(SKKN 2022) phân loại và phương pháp giải nhanh các dạng bài tập vân trùng trong phần giao thoa ánh sáng của hai bức xạ đơn sắc

1 Mở đầu 1.1 Lí chọn đề tài Hiện trắc nghiệm khách quan trở thành phương pháp chủ đạo kiểm tra đánh giá nhà trường Trung học phổ thơng, kì thi tốt nghiệp Trung học phổ thơng, xét tuyển đại học kì thi học sinh giỏi Với hình thức kiểm tra đánh giá trắc nghiệm khách quan nội dung kiến thức kiểm tra tương đối rộng khơng địi hỏi học sinh phải học kĩ, nắm vững toàn kiến thức chương trình, tránh học tủ, học lệch mà cịn phải nhận dạng nhanh có phương pháp giải nhanh dạng tập Qua thực tế dạy mơn Vật lí lớp 12 trường THPT tơi thấy phần giao thoa ánh sáng có nhiều dạng tập mức độ dễ, khó Đa số học sinh cảm thấy ngại học lúng túng giải tập mức độ vận dụng, vận dụng cao Với mong muốn tìm phương pháp hướng dẫn học sinh giải tập trắc nghiệm phần giao thoa ánh sáng cách dễ dàng, nhanh chóng linh hoạt, tìm cơng thức ghi nhớ để em không ngại học đạt kết tốt kì thi Tơi trình bày đề tài “Phân loại phương pháp giải nhanh dạng tập vân trùng phần giao thoa ánh sáng hai xạ đơn sắc” 1.2 Mục đích nghiên cứu - Phân loại phương pháp giải nhanh dạng tập vân trùng phần giao thoa ánh sáng hai xạ đơn sắc - Tìm phương pháp chung , công thức ghi nhớ cho dạng tập vân trùng phần giao thoa ánh sáng hai xạ đơn sắc - Hướng dẫn Hs giải nhanh toán trắc nghiệm( phù hợp với việc đổi phương pháp kiểm tra, đánh giá nay) Từ nâng cao chất lượng dạy -học phần giao thoa ánh sáng chương trình Vật lí lớp 12, nâng cao chất lượng học môn Vật lý học sinh phổ thông 1.3 Đối tượng nghiên cứu - Hoạt động dạy học phần giao thoa ánh sáng hai xạ đơn sắc” - Bồi dưỡng học sinh ôn thi THPT Quốc Gia, học sinh khá, giỏi 1.4 Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu xây dựng sở lí thuyết -Phương pháp điều tra khảo sát thực tế, thu thập thông tin -Phương pháp thống kê , xử lí số liệu 1.5 Những điểm sáng kiến kinh nghiệm - Phân loại dạng tập thường gặp: nhiều dạng hơn, chi tiết cụ thể - Phương pháp giải toán: cụ thể hơn, khoa học nhanh - Bài tập tự luyện: nhiều Nội dung sáng kiến kinh nghiệm 2.1 Cơ sở lí thuyết + Hiện tượng giao thoa ánh sáng - Hai nguồn sáng kết hợp: nguồn sáng có tần số, có độ lệch pha khơng đổi theo thời gian - Hai sóng ánh sáng kết hợp: sóng phát từ nguồn sáng kết hợp( sóng có bước sóng có độ lệch pha không đổi theo thời gian) - Hiện tượng giao thoa sóng ánh sáng: tượng sóng ánh sáng kết hợp gặp nhau, vùng không gian sóng chồng lên xuất vạch sáng, vạch tối xen kẽ nhau( gọi vân giao thoa) - Hiện tượng giao thoa ánh sáng chứng thực nghiệm quan trọng khẳng định ánh sáng có tính chất sóng - Xác định vị trí vân giao thoa, khoảng vân: Trong