09nguyen-xuan-thanh-hoang-minh-tuan

TIÏËN HÂNHXẤC THĐ NGHIÏÅM ÀÕNH BÛÚÁC SỐNG ẤNH ÀÏÍ Y DẨ HỔCGIAO PHÊÌN THOA ẤNH SẤNG NGUỴN XN THÂNH* - HOÂNG MINH TËN** Ngây nhêån bâi: 15/05/2017; ngây sûãa chûäa: 19/06/2017; ngây duåt àùng: 20/06/2017 Abstract:  The article presents  some issues of wave optical waves  in  teaching at high school in terms  of  theoretical issues of light the  Michelson  experiment and Newton’s  rings;  designing  experiments  to measure the homogeneous light  wavelength.  Morever, the instruction  to  evaluate  results of experiment  of  students towards competence development with aim to develop  comprehensively  the students Keywords : Experiment,  Homogeneous  light  wavelength,  Michelson  interference, Newton’s  rings TNVL trong giẫng dẩy phêìn Quang hổc sống gip HS hiïíu Múã àêìu Thđ nghiïåm vêåt  (TNVL) úã trûúâng trung hổc phưí thưng lđ sêu sùỉc hún cấc khấi niïåm, hiïån tûúång vêåt lđ, giẫi thđch àûúåc lâ mưåt trong nhûäng nưåi dung quan trổng gip hổc sinh (HS) cấc hiïån tûúång vêåt lđ àang xẫy ra trong thïë giúái tûå nhiïn vâ xung quanh nhû: cấc hiïån tûúång àùåc trûng cho tđnh chêët hịnh thânh nïn nhûäng nết nhên cấch con ngûúâi thưng qua nhûäng kơ nùng tịm hiïíu khoa hổc vâ cấc thao tấc tû duy sống ca ấnh sấng àố lâ sûå giao thoa, nhiïỵu xẩ, tấn sùỉc, hêëp logic vêåt lđ, àưìng thúâi viïåc sûã dng thđ nghiïåm trong giẫngth, tấn xẩ vâ phên cûåc ấnh sấng, cấc hiïån tûúång cêìu vưìng dẩy gip HS hiïíu sêu sùỉc hún cấc khấi niïåm, hiïån tûúång vêåt Bâi viïët àïì cêåp àïën vêën àïì “Thiïët kïë thđ nghiïåm xấc àõnh lđ; cng cưë vâ khùỉc sêu nhûäng kiïën thûác, kơ nùng thu àûúåc tûâ bûúác sống ấnh sấng àún sùỉc” àïí tưí chûác dẩy hổc phêìn giao thûåc tiïỵn vâ cấc bâi giẫng lđ thuët, gip HS tin tûúãng vâo thoa ấnh sấng (Vêåt lđ 12) cấc chên lđ khoa hổc [1]. TNVL àôi hỗi HS phẫi biïët vêån Nưåi dung nghiïn cûáu dng mưåt cấch tưíng húåp cấc kiïën thûác lđ thuët vâ thûåc 2.1 Cú súã lđ thuët nghiïåm, cấc kơ nùng hoẩt àưång trđ ốc vâ chên tay, vưën hiïíu Giao thoa ấnh sấng lâ hiïån tûúång gùåp nhau ca hai hay nhiïìu sống ấnh sấng, kïët quẫ trong trûúâng giao thoa sệ xët biïët vïì vêåt lđ, kơ thåt, vâ thûåc tïë àúâi sưëng àïí tûå mịnh xêy dỷồngphỷỳngaỏn,lỷồachoồnphỷỳngtiùồn,xaỏcừnhiùỡukiùồn hiùồnnhỷọngvờnsaỏngvaõnhỷọngvờntửởixenkeọnhau thủchhỳồp,tỷồmũnhthỷồchiùồncaỏcthủnghiùồmtheoquytrũnh, iùỡukiùồnùớxaóyrahiùồntỷỳồnggiaothoa:caỏcsoỏngaỏnh quytựổcùớthuthờồpvaõxỷólủcaỏckùởtquaónhựỗmgiaóiquyùởtmửồt saỏngphaóilaõsoỏngkùởthỳồp.Nguyùntựổctaồorahaisoỏngaỏnh caỏchkhoahoồc,tửởiỷubaõitoaỏncuồthùớỷỳồcựồtra[2].TNVLsaỏngkùởthỳồp:tỷõmửồtsoỏngduynhờởttaỏchrathaõnh haisoỏng noỏichungvaõcaỏcthủnghiùồmvùỡquanghoồcsoỏngnoỏiriùng riùngbiùồt(vủduồ:kheYoung,gỷỳngFresnel,lỷỳọnglựng gip HS cng cưë vâ khùỉc sêu nhûäng kiïën thûác, kơ nùng