(TIỂU LUẬN) CHỦ đề 2 GIAO THOA ÁNH SÁNG

CHỦ ĐỀ GIAO THOA ÁNH SÁNG MỤC LỤC A TĨM TẮT LÍ THUYẾT Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng 2 Hiện tượng giao thoa ánh sáng B PHƯƠNG PHÁP GIẢI CÁC DẠNG TOÁN Dạng BÀI TOÁN LIÊN QUAN ĐẾN GIAO THOA VỚI ÁNH SÁNG ĐƠN SẮC Khoảng vân, vị trí vân Thay đổi tham số a D .6 Số vân trường giao thoa đoạn BÀI TẬP TỰ LUYỆN DẠNG 10 DẠNG BÀI TOÁN LIÊN QUAN ĐẾN GIAO THOA VỚI ÁNH SÁNG HỖN HỢP 16 Số vạch sáng trùng giao thoa I−âng đồng thời với λ , λ 16 2 Số vạch sáng nằm vân sáng bậc k1 λ1 vân sáng bậc k2 λ2 17 Biết vân trùng xác định bước sóng 21 Xác định vị trí trùng hai hệ vân 22 Số vị trí trùng hai hệ vân 25 Vạch sáng màu với vạch sáng trung tâm 27 a Trường hợp xạ 27 b Trường hợp xạ 33 Giao thoa với ánh sáng trắng 39 Độ rộng vùng tối nhỏ 43 Vị trí gần O có nhiều xạ cho vân sáng .45 BÀI TẬP TỰ LUYỆN DẠNG 47 DẠNG BÀI TOÁN LIÊN QUAN ĐẾN GIAO THOA I−ÂNG THAY ĐỔI CẤU TRÚC 57 Giao thoa môi trường chiết suất n 57 Sự dịch chuyển khe S 58 Bản thủy tinh đặt trước hai khe S S2 62 Dùng kính lúp quan sát vân giao thoa .64 Liên quan đến ảnh vật qua thấu kính hội tụ 65 Các thí nghiệm giao thoa khác I−âng [NÂNG CAO – HS CHỈ THI THPT QG KHÔNG HỌC] .66 BÀI TẬP TỰ LUYỆN DẠNG 69 A TÓM TẮT LÍ THUYẾT Hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng Hiện tượng truyền sai lệch so với truyền thẳng ánh sáng gặp vật cản gọi tượng nhiễu xạ ánh sáng − Hiện tượng nhiễu xạ giải thích thừa nhận ánh sáng có tính chất sóng Mỗi ánh sáng đơn sắc coi sóng có bước 2sóng xác định Hiện tượng giao ánh sáng −Ánh sáng từ thoa bóng đèn Đ → E trơng thấy hệ vân có nhiều màu a Thí nghiệm giao ) thoa sáng −Đặt kínhY−âng màu Kvề(đỏ → ánh E có màu đỏ có dạng vạch sáng đỏ tối xen kẽ, song song cách − Giải thích: Hai sóng kết hợp phát từ S , S gặp E giao thoa nhau: + Hai với sóng gặp tăng cường lẫn → vân sáng +Hai sóng gặp triệt tiêu lẫn → vân tối + Chú ý: Hai nguồn sáng kết hợp hai nguồn phát hai sóng ánh sáng có bước sóng hiệu số pha dao động hai nguồn không thay đổi theo thời gian b.Vị trí vân sáng −Hiệu đường đi: −Để A vân sáng thì: − Vị trí vân sáng: − Vị trí vân tối: c Khoảng vân với bậc giao thoa Với +Định nghĩa: Khoảng vân i khoảng cách hai vân sáng, hai vân tối liên tiếp + Cơng thức tính khoảng vân: +Tại O vân sáng bậc xạ: vân hay vân trung tâm, hay vân Chú ý: Trong thí số nghiệm giao thoa với khe Y−âng, bỏ kính lọc sắc (tức dùng ánh sáng trắng), ta thấy có vạch sáng trắng giữa, hai bên có dải màu cầu vồng, tím trong, đỏ ngồi (Hình bên) d Ứng dụng: −Đo bước sóng ánh sáng Nếu biết i, a, D suy Bước sóng màu sắc +Mỗi xạ đơn sắc ứng với bước sóng chân +khơng xác định Mọi ánh sáng đơn sắc mà ta nhìn thấy có: + Ánh sáng trắng Mặt Trời hỗn hợp vô số ánh sáng đơn sắc B PHƯƠNG PHÁP GIẢI CÁC DẠNG TỐN Bài tốn liên quan đến giao thoa với ánh sáng đơn sắc Bài toán liên quan đến giao thoa với ánh sáng hôn hợp Bài toán liên quan đến giao thoa I−âng thay đối cấu trúc Dạng BÀI TOÁN LIÊN QUAN ĐẾN GIAO THOA VỚI ÁNH SÁNG ĐƠN SẮC Khoảng