thí nghiệm giao thoa sóng ánh sáng với khe Y- âng người ta đặt nguồn sáng S trung trực hai khe S1,S2 , khe chiếu sáng nguồn sáng S Nguồn S phát chùm sáng có bước sóng λ , hai khe S1,S2 phát hai chùm sóng ánh sáng thoả mãn sóng kết hợp (cùng tần số, pha có độ lệch pha khơng đổi theo thời gian), khoảng cách khe a, quan sát E đặt cách S1S2 đoạn D vng góc với trung trực S1,S2 ta quan sát hệ vân giao thoa đối xứng qua vân trung tâm nằm giao điểm trung trực với E (Hình vẽ) +Do D, D1, D2 lớn so với a ⇒ D2 − D1 ≈ a.x D + Khoảng vân: Xen vân sáng cạnh vân tối, vân sáng, vân tối nằm cách Khoảng vân khoảng cách vân sáng ( vân tối) cạnh i= λD a + Vị trí vân sáng: λD = ki a k = 0, ±1, ±2, xs = k k = (Tại O: x=0): vân sáng trung tâm( vân số 0) k = ±1 : Vân sáng bậc k = ±2 : Vân sáng bậc + Vị trí vân tối: λD = (k + )i 2a k = 0, ±1, ±2, xt = (2k + 1) k = : Vân tối thứ k = ±1 : Vân tối thứ k = ±2 : Vân tối thứ Lưu ý: Vị trí vân sáng vị trí chổ sáng vân ( từ vị trí đó, độ sáng giảm dần vân tối) - Giao thoa với nhiều ánh sáng đơn sắc Khi cho chùm đa sắc gồm nhiều xạ( λ1 ; λ2 ; ) chiếu vào khe Y-âng để tạo giao thoa Trên quan sát hệ vân giao thoa xạ vân trung tâm chồng chập vân sáng bậc k = xạ Trên thu chồng chập vạch sáng trùng nhau, vạch tối trùng vạch sáng trùng vạch tối xạ này( gọi vân trùng) Lưu ý: Trong thí nghiệm giao thoa sóng ánh sáng với khe Y- âng, dùng ánh sáng trắng bên có dải màu cầu vồng, tím trong, đỏ 2.2.Thực trạng vấn đề trước áp dụng đề tài Trong trình giảng dạy lớp, dạy bồi dưỡng học sinh, ôn thi TN THPT trường THPT nhận thấy: Lý thuyết giao thoa ánh sáng trừu tượng học sinh tập giao thoa lại khó Khi làm tập giao thoa ánh sáng đặc biệt tập vân trùng hai hay nhiều xạ đơn sắc học sinh gặp nhiều trở ngại như: - Khi tìm vị trí vân trùng, số vân trùng thường kẻ bảng vị trí vân sáng, tối xạ tìm vân trùng Cách dài, khơng tìm triệt để - Việc tìm số vân sáng đơn sắc, vân sáng màu với vân trung tâm, vân sáng khác màu với vân trung tâm học sinh dễ nhầm, dẫn đến tính thừa thiếu số vân - Phần tập vân trùng đa số học sinh giải chậm, nhiều thời gian - Thời lượng phân phối chương trình khơng nhiều 2.3 Các giải pháp sử dụng để giải vấn đề 2.3.1 Phân loại phương pháp giải nhanh dạng tập vân trùng phần giao thoa ánh sáng hai xạ đơn sắc Dạng 1: Hai vân sáng xạ trùng Dạng 2: Hai vân tối hai xạ trùng Dạng 3: Vân sáng xạ trùng vân tối xạ Dạng 1: Các vân sáng hai xạ trùng *Phương pháp: λD = ki a k = 0, ±1, ±2, xs = k - Từ vị trí vân sáng: a Bài tốn 1: Xác định vị trí hai vân sáng trùng x ≡ = k1i1 = k i2 = k1 k1 ⇒ k2 = λ2 λ1 = λ1 D λ D = k2 a a p ⇒ q ( tỉ số tối giản) ⇒ k1λ1 = k λ k1 = pn  k = qn λ1 D (1.1) a λD x≡ = qni2 = qn a b Bài tốn 2: Tìm khoảng