Tổng hợp lý thuyết và bài tập về Giao thoa với ánh sáng trắng môn Vật lý 12 năm 2020

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (745.1 KB, 9 trang )

(1)<div class='page_container' data-page=1>

1. Lý Thuyết

Khi giao thoa thực hiện đồng thời với n ánh sáng đơn sắc thì mỗi ánh sáng cho một hệ thống vân giao
thoa riêng, các vị trí trùng nhau giữa các vân sáng sẽ cho ta các vạch sáng mới. Số loại vạch sáng quan
sát được tối đa là 2n− 1.

Ánh sáng trắng là tập hợp nhiều ánh sáng đơn sắc khác nhau có bước sóng biến thiên liên tục từ λt =
0,38 µm đến λt= 0,76 µm.

Mỗi ánh sáng đơn sắc cho một hệ thống vân giao thoa riêng khơng chồng khít lên nhau. Tại trung tâm tất
cả các ánh sáng đơn sắc đều cho vân sáng bậc 0 nên vân trung tâm là vân màu trắng.

Các vân sáng bậc 1, 2, 3,...n của các ánh sáng đơn sắc khơng cịn chồng khít lên nhau nữa nên chúng tạo
thành các vạch sáng viền màu sắc tím trong và đỏ ngồi.

Độ rộng quang phổ bậc k là khoảng cách từ vân sáng đỏ bậc k đến vân sáng tím bậc k (cùng một phía đối
với vân trung tâm): k xd k( ) xt k( ) k D

(

d t

)

a l l

D = - =

-Để tìm số bức xạ cho vân sáng vân tối tại một điểm nhất định trên màn ta làm như sau:

+ Vân sáng: M

M

ax
D

x k

a kD

l l

= Þ =

+ Vân tối:

(

)

(

)

0,5

0,5
M
M

a
D

x m

a m D

l l

= + Þ =

+ Điều kiện giới hạn: 0, 38 l 0, 76 k ?

2. Bài Tập Minh Họa

</div>
(2)<div class='page_container' data-page=2>

Hướng dẫn

2n - =1 2 - =1 31

Chọn D.

Ví dụ 2:Quan sát một lớp váng dầu trên mặt nước ta thấy những quầng màu khác nhau, đó là do:
A.ánh sáng trắng qua lớp dầu bị tán sắc.

B.Mảng dầu có thể dầy khơng bằng nhau, tạo ra những lăng kính có tác dụng là cho ánh sáng bị tán sắc.
C. Màng dầu có khả năng hấp thụ và phản xạ khác nhau đối với các ánh sáng đơn sắc trong ánh sáng
trắng.

D.Mỗi ánh sáng đơn sắc trong ánh sáng trắng sau khi phản xạ ở mặt trên và mặt dưới của màng dầu giao
thoa với nhau tạo ra những vân màu đơn sắc.

Hướng dẫn

Mỗi ánh sáng đơn sắc trong ánh sáng trắng sau khi phản xạ ở mặt ừên và mặt dưới của váng dầu giao
thoa với nhau tạo ra những vân màu đơn sắc Þ Chọn D.

Ví dụ 3: Trong thí nghiệm giao thoa lâng, khoảng cách giữa hai khe 1 mm, khoảng cách từ mặt phẳng
chứa hai khe đến màn 1 m. Nguồn sáng S phát ánh sáng ừắng có bước sóng nằm trong khoảng từ 0,38
µm đến 0,76 µm. Thí nghiệm thực hiện trong khơng khí.

1) Tính bề rộng của quang phổ bậc 3.

2) Hỏi tại điểm M trên màn cách vân sáng trung tâm 4 mm những bức xạ nào cho vân sáng? Cho vân tối ?
3) Khoét tại M trên màn một khe nhỏ song song với vân sáng trung tâm. Đặt sau M, khe của ống chuẩn
trực của một máy quang phổ. Hãy cho biết trong máy quang phổ ta thấy được một quang phổ như thế nào?