thukđnh Fresnel, bấn thêëu kđnh Billet, gûúng Lloyd ) àûúåc tûâ cấc bâi giẫng lđ thuët, gip HS tin tûúãng vâo cấc Àiïìu kiïån cûåc àẩi giao thoa lâ hai dao àưång sấng cng chên lđ khoa hổc [3]. Viïåc khai thấc sûã dng thđ nghiïåm pha  vúái nhau        2k   hay hiïåu  quang  löå: trong dẩy hổc lâ cú súã àïí hịnh thânh nùng lûåc chung vâ nùng lûåc chun biïåt cêìn thiïët ca àùåc th dẩy hổc bưå mưn L  L1  L2  k   vúái k  0;  1;  2;  (1) Àiïìu kiïån cûåc tiïíu giao thoa hai dao àưång sấng ngûúåc Vêåt lđtrong nhâ trûúâng phưí thưng, rên luån khẫ nùng tûå hổc cho HS úã trïn lúáp hóåc trong cấc hoẩt àưång trẫi nghiïåm pha vúái nhau:    1    (2k + 1)  hay hiïåu quang sấng tẩo. Búãi vị hịnh thûác nây àûúåc xem nố vûâa lâ mưi  trûúâng nhûng cng vûâa lâ phûúng tiïån àïí hịnh thânh vâ lưå: L  L1  L2  (2k  1)  vúái k  0;  1;  2;  (2) phất triïín mưåt sưë kơ nùng hổc têåp tđch cûåc cho HS [4], [5] 2.1.1 Giao thoa kïë Michelson Thđ nghiïåm vïì giao thoa ấnh sấng ca Chûúng trịnh Vêåt lđ Trïn  hịnh 1 trịnh bây sú àưì ngun lđ ca giao thoa kïë 12 lâ mưåt trong nhûäng phêìn thđ nghiïåm quan trổng gip HS Michelson vâ hịnh ẫnh vên giao thoa quan sất àûúåc khi cố hiïíu rộ hún vïì bẫn chêët ấnh sấng cng nhû cấc hiïån tûúång hiïåu chónh. Tia sấng àún sùỉc phất ra tûâ ngìn S chiïëu túái giao thoa ấnh sấng bẫn thy tinh mỗng hai mùåt song song P dûúái gốc 450 Vúái mưn Vêåt lđ 12, cấc khấi niïåm vïì giao thoa ấnh sấng, Mùåt sau ca bẫn P àûúåc mẩ mưåt lúáp bẩc mỗng cố hïå sưë nhiïỵu xẩ ấnh sấng, quang phưí,  lâ cấc khấi niïåm hïët sûác “khư khan” vâ khấ trûâu tûúång. Àiïìu àố lâm cho HS khố hịnh dung nưåi dung bâi hổc, àưi khi côn hiïíu nhêìm cấc khấi niïåm * Bưå Giấo dc vâ Àâo tẩo ** Trûúâng Àẩi hổc Sû phẩm - Àẩi hổc Thấi Ngun vâ cấc hiïån tûúång vêåt lđ vúái nhau. Viïåc tùng cûúâng sûã dng (kị - 8/2017) Tẩp chđ Giấo dc sưë 411 25 phẫn xẩ lâ 0,5. Àïën mùåt mẩ bẩc ca P, tia sấng bõ tấch 2.1.2 Giao thoa cho hïå vên trôn Newton: Trongtỷồ thaõnhhaitia:tiakhuỏcxaồ(tiathỷỏnhờởt)truyùỡnvuửnggoỏc nhiùn,aỏnhsaỏngcoỏthùớgiaothoamaõkhửngcờỡnbửởtrủcaỏc ùởngỷỳngG 1(ựồtnựỗmngang)phaónxaồtrỳólaồiiquaP nguửỡnsaỏngiùớmhaykheheồp.Vủduồ:trỷỳõnghỳồpgiaothoa cho tiakhuỏcxaồtruyùỡnùởnờỡuthu(tiaR1);coõntiaphaónxaồ trùncaỏcbaónmoóngỷỳồcchiùởusaỏngbỳóiaỏnhsaỏngmựồttrỳõi (tia thûá hai) túái vng gốc vúái gûúng G2 (àùåt thùèng àûáng), hóåc àên kđch thûúác lúán sau khi phẫn xẩ tẩi G2 tia nây truìn túái lúáp mẩ bẩc ca P(cấc ngìn sấng rưång), àố vâ bõ phẫn xẩ tẩi P vâ truìn àïën mùỉt ngûúâi quan sất (tia lâ sûå giao thoa àûúåc tẩo R2). Hai tia R 1 vâ R2 lâ cấc tia kïët húåp, chưìng lïn nhau vâ nïn búãi cấc tia phẫn xẩ trïn cho ta hịnh ẫnh giao thoa hai  mùåt  ca  bẫn  mỗng Vị tia thûá nhêët ài qua bẫn P ba lêìn, côn tia thûá hai ài Trong trûúâng húåp nây, ta qua P mưåt lêìn nïn hiïåu quang lưå ca