Vật lý lớp 12: Lí thuyết 1 giao thoa với nguồn sáng đơn sắc

BÀI GIẢNG: GIAO THOA ÁNH SÁNG

CHUYÊN ĐỀ: SÓNG ÁNH SÁNG
MÔN: VẬT LÍ LỚP 12
THẦY GIÁO: VŨ THẾ ANH – GV TUYENSINH247.COM
I. THÍ NGHIỆM Y – ÂNG VỀ GIAO THOA ÁNH SÁNG
1. Ánh sáng đơn sắc
a. Dụng cụ
- Đèn Đ, màn chắn M1 có khe hẹp S
Màn chắn M2 đặt song song M1, có hai khe hẹp S1,S2 rất gần nhau và cùng song song với S
Các tấm lọc sắc F’
b. Tiến hành thí nghiệm

- Ánh sáng từ bóng đèn Đ  trên M trông thấy một hệ vân có nhiều màu.
- Đặt kính màu K (đỏ…)  trên M chỉ có một màu đỏ và có dạng những vạch sáng đỏ và tối xen kẽ,
song song và cách đều nhau.
Giải thích: Sử dụng lý thuyết vè sự giáo thoa của 2 sóng ánh sáng
Vạch sáng đỏ : Những chỗ mà 2 sóng ánh sáng gặp nhau, tăng cường ( đồng pha)
Vạch tối : Những chỗ mà 2 sóng ánh sáng gặp nhau, triệt tiêu ( ngược pha)
Những vạch sáng đỏ và vạch tối người ta gọi là vân giao thoa
2. Giao thoa với anh sáng trắng
Hình ảnh giao thoa với ánh sáng trắng

1

Truy cập trang để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn – Anh –
Sử - Địa – GDCD tốt nhất!


Giải thích hiện tượng
Hai nguồn S1 và S2 là hai nguồn sóng kết hơpk

+ Những vạch sáng là tập hợp của những điểm có biên độ dao động tổng hợp ( dao động tổng của hai
sóng tới) cực đại
+ Những vạch tối là tập hợp những điểm có biên độ dao động tổng hợp bằng không
+ Với ánh sáng trắng hệ thống vân giao của các ánh sáng đơn sắc không trùng khít lên nhau. Ở chính
giữa vân sáng của các ánh sáng đơn sắc nằm trùng với nhau cho 1 vân sáng
II. VỊ TRÍ CỦA CÁC VÂN GIAO THOA – KHOẢNG VÂN

M

H

1. Vị trí các vận giao thoa

d1
x

F1

a = S1S2 : Khoảng cách giữa hai khe I âng (cỡ mm)

d2

I

a

D

F2

D : Khoảng cách từ hai khe đến màn quan sát (cỡ m)

O
B

S1M = d1, S2M = d2

M

Hiệu đường đi của hai sóng S1, S2 gửi tới M:   d2  d1
Kẻ MH  S1S2
+) Xét tam giác vuông

S1MH : S1M 2  d12  S1 H 2  HM 2
 S1M  d   HI  S1I 
2

2
1

2

a

 HM   x  
2


2

2

+) Xét S2 MH : S2 M  d  S2 H  HM  S2 M  d   S2 I  IH 
2

2
2

2

2

2

2

a 
a

Ta có : d  d   d 2  d1  d 2  d1    x     x  
2 
2

2
2

2
2

2

a

x 
2


2

2

2
1

2

a

S1M  d   x    D 2
2

2

2
1

2

a


S2 M   x    D 2
2

2

Ta có
2

2

a 
a 
a
a 
a
a

d  d   d 2  d1  d 2  d1    x     x     x   x   x   x    a  2 x
2 
2 
2
2 
2
2

2ax
  d 2  d1  d 2  d1   2ax  d 2  d1 
d 2  d1
2
2

2
1

d1  S1M  D
2ax ax
 d 2  d1  2 D  d 2  d1 

Vì khoảng cách 2 khe rất nhỏ nên 
2D D
d 2  S2 M  D

2

Truy cập trang để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn – Anh –
Sử - Địa – GDCD tốt nhất!


