÁNG CHO VÂN
ĐỊNH XỨ ······························································································ 40

2.5.1. Giới thiệu ··············································································· 40
2.5.2. Bản mỏng có độ dày không đổi. Vân cùng độ nghiêng ·························· 44
2.5.2.1. Sự định xứ của vân······························································ 44
2.5.2.2. Vân cùng độ nghiêng ··························································· 45
2.5.3. Bản mỏng có độ dày thay đổi. Vân cùng độ dày ·································· 46
2.5.3.1. Vân cùng độ dày ································································ 46
2.5.3.2. Vân của nêm không khí ························································ 47
2.5.3.3. Vân tròn Newton ································································ 50
2.6. ỨNG DỤNG CỦA HIỆN TƢỢNG GIAO THOA ÁNH SÁNG··················· 52
2.6.1. Khử các ánh sáng phản xạ trên mặt kính ··········································· 52
2.6.2. Kiểm tra các mặt kính phẳng hay lồi ··············································· 53
2.6.3. Đo chiết suất của chất lỏng và chất khí. Giao thoa kế Relay ···················· 54
Chƣơng 3. SƠ LƢỢC VỀ TRẮC NGHIỆM KHÁCH QUAN ······························ 59
3.1. TRẮC NGHIỆM KHÁCH QUAN LÀ GÌ? ··········································· 59
3.2. BẢN CHẤT CỦA TRẮC NGHIỆM KHÁCH QUAN ······························ 59
3.3. VAI TRÒ CỦA TRẮC NGHIỆM KHÁCH QUAN TRONG DẠY HỌC ······ 59
3.3.1. Đối với giáo viên ······································································ 59
3.3.2. Đối với học sinh ······································································· 60
3.4. ƢU NHƢỢC ĐIỂM CỦA PHƢƠNG PHÁP TRẮC NGHIỆM KHÁCH
QUAN ·································································································· 60
3.4.1. Ưu điểm ················································································· 60
3.4.2. Nhược điểm ············································································ 60
3.5. PHÂN LOẠI CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM KHÁCH QUAN ······················ 60
Chƣơng 4: BIÊN SOẠN HỆ THỐNG CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM KHÁCH QUAN
THEO CÁC BẬC NHẬN THỨC ································································· 62
4.1. BẢN CẤU TRÚC HAI CHIỀU ························································· 62
4.2. BÀI TẬP GIAO THOA VÂN KHÔNG ĐỊNH XỨ ·································· 62
4.3. BÀI TẬP GIAO THOA VÂN ĐỊNH XỨ ·············································· 72
Phần KẾT LUẬN ···················································································· 80
TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

SVTH: Trần Thương Tín


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Ths.GVC. Nguyễn Hữu Khanh

Phần MỞ ĐẦU
1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Nước ta đang bước vào giai đoạn công nghiệp hóa, hiện đại hóa với mục tiêu đến
năm 2020 Việt Nam sẽ cơ bản trở thành một nước công nghiệp. Nhân tố quyết định thắng
lợi của công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa và hội nhập quốc tế là con người, việc
này cần được bắt đầu từ giáo dục phổ thông mà trước hết đó là một hệ thống phẩm chất
và năng lực được hình thành trên một nền tảng kiến thức, kĩ năng đầy đủ và vững chắc.
Để việc giáo dục phẩm chất và năng lực của học sinh được hoàn thiện. Từ năm
2005 thực hiện theo hai tiêu chí trong giáo dục “trường học thân thiện và học sinh tích
cực”. Nên việc đào tạo đội ngũ giáo viên từ các sinh viên sư phạm phải được nâng cao
chuyên môn cũng như phẩm chất đạo đức.
Hiện nay trường ta đang chuyển sang học chế tín chỉ, để hoàn thành tốt các học
phần thì sinh viên phải bỏ ra thời gian tự học rất nhiều. Hiện nay tài liệu học tập trên
internet rất nhiều nhưng đa số là đại trà không có cấu trúc, nội dung tổng hợp. Vì vậy,
một tài liệu mà có cấu trúc và nội dung tổng hợp sẽ giúp sinh viên tiết kiệm được rất
nhiều thời gian trong việc tự học. Đối với khoa sư phạm cũng như bộ môn sư phạm vật lý
thì tài liệu có nội dung tổng hợp và cấu trúc chặt chẽ để giúp sinh viên tiết kiệm thời gian
là khá quan trọng.
Từ những vấn đề đó, em chọn đề tài nghiên cứu là: “NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC NỘI
DUNG, BIÊN SOẠN HỆ THỐNG CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM KHÁCH QUAN
CHƢƠNG “GIAO THOA ÁNH SÁNG” BỔ SUNG NGUỒN HỌC LIỆU HỌC

PHẨN SP139”

2. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI
Nghiên cứu nội dung kiến thức chương “ Giao thoa ánh sáng trong học phần SP
139” và xây dựng hệ thống câu hỏi trắc nghiệm khách quan nhằm hỗ trợ tài liệu học cho
học phần SP 139.

3. GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI
- Chỉ giới hạn trong chương giao thoa ánh sáng.
- Chỉ sử dụng hệ thống câu hỏi trắc nghiệm.

4. NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU
Với những mục đích lý luận và thực tiễn như đã nêu, em xác định những nhiệm vụ
nghiên cứu cụ thể như sau:
- Nghiên cứu các văn kiện của Đảng và nhà nước về mục tiêu, nhiệm vụ giáo dục
trong giai đoạn hiện nay, các yêu cầu và định hướng về đổi mới phương pháp dạy học.
- Tìm hiểu các đề tài, các bài viết liên quan tới chương giao thoa ánh sáng.
- Nghiên cứu các quan điểm lý luận dạy học hiện đại về: Các phương pháp tổ chức
hoạt động nhận thức trong dạy học Vật Lý, sử dụng bài tập trong dạy học Vật Lý, thiết
kế tiến trình dạy học nhằm phát huy tính tích cực của học sinh.
- Tìm hiểu thực trạng dạy và học chương “ Giao thoa ánh sáng” nhằm tìm ra
những khó khăn của giáo viên và học sinh trong giảng dạy cũng như lĩnh hội kiến thức có
liên quan.
- Nghiên cứu kiến thức có liên quan tới chương “ Giao thoa ánh sáng” nhằm xác
định những mục tiêu dạy học cụ thể.
SVTH: Trần Thương Tín

MSSV:1090186
1

Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Ths.GVC. Nguyễn Hữu Khanh

- Soạn thảo tiến trình thiết kế lại kiến thức chương “ Giao thoa ánh sáng”.
- Tiến hành thực nghiệm sư phạm ở trường nhằm đánh giá tính khả thi của các
phương án thí nghiệm và thiết kế tiến trình dạy học đã thiết kế, qua đó bổ sung, sửa chữa
các phương án thí nghiệm và tiến trình dạy học đã thiết kế.

5. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Để hoàn thành các nội dung nghiên cứu của đề tài, tác giả lựa chọn sử dụng phối
hợp các phương pháp sau:
- Phương pháp nghiên cứu lý luận dạy học: Nghiên cứu lý luận về bài tập và lý
thuyết trong dạy và học Vật Lý ở trường THPT; các yêu cầu đối với một bộ bài tập ở
trường phổ thông.
- Phương pháp nghiên cứu thực tiễn:
+ Nghiên cứu thực tiễn việc dạy và học nội dung kiến thức chương “ Giao
thoa ánh sáng”.
+ Tổng kết kinh nghiệm: Tìm hiểu kinh nghiệm việc xây dựng và sử dụng
bài tập.

6. ĐÓNG GÓP CỦA LUẬN VĂN
Từ việc thực hiện đề tài, hi vọng đóng góp một phần nhỏ công sức của mình trong
việc tạo nguồn học liệu cho sinh viên khi học học phần SP 139, cụ thể:
* Hệ thống lại nội dung kiến thức chương giao thoa ánh sáng trong học phần SP
139.
* Xây dựng hệ thống câu hỏi trắc nghiệm khách quan theo bậc nhận thức của
Bloom.