vân, vị trí vân *Hiệu đường hai sóng kết hợp đến M: * Khoảng vân: * Vân sáng: * Vân sáng trung tâm: Vân sáng bậc 1: Vân sáng bậc …………………………………… 2: sáng bậc Vân k: * Vân tối: Vân tối thứ 1: Vân tối thứ …………… 2: Vân tối thứ n: Ví dụ 1: Một khe thí nghiệm Young làm mờ cho truyền 1/2 so với cường độ Kếtbiến là: A.khe vâncòn giaolại thoa B vạch sáng trở nên sáng vạch tối tối C vân giao thoa tối D vạch tối sáng vạch sáng tối Hướng dẫndo nguồn nguồn gửi tới M biên * Gọi A , A A biên độ dao đọng hợp độ dao M động tổng M +Tại M1 vân sáng: +Tại M vàn tối:M A = A A 2− A (giả sử > A ) * Giả sử I’ A’ = A2 / = I / +2 Vân sáng A’ = A + biên độ giảm nên cường độ sáng A / tối A’M = 1A −2 A giảm +Vân M / Chọn D biên độ tăng nên cường độ sáng tăng Ví dụ 2: (CĐ−2010) Hiện tượng sau khẳng định ánh sáng có tính A chất Hiện sóng? tượng giao thoa ánh B Hiện tượng quang điện sáng C Hiện tượng quang điện D Hiện tượng quang phát quang Hiện tượng giao thoa ánh sáng chứng thực nghiệm quan trọng khẳng định Hướng dẫn ánh sáng có tính chất sóng.Chọn A Ví dụ 3: Trong thí nghiệm Y−âng giao thoa ánh sáng, hai khe chiếu ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ Nếu M quan sát có vân tối thứ tư (tính vân sáng trung tâm) điểm hiệu đường củaB ánh A 3,5λ λ C 2,5 λ D λ sáng từ hai khe S , S đến M có độ lớn Hướng dẫn Vân tối thứ hiệu Chọn A đường đi: Ví dụ 4: Trong thí nghiệm giao thoa I âng khoảng cách hai khe mm khoảng cách mặt phẳng chứa hai khe vàmàn ảnh m Giao thoa với ánh sáng đơn sắc màu vàng có bước sóng 0,58 µm Tìm vị trí vân sáng bậc ánh A ± 0,696 mm B ± 0,812 mm C 0,696 mm dẫn Hướng D 0,812 mm Chọn A Ví dụ 5: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng Iâng người ta sử dụng ánh sáng đơn sắc Giữa hai điểm M N cách (mm) có vân sáng mà M vân sáng đó, cịn tạiA N±3 vị trí vân mm B +0,3 C +0,5 D +5 mm tối Xác định vị trí mm vân tối thứ kể từmm vân Hướng sáng trung dẫn tâm Chọn A Ví dụ 6: Trong thí nghiệm giao thoa lâng, khoảng cách từ khe đến m, khoảng cách khe 1,5 mm, ánh sáng đơnvàn sắcsáng sử dụng bên so với trungcó bước sóng 0,6 µm Khoảng cách vân sáng bậc bên tâm là: vân tối thứ C 2,6 mm D mm A mm B 2,8 mm Hướng dẫn Chọn C Ví dụ 7: Trong thí nghiệm lâng (Y−âng) giao thoa ánh sáng đơn sắc, hai khe hẹp cách mm, mặt phẳng chứa hai khe cách quan sát 1,875 m Khoảng cách vân sáng liên tiếp A 3,60,48 mm Bước sóng B 0,40 µm µm C 0,60 µm D 0,76 µm ánh sáng dùng thí nghiệm Hướng dẫn Chọn A Ví dụ 8: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng với khe Young; Khoảng cách hai khe mm, khoảng cách từ hai khe đến 1,5 m Trên màn, người ta đo khoảng cách từ vân sáng bậc đến vân A sáng λ = bậc B λ = C λ = D λ = phía so với vân trung tâm 4,5 mm Bước sóngdẫn dùng 0,45µm nghiệm 0,4µm 0,5µm 0,6µm Hướng Chọn C Ví dụ 9: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng với khe Iâng: khoảng cách hai khe mm, khoảng cách từ hai khe đến quan sát m Giữa hai điểm P, Q quan sát đối xứng qua vân sáng tâm có 11 A λtrung = 0,65 µm B λ = 0,5 C λ = 0,6 D λ = 0,45 vân sáng, P Q hai vân sáng.