Hướng dẫn

1) Bề rộng quang phổ bậc 3 trên màn tính theo công thức: 3 3D

(

d t

)

1,14

( )

mm
a l l

D = - =

</div>
(3)<div class='page_container' data-page=3>

( )

4
4

0, 38 0,76

5,26 10,5
6,...10.
M
M
D
x k
a
ax
m
kD k

k
k
k
l
l m
l
=
Þ = =
£ = £
Þ =

k 6 7 8 9 10

λ (µm) 4/6 4/7 4/8 4/9 4/10

* Tại điểm M bức xạ λ cho vân tối thì

(

)

(

)

( )

0,5
4
0,5
0,5
4

0, 38 0,76

0,5
4,7 10,2
5,...10

M
M
D
x m
a
ax
um
m
m D
m
m
m
l
l
l
= +
Þ = =
+
+
= <
+
Þ =

k 5 6 7 8 9 10

λ (µm) 4/5,5 4/6,5 4/7,5 4/8,5 4/9,5 4/10,5

3) Trên tấm kính buồng ảnh của máy quang phổ sẽ thu được quang phổ vạch gồm 5 vạch sáng có màu
khác nhau tương ứng với các ánh sáng đơn sắc có bước sóng lần lượt là 4/6 (µm), 4/7 (µm), 4/8 (µm), 4/9
(µm), 4/10 (µm), xen kẽ 6 vạch sáng yếu hơn tương ứng với các ánh sáng đơn sắc có bước sóng lần lượt

là 4/5,5 (µm), 4/6,5 (µm), 4/7,5 (µm), 4/8,5 (µm), 4/9,5 (µm), 4/10,5 (µm). Hai bên các vạch sáng là các
vạch tối.

Ví dụ 4:Trong thí nghiệm lâng về giao thoa ánh sáng, khoảng cách giữa hai khe 0,3mm, khoảng cách từ
mặt phẳng chứa hai khe đến màn quan sát 2 m. Hai khe được chiếu bằng ánh sáng trắng. Khoảng cách từ
vân sáng bậc 1 màu đỏ (bước sóng 0,76 µm) đến vân sáng bậc 1 màu tím (bước sóng 0,4 µm) cùng phía
so với vân trung tâm là

</div>
(4)<div class='page_container' data-page=4>

(

)

( )

1 1 2, 4.10

d t

t d t

D

x x m

a

l -l

-D = - = =

Chọn D.

Ví dụ 5:Thực hiện giao thoa ánh sáng với thiết bị của Y−âng, khoảng cách giữa hai khe a = 2 mm, từ hai
khe đến màn D = 2 m. Người ta chiếu sáng hai khe bằng ánh sáng trắng (0,4 µm £ λ £ 0,75 µm). Quan

sát điểm A trên màn ảnh, cách vân sáng trung tâm 3,3 mm. Hỏi tại A bức xạ cho vân tối có bước sóng
ngắn nhất bằng bao nhiêu?

A.0,440 µm. B.0,508 µm. C.0,400 µm. D.0,490 µm.

Hướng dẫn
Cách 1:

(

)

(

)

( )

min
0,5
3, 3
0,5
0,5
3, 3

0, 4 0,75 0,9 7,75

0,5
4,5,6,7

3, 3 0, 44

7 0,5
M
M
D
x m
a

ax
m
m
m D
m
m
m
m
l
l m
l
l m
= +
Þ = =
+
+
<
+
Þ =
Þ = =
+
Chọn A.

Cách 2:Bài tốn này cho số liệu tường minh nên có thể dùng chức năng TABLE của máy tính CASIO
570es để tìm bước sóng

* Kĩ thuậtCASIO:

+ Bấm mode 7 và nhập hàm

( )

3, 3

0,5

F x
x

=
+

+ Chọn Start0; chọn End10; Step 1 ta sẽ được bảng kết quả
+ Ta nhận thấy: có 4 giá trị của hàm nằm trong vùng

0,4 µm £ λ £ 0,75 µm và giá trị nhỏ nhất l 0,44 àm

</div>
(5)<div class='page_container' data-page=5>

ị Chn A. 8 0,39

Vớ dụ 6: Trong một thí nghiệm Y−âng về giao thoa ánh sáng, khoảng cách giữa hai khe là 0,5 mm,
khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe đến màn quan sát là 2 m. Nguồn sáng phát ánh sáng trắng có
bước sóng trong khoảng từ 380 nm đến 760 nm. M là một điểm trên màn, cách vân sáng trung tâm 22
mm. Trong các bước sóng của các bức xạ cho vân sáng tại M, bước sóng dài nhất là

A.417 nm. B.687,5 nm. C.714 nm. D.760 nm.