SVTH: Trần Thương Tín

MSSV:1090186
2


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Ths.GVC. Nguyễn Hữu Khanh

Phần NỘI DUNG
Chƣơng 1: MỤC TIÊU, NHIỆM VỤ DẠY HỌC VẬT LÝ VÀ MỨC
ĐỘ NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH
1.1. MỤC TIÊU, NHIỆM VỤ DẠY HỌC VẬT LÍ Ở TRƢỜNG PHỔ
THÔNG
1.1.1. Mục tiêu dạy học Vật Lí ở trƣờng phổ thông
Dạy học Vật Lý trong trường trung học phổ thông nhằm giúp học sinh:
Đạt được một hệ thống kiến thức Vật Lý phổ thông cơ bản và hiện đại phù
hợp với những quan điểm hiện đại, bao gồm:
 Các khái niệm về sự vật hiện tượng và quá trình vật lý thường gặp trong
đời sống và sản xuất.
 Các đại lượng, các định luật và các nguyên lý vật lý cơ bản.
 Những nội dung chính của một số thuyết vật lý quan trọng nhất.
 Những ứng dụng phổ biến của vật lý trong đời sống và sản xuất.
 Các phương pháp chung của nhận thức khoa học và những phương pháp
đặt thù của vật lý, trước hết là phương pháp thực nghiệm và phương pháp mô hình.
Rèn luyện và phát triển các kỷ năng:
 Quan sát các hiện tượng và các quá trình vật lý trong tự nhiên, đời sống
thường ngày hoặc trong các thí nghiệm: điều tra, sưu tầm, tra cứu tư liệu từ các nguồn
khác nhau để thu nhập các thông tin cần thiết cho việc học tập vật lý.

 Sử dụng các dụng cụ đo phổ biến của vật lý. Kĩ năng lắp ráp và tiến hành
thí nghiệm vật lý đơn giản.
 Phân tích, tổng hợp và xử lý các thông tin thu được để rút ra kết luận, để
ra các dự đón đơn giản về các mối quan hệ hay về bản chất của các hiện tượng hoặc quá
trình vật lý, cũng như đề xuất phương án thí nghiệm.
 Vận dụng kiến thức để mô tả và giải thích các hiện tượng và các quá
trình vật lý, giải các bài tập vật lý và giải quyết các vấn đề đơn giản trong đời sống và sản
xuất ở mức độ phổ thông.
 Sử dụng các thuật ngữ vật lý, các biểu bảng, đồ thị để trình bày rõ ràng,
chính xác các hiểu biết, cũng như những kết quả thu được qua thu thập và xử lý thông tin.
Hình thành và rèn luyện các thái độ tình cảm:
 Có hứng thú học vật lý, yêu thích tìm tòi khoa học, trân trọng đối với
những đóng gớp của vật lý học cho sự tiến bộ của xã hội và công lao của các nhà khoa
học.
 Có thái độ khách quan, trung thực, có tác phong tỉ mỉ, cẩn thận, chính
xác và có tinh thần hợp tác trong việc học tập môn vật lý, cũng như việc áp dụng những
hiểu biết đã đạt được.
 Có ý thức vận dụng những hiểu biết vật lý vào đời sống nhằm cải thiện
đời sống, học tập cũng như để bảo vệ giữ gìn môi trường sống tự nhiên.
1.1.2. Nhiệm vụ dạy học Vật Lý ở trƣờng phổ thông
- Môn Vật Lý có vai trò quan trọng trong việc thực hiện mục tiêu đào tạo của giáo
dục phổ thông. Việc dạy học vật lý có nhiệm vụ cung cấp cho học sinh một hệ thống kiến
SVTH: Trần Thương Tín

MSSV:1090186
3


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Ths.GVC. Nguyễn Hữu Khanh

thức vật lý cơ bản ở trình độ phổ thông, bước đầu hình thành ở học sinh những kỉ năng và
thói quen làm việc khoa học, góp phần tạo ra ở họ các năng lực nhận thức, năng lực hành
động và các phẩm chất về nhân cách mà mục tiêu của giáo dục đề ra. Chuẩn bị cho học
sinh tiếp tục tham gia lao động sản xuất, có thể thích ứng với sự phát triển của khoa học kỉ thuật, học nghề, trung cấp chuyên nghiệp hoặc đại học.
- Môn vật lý có khả năng to lớn trong việc rèn luyện cho học sinh tư duy logic và tư
duy biện chứng, hình thành ở họ niềm tin về bản chất khoa học của các hiện tượng tự
nhiên cũng như khả năng nhận thức của con người, khả năng ứng dụng khoa học để đẩy
mạnh sản xuất, cải thiện đời sống.

1.2. MỨC ĐỘ NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH THEO BẬC NHẬN
THỨC CỦA NHÀ GIÁO DỤC HỌC BENJAMIN BLOOM
Bloom phân chia việc đánh giá học tập của học sinh theo các mức độ khác nhau (gọi
tắt là các bậc của Bloom). Theo ông, các bậc nhận thức của học sinh được xét theo mức
độ từ dễ đến khó, từ thấp đến cao, từ đơn giản đến phức tạp. Đó là: biết, hiểu, vận dụng,
phân tích, tổng hợp và đánh giá.
1.2.1. Mức nhận thức “ Biết”
Đây là mức thấp nhất nhưng cũng rất cơ bản của sự nhận thức. Nó chỉ yêu cầu
người học nhớ được các sự kiện, khái niệm, định nghĩa, công thức, phương pháp, nguyên
lý,…mà chưa cần phải hiểu sâu. Vì vậy, người học được coi là đạt mục tiêu này nếu họ
phát biểu được định nghĩa, nêu các công thức mô tả hay kể lại được sự kiện… hay nói
một cách khác, người học chỉ tái hiện lại đúng điều đã học, được nghe.
Có thể chia mức độ hiểu thành:
1.2.1.1. Biết các điều đặc biệt.
Học sinh phải nhớ lại các sự kiện đặc biệt, riêng lẻ. Đây là mức trí năng thấp
nhất nhưng nó lại là nền tảng cho các trí năng phức tạp hơn, bao gồm:
- Biết các ký hiệu đặc biệt, các biểu tượng đặc biệt của một vật, một sự kiện,
định nhgiax một khái niệm quan trọng.
VD: Hãy xác định phát biểu nào sao đây có thể dùng định nghĩa chu kỳ trong chuyển

động sóng:
A. Khoảng cách xa nhất mà hạt có thể dời chỗ kể từ vị trí đứng yên
B. Thời gian cần thiết cho một hạt tạo thành một dao động hoàn chỉnh
C. Số dao đôn gj trong một giây
D. Tốc độ thay đổi theo một phương nào đó
- Biết các sự kiện, biến cố đặc biệt, địa danh hay doanh nhân…
1.2.1.2. Biết các phương cách và các phương tiện thông thường để có thể xử lí
các nhiệm vụ chuyên môn thông thường:
- Biết các qui ước
- Biết về những chuỗi diễn biến: bao gồm việc biết các tiến trình, chiều hướng
diễn biến, chuyển động của các hiện tượng theo thời gian.
- Biết các cách phân loại, cách sắp xếp căn bản bên trong một lĩnh vực, một
vấn đề.
- Biết các tiêu chuẩn: bao gồm các kiến thức về các chuẩn để thí nghiệm, xét
đoán các sự kiện, nguyên lý, ý kiến.
SVTH: Trần Thương Tín

MSSV:1090186
4


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Ths.GVC. Nguyễn Hữu Khanh

- Biết các phương pháp tìm hiểu, kỷ thuật dùng khảo sát các vấn đề và các hiện
tượng. Ở đây chỉ giới hạn ở mức “ biết về phương pháp” hơn là “sử dụng phương pháp”.
1.2.1.3. Biết các điều tổng quan và và trừu tượng trong một lĩnh vực khoa học
- Biết các nguyên lý và các điều tổng quan dùng tóm tắt các hiện tượng quan
sát được hoặc để giải thích, mô tả, tiên đoán các hiện tượng sẽ xảy ra.