µm Biết Hướng khoảng cáchµm PQ mm Bước sóng nguồn µm dẫn phát nhận giá trị Chọn D Chú ý: Để kiểm tra M vân sáng hay vân tối M vân sáng hay vấn tối ta vào: : Nếu tọa độ +Số nguyên → Vân +sáng; Số bán nguyên → Vân Nếu : tối.cho hiệu đường đi: =Số nguyên → Vân =sáng nguyên → vân Ví dụSố 10:bán Trong thí nghiệm giao thoa I-âng, khoảng cách hai khe 1,2mm, khoảng tối cách mặt phẳng chứa hai khe ảnh 2m Người ta chiếu vào khe I-âng ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,6 µm Xét hai điểm M N có tọa độ mm 15,5 mm vị trí vân sáng hay vân tối A M sáng bậc 2;N tối thứ 16 C M sáng bậc 2; N tối thứ B M sáng bậc 6; N tối thứ 16 D M tối 2; N tối thứ Hướng dẫn Suy ra: + Vân sáng bậc + Chọn B Tối thứ Ví dụ 11: Trong thí nghiệm Y−âng giao thoa ánh sáng, nguồn sáng gồm xạ có bước lần λ 720 nm, λ = 540 3nm, λ = 4324 nm λ = 360 nm Tại điểm M vùng giao = sóng lượt thoa màhai hiệu khoảng cách đến khe 1,08 µmA.có vânbậc sáng B tối thứ xạ xạ λ4 λ1 C sáng bậc D sáng bậc xạ xạ λ2 Vânλ1.sáng: Hướng dẫn Vân tối: Chọn B Ví dụ 12: Ánh sáng từ hai nguồn kết hợp có bước sóng 750 nm truyền đến điểm mà hiệu đường hai nguồn sáng 0,75 µm Tại điểm quan sát thay ánh sáng có màu chuyển thành cực đại A Từ cựcánh đạisáng bước nm? mộtsóng màu500 khác B Từ cực đại giao thoa chuyển thành cực tiểu giao thoa C Từ cực tiểu giao thoa chuyển thành cực đại giao thoa D Cả hai trường hợp quan sát thấyHướng cực tiểu dẫn Vân sáng bậc Vân tối thứ Chọn B Thay đổi tham số a D Khi thay đổi khoảng cách hai khe (thay đổi a) điểm M lúc đầu vân sáng (tối) chuyển thành vân tối (sáng) có bậc cao thấp tùy thuộc a tăng hay giảm Khi thay đổi khoảng cách hai khe đến (thay đổi D) điểm M lúc đầu vân sáng (tối) chuyển thành vân tối (sáng) có bậc cao thấp tùy thuộc D giảm hay tăng Ví dụ 1: Trong thí nghiệm Y-âng giao thoa với ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ khoảng cách hai khe hẹp a, khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe hẹp đến quan sát 2m Trên mànmm quan tạivịđiểm M sáng không thay đổi M có vân sáng bậc 0,3 saosát cho trí vân cách vân sáng trung tâm có vân sáng bậcµm Khi thay khoảng Giá trị λ bằng? A 0,60 µm B 5mm, 0,50 µm C 0,45 D đổi 0,75 µm cách hai khe hẹp đoạn Hướng dẫn Vì bậc vân tăng nên a tăng thêm: Chọn D Ví dụ 2: Trong thí nghiệm Young giao thoa với ánh sáng đơn sắc xác định, điểm M quan sát làso vân Sau giảm cách vớisáng vân bậc sáng5.trung tâm Bankhoảng đầu khoảng cách hai khe đoạn 0,2 mm M trở thành vân tối thứ hai khe D mm A 2,2 mm B 1,2 mm C mm Hướng dẫn Chọn C Ví dụ 3: Trong thí nghiệm Y−âng, nguồn S phát xạ đơn sắc , quan sát cách mặt phẳng hai khe đổi mộtD, khoảng cách 1hai khoảng không đổi khe S S = a thay (nhưng S S ln cách S) Xét điểm M màn, lúc đầu vân sáng bậc 4, giảm tăng khoảng cách S S mộtlàlượng Δa tạik bậc 3k Nếu tăng khoảng vân sáng bậc cách S S thêm 2Δa là? B vân sáng A vântại tốiMthứ C vân sáng bậc D vân sáng bậc bậc Hướng dẫn Chọn D Ví dụ 4: Trong thí nghiệm giao thoa Iâng, khoảng