* Nếu tại M là vân sáng thì d 2  d1  k  

ax
k D
 k   x 
;k  Z 
D
a

* Nếu tại M là vân tối thì : d 2  d1  k  

ax 

1
1  D

  k     x   k  
;k  Z 
D 
2
2 a


2) Khoảng vân
- Định nghĩa : Là khoảng cách giữa hai vân sáng hoặc hai vân tối liên tiếp
- Ký hiệu : i
- Biểu thức i 

D
a

Vị trí vân tối xt  k ,5i
Vị trí vân sáng xs  ki
3) Chú ý
Vân sáng gọi là Bậc
Vân tối gọi là Thứ

* Tọa độ của vân sáng xs  k

D
a

 ki ;

k  0  xS  0  0 : Vân sáng trung tâm

k  1  xS 1  i : Vân sáng bậc 1
k  2  xS  2   2i : Vân sáng bậc 2
* Tọa độ vân tối xt  k ,5i

xt 1  0,5i;  k  0; k  1 : Vân tối thứ nhất
xt  2  1,5i;  k  1; k  2  : Vân tối thứ 2
xt 3  2,5i;  k  2; k  3 : Vân tối thứ 3
Chú ý : Vân tối phải lùi nửa khoảng vân
III. KIẾN THỨC CẦN NHỚ.

3

Truy cập trang để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn – Anh –
Sử - Địa – GDCD tốt nhất!


1. Khoảng vân i: i 

D
a

→ xs = k.i; xt = (k + 1/2)i
Trong đó:
 λ là bước sóng ánh sáng (m)
 D là khoảng cách từ mặt phẳng S1S2 đến màn M
 a là khoảng cách giữa hai khe S1S2
2. Các dạng toán và phương pháp giải

Dạng 1: Xác định tính chất vân tại điểm M biết trước tọa độ xM
Phương pháp:
xM
a
Bước 1: Lập tỉ số i

Bước 2: Xét:
 Nếu a = k ∈ Z thì M là vân sáng bậc k
 Nếu a = k + 0,5 (k∈Z) thì M là vân tối
Dạng 2. Dịch chuyển nguồn sáng S

Quang trình: đường đi của ánh sáng.

 S1 : d1 ' d1
D


d1 ' d1  d 2 '  d 2   d1'  d1    d 2 '  d 2   0  0
S
:
d
'

d
2
 2 2
a
Tại vị trí vân trung tâm:
=> Tại O là vân trung tâm
Dịch nguồn S một khoảng x  d1 '; d1 thay dổi => Vị trí vân trung tâm thay đổi

d1'  d1  d 2'  d 2  d1 ' d 2 '  d1  d 2


ax ax 0
xD

 x0 
d
D
d

Dạng 3. Đặt trước S1 (hoặc S2) một lưỡng chất phẳng có bề dày e và chiết suất n
 Ta có:

4

Truy cập trang để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn – Anh –
Sử - Địa – GDCD tốt nhất!


 Vận tốc ánh sáng trong lưỡng chất phẳng:

v

 Thời gian ánh sáng đi trong lưỡng chất phẳng:

c
n

M

S1

t 

e en

v c

S2

O

 Cũng trong thời gian ∆t đó thì ánh sáng đi ở môi trường ngoài 1
đoạn khác: x  ct  en
 Quang lộ: S1 M  d1  (n  1)e , S2 M  d2  d1
=> Hiệu quang trình:
Mà:

d2 – d1 

  S2 M  S1 M  d2 – d1 –  n –1 e

ax
ax
 
–  n –1 e
D
D

Vân sáng trung tâm ứng với hiệu quang trình bằng  = 0.

Hay:

x0 



ax0
–  n –1 e  0
D

(n  1)eD
a
.

Hệ thống vân dịch chuyển về phía S1. Vì x0  0 .

5

Truy cập trang để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn – Anh –
Sử - Địa – GDCD tốt nhất!