Hướng dẫn
Cách 1:Vị trí vân sáng:

( )

max

5500

380 0,76 7,24 14, 47

8;...14
5500

687,5
8

D
x k

a

xa mm

kD k

nm nm k

k

mm
l

l

Þ = =

Þ =

Þ = =

Chọn B

Cách 2: Bài tốn này cho số liệu tường minh nên có thể dùng chức năng TABLE
của máy tính CAS1O 570es để tìm bước sóng.

* Kĩ thuậtCASIO:

+ Bấm mode 7 và nhập hàm F x

( )

5500
x

+ Chọn Start1; chọn End15; Step 1 ta sẽ được bảng kết quả.

+Ta nhận thấy: có 7 giá trị của hàm nằm trong vùng 0,4 µm £ λ £ 0,75 µm và
giá trị nhỏ nhất là 0,6875 àm

ị Chn A.

</div>
(6)<div class='page_container' data-page=6>

15 366,6

Vớ d 7:Trong thí nghiệm giao thoa Iâng thực hiện với ánh sáng trắng có bước sóng từ 0,38 (µm) đến
0,76 (µm). Có bao nhiêu bức xạ đơn sắc cho vân sáng trùng vân sáng bậc 3 của bức xạ có bước sóng

A.2. B.3. C.4. D.5.

Hướng dẫn
Cách 1:

( )

2,28
D

2,28

0, 38 0, 76 3 6

4, 5, 6
M
D
x k

a
ax

um

k k

m k

k
k

l

l m

Þ = =

£ = < Þ < £
Þ =

Þ Chọn B.

Cách 2: Bài tốn này cho số liệu tường minh nên có thể dùng chức năng
TABLE của máy tính CAS1O 570es để tìm bước sóng.

* Kĩ thuậtCASIO:

+ Bấm mode 7 và nhập hàm F x

( )

2,28
x

+ Chọn Start0; chọn End10; Step 1 ta sẽ được bảng kết quả

+Ta nhận thấy: có 7 giá trị của hàm nằm trong vùng

0,38 µm £ λ £ 0,75 µm và khơng tính 0,76 µm thì có 3 giá trịÞ Chọn B.

x F(x)
2 1,14
3 0,76
4 0,57
5 0,456
6 0,38
7 0,33

Ví dụ 8:(ĐH−2010) Trong thí nghiệm Y−âng về giao thoa ánh sáng, hai khe được chiếu bằng ánh sáng
trắng có bước sóng từ 380 nm đến 760 nm. Khoảng cách giữa hai khe là 0,8 mm, khoảng cách từ mặt
phẳng chứa hai khe đến màn quan sát là 2 m. Trên màn, tại vị trí cách vân trung tâm 3 mm có vân sáng
của các bức xạ với bước sóng

A.0,48 µm và 0,56 µm. B.0,40 µm và 0,60 µm.

</div>
(7)<div class='page_container' data-page=7>

Cách 1:

( )

0,38 2,28( ) 0,76

1,2 1, 58 3,16 2; 3

m

M k

ax
D

x k um k k

a k k

l m

l l £ = <

= = =

( )

0,6 m ;0, 4 m

l m m

Þ = Þ Chọn B.

Cách 2: Bài toán này cho số liệu tường minh nên có thể
dùng chức năng TABLE của máy tính CAS1O 570es để
tìm bước sóng.

* Kĩ thuậtCASIO:

+ Bấm mode 7 và nhập hàm F x

( )

1,2
x

+ Chọn Start 0; chọn End 10; Step 1 ta sẽ được bảng kết
quà

x F(x)

1 1,2

2 0,6
3 0,4

4 0,3

+Ta nhận thấy: có 2 giá trị 0,6 và 0,4 của hàm nằm trong vùng 0,38 µm Ê Ê 0,75 àm

ị Chn B.