vân trùng Khoảng vân trùng khoảng cách nhỏ hai vân màu với vân trung tâm i12 = pi1 = qi (1.2) hoặc: i12 = BCNN ( i1 ,i2 ) c Bài tốn 3: Tìm số vân sáng trùng quan sát trường giao thoa L ⇒ Vị trí trùng: - x ≡ = pni1 = pn aL aL L L L λD L ≤n≤ ≤ x≡ ≤ ⇔ − ≤ pn ≤ ⇒ − pλ1D pλ1D 2 a L L L L ⇒− ≤n≤ − ≤n≤ Hoặc pi1 pi1 2qi2 2qi (1.3) ⇒ số vân sáng trùng số giá trị n thỏa mãn (1.3) d Bài toán 4: Tím số vân sáng trùng quan sát đoạn MN thuộc trường giao thoa (xM < xN) x a λD x a x M ≤ x ≡ ≤ x N ⇒ xM ≤ pn ≤ x N ⇒ M ≤ n ≤ N a pλ1 D pλ1 D x x x x ⇒ M ≤ n ≤ N Hoặc: M ≤ n ≤ N (1.4 ) qi qi2 pi1 pi1 ⇒ số vân sáng trùng số giá trị n thỏa mãn (1.4) Chú ý: Nếu M,N vân sáng trùng ⇒ dùng dấu (=) e Bài tốn 5: Tìm số vân sáng quan sát trường L quan sát MN ∈ L + Số vân sáng : N = N1 + N − N ≡ (1.5) Trong đó: N1 ; N ; N ≡ số vân sáng xạ λ1 , xạ λ2 số vân trùng + Số vân sáng khác vân trung tâm N = N + N − N ≡ (1.6) Dạng 2: Các vân tối hai xạ trùng *Phương pháp: λD = (k + )i 2a k = 0, ±1, ±2, xt = (2k + 1) - Từ vị trí vân tối: a Bài tốn 1: Xác định vị trí vân tối trùng nhau: 1 λD λ D x ≡ = (k1 + )i1 = (k + )i = (k1 + 0,5) = (k + 0,5) 2 a a ⇒ ( k1 + 0,5)λ1 = (k + 0,5)λ2 k1 + 0,5 i λ p = = = k + 0,5 i1 λ1 q (tỉ số tối giản) Bài tốn có nghiệm p, q số nguyên lẻ ⇒ Vị trí vân trùng: λ1 D a λ2 D x ≡ = q(n + 0,5)i = q (n + 0,5) a x ≡ = p( n + 0,5)i1 = p (n + 0,5) (2.1) b Bài tốn 2: Tìm khoảng vân trùng Khoảng vân trùng khoảng cách vân tối trùng liên tiếp i12 = pi1 = qi hoặc: i12 = BCNN ( i1 ,i2 ) (2.2) c Bài tốn 3: Tìm số vân tối trùng quan sát trường giao thoa L: L L L λD L L L ≤ xT ≤ ⇒ − ≤ p ( n + 0,5) ≤ ⇒ − ≤ p(n + 0,5)i1 ≤ 2 2 a ≡ ⇒− L L − 0,5 ≤ n ≤ − 0,5 pi1 pi1 (2.3) Hoặc: − L L − 0,5 ≤ n ≤ − 0,5 2qi2 2qi2 Số giá trị n thỏa mãn (2.3) ⇒ số vân tối trùng trường giao thoa L d Bài tốn 4: Tìm số vân tối trùng quan sát đoạn MN thuộc trường giao thoa (xM < xN) λD xM ≤ x≡ ≤ x N ⇒ xM ≤ p(n + 0,5) ≤ x N a x xM − 0,5 ≤ n ≤ N − 0,5 pi1 pi1 x xM − 0,5 ≤ n ≤ N − 0,5 Hoặc: qi2 qi2 ⇒ (2.4) Số vân tối trùng số giá trị n thỏa mãn (2.4) Chú ý: Nếu M,N vân tối trùng ⇒ dùng dấu (=) e Bài toán 5: Số vân tối quan sát trường L quan sát MN ∈ L: N ' = N1 '+ N '− N '≡ (2.5) Trong đó: N '1 ; N '2 ; N '≡ số vân tối xạ λ1 , xạ λ số vân tối trùng Dạng 3: Vân sáng xạ trùng với vân tối xạ * Phương pháp: - Từ vị trí vân sáng: - Từ vị trí vân tối: λD = ki ; k = 0; ±1; ±2; a λD xt = (2k + 1) = (k + )i; k = 0, ±1, ±2, 2a xs = k * Trường hợp 1:Vị trí vân sáng xạ trùng với vân tối xạ 2: a Bài tốn 1: Tìm vị trí vân trùng x s1 = xt ⇒ k1i1 = (k + 0,5)i2 ⇒ k1 i λ p = = = k + 0,5 i1 λ1 q Bài tốn có nghiệm q lẻ ⇒ Vị trí vân trùng: λ2 D a b Bài tốn 2: Tìm khoảng vân: x≡ = xTkλ22 = q(n + 0,5) i12 = qi2 (3.1) (3.2) c Bài tốn 3: Tìm số vân trùng quan sát trường giao thoa L: L L L L ≤ x≡ ≤ ⇒ − − 0,5 ≤ n ≤ − 0,5 (3.3) 2 2qi2 2qi2 Số giá trị n thỏa mãn (3.3) ⇒ số vân trùng trường giao thoa L d Bài tốn 4: Tìm số vân trùng quan sát đoạn MN thuộc trường giao thoa (xM < xN) xM ≤ x≡ ≤ x N ⇒ xM x − 0,5 ≤ n ≤ N − 0,5 qi2 qi2 (3.4 ) Số vân trùng số giá trị n thỏa mãn (3.4) Trường hợp 2: Vị trí vân tối xạ trùng với vị trí vân sáng xạ a Bài tốn 1: Tìm vị trí vân trùng k + 0,5 i λ p xt1 = x s ⇒ (k1 + 0,5)i1 = k i2 ⇒ = = = (tỉ số tối giản) k2 i1 λ1 q Bài tốn có nghiệm p lẻ ⇒ Vị trí vân trùng: x ≡ = p( n + 0,5) λ1 D a (3.5) b Bài tốn 2: Tìm khoảng vân trùng i12 = pi1 (3.6) c Bài tốn 3: Tìm số vân trùng quan sát trường giao thoa L: L L L L ≤ x≡ ≤ ⇒ − − 0,5 ≤ n ≤ − 0,5 2 pi1 pi1 (3.7) Số giá trị n thỏa mãn (3.7) ⇒ số vân trùng trường giao thoa L d Bài tốn 4: Tìm số vân trùng quan sát đoạn MN thuộc trường giao thoa (xM < xN) xM ≤ x≡ ≤ x N ⇒ xM x − 0,5 ≤ n ≤ N − 0,5 pi1 pi1 (3.8 ) Số vân trùng số giá trị n thỏa mãn (3.8) e Bài tốn 5: Tìm số vân tối, vân sáng + Số vân tối N ' = N1 '+ N '− N '≡ (3.9) Trong đó: N '1 ; N '2 ; N '≡ số vân tối xạ λ1 , xạ λ số vân trùng + Số vân sáng N ' = N1 + N (3.10) Trong đó: N1 ; N số vân sáng xạ λ1 , xạ λ số vân trùng Mở rộng: Đối với toán giao thoa nhiều ánh sáng đơn sắc phương pháp giải tương tự BẢNG GHI NHỚ Hai vân sáng trùng Lập tỉ số k1 k2 = λ2 λ1 = p q Vị trí vân x ≡ = pni1 trùng λ1 D = pn a Khoảng vân i12 = pi1 = qi2 i12 = BCNN ( i1 ,i ) Số vân trùng trường giao thoa L Số vân trùng đoạn MN thuộc trường giao thoa Số vân sáng (vân tối) trường giao thoa − L L ≤n≤ pi1 pi1 x xM ≤n≤ N pi1 pi1 Số vân sáng N = N1 + N − N ≡ Số vân sáng khác màu Hai vân tối trùng vân sáng trùng vân tối k1 + 0,5 i λ p = = = k + 0,5 i1 λ1 q k1 i λ p = = = k + 0,5 i1 λ1 q (p,q số nguyên lẻ) (q số nguyên lẻ) x≡ = xTλ x ≡ = p(n + 0,5)i1 λD = p(n + 0,5) a i12 = pi1 = qi i12 = BCNN ( i1 ,i ) − = q( n + 0,5) λ2 D a i12 = qi2 L L L L − 0,5 ≤ n ≤ − 0,5 − 0,5 ≤ n ≤ − 0,5 − 2qi2 2qi2 pi1 pi1 xM x − 0,5 ≤ n ≤ N − 0,5 pi1 pi1 xM x − 0,5 ≤ n ≤ N − 0,5 qi2 qi2 Số vân tối Số vân tối N ' = N1 '+ N '− N '≡ N ' = N1 '+ N '− N '≡ Số vân sáng N ' = N1 + N N = N + N − N ≡ 2.3.2 Ví dụ minh họa Ví dụ : Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng qua khe Y- âng có a= 2mm, D=2m, nguồn sáng gồm hai xạ λ1 = 0,5µm; λ2 = 0,6µm Biết bề rộng trường giao thao L= 10 mm Trong trường giao thoa, tìm: a Số vân sáng xạ b Vị trí vân sáng trùng, khoảng vân trùng c Số vân sáng trùng xạ L số vân trùng đoạn MN (xM= -3mm; xN= 2mm) d Số vân sáng quan sát Hướng dẫn: Gợi ý: Đây toán vân sáng xạ trùng với vân sáng xạ Chúng ta áp dụng công thức xây dựng phần lí thuyết a λ1 D 