- Biết các lý thuyết và cấu trúc: bao gồm kiến thức ở mức độ ghi nhớ lại các
nguyên lý, các nhận định tổng quát, các hệ thức liên hệ giữa các phần đã học với nhau để
các một cái nhìn tổng quát, rỏ ràng, có hệ thống về một hiện tượng, về một vấn đề hoặc
một lĩnh vực.
Vậy: Để kiểm tra mức độ biết của học sinh, có thể nêu các câu hỏi có động từ bắt đầu
như: mô tả, phát biểu, liệt kê, nhớ lại, nhận biết, xác định, kể tên, định nghĩa. nhận
dạng…Hoặc các từ hỏi như: như thế nào, ai, ở đâu, khi nào, bằng cách nào, là gì…
1.2.2. Mức nhận thức “ Hiểu”
Ở bậc này, người dạy không chỉ yêu cầu học sinh nhớ được kiến thức mà còn phải
hiểu thấu đáo chúng như: các sự việc, hiện tượng, các quá trình, các nguyên tắc, định luật,
định nghĩa…
Một số hoạt động sau đây có thể gọi là “ hiểu”.
1.2.2.1. Diễn giải được
Khi tiếp thu một vấn đề nào đó, học sinh có thể diễn đạt lại chúng bằng lời lẽ
riêng của mình, hoặc dưới một dạng thức khác với điều kiện bảo toàn được ý nghĩa ban
đầu. Như vậy, khả năng này được được đánh giá dựa trên tiêu chí chính xác và trung thực.
1.2.2.2. Tóm tắt được
Học sinh có thể xác định được mục đích hoặc tóm tắt một bài viết, có thể tóm
gọn một đoạn bài học thành một cụm từ hoặc một từ đại diện ( tìm từ khóa).
1.2.2.3. Giải thích được
Khả năng này cho phép học sinh có thể lý giải các hiện tượng, sự kiện thậm chí
một quá trình làm việc nào đó ttrong thực tế, dựa vào những kiến thức đã được học.
Vậy: Để kiểm tra mức độ “hiểu” của học sinh, có thể nêu các câu hỏi bắt đầu bằng
các động từ như: giải thích, lí giải, hiểu thế nào, tóm tắt dưới dạng sơ đồ, dự đoán, cho
ví dụ, diễn đạt…hoặc các từ hỏi “ tại sao” , “ …nghĩa là gì?”.
1.2.3. Mức nhận thức “ Vận dụng”
Đạt được tiêu chuẩn này, người học không chỉ phải nhớ, hiểu mà còn phải có khả
năng áp dụng những nguyên tắc, khái niệm… đã học để giải quyết các vấn đề nhỏ, các
bài tập áp dụng và đặc biệt là đưa chúng vào thực tiễn để giải thích , cải tiến cho hợp lý
hơn, khoa học hơn.

Mục đích của của tiêu chuẩn này là làm cho học sinh luôn có thái độ đúng đắn
trong học tập, phải biết rằng học để làm, kiến thức phải được sử dụng vào các công việc
thực tế thì mới có ý nghĩa. Cần rèn luyện cho học sinh luôn có thói quen liên tưởng từ
sách vở ra ngoài đời và ngược lại. Muốn giải quyết một khó khăn trong thực tế trước tiên
học sinh cần biết sử dụng đúng những gì mình đã học được trong sách vở cộng với sự
tích cực của trí tuệ. Sự sáng tạo cũng bắt nguồn từ những mối liên tưởng thường xuyên
như vậy.
SVTH: Trần Thương Tín

MSSV:1090186
5


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Ths.GVC. Nguyễn Hữu Khanh

Vậy: Để kiểm tra mức độ “ vận dụng” ngoài các bài tập ra giáo viên thường hay nêu
câu hỏi bắt đầu bằng các động từ như: Hãy tìm, hãy chỉ ra, hãy liên hệ, hãy giải thích,
chứng minh…
1.2.4. Mức nhận thức “ Phân tích”
Để đạt được tiêu chuẩn ở bậc này, người học không chỉ phải làm chủ tri thức của
mình mà còn nhanh nhạy trong các thao tác tu duy. Phân tích là chia một chính thể ra
thành nhiều bộ phận để đi sâu và các chi tiết bên trong, để hiểu bản chất của đối tượng.
Phép chia ở đây cũng có thể hiểu theo nghĩa đen như chia một miếng bánh…nhưng chia
là để xem xét kỉ các bộ phận và có cách chia phù hợp chứ không phải chia cơ học hay
chia để chiếm hữu. Thường thì mỗi sự phân tích bao giờ cũng nhầm vào một mục đích cụ
thể, nghĩa là việc nghiên cứu tùng bộ phận phải hướng đích. Sau khi chia mỗi bộ phận
phải được nghiên cứu để hiểu sâu hơn, chi tiết hơn. Xâm nhập khắp các bộ phận của
chính thể.

Vậy: Để kiểm tra mức độ nhận thức “ phân tích” thì ta dùng các động từ như: phân
tích, so sánh tìm tương phản, phân biệt, tìm điểm giống nhau, khác nhau của… tìm mối
tương quan, liên hệ…
1.2.5. Mức nhận thức “ Tổng hợp”
Tổng hợp là nhìn bao quát lên một chính thể gồm nhiều bộ phận ( sau khi phân
tích) mô tả được bức tranh toàn cảnh của chính thể, các mối quan hệ giữa các bộ phận
của các chỉnh thể với nhau và quan hệ giữa các chính thể với môi trường xung quanh.
Bậc nhận thức này có yêu cầu cao đối với người học. Muốn đạt được yêu cầu thì
người học phải hiểu thấu đáo đối tượng, biết phân tích nó rồi sau đó mới có thể mô tả
toàn cảnh đối tượng đó bằng ngôn ngữ của mình, chú ý sắp xếp các bộ phận cấu thành
( đã phân tích) theo một trật tự hợp lý để có thể xếp nó vào một loại đối tượng đã biết hay
tìm ra một đối tượng mới, từ đó tìm ra hướng giải quyết theo nhiệm vụ đã đặt ra hoặc tìm
ra phương hướng phân tích tiếp theo.
Phân tích và tổng hợp là hai hoạt động luôn luôn đi kèm nhau để tìm hiểu một hiện
tượng, sự việc một cách trọn vẹn. Các hoạt động tư duy hỗ trợ hai hoạt động này là trừu
tượng hóa, khái quát hóa.
Vậy: Các động từ dùng để hỏi kiểm tra mức nhận thức này là: kết hợp, phối hợp,
sáng tác, thiết kế, tổ chức, sắp xếp lại, cấu trúc lại, viết lại, tìm cách giải…
1.2.6. Mức nhận thức “ Đánh giá”
Một người có khả năng đánh giá là người có thể thực hiện công việc sau: khi tìm
hiểu một vấn đề, có thể nhận được vấn đề này đúng hay sai, hay hay là dở, chính xác hay
không chính xác, có giá trị hay không có giá trị…và mức độ của nhận định đó ( cho
điểm).
Muốn có năng lực này, trước hết người học phải vững vàng về kiến thức, thuần
thục các hoạt động tư duy như: phân tích và tổng hợp, so sánh, phân loại, trừu tượng
hóa…Phải kiên định với những định chuẩn đã đặt ra. Tuy nhiên cũng phải biết kết hợp
hoàn cảnh của đối tượng, của sự kiện để có thể “gia giảm” hợp lý các điểm số đánh giá.
Có thể chia năng lực này theo các mặt công việc sau:

SVTH: Trần Thương Tín

MSSV:1090186
6


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Ths.GVC. Nguyễn Hữu Khanh

- Đánh giá nội dung: Sau khi hoàn thành một bài luận, một bài tập hoặc một bài
viết nào đó, học sinh có thể xem lại để biết công việc của mình làm có đạt chuẩn hay
không để có thể hoàn chỉnh nó. Bên cạnh đánh giá nội dung, một sự đánh giá sắc bén đôi
khi cũng cần có, đó là đánh giá ý tưởng của công việc. Đây là một sự đánh giá trí tuệ con
người thông qua việc trình bày. Trong học tập, học sinh có thể đánh giá độ khó của một
bài tập, thậm chí đánh giá cách giải của bạn là hay, không hay…khi học sinh phát biểu,
trao đổi nhóm, các em khác có thể nhận xét nội dung phát biểu, tranh luận của bạn.
- Đánh giá hình thức: Các loại hình thức cần được đánh giá là: hình thức trình
bày, hình thức văn chương, và hình thức logic trong cách nói và viết.
- Đánh giá tư tưởng:Mỗi công việc đều mang một mục đích tư tưởng nhất định
(đạo đức, nhân đạo, tính phục vụ, tính môi trường, thế giới quan,…)
- Đánh giá mức độ: Ngoài việc định chuẩn cho các nội dung đánh giá, người
đánh giá cần biết chia điểm hợp lý cho mỗi tiêu chí đánh giá. Ở bậc trí tuệ cao nhất này,
người đánh giá cần biết lượng hóa từng tiêu chí, biết so sánh, phân loại …sao cho việc
đánh giá được công bằng.
Vậy: Có thể dùng các câu hỏi: Đánh giá, kết luận, nhận xét, phê bình, phê phán, bảo
vệ, phán đoán,…để đánh giá hoạt động này.

SVTH: Trần Thương Tín

MSSV:1090186

7


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Ths.GVC. Nguyễn Hữu Khanh

Chƣơng 2: CẤU TRÚC LẠI KIẾN THỨC CHƢƠNG “ GIAO
THOA ÁNH SÁNG” MỘT CÁCH CÓ HỆ THỐNG
Ánh sáng mặt trời cũng như cầu vồng cho chúng ta thấy rằng nó là tổng hợp các
màu trong vùng nhìn thấy. Các màu xuất hiện trong cầu vồng là do các sóng tới với bước
sóng khác nhau lệch những góc khác nhau khi chúng đi qua những hạt mưa để tạo nên
cầu vồng. Tuy nhiên những màu rục rỡ của bong bóng xà phòng và các váng dầu được
tạo nên không phải do khúc xạ mà do sự giao thoa của ánh sáng phản xạ trên chúng. Các
sóng giao thoa kết hợp với nhau làm tăng cường hoặc triệt tiêu vài màu sắc nào đó trong
phổ của ánh sáng mặt trời dọi tới.
Sự tăng cường hay triệt tiêu có tính chất chọn lọc đối với các bước sóng ánh sáng
có nhiều ứng dụng. Khi ánh sáng đập lên mặt của của một khối thủy tinh thông thường
chẳng hạn, thì khoảng 4% năng lượng ánh sáng tới là được phản xạ vì thế chùm ánh sáng
truyền qua cũng sẽ bị yếu đi chừng ấy. Sự mất ánh sáng vô ích này có thể trở thành vấn
đề trong các hệ quang học có nhiều thành phần. Một “lớp giao thoa” mỏng, trong suốt
tráng lên bề mặt của khối thủy tinh có thể làm giảm lượng ánh sáng phản xạ (và do đó
làm tăng ánh sáng truyền qua) nhờ giao thoa mà triệt tiêu đi. Màu hơi xanh của thấu kính
máy ảnh chứng tỏ thấu kính đã được tráng một lớp như thế. Đôi khi chúng ta lại muốn
làm tăng hơn là giảm đi độ phản xạ của mặt thủy tinh. Điều này cũng có thể thực hiện
được nhờ phương pháp tráng giao thoa. Trong thực tế một sự tổ hợp các lớp giao thoa có
độ dày và chiết suất khác nhau có thể làm phản xạ hoặc truyền qua gần hết vùng bước
sóng ánh sáng mong muốn. thí dụ có thể mua các của kính có tráng các lớp giao thoa để
phản xạ tốt tia hồng ngoại (do đó phòng sẽ ấm hơn do giữ lại đươc tia hồng ngoại) nhưng
lại phản xạ kém ánh sáng khả kiến (nên dể dàng làm cho ánh sáng mặt trời đi vào trong

nhà).
Để hiểu được hiện tượng giao thoa chúng ta cần phải vượt ra ngoài những hạn chế
của quang hình học và sử dụng toàn điện của quang học sóng. Thực tế, sự hiện diện của
hiện tượng giao thoa, như chúng ta sẽ thấy, có lẽ là một bằng chứng đầy thuyết phục rằng
ánh sáng là một sóng.

2.1. NHỮNG CƠ SỠ CỦA QUANG HỌC SÓNG
2.1.1. Nguyên lý Huyghen
Người đầu tiên đề ra thuyết sóng ánh sáng có sức thuyết phục là nhà vật lý người
Hà Lan Christian Huygens năm 1678.
Lý thuyết của Huygens khó hiểu hơn thuyết điện động lực học của Maxevell về sau này
nhưng lại đơn giản hơn về mặt toán học nên vẫn còn dùng cho đến ngày nay. Ưu điểm
lớn của nó là giải thích được những định luật về phản xạ và khúc xạ theo thuyết sóng và
có ý nghĩa vật lý của chiết suất.
Lý thuyết sóng của Huygens dưạ trên sự dựng hình cho phép chúng ta xác định
một mặt sóng cho trước sau một thời gian sẽ ở đâu nếu chúng ta biết vị trí ban đầu của nó.
Cách vẽ này dựa trên nguyên lý Huygens phát biểu như sau:
“Mọi điểm trên mặt sóng đều dùng làm nguồn điểm của các sóng cầu thứ cấp. Sau
một thời gian t vị trí mới của mặt sóng sẽ là bao hình của tất cả sóng thứ cấp trên”.
SVTH: Trần Thương Tín

MSSV:1090186
8


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Ths.GVC. Nguyễn Hữu Khanh

Dưới đây là một ví dụ đơn giản. Ở phía trái của hình, vị trí hiện tại của mặt sóng

phẳng di chuyển sang phải trong không gian tự do (chân không) được biểu diển bằng mặt
phẳng ab, vuông góc với mặt phẳng của tờ giấy (giao tuyến của mặt này với mặt phẳng
của tờ giấy hơi giống với ngọn sóng thẳng
và dài di chuyển trên mặt nước). Hỏi sau
thời gian t thì mặt sóng sẽ ở đâu?
Chúng ta hãy dùng một số điểm trên
mặt ab (các dấu chấm) làm tâm để vẽ các
sóng cầu thứ cấp. Sau thời gian t bán kính
của các sóng cầu thứ cấp là c.t, trong đó c là
vận tốc của ánh sáng trong chân không.
Chúng ta biểu diễn mặt phẳng tiếp tuyến
với các hình cầu đó ở thời điểm t bằng mặt
de. Đó là mặt sóng phẳng ở thời điểm t. Nó
song song với mặt phẳng ab và cách ab một
khoảng bằng c.t. Như vậy các mặt phẳng
sóng truyền dưới dạng các mặt phẳng với
vận tốc là c.
Hình 2.1 Sự truyền của một sóng
phẳng trong chân không được hình dung
theo nguyên lý Huygens.

Hình 2. 2: Mặt đầu sóng của sóng cầu. Hình 2.3: Mặt đầu sóng của sóng khúc xạ.
2.1.2. Phƣơng trình sóng ánh sáng
 Ta đã biết ánh sáng là một loại sóng điện từ, nghĩa là một điện từ trường biến thiên


trong không gian. Nó được đặc trưng bởi vectơ cường độ điện trường E , vectơ cường độ




từ trường H , vuông góc với nhau và vuông góc với phương truyền sóng v .