hai tia lúán, vên giao cố, khi phẫn xẩ trïn mưi thoa quan sất àûúåc lâ nhûäng vên bêåc cao, nhịn khưng trûúâng chiïët quang hún rộ nết mưi trûúâng ấnh sấng túái, phadaồưångcaấnhsấng G thay àưíi mưåt lûúång  , àiïìu àố cng tûúng àûúng vúái viïåc coi quang lưå cuãa tia Hònh Giao thoa cho hïå vên G R trôn Newton phẫn xẩ dâi thïmmưåt àoẩn 2 R1 S Hùồcaỏcvờnsaỏngvaõvờntửởicoỏhũnhtroõnửỡngtờmnựỗm xenkeọnhau-goồilaõhùồ vờntroõn Newton. Hïå vên trôn Newton Àïí khùỉc phc àiïìu nây, ta àùåt bẫn P ’ giưëng hïåt P nhûng gưìm mưåt thêëu kđnh phùèng - lưìi àùåt tiïëp xc vúái mưåt bẫn thy khưng trấng bẩc trïn àûúâng ài ca tia thûá nhêët àïí b hiïåu tinh phùèng (hịnh 2). Lúáp khưng khđ giûäa thêëu kđnh vâ bẫn quang lưå do cấc lêìn truìn qua P (lâm cho quậng àûúâng thy tinh lâ bẫn mỗng cố bïì dây thay àưíi. Chiïëu mưåt chm truìn ca hai tia trong thy tinh nhû nhau). Khi gûúng G tiasaỏngỳnsựổcsongsongvuửnggoỏcvỳỏibaónthuóytinh Caỏctiasaỏngphaónxaồỳómựồttrùnvaõmựồtdỷỳỏicuóabaónmoóng dichuyùớnmửồtkhoaóngỷỳõng thũhiùồuquanglửồgiỷọahai naõyseọgiaothoavỳỏinhau,taồothaõnhcaỏcvờngiaothoacoỏ tiaseọthayửớimửồtlỷỳồngbựỗng cng àưå dây, àõnh xûá úã mùåt cong ca thêëu kđnh phùèng - lưìi Mêỵu vên sệ bõ dõch ài mưåt vên. Nïëu hiïåu quang lưå giẫm Trong trûúâng húåp nây, hiïåu quang lưå ca cấc tia sấng thị sệ cố mưåt vên biïën mêët, ngûúåc lẩi, nïëu nhû hiïåu quang phẫn xẩ trïn hai mùåt ca bẫn nïm khưng khđ tẩi võ trđ ûáng lưå tùng (khi G2 dõch chuín ra xa hún vúái gûúng bấn mẩ) thị  L  L1 L2 d k cuóabaónbựỗng: (5) seọcoỏmửồtvờnmỳỏiỷỳồcsinhraỳótờmcuóahùồvờn.Dỷồavaõovỳỏiửồdaõyd k tủnhchờởtnaõycuóagiaothoakùởmaõtacoỏthùớỷỏngduồngùớo -8 chiùỡudaõivỳỏiửồchủnhxaỏcrờởtcao(tỳỏi10 m).Bựỗngcaỏch aồilỷỳồng xuờởthiùồnlaõ doaỏnhsaỏngtruyùỡnqualỳỏp dừchchuyùớngỷỳngG 2songsongvỳỏichủnhnoỏdoồctheotia saỏngmửồtoaồnbựỗngnỷóabỷỳỏcsoỏng,hiùồuquanglửồcuóahainùmkhửngkhủtỳỏimựồttrùn tiaseọthayửớimửồtbỷỳỏcsoỏng,kùởtquaóhùồvờngiaothoaseọ cuóabaónthuóytinhphựốngP trùn mựồt thay àưíi mưåt khoẫng vên. Vêåy, mën ào chiïìu dâi ca mưåt vâ  bõ  phẫn  xẩ ca bẫn nây. Nhû vêåy, phẫn vêåt, ta dõch chuín gûúng G 2 tûâ àêìu nây àïën àêìu kia ca vêåt vâ àïëm sưë vên dõch chuín. Nïëu hïå thưëng vên dõch chuín xẩ  trïn  mưi  trûúâng  chiïët quang  hún  mưi  trûúâng m khoẫng vên thị chiïìu dâi ca vêåt cêìn ào lâ: ấnh  sấng  túái  lâ  khưng  l  m  (3) khđ. Vúái k  0; 1; 2;  ta cố Nïëu di chuín gûúng G mưåt khoẫng cấch àậ biïët d vâ cûåc  tiïíu  giao  thoa Hịnh Sú àưì ngun lđ giao thoa kïë Michelson 2  m àïëm sưë vên biïën mêët hóåc sưë vên àûúåc sinh ra N, ta cố L  L  L  (2k  1)  thïí tđnh àûúåc bûúác sống ca ấnh sấng ca ngìn sấng ûáng vúái àưå dây: nhû sau: dm = 26  N = 2dm  (4) N Tẩp chđ Giấo dc sưë 411 dk  k   (6) Hịnh Bấn kđnh vên tưëi thûá k (kị - 8/2017) Gổi R lâ bấn kđnh mùåt lưìi ca thêëu kđnh L. Vị d