0,5.10 −6.2 = = 0,5(mm) a 2.10 −3 L + Số vân sáng xạ 1: N1 = 2  + = 21 ( vân)  2i1  + Khoảng vân xạ 1: i1 = λ2 D 0,6.10 −6.2 = = 0,6(mm) a 2.10 −3  L  + Số vân sáng xạ 2: N1 = 2  + = 17 ( vân)  2i2  + Khoảng vân xạ 2: i2 = b k1 λ2 p + Vị trí vân trùng: Ta có: k = λ = = q Áp dụng công thức (1.1) x ≡ = pni1 = 6ni1 = 3n n = 0;±1;±2; ⇒ x ≡ = 0;±3;±6; ( mm) + Khoảng vân trùng: Áp dụng công thức (1.2) i12 = 6i1 = 5i2 = 3( mm) hoặc: i12 = BCNN (i1 ; i2 ) = BCNN (0,5;0,6) = 3(mm) c +Số vân trùng xạ L: Áp dụng công thức (1.3) − L L 10 10 ≤n≤ ⇒− ≤n≤ n = 0;±1 pi1 pi1 6 → Có N ≡ = vân sáng trùng x ≡ = 0;±3(mm) + Số vân trùng MN: Áp dụng công thức (1.4) x xM ≤ n ≤ N → − ≤ n ≤ → n = 0;−1 pi1 pi1 3 → Có vân sáng trùng x ≡ = 0;−3(mm) 10 d + Số vân sáng quan sát được: Áp dụng công thức (1.5) N = N1 + N − N ≡ = 21 + 17 − = 35 (vân) Ghi nhớ: Học sinh ghi nhớ cơng thức : (1.1) -> (1.6) Ví dụ : Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng qua khe Y- âng có a= 2mm, D=2m, nguồn sáng gồm hai xạ λ1 = 0,5µm; λ2 = 0,6µm Biết bề rộng trường giao thao L= 10 mm.Trong trường giao thoa, tìm: a Số vân tối xạ b Vị trí vân tối trùng xạ, khoảng vân trùng c Số vân tối quan sát Hướng dẫn a λ1 D 0,5.10 −6.2 = = 0,5(mm) a 2.10 −3 λ2 D 0,6.10 −6.2 = = 0,6(mm) - Khoảng vân xạ 2: i2 = a 2.10 −3 L L - Số vân tối xạ 1: Ta có: n = 2i = 10 → N '1 = 2  = 20 ( vân)  2i1  - Khoảng vân xạ 1: i1 = L   L - Số vân tối xạ 2: Ta có: n = 2i ≈ 8,33 → N ' = 2  = 16 ( vân)  2i  b Vị trí vân tối trùng: k1 + 0,5 λ p = = = k + 0,5 λ1 q Ta có: Vì p chẵn, q lẻ → tốn khơng có nghiệm → khơng có vân trùng c Số vân tối quan sát được: N ' = N1 '+ N '− N ' = 20 + 16 = 36 ( vân) Ghi nhớ: Học sinh ghi nhớ vận dụng công thức từ (2.1)->(2.6) điều kiện tốn có nghiệm p,q số nguyên lẻ Ví dụ : Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng qua khe Y- âng có a= 2mm, D=2m, nguồn sáng gồm hai xạ λ1 = 0,5µm; λ2 = 0,6µm Biết bề rộng trường giao thao L= 10 mm Trong trường giao thoa, tìm: a Các vị trí mà vân sáng xạ λ1 trùng với vân tối xạ λ2 b Các vị trí mà vân sáng xạ λ2 trùng với vân tối xạ λ1 Hướng dẫn a x s1 = xt k λ p Ta có : k + 0,5 = λ = q = 11 Từ CT (3.1) : Vị trí vân trùng: x ≡ = q(n + 0,5) ⇒ x ≡ = 3(n + 0,5) λ2 D a n = 0;±1;±2; → x ≡ = ±1,5;±4,5;±7,5 b xt1 = x s λ1 k2 p Ta có : 2k + = 2λ = q = 12 Bài tốn khơng có nghiệm → Khơng có vị trí vân trùng Ghi nhớ: Học sinh ghi nhớ vận dụng cơng thức từ (3.1)->(3.7) điều kiện tốn có nghiệm q số nguyên lẻ Nhận xét: Các công thức ghi nhớ xây dựng trường hợp có biến đổi logic, tương đồng nên học sinh cần hiểu chất vân trùng ghi nhớ công thức cho trường hợp suy trường hợp lại 2.3.3.Bài tập vận dụng Câu 1: Trong thí nghiệm Young, khoảng cách hai