 Thực nghiệm chứng tỏ rằng chỉ có thành phần điện trường E tác dụng vào mắt


mới gây cảm giác sáng. Vì vậy dao động của vectơ E được gọi là dao động sáng. Mặt
khác, thực nghiệm cũng cho thấy rằng hầu hết các hiện tượng quang học xảy ra đều do
SVTH: Trần Thương Tín

MSSV:1090186
9


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Ths.GVC. Nguyễn Hữu Khanh


tác dụng của vectơ cường độ điện trường E . Do đó, để đặc trưng cho sóng ánh sáng ta


chỉ dùng vectơ cường độ điện trường E mà không cần chú ý đến vectơ cường độ từ


trường H .
 Tương tự như sóng cơ, giả sử tại nguồn S phương trình dao động sáng là:
E = E0cos ( t   )
(1)

Thì tại điểm M cách nguồn sáng S một khoảng r, phương trình dao động sáng sẽ là:




2 r 
2 r.n 
E = E0cos  t  .      E0 cos  t  .    


Hay

T v





T

C 





2 
E  E0 cos  t 
.L    
T 




(2)

Biểu thức (2) gọi là phương trình sóng ánh sáng.
Trong đó: E là li độ dao động ở thời điểm t, E0 là biên độ dao động,  là tần số góc,  là
c
), T là chu
n
kỳ ánh sáng,  = c.T là bước sóng ánh sáng trong chân không, L = n.r = c. t là quang
trình (hay quang lộ) của đoạn đường r = SM mà ánh sáng lan truyền, t là thời gian mà

pha ban đầu, v là vận tốc truyền sóng trong môi trường có chiết suất n ( v 

ánh sáng lan truyền từ S đến M.
2.1.3. Nguyên lý chồng chất
 Nguyên lý chồng chất là nguyên lý cơ bản để nghiên cứu hiện tượng giao thoa
ánh sáng và nhiễu xạ ánh sáng. Nội dung của nó như sau:
“ Khi hai hay nhiều sóng ánh sáng gặp nhau thì sóng này không làm nhiễu loạn sóng
kia và sau khi gặp nhau các sóng ánh sáng vẫn truyền đi như cũ. Tại những điểm trong
miền các sóng gặp nhau, dao động sáng tại điểm đó bằng tổng các dao động sáng thành
phần”.
Tức là:










n



E  E 1  E 2  E 3  ....  E n   Ei ”

(3)

i 1

Cần chú ý rằng, nguyên lý chồng chất chỉ đúng với các sóng ánh sáng do nguồn
sáng thông thường phát ra (cường độ điện trường yếu), không đúng với các sóng ánh
sáng do nguồn laze phát ra (vì có cường độ điện trường lớn nên có sự tương tác lẫn với
nhau).

2.2. SỰ GIAO THOA ÁNH SÁNG. NGUỒN KẾT HỢP
2.2.1. Sự giao thoa ánh sáng
 Khi hai hay nhiều sóng ánh sáng gặp nhau tại một miền nào đó của không gian thì
tại miền đó người ta thấy có những dải màu sáng và tối xen kẻ lẫn nhau. Hiện tượng này
gọi là sự giao thoa ánh sáng. Miền không gian có giao thoa ánh sáng gọi là trường giao
thoa.
 Thực nghiện cho thấy rằng chỉ có những sóng phát ra từ những nguồn kết hợp thì
mới có thể tạo ra hiện tượng giao thoa ánh sáng.

SVTH: Trần Thương Tín

MSSV:1090186
10


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Ths.GVC. Nguyễn Hữu Khanh

2.2.2. Dao động kết hợp và
không kết hợp
 Để làm xuất hiện hình ảnh giao
thoa trên màn quan sát, các sóng ánh
sáng đi đến một điểm nào đó trên màn
phải có một hiệu số pha  không thay
đổi. Đó là trường hợp những sóng ánh
sáng đi qua các khe S1 và S2 là những
phần của một sóng độc nhất dọi sáng
các khe. Do hiệu số pha vẫn không đổi
ở mọi nơi nên ánh sáng xuất phát từ
các khe S1 và S2 được gọi là hoàn toàn
kết hợp.
Hình 2.4: Hai sóng kêt hợp hoàn toàn.
 Nếu ta thay hai khe bằng các nguồn sáng giống nhau nhưng độc lập, như hai dây
tóc bóng đèn đang nóng đỏ, thì hiệu số pha giữa các sóng bức xạ từ các nguồn thay đổi
nhanh chóng và hỗn loạn. Điều đó là do ánh sáng được bức xạ từ vô số nguyên tử trong
giây tóc hoạt động một cách hỗn loạn và độc lập với nhau trong một thời gian cực kỳ
ngắn (vào khoảng nano giây). Kết quả là ở tại điểm cho trước của màn quan sát, sự giao
thoa giữa các sóng từ hai nguồn sẽ thay đổi nhanh chống và hỗn loạn giữa trạng thái hoàn
toàn tăng cương và hoàn toàn triệt tiêu nhau. Mắt và đa số các máy thu quang học thông
thường không thể theo dõi sự thay đổi như vậy nên không thể nhìn thấy hình ảnh giao

thoa. Màn quan sát như được dọi sáng đều. Ánh sáng như trên được gọi là hoàn toàn
không kết hợp.
Để biết rõ hơn về nguồn kết hợp và nguồn không kết hợp ta xét hai dao động có
cùng tần số và cùng phương gặp nhau tại điểm M, được biểu diễn bằng các phương trình
sau:
E1 = E01cos ( t  1 )
(4)
E2 = E02cos ( t   2 )
(5)
Trong đó: E01, E02 là biên độ dao động thành phần, 1 ,  2 là pha ban đầu.






Dao động tổng hợp tại m được biểu diễn bằng: E  E1  E2


(6)



Vì hai dao động E1 và E 2 cùng phương nên có thể thay thế bằng phép cộng vectơ
bằng phép cộng đại số:
E  E01 cost  1   E02 cost   2 
(7)
Kết quả tính toán cho thấy dao động tổng hợp tại điểm M là một dao động có cùng
tần số, cùng phương với hai dao động thành phần:




E  E0 cost   

(8)

Biên độ E0 và pha ban đầu  được xác định bởi:
SVTH: Trần Thương Tín

MSSV:1090186
11


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Ths.GVC. Nguyễn Hữu Khanh
2
2
E02  E01
 E02
 2E01.E02 . cos1   2 

Và

tan  

(9)

E01. sin  1  E02 . sin  2

E01. cos  1  E02 . cos  2

(10)

Do cường độ sáng tại một điểm tỉ lệ với bình phương biên độ dao động sáng tại
2
2
điểm đó. Nên ta có:
I~ E02 , I1 ~ E01
(11)
, I 2 ~ E02
Thay (11) vào (9) ta có cường độ sáng tổng hợp tại điểm M là:
I  I1  I 2  2 I1 I 2 cos1   2 

(12)

Trong thực tế các máy thu ánh sáng (kể cả mắt) dù nhạy đến đâu cũng chỉ ghi nhận
được giá trị trung bình của cường độ sáng trong thời gian quan sát mà thôi. Vì vậy, biểu
thức (12) phải lấy giá trị trung bình:
I  I1  I 2  2 I1 I 2 . cos1   2 

(13)

Vì E01 và E02 không phụ thuộc vào thời gian nên ta có:
I  I1  I 2  2 I1 I 2 .cos1   2 

(14)

Từ (14) ta thấy cường độ sáng trung bình tại điểm M chỉ phụ thuộc vào hiệu số pha
ban đầu 1   2  của hai dao động sóng.

