Bài giảng giao thoa ánh sáng

Khóa h ọc LTĐHĐB Vật Lí –Thầy Đoàn Công Thạ o Giao thoa ánh sáng Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 1 - A. Tóm tắt lý thuyết 1. Thí nghiệm (SGK) 2. Hiệu đường truyền, tọa độ vân gioa thoa, khoảng vân, đo bước sóng ánh sáng bằng hiện tượng giao thoa a. Hiệu đường truyền: 2 1 r r ∆ = − Xét 2 2 2 1 1 1 ( ) 2 a S H M r D x∆ ⇒ = + − (1) 2 2 2 2 2 ( ) 2 a S H M r D x∆ ⇒ = + + (2) Lấy (2)-(1) 2 2 2 1 2 1 2 1 2ax ( )( ) 2ax r r r r r r⇒ − = ⇔ + − = Vì : 2 1 2 1 2 1 , 2 ax ax D x a r r D r r r r D D >> ⇒ + ≈ ⇒ − = ⇒ ∆ = − = b. Tọa độ vân sáng, tối trên M *Nếu M ≡ vân sáng: ; 0, 1, 2 S S ax D k x k k D a λ λ ∆ = = ⇒ = = ± ± + s0 0 0 k x = → = → vân sáng trung tâm + S1 1 D k x a λ = ± → = ± → 2 vân sáng bậc 1 + S2 2 2 D k x a λ = ± → = ± → 2 vân sáng bậc 2 *Nếu M ≡ vân tối: 1 1 ( ' ) ( ' ) ; ' 0, 1, 2 2 2 T T ax D k x k k D a λ λ ∆ = = + ⇒ = + = ± ± + 1 1 ' 0; 1 2 T D k k x a λ = = − ⇒ = ± : hai vân sáng bậc 1 + 2 3 ' 1; 2 2 T D k k x a λ = = − ⇒ = ± : hai vân sáng bậc 2 c. Khoảng vân giao thoa trên màn ( 1) ( ' 1) ' S k Sk T k Tk D i x x x x a λ + + = = = − = 1 ( ' ) 2 S T D i a D x k ki a x k i λ λ  =    = =    = +   d. Đo bước sóng nhờ hiện tượng giao thoa . D a i i a D λ λ = ⇒ = GIAO THOA ÁNH SÁNG (TÀI LIỆU BÀI GIẢNG) Giáo viên: ĐOÀN CÔNG THẠO Khóa h ọc LTĐHĐB Vật Lí –Thầy Đoàn Công Thạ o Giao thoa ánh sáng Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 2 - Nhờ đo bước a, i, D từ đó tính λ . Nhờ phương pháp này người ta tìm ra được quy luật mỗi 1 ánh sáng đơn sắc có một bước sóng hoàn toàn xác định, với quy luật từ ánh sáng đỏ đến tím bước sóng giảm dần từ 0,76 0,4 m m µ µ → B. Bài tập Bài tập 1: Cho thí nghiệm I âng, biết a=1mm, D=3m, 0,5 m λ µ = 1.Tìm tạo độ vân sáng bậc 2, tọa độ vân tối bậc 4, tính khoảng cách giữa 2 vân này 2.Tính khoảng cách từ vân trung tâm đến vân sáng bậc 10, khoảng cách giữa 4 vân sáng liên tiếp Cho MN có tọa độ trên màn E. Tìm số vân sáng, vân tối trong đoạn MN, kể cả điểm MN Hướng dẫn giải 1. 3 4 , S T x x ? 6 3 3 0,5.10 .3 1,5.10 1,5 10 D i m m a λ − − = = = = 3 4 3 1 ( ' ) 3,5 2 S T x ki i x k i i = ± = ± = ± + = ± + Nếu 2 vân cùng phía: 34 3,5 3 0,5 l i i i = − = + Nếu 2 vân khác phía: 34 3,5 3 6,5 l i i i = + = 2. 0_10 4 , l l ? 