khe 0,5mm, ảnh cách hai khe 2m Chiếu đồng thời hai xạ đơn sắc λ1 = 0,6μm λ2 = 0,4μm vào hai khe Young Hỏi vùng giao thoa có độ rộng 10mm ( hai bên vân sáng trung tâm cách vân sáng trung tâm) có vân sáng có màu giống màu vân sáng trung tâm? A có vân sáng B có vân sáng C có vân sáng D có vân sáng Hướng dẫn: Chọn đáp án C λ λD Ta có: k = λ = q = ; i1 = = 2,4(mm) a k p Áp dụng công thức (1.2): − L L ≤n≤ ⇒ −1,04 ≤ n ≤ 1,04 ⇒ n = 0;±1 pi1 pi1 Có giá trị n Câu 2: Một nguồn sáng điểm nằm cách hai khe I-âng phát đồng thời hai xạ đơn sắc cã bưíc sãng λ1 = 0,6 µm vµ λ2=0,7µm BiÕt khoảng cách hai khe a = 0,2 mm khoảng cách hai khe tới D =1m Trong khoảng rộng L=7,2cm màn, có vạch sáng mà xạ chng khớt lên nhau? A B C D Hướng dẫn: Chọn đáp án D k1 λ2 p λD = = = ; i1 = = 3(mm) k λ1 q a L L − ≤n≤ ⇒ −1,7 ≤ n ≤ 1,7 ⇒ n = 0;±1 Công thức (1.2): pi1 pi1 Ta có: 12 Câu 3: Trong thí nghiệm I âng giao thoa ánh sáng, khoảng cách hai khe a = 2mm, khoảng cách từ hai khe đến ảnh D = 2m Nguồn S phát đồng thời hai xạ có bước sóng λ1 = 0,5µm λ2= 0,4µm Trên đoạn MN = 30mm (M N bên O OM = 5,5mm) có vân tối xạ λ2 trùng với vân sáng xạ λ1: A 12 B 15 C 14 D 13 Hướng dẫn: Chọn đáp án B λ D λ1 D = 0,5 mm; i2 = = 0,4 mm a a k + 0,5 λ1 q = = = ( q phải số nguyên lẻ) Ta có: k1 λ2 p Khoảng vân: i1 = Áp dụng công thức (3.3): x xM − 0,5 ≤ n ≤ N − 0,5 ⇒ 2,25 ≤ n ≤ 17,25 ⇒ n = 3,4,5, ,16,17 qi2 qi2 Trên MN có 15 vân trùng Câu 4: Trong thí nghiệm Y- âng, hai khe chiếu đồng thời hai xạ đơn sắc, xạ λ1 = 450 nm, cịn xạ λ2 có bước sóng có giá trị từ 600 nm đến 750 nm Trên quan sát, hai vân sáng gần màu với vân trung tâm có vân sáng màu xạ λ1 Giá trị λ2 A.630 nm B 450 nm C.720 nm D.600 nm Hướng dẫn: Chọn đáp án A Vân sáng thứ k1= xạ λ1 trùng với vân sáng bậc k2 xạ λ2 k1 λ2 λ = ⇒ = k λ1 k 450 600 ≤ λ ≤ 750 ⇒ λ2 = 630 nm Câu 5: Trong thí nghiệm Y- âng giao thoa ánh sang , khoảng cách khe Y- âng a =1 mm,khoảng cách từ khe đến D = m Chùm sáng chiếu vào khe S có bước sóng λ1 = 0, (µm) λ2 Trên xét khoảng MN = 4,8 mm đếm vân sáng với vạch kết trùng vân sáng vạch nằm M,N Tìm λ2 A 0,48µm B 0,6µm C 0,64µm D 0,72 µm Hướng dẫn: Chọn đáp án B λ1 D = 0,8 mm a Khoảng vân sáng trùng : i≡ = 4,8: = 2,4 mm 4,8 Số vân sáng λ1 : N1 = 0,8 + = ( vân), có vân trùng, cịn vân 4,8 = 1,2mm → λ2 = 0,6 µm đơn sắc λ1 → có N = − + = vân sáng λ2 ; i2 = −1 Khoảng vân: i1 = 13 Câu 6: Trong thí nghiệm Y- âng giao thoa ánh sáng, nguồn sáng phát đồng thời hai xạ đơn sắc có bước sóng λ1 = 704nm λ2 = 440nm Trên quan sát, hai vân sáng gần màu với vân trung tâm, số vân sáng khác màu với vân trung tâm A 10 B.11 C.12 D.13 Hướng dẫn: Chọn đáp án B k1 i2 λ p 440 = = = = = → vân trùng thứ vân bậc xạ λ1 trùng k i1 λ1 q 704 với