Vớ d 9: Trong thí nghiệm giao thoa Iâng khoảng cách hai khe là 1 mm, khoảng cách giữa mặt phẳng
chứa hai khe và màn ảnh là 1 m. Nguồn sáng S phát ánh sáng trắng có bước sóng nằm trong khoảng từ
0,38 (µm) đến 0,76 (µm). Tại điểm M cách vân sáng trung tâm 4 mm bức xạ ứng với bước sóng khơng
cho vân sáng là?

A.2/3 µm. B.4/9 µm. C.0,5 µm D.5/7 µm.

Hướng dẫn
Cách 1:

( )

0,38 2,28( ) 0,76

4 5,26 10, 5 6, 7, 8, 9,10

m

M k

ax
D

x k um k k

a k k

l m

l l £ = <

= = =

( )

2 4

6 7

3 7

k l mm k l mm

ìïï = Þ = Þ = Þ =
ïï

</div>
(8)<div class='page_container' data-page=8>

Cách 2:Bài tốn này cho số liệu tường minh nên có thể dùng chức năng TABLE của
máy tính CAS1O 570es để tìm bước sóng.

* Kĩ thuậtCASIO:

+ Bấm mode 7 và nhập hàm F x

( )

4
x

+ Chọn Start0; chọn End15; Step 1 ta sẽ được bảng kết quả

+Ta nhận thấy: có 6 giá trị của hàm nằm trong vùng 0,38 µm £ Ê 0,75 àm ị

Chn B.

x F(x)

4 1

</div>
(9)<div class='page_container' data-page=9>

WebsiteHOC247 cung cấp một môi trường học trực tuyến sinh động, nhiều tiện ích thơng minh, nội
dung bài giảng được biên soạn công phu và giảng dạy bởi những giáo viên nhiều năm kinh nghiệm,
giỏi về kiến thức chuyên môn lẫn kỹ năng sư phạm đến từ các trường Đại học và các trường chuyên
danh tiếng.

I. Luyện Thi Online

- Luyên thi ĐH, THPT QG:Đội ngũGV Giỏi, Kinh nghiệmtừ các Trường ĐH và THPT danh tiếng
xây dựng các khóaluyện thi THPTQGcác mơn: Tốn, Ngữ Văn, Tiếng Anh, Vật Lý, Hóa Học và
Sinh Học.

- Luyện thi vào lớp 10 chun Tốn: Ơn thi HSG lớp 9và luyện thi vào lớp 10 chuyên Toáncác
trường PTNK, Chuyên HCM (LHP-TĐN-NTH-GĐ), Chuyên Phan Bội Châu Nghệ An và các trường
Chuyên khác cùng TS.Tràn Nam Dũng, TS. Pham Sỹ Nam, TS. Trịnh Thanh Đèo và Thày Nguyễn
Đức Tấn.

II. Khoá Học Nâng Cao và HSG

- Toán Nâng Cao THCS:Cung cấp chương trình Tốn Nâng Cao, Tốn Chun dành cho các em HS
THCS lớp 6, 7, 8, 9 yêu thích mơn Tốn phát triển tư duy, nâng cao thành tích học tập ở trường và đạt
điểm tốt ở các kỳ thi HSG.

- Bồi dưỡng HSG Toán: Bồi dưỡng 5 phân mơnĐại Số, Số Học, Giải Tích, Hình Học và Tổ Hợp
dành cho học sinh các khối lớp 10, 11, 12. Đội ngũ Giảng Viên giàu kinh nghiệm: TS. Lê Bá Khánh
Trình, TS. Tràn Nam Dũng, TS. Pham Sỹ Nam, TS. Lưu Bá Thắng, Thày Lê Phúc Lữ, Thày Võ Quốc
Bá Cẩncùng đơi HLV đạt thành tích cao HSG Quốc Gia.

III. Kênh học tập miễn phí

- HOC247 NET:Website hoc miễn phí các bài học theochương trình SGK từ lớp 1 đến lớp 12 tất cả
các môn học với nội dung bài giảng chi tiết, sửa bài tập SGK, luyện tập trắc nghiệm mễn phí, kho tư
liệu tham khảo phong phú và cộng đồng hỏi đáp sôi động nhất.

- HOC247 TV:KênhYoutubecung cấp các Video bài giảng, chuyên đề, ôn tập, sửa bài tập, sửa đề thi