Có thể xảy ra hai trường hợp:
Trường hợp 1: Hiệu số pha ban đầu không phụ thuộc vào thời gian (  1 -  2 = const)
Khi đó: cos1   2  = cos 1   2  = const, nên theo (14) ta có:
I  I1  I 2  2 I1 I 2 . cos1   2 

(15)

Từ (15) ta thấy:
I  I1 +I2

(16)
Nghĩa là tại những điểm M khác nhau, cường độ sáng tổng hợp I có thể lớn hơn hay nhỏ
hơn (I1 + I2) tùy thuộc vào hiệu số pha ban đầu 1   2  .
Như vậy, trong trường hợp này có thể xảy ra hiện tượng giao thoa.
Các dao động có cùng tần số có hiệu số pha ban đầu không đổi theo thời gian được gọi
là các dao động kết hợp. Nguồn sáng phát ra các dao động kết hợp được gọi là nguồn kết
hợp.
Trường hợp 2: Hiệu số pha ban đầu thay đổi theo thời gian (  1 -  2  const).
Khi đó ta có cos1   2  = 0 và từ (14) ta có:
I = I1 + I2 = const

(17)
Như vậy. tại mọi điểm trong miền không gian hai sóng gặp nhau, có cường độ sáng như
nhau nghĩa là không có hiện tượng giao thoa.
Các dao động có hiệu số pha ban đầu thay đổi theo thời gian gọi là các dao động không
kết hợp. Nguồn phát ra các dao động không kết hợp gọi là nguồn không kết hợp.
Tóm lại, muốn có hiện tượng giao thoa sóng ánh sáng thì các sóng phải là sóng kết
hợp và dao động của chúng phải cùng phương.

2.3. KHẢO SÁT HIỆN TƢỢNG GIAO THOA CỦA HAI SÓNG ÁNH

SÁNG KẾT HỢP
2.3.1. Vị trí các cực đại và cực tiểu của giao thoa
SVTH: Trần Thương Tín

MSSV:1090186
12


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Ths.GVC. Nguyễn Hữu Khanh

Xét hai sóng kết hợp được phát ra từ hai nguồn kết hợp S1 và S2 có cùng tần số 
gặp nhau tại điểm M trong không gian, cách S1 và S2 những khoảng tương ứng là r1 và r2.
Giả sử phương trình của hai dao động sáng tại S1, S2 là:
E1 = E01cos ( t )
E2 = E02cos ( t )
Phương trình của hai sóng ánh sáng tại điểm M là:

Hình 2.5: Hiệu đường đi của tia sáng
2 

'
E1  E01 cos t 
.L1   E01 cost  1 



2



'
E 2  E02 cos t 
.L2   E02 cost   2 




Trong đó L1 và L2 là quang trình của các tia sáng S1M = r1 và S2M = r2.
2
2
1  
L1 và  2  
L2 là các pha ban đầu của hai sóng tại điểm M.


Cường độ sáng tại điểm M là:
I  I1  I 2  2 I1 I 2 cos1   2 

(18)

Đặt   1   2 là hiệu số pha ban đầu, ta có :
2
L2  L1   2 
(19)
  1   2 


Trong đó  = L1 – L2 gọi là hiệu quang trình của hai tia sáng S1M và S2M.
 Từ (18) ta thấy cường độ sáng tai M phụ thuộc vào hiệu số pha ban đầu  hay vào

hiệu quang trình  của hai sóng tại M. Cụ thể:
Cường độ sáng cực đại khi cos 1   2  = +1.
Từ đó suy ra: 1   2  2k
Hay  = k 

với k = 0,  1,2......

Cường độ sáng cực đại bằng: I = Imax =



I1  I 2

(20)



2

(21)

Như vậy, cực đại giao thoa (những điểm sáng nhất) là những điểm mà tại đó hiệu
quang trình của hai sóng bằng một số nguyên lần bước sóng.
Lập luận tương tự như trên ta có: Cực tiểu giao thoa (những điểm tối nhất) là những
điểm mà tại đó hiệu quang trình của hai sóng bằng một số lẻ lần nửa bước sóng:

  2k  1
(22)
2

Với k = 0,  1,2,3......
SVTH: Trần Thương Tín

MSSV:1090186
13


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Ths.GVC. Nguyễn Hữu Khanh

Tại đó cường độ sáng cực tiểu và bằng:
I = Imin =



I1  I 2



2

(23)

Chú ý: Trường hợp ánh sáng truyền trong chân không và trong không khí, khi đó n = 1, L
= r thì vị trí các cực đại, các cực tiểu của giao thoa được xác định bởi các công thức:
r2 – r 1 = k 
(24)

và

(25)
r2  r1  2k  1
2

2.3.2. Vị trí giao thoa, khoảng vân
Xét một điểm M trên màn E trên hình. Vị trí của điểm M được xác định bởi
x = OM. Kẻ MH vuông góc với S1S2 và đặt S1S2 = a.
Ta có: S1H = x -

a
a
, S2H = x +
2
2

Hình 2.6: Vị trí vân giao thoa.
Đặt IO = D ( khoảng cách từ hai nguồn đến màn), ta có:
2

a

r   x    D2
2

2
1

2

a


r   x    D2
2

2
2

Từ đó suy ra:
r22  r12  2ax
hay ( r2 + r1).(r2 – r1) = 2ax
Vì màn E đặt xa và a nhỏ nên có thể coi r1 + r2 = 2D, ta có:
2D.( r2 – r1) = 2ax

hay

r2  r1 

ax
D

(26)

Tại điểm M sẽ có vân sáng khi: r2 – r1 = k 
Thay (26) vào ta tìm được vị trí vân sáng là:
D
xs = k

(27)

a

Với k = 0,  1,2,3......
Tại O ( x = 0, k = 0), ta có vân sáng trung tâm ( vân sáng chính giữa), ở hai bên vân
sáng trung tâm là vân sáng bậc 1 ( k=  1), bậc 2 ( k =  2)…..
Tương tự như trên ta tìm được vị trí của vân tối là:
SVTH: Trần Thương Tín

MSSV:1090186
14


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Ths.GVC. Nguyễn Hữu Khanh
xt =(2k +1)

D

(28)

2a

Từ hai công thức trên ta thấy các vân sáng và vâ tối xen kẽ và cách đều nhau.
Khoảng cách giữa hai vân sáng liên tiếp hoặc hai vân tối liên tiếp nhau gọi là khoảng
vân:
i = xk+1 – xk = (k + 1).
hay

i=

D
a

- k.

D
a

D

(29)

a

Muốn quan sát rõ hệ vân giao thoa trên màn thì khoảng vân i phải lớn, như vậy thì
a phải nhỏ và D phải lớn.
 =

Từ biểu thức (29) ta suy ra:

ai
D

(30)

Nghĩa là có thể đo được bước sóng ánh sáng đơn sắc khi biết a, D và khoảng vân i
chính xác đến khoảng 0,001 m .
2.3.3. Điều kiện bề rộng của khe
Trong thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng bề rộng của hai khe S1 và S2 rất hẹp,
các vân sáng trên màn quan sát sẽ mãnh, tách rời nhau. Trong thực tế nếu hai khe không

đủ nhỏ thì các vân sáng trên màn sẽ nhòe và có khi mất hẳn.
Để tìm đều kiện cho kích thước hai khe, ta tiền hành tách mỗi khe thành hai dãy đều
nhau. Như vậy ta được hai cặp khe b, d và c,e thay cho cặp khe S1S2.
Ta có:

bc = de =

1
2

bd = ce = a

Hình 2.7: Điều kiện bề rộng của khe.
Trên màn E lúc này có hai hệ vân với vân trung tâm là c1 và c2.
D
Khoảng vân:
i=
a

Khoảng cách hai vân trung tâm c1c2 = i
i
thì vân sáng của hệ vân này sẽ trùng với vân tối của hệ vân kia.
2
i
Thực nghiệm đã cho thấy rằng c1c2 = i 
4

Nếu c1c2 = i =

SVTH: Trần Thương Tín

MSSV:1090186
15


Luận văn tốt nghiệp
Và c1c2 = i =

GVHD: Ths.GVC. Nguyễn Hữu Khanh

1
2

Vậy bề rộng của khe sẽ là:

1 D
2 a

1 .