cách hai khe mm Giao thoa thực với ánh sáng đơn sắccm có theo bướcphương sóng λ vng góc điểm Mmặt có tọa độ 1,2 tríMvân bậcsáng Nếu 25 với phẳng hai mm khe thìvịtại vịsáng trí vân bậcdịch thêm đoạn Xác xa định bướcmột sóng A 0,4 µm B 0,48 µm C 0,45 µm D 0,44 µm Hướng dẫn Chọn A Ví dụ 5: Trong thí nghiệm Y−âng giao thoa ánh sáng, hai khe chiếu ánh sáng đơn sắc, khoảng cách hai khe 0,6 mm Khoảng vân quan sát đo mm Từ vị trí ban đầu, tịnh tiến quanµm sát đoạnB.25 cm µm lại gần mặt chứa hai D khe thìµm khoảng vân A 0,64 0,60 C phẳng 0,45 µm 0,48 0,75 mm Bước Hướng dẫn sóng ánh sáng dùng thí nghiệm Ví dụ 6: Trong thí nghiệm giao thoa lâng, khoảng cách hai khe 0,5 mm Giao thoa thực với ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ điểm M có tọa độ mm vị trí vân sáng bậc Nếu dịch xa thêmB.một A 0, µm 0,5 µm C 0,6 µm D 0,64 µm đoạn 50/3 (cm) theo phương vng góc với mặtdẫn phẳng hai khe M vị trí vân tối thứ Hướng Tính bước sóng Chọn B Ví dụ 7: Thực thí nghiệm Y âng giao thoa với ánh sáng có bước sóng λ Khoảng cách hai khe hẹp 0,5 mm Trên quan sát, điểm M cách vân trung tâm 4,2 mm có vân sáng bậc Giữ cố định điều kiện khác, di chuyền dần quanC sát theo đường thằng A 0,6 µm B 0,5 µm 0,7dọc µm D 0,4 µm.vng góc với mặt phẳng chứa hai khe xa cho Hướng dẫn đến vân giao thoa M chuyển thành vân tối lần thứ ba khoảng dịch 0,6 m Vị trí điểm M: Bước sóng λ bằng: Ban đầu vân tối tính từ vân tâm đến M có tọa độ 0,5i, 1,5i, 2,5i 4,5i Khi dịch xa 0,6m M trở thần vân tối lần thứ hay Từ (1) (2) tính Chọn C Ví dụ 8: Trong thí nghiệm giao thoa Y−âng, nguồn S phát ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ người ta đặt quan sát cách mặt phẳng hai khe khoảng D khoảng vân 1,5 mm Khi khoảng cách từ quan sát đến phẳng hai DC.−2 ΔD D + ΔDD.thì khoảng A mặt mm B khe 3,5 mm mm 2,5 mm vân thu tương ứng i 2i Hướng dẫn Khi* khoảng cách từ quan sát đến mặt phẳng hai khe D + 2ΔD khoảng vân Khoảng vân giao mànthoa: là: * Khi D’ = D + 2ΔD = 5D/3 khoảng vân: Chọn D Số vân trường giao thoa đoạn * Số vân trường Trường giao thoa vùng sáng có vân giao thoa Bề rộng trường giao thoa L khoảng cách ngắn hai mép vùng giao thoa Thông thường bề rộng trường giao thoa đối xứng qua vân trung tâm /2 Để tìm số vân sáng, tối trường giao thoa ta thay vị trí vân vào điều kiện được: Hoặc áp dụng công thức giải nhanh: * Số vân đoạn MN nằm gọn trường giao thoa +Tại M N hai vân sáng: +Tại M N hai vân tối: +Tại M vân sáng N vân tối: +Tại M vân sáng N chưa biết: + Tại M vân tối N chưa biết: +Cho tọa độ M (số giá trị nguyên k số vân sáng, số giá trị N: nguyên m số vân tối) Ví dụ 1: Trong thí nghiệm Y−âng giao thoa ánh sáng, khoảng cách hai khe 0,5 mm Khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe đến m Ánh sáng đơn sắc dùng thí nghiệm có bước sóng 0,5 µm.B.Vùng A 15 17 C 13 D 11 giao thoa rộng 25,8 mm (vân trung tâm giữa), số vân sáng là: Hướng dẫn Chọn C Ví dụ 2: (ĐH−2010) Trong thí nghiệm Y−âng giao thoa ánh sáng, hai khe chiếu ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,6 