vân bậc xạ λ2 Trong khoảng từ vân trung tâm đến vân trùng thứ có vân λ1 vân λ2 có vân trùng(khơng kể vân trung tâm) Áp dụng công thức (2.6): Số vân sáng khác màu vân trung tâm: N= 5+8-2.1=11 vân Câu 7: Thực hiên giao thoa ánh sáng với hai xạ thấy có bước sóng λ1 = 0,64μm ; λ2 = 0,48 μm, khoảng cách khe kết hợp a = mm, khoảng cách từ hai khe đến D = 1m Số vân sáng khoảng vân sáng bậc vân sáng bậc phía A 11 B 12 C 13 D 14 Hướng dẫn: chọn đáp án A i1 = 0,64(mm); i2 = 0,48(mm) Khoảng vân sáng bậc đến vân sáng bậc xạ λ1 : xM= 1,92(mm) đến xN=5,76(mm) Trong khoảng có : N1 = vân sáng λ1( không kể đầu M, N) N2= vân sáng λ2( không kể đầu M, N) k1 λ2 p xM xN Ta có: k = λ = = q → qi  n  qi →  n  2 Có số vân trùng : N ≡ = Áp dụng công thức (2.5) Số vân sáng : N=N1 +N2 - N ≡ =5+7-1=11 ( vân ) Câu 8: Trong thí nghiệm Y- âng giao thoa ánh sáng, nguồn phát đồng thời hai xạ đơn sắc λ1 = 0,64μm (đỏ) , λ2 =0,48 μm (lam) hứng vân giao thoa, khoảng cách khe kết hợp a = mm, khoảng cách từ hai khe đến D = 1m Trong đoạn vân sáng liên tiếp màu với vân trung tâm có số vân đỏ vân lam A vân đỏ, vân lam B 7vân đỏ, vân lam C vân đỏ, vân lam D vân đỏ , vân lam Hướng dẫn: Chọn đáp án C Ta có: i1 = 0,64(mm); i2 = 0,48(mm) Khoảng vân trùng: i≡ = BCNN (i1 ; i2 ) = 1,92(mm) Trong đoạn vân sáng liên tiếp màu với vân trung tâm: L=2 i≡ =3,84(mm) L Trong đoạn có: số vân đỏ: N đ = i + − = ( vân) L số vân lam: N l = i + − = ( vân) 14 Câu 9: Trong thí nghiệm Y-âng giao thoa ánh sáng, nguồn phát sáng đồng thời hai xạ đơn sắc, có bước sóng 0,72 μm 0,45 μm, khoảng cách khe kết hợp a = mm, khoảng cách từ hai khe đến D = 1m Xác định vị trí vân sáng trùng thứ kể từ vân trung tâm A.7,2mm B 10,8mm C.72 mm D.1,08mm Hướng dẫn: chọn đáp án A k1 λ2 p λD = = = → Vị trí vân trùng: x≡ = xλ1 = p.n =3,6n k λ1 q a n= 0;±1;±2; → x ≡ = 0;±3,6;±7,2;±10,8; ( mm) Câu 10: Trong thí nghiệm Y- âng giao thoa ánh sáng Chiếu hai khe ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ1 = 0,6μm quan sát, ta thấy có vân sáng liên tiếp cách 9mm Nếu chiếu hai khe đồng thời hai xạ λ1 λ2 người ta thấy M cách vân trung tâm 10,8mm vân có màu giống vân trung tâm, khoảng M vân sáng trung tâm cịn có vị trí vân sáng giống màu vân trung tâm Bước sóng xạ λ2 A.0,4 μm B 0,38 μm C 0,65 μm D 0,76 μm Hướng dẫn: Chọn đáp án A Khoảng vân : i1 = 9/5 =1,8 (mm) Khoảng vân trùng: i≡ = 10,8 = 3, 6mm ⇒ x ≡ = 3,6n x ≡ = pni1 ⇒ p = λ2 p = = ⇒ qλ = 1,2 µm λ1 q q q số nguyên → chọn λ2 = 0,4µm; q = Áp dụng cơng thức (1.1): ⇒ 2.4 Hiệu biện pháp yêu cầu nâng cao chất lượng công tác giảng dạy, phù hợp với đối tượng học sinh, thực tiễn nhà trường, địa phương Phương pháp giải tập vân trùng tượng giao thoa ánh sáng với hai xạ đơn sắc