2.3.4. Nguồn sáng trắng chiếu vào khe
Giả sử S1S2 là hai nguồn phát ra ánh sáng trắng. Ánh sáng trắng do nhiều thành phần
đơn sắc hợp thành (gồm các ánh sáng đơn sắc từ màu tím đến màu đỏ có bước sóng từ
0,4 đến 0,76 m ).
Mỗi thành phần đơn sắc sẽ cho một hệ vân giao thoa với các cực đại sẽ là các vạch
sáng đơn sắc. Khoảng vân và vị trí vân cực đại được xác định:
D
i=
a

Xs = k

D

(31)

a

Các hệ vân đơn sắc sẽ chồng chất lên nhau.
Tại vân trung tâm k = 0 thì Xs = 0 với bất kỳ giá trị của  nào. Nghĩa là vân trung
tâm là vạch sáng trắng.
Từ công thức (31), mặc dù cùng bậc giao thoa, vì bước sóng đơn sắc có giá trị khác
nhau cho nên vị trí Xs sẽ khác nhau. Kết quả là hai bên vân sáng trung tâm có dãy màu.
Trong đó vân tím gần vân trung tâm nhất và màu đỏ xa vân trung tâm nhất.
Phía ngoài hai dãy màu cầu vồng, các vân sáng của các thành phần đơn sắc khác
nhau bắt đầu trùng lên nhau, nghĩa là vân sáng bậc ki của  i sẽ trùng với vân sáng của kj
cua  j….
Ta có:
K1  1 = k2  2 = ….= ki  i = kj  j = kh  h = ……

2.4. CÁC THÍ NGHIỆM ĐỂ QUAN SÁT GIAO THOA ÁNH SÁNG
CHO VÂN KHÔNG ĐỊNH XỨ
2.4.1. Nguyên tắc chung để tạo ra các sóng kết hợp từ các nguồn sáng thông
thƣờng
Muốn quan sát được hiện tượng giao thoa trước hết phải tạo ra các nguồn kết hợp.
Thí nghiệm chứng tỏ rằng ánh sáng phát ra từ hai nguồn sáng thông thường là sóng
không kết hợp. Vì vậy để tạo ra hai sóng kết hợp từ nguồn sáng thông thường phải bằng
cách nào đó (phản xạ, khúc xạ…) tách ánh sáng phát ra từ một nguồn điểm thành hai
sóng, cho truyền theo hai con đường khác nhau. Muốn có được hình ảnh giao thoa ta cho
hai sóng kết hợp được tách ra đó gặp nhau.

Cần chú ý rằng, đối với nguồn sáng laze, người ta có thể sử dụng hai nguồn độc lập
để tạo ra hiện tượng giao thoa ánh sáng.
Sau đây ta sẽ khảo sát một số thí nghiệm quan sát hiện tượng giao thoa ánh sáng
bằng nguồn sáng thông thường.
2.4.2. Các thí nghiệm quan sát giao thoa
2.4.2.1. Khe Young
2.4.2.1.1. Thí nghiệm Young
SVTH: Trần Thương Tín

MSSV:1090186
16


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Ths.GVC. Nguyễn Hữu Khanh

Năm 1801, Thomas Young lần đầu tiên xây dựng lý thuyết sóng của ánh sáng
trên một cơ sỡ thực nghiệm vững vàng khi chứng minh rằng hai sóng sáng chồng lên
nhau có thể giao thoa với nhau. Thí nghiệm của ông đặc biệt có sức thuyết phúc vì ông
có thể suy ra được bước sóng của ánh sáng từ những quan sát của ông và cũng là lần đầu
tiên cho phép đo đại lượng quan trọng này. Giá trị của Young với bước sóng trung bình
của ánh sáng mặt trời là 0,57 m rất gần với giá trị thừa nhận hiện nay là 0,555 m .
Young để cho ánh sáng mặt trời đập trên một lỗ kim S0 dùi trên một màn A. Như được
biểu diễn trên hình, ánh sáng đi qua bị loe ra do nhiễu xạ và gặp hai lỗ kim S1 và S2 dùi
trên màn B. Hiện tượng nhiễu xạ lại xảy ra một lần nữa đối với hai lỗ kim này và hai
sóng cầu chồng lên nhau lan truyền vào không gian phía bên phải của màn B, ở đó chúng
có thể giao thoa với nhau.

Hình 2.8: Giao thoa khe Young.

Các điểm trong không gian ở đó hiện tượng giao thoa làm tăng cường ( cực đại
giao thoa) được đánh dấu bằng những chấm trong hình. Chúng ta có thể tưởng tượng nối
các chấm thành những đường hơi
cong trải từ các lỗ kim đến màn C.
Vùng sáng xuất hiện trên màn ở
những nơi các đường giao thoa cực
đại cắt màn. Vùng tối là do giao thoa
làm triệt tiêu (cực tiểu) sẽ xuất hiện
giữa hai vùng sáng kế tiếp. Các vùng
sáng vùng tối cùng tạo nên hình ảnh
giao thoa trên màn C.
Hình 2.9.a cho thấy các tia
sáng tuyền từ hai khe S1 và S2 trên
màn B đến điểm P tùy ý trên màn
quan sát C.
Hình 2.9.a: Các sóng xuất phát từ S1
và S2 tổ hợp tại P.
SVTH: Trần Thương Tín

MSSV:1090186
17


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Ths.GVC. Nguyễn Hữu Khanh

Sóng sáng đi qua S2 cùng pha với sóng đi qua S1 vì rằng hai sóng này là một
phần của một sóng duy nhất dọi sáng màn B. Tuy nhiên sóng đến P từ S2 không thể cùng
pha với sóng đến P từ S1 vì rằng sóng thứ hai phải đi một đoạn đường dài hơn sóng thứ

nhất để đến P.
Ta xét trường hợp hiệu lộ quang trình của hai sóng đến một điểm xác định hiệu
số pha của những sóng đến điểm ấy. Nếu như hiệu lộ trình bằng không hoặc bằng một số
nguyên lần bước sóng thì các sóng tới sẽ cùng pha với nhau và khi giao thoa thì sẽ tăng
cường nhau. Nếu như hiệu lộ trình bằng bội số lẻ của nửa bước sóng thì các sóng tới sẽ
ngược pha nhau và khi giao thoa sẽ triệt tiêu nhau. Như vậy chính hiệu lộ trình xác định
cái gì xảy ra tại một điểm tùy ý trên màn quan sát của hình 2.9.a.
Để thể hiện hiệu lộ trình này trong hình 2.9.a
ta tìm một điểm b trên tia xuất phát từ điểm S1 sao
cho lộ trình tứ b đến P bằng lộ trình từ S2 đến P. Như
vậy, hiệu lộ trình giữa hai tia sáng là khoảng cách từ
S1 đến b. Khi màn quan sát nằm khá gần màn B thì
hình ảnh giao thoa sẽ khó mô tả bằng toán học. Tuy
nhiên, chúng ta đơn giản hóa phép tính một cách
đáng kể khi chúng ta lấy khoảng cách D giữa hai màn
khá lớn so với khoảng cách d của hai khe. Lúc bây
giờ chúng ta có thể xem gần đúng các tia r1 và r2 song
song với nhau và cùng làm một góc  với trục chính
( hình 2.9.b).
Hình 2.9.b: Khi D >> d thì ta xem
r1 và r2 như song song.
Chúng ta cũng có thể xem tam giác tạo bởi các điểm S1, S2 và b gần đúng là
tam giác vuông và một góc trong tam giác ấy là  . Hiệu hiệu lộ trình giữa hai tia ( vẫn
còn là khoảng cách từ S1 đến b) lúc bây giờ sẽ là:
d.sin 
(32)
Để có sự tăng cường tối đa ánh sáng đến điểm P tùy ý trên màn quan sát do
giao thoa, hiệu lộ trình d.sin  phải bằng không hoặc bằng một số nguyên lần bước sóng:
d.sin  = k 
(33)

với k = 0, 1, 2,….( các cực đại).
Những vùng của cực đại giao thoa trên màn quan sát được gọi là những vân
sáng, và các giá trị của k có thể dùng để đặt tên cho chúng. Khi k = 0, phương trình (33)
cho  = 0. Như vậy, có một vân sáng chính giữa nằm tại giao điểm của trục chính với
màn quan sát. Cực đại chính giữa này là nơi mà sóng từ các khe đến với hiệu số pha bằng
không.
Giá trị của k lớn dần, phương trình (33) cho thấy có những vân sáng ứng với
những giá trị của  lớn dần, cả phía trên lẫn phía dưới của vân cực đại chính giữa.
Vd: với cực đại thứ 2 (k = 2) ánh sáng từ các khe đến với hiệu số pha của 2  tương ứng
 2 
với một góc  = sin-1  d  ở phía trên và phía dưới của trục chính.
SVTH: Trần Thương Tín