µm Khoảng cách hai khe mm, khoảng cách từ mặt phẳng chứa haivân khe đến B A 19 17 vân C 15 vân D 21 vân quan sát 2,5 m, bề rộng miền giao thoaHướng 1,25 dẫncm Tổng số vân sáng vân tối có miền giao thoa Chọn B Ví dụ 3: Trong thí nghiệm Iâng giao thoa ánh sáng, khoảng rộng 2,5 mm có vân tối biết đầu vân tối đầu vân sáng Biết bề rộng trường giao thoa 8,1 mm Tổng sổ A vân 19.sáng vân B tối 17 C 16 D 15 có miền giao thoa Hướng dẫn Chọn B Ví dụ 4: Trong thí nghiệm giao thoa Iâng với ánh sáng đơn sắc quan sát 21 vạch sáng mà khoảng cách hai vạch sáng đầu cuối 40 mm Tại hai điểm M, N hai vị trí A hai 40 vân sáng B 41 C 12 D 13 Hãy xác định sô vân sáng đoạnHướng MN biết khoảng cách hai điểm dẫn 24 mm Chọn D Ví dụ 5: Trong thí nghiệm giao thoa Iâng, quan sát hai vân sáng qua hai điểm M P Biết đoạn MP dài 7,2 mm đồng thời vng góc với vân trung tâm số vân sáng đoạn MP nằm khoảng từ 11 đến vị trí vân tối Số vân tối A 15 11 Tại điểm N B.thuộc 12 MP, cách M C 13 đoạn 2,7 mm D 14 quan sát Hướng dẫn MP Số vân sáng đoạn (mm) MP: Vì M vân sáng N vân tối nên: Số vân tơi đoạn Chọn B MP: Ví dụ 6: (ĐH−2012) Trong thí nghiệm Y−âng giao thoa ánh sáng, nguồn sáng phát ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ1 Trên quan sát, đoạn thăng MN dài 20 mm (MN vng góc 2với hệ vântại giao thoa) 10một vân giao thoa, số vân sáng đoạn M vị trícó vân lúc tối,này M MN N vị trí hai vân sáng Thay ánh sáng ánh sáng đơn sắc có bước A.7.sóng λ = 5λB./35 C 8.Hướng dẫn D Ta có Chọn A (Lúc đầu, M vân sáng (k số nguyên) Vì 0,6k khơng thể số bán nên 0,6k số nguyên, tức sau nguyên Mđược vân sáng).thí nghiệm giao thoa Iâng với ánh sáng đơn sắc khoảng vân giao thoa 0,5 Vílàdụ 7: Trong mm Tại hai điểm M,A N 36 cách vân sáng Số vân tối đoạn B 37 18,2 mm C 41.đó M vịD.trí15 MN Hướng dẫn Chọn A Ví dụ 8: Trong thí nghiệm Y−âng giao thoa ánh sáng, khe hẹp chiếu sáng ánh sáng đơn sắc Khoảng vân 1,2 mm Trong khoảng hai điểm M N với vân2 vân A phía vânso sáng B vân sáng vân sáng tối.trung tâm, cách vân trung tối.tâm mm 4,5 mm, quan sát được? C vân sáng vân D vân sáng vân tối.hai điểm M N tối Vì phía so với vân sáng trung tâm nên Hướng dẫn = chọn x M = +2 mm xN 4,5 mm Chọn A Ví dụ 9: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng với khe I−âng, hai khe cách mm, khoảng cách từ hai khe tới quan sát m Ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ = 0,5 µm Cho M N hai điểm nằm trường thoa, chúng khác phíasáng, 36 so vân với vân giữa, có OM = 12,3 mm, A 35giao vân sáng, 35 vânnằm B 36 vân ONtối = 5,2 mm Số vân tối sáng vân số vân tối 36 MN C 35 sáng, vânđoạn D 36làvân sáng, 35 vân tối tối Khoảng Hướng dẫn vân: Vì hai điểm M N hên khác phía so với vân sáng trung tâm nên chọn Ví dụ 10: (THPTQG − 2017) Trong thí nghiệm Y−âng giao thoa với ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,6 µm Biết khoảng cách hai khe 0,6 mm, khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe đến mànmm quan sát khoảng m M N có số vân 9,7 Trong Trên màn, hai