mà tơi trình bày với công thức ghi nhớ giúp học sinh hiểu chất, vận dụng giải nhanh tập trắc nghiệm, học sinh không gặp trở ngại với dạng tập Trên sở nắm vững lí thuyết phương pháp giải học sinh vận dung cách chủ động, sáng tạo vài việc giải tập Từ học sinh mở rộng áp dụng tương tự để giải tập giao thoa với ba xạ đơn sắc Trong năm vừa qua hướng dẫn học sinh lớp 12 Trường THPT Lê Lợi giải tập vân trùng tượng giao thoa ánh sáng với hai xạ đơn sắc theo phương pháp Kết kiểm tra phần tập sau: 2.4.1 Kết chưa áp dụng biện pháp: Năm học Xếp loại kiểm tra Giỏi Khá Trung bình Yếu, 15 Số học sinh đem so sánh 2018-2019 2019-2020 2020-2021 100 100 100 5% 30 30% 50 50% 15 15% 6% 37 37% 45 45% 12 12% 8% 42 42% 40 40% 10 10% 2.4.2 Kết sau áp dụng biện pháp: Xếp loại kiểm tra Năm học Số học sinh đem so sánh 2018-2019 100 2019-2020 2020-2021 100 100 Giỏi Khá Trung bình Yếu, 17 17% 60 60% 20 20% 3% 22 22% 62 62% 16 16% 0% 30 30% 65 65% 5% 0% Từ bảng tổng hợp ta thấy kết học tập học sinh phần nâng cao rõ rệt Minh chứng Đề bài: Trong thí nghiệm Y-âng giao thoa ánh sáng, nguồn phát sáng đồng thời hai xạ đơn sắc, có bước sóng 0,72 μm 0,45 μm, khoảng cách khe kết hợp a = mm, khoảng cách từ hai khe đến D = 1m Xác định vị trí vân sáng trùng thứ kể từ vân trung tâm A.7,2mm B 10,8mm C.72 mm D.1,08mm Trước áp dụng biện pháp HS: Hoàng Thùy Linh Lớp 12A6 16 Sau áp dụng biện pháp HS: Hoàng Thùy Linh Lớp 12A6 Đề bài: Trong thí nghiệm I âng giao thoa ánh sáng, khoảng cách hai khe a = 2mm, khoảng cách từ hai khe đến ảnh D = 2m Nguồn S phát đồng thời hai xạ có bước sóng λ1 = 0,5µm λ2= 0,4µm Trên đoạn MN = 30mm (M N bên O OM = 5,5mm) có vân tối xạ λ2 trùng với vân sáng xạ λ1: 17 A 12 B 15 C 14 D 13 Trước áp dụng biện pháp Lớp 12A6 Sau áp dụng biện pháp Lớp 12A6 Kết luận, kiến nghị Trên kinh nghiệm thân tích lũy, đúc rút từ thực tế giảng dạy mơn Vật lí lớp 12 Trường THPT trình nghiên cứu tài liệu tham khảo Tôi mong thầy giáo, cô giáo đồng nghiệp góp ý Tơi xin cam đoan báo cáo viết, khơng chép nội dung người khác 18 Xác nhận Hiệu trưởng Ngày 15 tháng năm 2022 Tác giả Lê Thị Vui 19 ... nhanh dạng tập vân trùng phần giao thoa ánh sáng hai xạ đơn sắc Dạng 1: Hai vân sáng xạ trùng Dạng 2: Hai vân tối hai xạ trùng Dạng 3: Vân sáng xạ trùng vân tối xạ Dạng 1: Các vân sáng hai xạ trùng. .. tương tự để giải tập giao thoa với ba xạ đơn sắc Trong năm vừa qua hướng dẫn học sinh lớp 12 Trường THPT Lê Lợi giải tập vân trùng tượng giao thoa ánh sáng với hai xạ đơn sắc theo phương pháp Kết... số vân sáng xạ λ1 , xạ λ số vân trùng Mở rộng: Đối với toán giao thoa nhiều ánh sáng đơn sắc phương pháp giải tương tự BẢNG GHI NHỚ Hai vân sáng trùng Lập tỉ số k1 k2 = λ2 λ1 = p q Vị trí vân