0_10 4 10 3 l i l i = = 3.Tìm số vân: S T , N N ? a. Số vân sáng: S 20 1,5 30; 17 M N x ki x k k Z N ≤ ≤ ⇔ ≤ ≤ ∈ ⇒ = vân b.Số vân tối: 1 ( ' ) 2 M N x k i x ≤ + ≤ Bài tập 2: (khảo sát sự trôi vạch vân) Cho thí nghiệm I âng biết a, D. Nhưng ở đó S được phép chuyển động trong mặt phẳng vuông góc với SH (SH nằm trên mặt phẳng trung trực giữa 2 khe) mặt phẳng đó cách màn một khoảng 1 D rất lớn 1. Tìm vị trí vân trung tâm khi S có tọa độ 1 x 2. S chuyển động đều với vận tốc 1 v 3. S dao động điều hòa với phương trình: 1 1 1 1 os( ) x Ac t ω ϕ = + 4. Giả sử S nằm trên trung trực 2 khe, để có sự hoán vị của vân sáng sang vân tối gần nhất từ gốc O thì S phải di chuyển 1 đoạn là bao nhiêu (biết λ ) Hướng dẫn giải Giả sử S có tọa độ 1 x thì: 2 2 1 1 2 1 2 1 ( ' ) ( ' ) ( ' ') ( ) r r r r r r r r ∆ = + − + = − + − Vì 1 2 1 1 1 1 1 1 2 1 ax ' ' ax ax , , , ax r r D D D x x a D D r r D  − =   >> ⇒ ⇒ ∆ = +   − =   Gọi x tương ứng là tọa độ vân sáng trung tâm thì: 1 0 0 1 1 1 ax ax ( ) 0 0 D x x x D D D ∆ = ⇔ + = ⇒ = − (1) Khóa h ọc LTĐHĐB Vật Lí –Thầy Đoàn Công Thạ o Giao thoa ánh sáng Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 3 - 1. Nếu 1 x cố định thì (1) 0 1 1 D x x D ⇒ = − Nhận xét: S, H, vân tâm thẳng hàng 2. Nếu S chuyển động đều 1 1 . x v t = , (1) 0 1 0 1 1 1 x D d D x v t v v D dt D ⇒ = − ⇒ = = − Nhận xét: Vân trung tâm cũng như hệ vân, đều chuyển động đều, dấu (-) chứng tỏ 0 v v ↑↓   3. Nếu S dao động điều hòa: 1 1 1 1 os( ) x Ac t ω ϕ = + (1) 0 1 1 1 1 os( ) D x A c t D ω ϕ ⇒ = − + Nhận xét: Hệ vân dao động điều hòa xung quanh VTCB, với biên độ bằng 0 1 1 D A A D = , vận tốc góc 1 ω , ngược pha với 0 x 4. Tìm 1 x để có sự hoán vị Điều kiện: 0 1 1 1 2 2 i i D x x x D = ± ⇔ ± = ± ⇒ Bài tập 3 : (bài tập tìm dải quang phổ bậc n và số vân sáng tối trùng nhau tại 1 điểm) Cho thí nghiệm I âng biết a=1mm, D=2m, S là nguồn sáng trắng 1. Giải thích hiện tượng xuất hiện trên màn E 2. Tìm bề rộng giải quang phổ bậc 1, 2, n 3. Tại điểm có tọa độ 2cm trên màn có bao nhiêu vân sáng trùng nhau, bao nhiêu vân tối trùng nhau, chỉ rõ bậc và bước sóng Giáo viên : Đoàn Công Thạo Nguồn : Hocmai.vn . i λ λ  =    = =    = +   d. Đo bước sóng nhờ hiện tượng giao thoa . D a i i a D λ λ = ⇒ = GIAO THOA ÁNH SÁNG (TÀI LIỆU BÀI GIẢNG) Giáo viên: ĐOÀN CÔNG. (SGK) 2. Hiệu đường truyền, tọa độ vân gioa thoa, khoảng vân, đo bước sóng ánh sáng bằng hiện tượng giao thoa a. Hiệu đường truyền: 2 1 r r ∆ = − Xét