điểm M vàB.N9.nằm khác phíaC so6.với vân sáng trung sáng A 7.là D tâm, cách vân trung tâm 5,9 mm Hướng dẫn * Từ Có giá trị nguyên Chọn A Chú ý: Nếu cho nguồn S dao động điều hòa theo phương song song với S1S2 với phương trình hệ vân giao thoa dao động dọc theo trục Ox với phương Trong thời gian T/2 hệ vân giao thoa dịch chuyển quãng đường 2A,này số vân đoạn sáng Suy ra, số vân sáng dịch chuyển qua O sau khoảng thời gian T/2, T, (s) vàS, t (s) S, 2lần s t.f.2lượt ns n 2n f n Ví dụ 11: Trong thí nghiệm lâng giao thoa ánh sáng đơn sắc cho vân giao thoa E khoảng đovới 1,5vân mm Biết khe S cách mặt phẳng 2hai khe S S khoảng d mặt phẳng hai khekhoảng S S cách E D =màn 3d Nếu cho nguồn S dao động điều hòa theo quy luật u = l,5cos3πt (mm) (t đo giây) theo phương song song với trục Ox đặt mắt O thấy có vân sáng dịch chuyển qua A 21 B 28 C 25 D 14 giây? Hướng dẫn Số vân sáng dịch chuyển qua giây Chọn A t.f.2n = 21 Ví dụ 12:s Trong thí nghiệm Y−âng giao ánh sáng, quan sát điểm O đường thẳng vng góc với mặt phẳng chứa hai khe (gọi đường d), điểm M vị trí vân sáng Dịch chuyển dọc theo (d), xa mặt phẳng chứa hai khe đoạn nhỏ 1/7 m M xuất vân tối Nếu tiếp tụcA.dịch chuyển xa thêm nhỏ 60 lần B 80ralần C đoạn 100 lần D 40 16/35 lần m M lại có vân tối Giả sử cho Hướng dẫn dao động quanh O dọc theo (d) với phương trình y = 30cos20πt (y tính cm, t tính * Lúc M từ thời vân sáng bậc k: s).đầu Tính điểm t = lần 0, giâytối tạivà M lần có * Dịch M vân hai M cũnglần xuất vân tối? vân tối: M vân sáng bậc * Biên độ dao động A = 0,3 m Vì 1/7 m < A < 0,6 m Một phần tử chu kỉ đầu có lần M cho vân tối với “bậc” là: 3,5 *Khi D’ = D − 0,3 Một phần tử chu kì có lần M cho vân tối với “bâc” là: 4,5; 5, Nửa chu chu kỳ kỉ có Một có 36 lần lần M M cho cho vân vân tối tối Trong s có 10 chu kỳ nên có 60 lần Chọn A Bản thủy tinh đặt trước hai khe S1 S2 Quãng đường ánh sáng từ S1 đến M: Quãng đường ánh sáng từ S2 đến M: d2 Hiện tượng hai sóng kết hợp M: Để tìm vị trí vân trung tâm cho ta: Vân trung tâm với hệ vân dịch phía có đặt thủy tinh (đặt S1 dịch về1S đoạn , đặt S dịch S ) 2 đoạn Vị trí vân sáng bậc k: Vị trí vân tối thứ Ví m: dụ 1: Trong thí nghiệm giao thoa I âng với ánh sáng đơn sắc, khoảng cách hai khe mm, khoảng cách hai khe đến m Người ta đặt thủy tinh có bề dày 12 (pm) có chiết suất 1,5 trước khe S 1.SHỏi hệ A phía B phía S2 là thống nào? mm.vân giao thoa dịch chuyển mm C phía S1 D phía S1 mm.trước1S nên hệ vân dịch về1 mm Đặt Hướng dẫn phía S Hiệu đường thay đơi lượng: Chọn C Ví dụ 2: Quan sát vân giao thoa thí nghiệm Iâng với ánh sáng có bước sóng 0,68 µm Ta thấy vân sáng bậc cách vân sáng trung tâm khoảng mm Khi đặt sau khe S mỏng, bề dày µm vânB.sáng A.20 1,5000 1,1257 C 1,0612 D 1,1523 dịch chuyển đoạn mm Chiết suất mỏng Hướng dẫn Vị trí vân sáng bậc 3: x3 = 3i nên i = 5/3 mm Khi đặt thủy tinh sau S2 hiệu đường thay đổi lượng ꢀ Chọn C Ví dụ 3: Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng Iâng, khe chiếu ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ thủy tinh có bề2dày 20 (µm) có chiết suất 1,5 ta thấy Đặt sau khe S1 vân trung ở1 vị trí sáng trongtâm khoảng I I , có hai vân sáng nằm I I 2 ITìm ),A.cịn đặt sau khe S vân trung tâm vị trí I Khi khơng dùng ban thủy bước sóng λ B 0,45 µm 0,5 µm C 0,4 µm D 0,6 µm tinh, ta thấy có 41 vân Hướng dẫn Chọn A Ví dụ 4: Trong thí nghiệm giao thoa lâng, khoảng cách hai khe 1,5 mm, khoảng cách hai khe đến m Giao thoa thực với ánh sáng đơn sắc 0,44 µm Người ta đặt thủy tinh có bềA dày x =2 (µm) có chiết B C x = D x = suất 1,5 trước khe S2 Vịx=l,32mm trí sau làHướng vị trí dẫn vân sáng bậc 2,4mm 0,88mm 2,88mm Khoảng vân: Vị trí vân trung tâm: Vị trí vân sáng bậc Chọn B 5: Ví dụ 5: Trong thí nghiệm giao thoa Iâng, khoảng cách hai khe 0,5 mm, khoảng cách hai khe đến m Giao thoa thực với ánh sáng đơn sắc 0,44 µm Người ta đặt thủy tinh có bềA dày x =2 (µm) có chiết B x = C x = D x = suất 1,5 trước khe S2 Vị−5,96mm trí sau làHướng vị trí dẫn vân tối thứ −l,96mm 5,96mm 2,4mm Khoảng vân: Vị trí vân trung tâm: Vị trí vân tối thứ 5: Chọn B Chú ý: Đặt thủy tinh sau S hệ vân dịch1 phía S đoạn Dịch S theo phương song song1 với X S phía S hệ vân dịch Để cho 2 chuyển S đoạn hệ vân trở vị trí ban đầu OT = Δx Ví dụ 6: Một khe hẹp S phát ánh sáng đơn sắc chiều sáng hai khe S S song song, cách cách Skhoảng 0,6 mm Khoảng cách từ mặt phẳng hai khe đến S 0,5 m Chắn khe S mỏng thủy tinh có độ dày 0,005 mm chiết suất 1,6 Khe S phải dịch chuyển theo chiều baoSnhiêu đểSđưa A khe dịch B khe S dịch S1 đoạn 2,5 đoạn 2,2 hệcm vân trở lại trí ban đầu chưa đặtmm mỏng D khe S dịch S2 đoạn 2,2 D khe S dịch S2 đoạn 2,5 mm mm Đặt thủy tinh sau S: hệ vân dịchHướng phía dẫn S2 đoạn Dịch S theo phương song song1 2với S S phía S hệ vân dịch Để cho chuyển S đoạn hệ vân trở vi trí ban đầu OT = Δx hay Chọn D Chú ý: Giả sử lúc đầu điểm M khơng phải vị trí vân sáng hay vân tối Yêu cầu phải đặt thủy tinh có bề dày nhỏ (hoặc chiết suất nhỏ nhất) đặt khe đểxM trởkhoảng thành vân Gọi cách từ M đến vân sáng (tối) sảng gần(tối)? nhất.Để giải toán ta làm sau: Nếu vân M phải đưa vân lên, thủy tinh đặt S1 cho Nếu vân M phải đưa vân xuống, thủy tinh Ví đặt dụ 7:ởTrong S1 sao:thí nghiệm giao thoa lâng, khoảng cách hai khe 0,75 mm, khoảng cách hai khe đến m Giao thoa thực với ánh có 1 sáng đơn sắc 0,5 µm Hỏi phải đặt thủy tinh chiết suấtvị 1,5 bềvân dày trở thành trícó nhỏ đặt S hay S vị trí x = +0,8 mm (chiều dương chiều sáng? với chiều từ S đến S ) A Đặt S1 dày 0,4 B Đặt S2 dày 0,4 µm µm C Đặt S1 dày 1,5 D Đặt S2 dày 1,5 µm µm Khoảng Hướng dẫn vân: Vân sáng nằm gần M vân nằm phía M cách M Ta phải dịch vân sáng xuống, thủy tinh phải đặt khe S1 cho: Chọn A Ví dụ 8: Trong thí nghiêm giao thoa Iâng, khoảng cách hai khe 0,75 mm, khoảng cách hai khe đến m Giao thoa thực với ánh có 1 sáng đơn sắc 0,5 µm Hỏi phải đặt thủy tinh chiết suất 1,5 có bề dày trở thành vị trí vân nhỏ đặt S hay S vị tríS2xdày = +0,8 tối? B Đặt 0,4 mm (chiều dương chiều vớiA.chiều S đến S ) Đặt Stừ dày 0,4 