MSSV:1090186
18


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Ths.GVC. Nguyễn Hữu Khanh

Đối với trường hợp triệt tiêu hoàn toàn, ánh sáng đến điểm P tùy ý trên màn
quan sát do giao thoa phải có hiệu lộ trình d.sin  bằng một số lẻ lần nửa bước sóng.

d.sin  = (2k + 1).
(34)
2

với k = 0, 1, 2, ….. (các cực tiểu).
Các giá trị k bây giờ dùng để đặt tên cho nhữn vùng cực tiểu gioa thoa được


gọi là những vân tối. Vân tối thứ nhất ứng với k = 0 có hiệu số pha của
và góc

2
  
 = sin-1  2d  , nằm phía trên và phía dưới trục chính. Đối với những giá trị lớn dần của k

sẽ có những vân tối ứng với những giá trị lớn dần của góc  .
Các phương trình (33) và (34) được suy ra trong trường hợp D >> d.
Do màn C được đặt ở bất kỳ vị trí nào trong trường giao thoa ta cũng thu được
vân giao thoa, cho nên loại vân này được gọi là vân giao thoa không định xứ.
Tuy vậy chúng ta có thể đặt một thấu kính giữa khe và màn quan sát sao cho màn
quan sát nằm tại mặt phẳng tiêu của thấu kính là mặt vuông góc với trục chính khi và đi
qua tiêu điểm. Như vậy, các tia từ mọi điểm đến màn quan sát sẽ đúng là song song với
nhau ( chứ không phải là gần đúng) khi chúng đi ra xa khỏi khe.
2.4.2.1.2. Các dạng bài tập của giao thoa khe Young
a. Tìm khoảng vân, vị trí vân sáng, vị trí vân tối trên màn
Bài tập mẫu:
VD1: Khoảng cách giữa hai cực đại kế tiếp ở gần tâm của hình giao thoa ( trên
màn C trong hình 9.a) là bao nhiêu khi biết bước sóng ánh sáng là  = 546 nm, khoảng
cách giữa hai khe là 0,12 mm và khoảng cách D giữa hai khe và màn là 55cm?
 Giải:
Trước tiên ta cho rằng góc  trong hình 9.a là khá nhỏ để ta có thể lấy gần đúng:
sin   tan    (  được đo bằng rad)
Từ hình 9.a ta thấy rằng với vài giá trị của k ( yêu cầu k nhỏ để tương ứng với các
cực đại gần tâm của hình giao thoa).
tan    

yk

D

Từ phương trình (33) ta có cùng với một giá trị của k.
k
Sin    
d

Từ hai biểu thức trên ta có thể suy ra yk:
kD
yk =

(*)

d

Đối với cực đại tiếp theo:
y(k+1) =

k  1D

(**)

d

Từ (*) và (**) ta tìm được khoảng cách giữa hai vân cực đại kế tiếp nhau:

SVTH: Trần Thương Tín

MSSV:1090186
19

Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Ths.GVC. Nguyễn Hữu Khanh

D
d
9
546.10 . 55.10 2  = 2,50.10-3 m = 2,5 mm
y =
0,12.10 3
Chú ý: khi giá trị của d và  trong hình 9.a vẫn còn nhỏ thì khoảng cách giữa các
vân giao thoa liên tiếp không phụ thuộc vào k, nghĩa là các vân cách đều nhau.
VD2: Giao thoa ánh sáng với khe Young, ánh sáng được sử dụng là ánh sáng đơn
sắc có  = 0,6 m , khoảng cách giữa hai khe là a = 0,5 mm, hai khe cách màn 1 khoảng
 y = y(k + 1) – yk =

là D = 0,6 m.
a. Tìm khoảng cách giữa hai vân sáng liên tiếp hoặc hai vân tối liên tiếp?
b. Xác định vị trí của vân sáng bậc hai và vân tối bậc 5 cách vân trung tâm
bao nhiêu?
c. Tìm khoảng cách giữa hai vân nói trên (cùng phía và khác phía)?
d. Trên màn có hai điểm M và N cách vân trung tâm lần lượt là 3,6 mm và
6,12 mm. Hỏi tại M và N là vân sáng hay vân tối, bậc mấy?
 Giải:
a. Ta có khoảng cách giữa hai vân sáng liên tiếp hoặc hai vân tối liên tiếp
đó chính là khoảng vân của hệ giao thoa nên ta có:
D 0,6.10 6.0,6
i=

=
= 7,2.10- 4m = 0,72 mm
3
a

0,5.10

b. Xác định vị trí của vân sáng bậc 2 và vân tối bậc 5
* Vân sáng bậc 2:
Vân sáng bậc hai thì ứng với k = 2
D
Ta có : xS2 = k
= k.i
a



xS2 = 2. 0,72 = 1,44 mm
* Vân tối bậc 5:
Vân tối bậc 5 ứng với k = 4
D
Ta có: xT5 =(2k +1)
= ( k + 0,5).i
2a



xT5 = (4 + 0,5). 0,72 = 3,24 mm
a. Tìm khoảng cách giữa hai vân nói trên:

Hình 2.10: Tìm khoảng vân cùng phía hay khác phía
Cách 1: Dùng hình vẽ
* Cùng phía:
Chúng ta thấy, vân sáng bậc 2 và vân tối bậc 5 nếu nằm cùng phía với vân
trung tâm thì khoảng cách giữa chúng là:
SVTH: Trần Thương Tín

MSSV:1090186
20


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Ths.GVC. Nguyễn Hữu Khanh
 x = 2,5.i
 x = 2,5.0,72 = 1,8 mm


* Khác phía:
Tương tự như trên ta thấy rằng nếu chúng nằm khác phía với vân trung tâm
thì khoảng cách giữa chúng là:
 x = 6,5.i
 x = 6,5.0,72 = 4,86 mm

Cách 2: Dùng phương pháp xác định vị trí
* Cùng phía:
 x = xS 2  xT 5  1,44  3,24  1,8mm
* Khác phía:
 x = xS 2  xT 5  1,44  3,24  4,68mm

b. Xác định M, N là vân sáng hay tối:
* Điểm M:
Ta có được vị trí của điểm M nên ta có thể dễ dàng suy ra được k:
D
xM = k.
= k.i
a

xM
3,6

5
i
0,72



k=



k là vân sáng bậc 5

* Điểm N:
xN = k.


Ta có:

D

= k.i

a
x
6,12
 8,5
k= N 
i
0,72

k = 8,5
 k là vân tối bậc 9.

b. Đếm số vân sáng, số vân tối trên màn
VD3: Giao thoa ánh sáng vói khe Young, hai khe cách nhau 1 khoảng là a = 1 mm,
2 khe cách mà 2 m. Được chiếu ánh sáng đơn sẵc với bước sóng  . Lúc đó trên màn
người ta đếm được khoảng cách bề rộng của 11 vân sáng liên tiếp là 8mm.
a. Tìm khoảng vân I và bước sóng  . Ánh sáng đó màu gì?
b. Đếm số vân sáng và số vân tối trên màn biết bề rộng vùng giao thoa là L = 1,5 cm.
 Giải:
a. Tìm khoảng vân I và  :
*Khoảng vân i:

Hình 2.11: Tìm khoảng vân
SVTH: Trần Thương Tín

MSSV:1090186
21