µm µm C Đặt S1 dày 0,1 µm D Đặt S2 dày 0,1 µm Khoảng Hướng dẫn vân: Vân sáng nằm gần M vân nằm phía M Ta phải dịch vân sáng cách M xuống, thủy tinh phải đặt khe S2 cho: Khi hiệu đường thay đổi bước sóng hệ thống vân dịch chuyển khoảng vân Do hệ thống vân giao thoa dịch chuyển m khoảng vân hiệu đường thay đổi khoảng thí mλnghiệm hay giao thoa Iâng, thực với ánh sáng đơn sắc bước sóng 0,45 Ví dụ 9: Trong µm Người ta đặt thủy tinh có bề dày e có chiết suất 1,5 trước trước hai khe I−âng qua sát thấy khoảng B vân A 1cóµm 4,5 µm C 0,45 µm D 0,5 µm dịch chuyển qua gốc tọa độ Bề dày thuỷ tinh Hướng dẫn Chọn B Ví dụ 10: Trong thí nghiệm giao thoa Iâng, thực với ánh sáng đơn sắc bước sóng 0,64 µm Nếu đặt thủy tinh có chiết suất 1,64 có bề dày pin trước hai khe I−âng qua sátA.thấy có B C D khoảng vân dịch qua gốc tọa độ? Hướng dẫn Chọn C Dùng kính lúp quan sát vân giao thoa Nếu người mắt khơng có tật dùng kính lúp (có tiêu cự f) để quan sát vân giao thoa trạng thái khơng điều tiết mặt phẳng tiêu diện vật kính lúp đóng vai trị ảnh giao thoa nên Góc trơng n khoảng vân: Ví dụ 1: Trong thí nghiệm I−âng với hai1 khe S , S cách khoảng a = 0,96 mm, vân quanlúp, sát tiêu cự f = cm, đặt cách mặt phẳng hai khe khoảng L = 40 qua kính cm Trong kính lúp (ngam chừng vô cực) người ta đếm 15 vân sáng Khoảng cách tâm hai vân sáng đo 2,1 −3mm vân 10 và−3bước A 3,5.10 rad;Tính 0,5 góc trơng khoảng B 3,75 rad;sóng 0,4 xạ µm µm C 37,5 10−3 rad; 0,4 D 3,5 10−3 rad; 0,5 µm µm Hướng dẫn Chọn B Ví dụ 2: Trong thí nghiệm Young giao thoa ánh sáng với ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ, khoảng cách hai khe a = mm Vân giao thoa nhìn qua kính lúp có tiêu cự cm đặt cách mặt phẳng hai khe khoảng = 45 cm MộtB.người có mắt binh thường sát kính lúp quan sát hệ A 0,62L µm 0,50 µm C 0,58 µm.đặtD.mắt 0,55 vân trạng thái µm Hướng dẫn khơng điều tiết thấy góc trơng khoảng vân 15’ Bước sóng λ ánh sáng Chọn D Ví dụ 3: Trong thí nghiệm Iâng, hai1 khe S , S cách khoảng 1,8 mm Hệ vân quankính sát qua thước đo cho phép ta đo khoảng vân xác tới 0,01 mm Ban lúp, dùng đầu, đo khoảng vân giá trị 2,5 mm Dịch chuyển kính lúp xa thêm 40 cm cho khoảng vân rộng thêm vàA đo0,45 khoảng µm vân B 0,54 µm C 0,432 D 0,75 µm giá trị 4,2 mm Tính bước sóng xạ µm Hướng dẫn Chọn A Liên quan đến ảnh vật qua thấu kính hội tụ Với toán ảnh thật vật qua thấu kính hội tụ, giữ cố định vật cách thấu khoảng L, di chuyển kính khoảng vật mà có hai vị trí thấu kính cách khoảng cho ảnh rõ nét thì: +Ảnh lớn: (1) +Ảnh nhỏ: (2) Ví dụ 1: Một nhơm mỏng, có rạch hai khe hẹp song 2song F F đặt trước mànm.MĐặt mộtgiữa khoảng 1,2 hai khe thau kính hội tụ, người ta tìm hai vị trí thấu kính, cách khoảng 72 cm chomột ta ảnh rõ nét hai khe Ở vị trí mà anh bé khoảng cách hai Bỏ ảnhthấuvàkính chiếu sáng hai khe nguồn điểm S phát ánh 0,4mm sáng đơn sắc có bước sóng λ = 0,6µm Tính khoảng vân giao thoa A 0,45 mm B 0,85 mm C 0,83 mm dẫn Hướng D 0,4 mm HD: Chọn A Ví dụ 2: Trong thí nghiệm giao thoa khe I−âng, khoảng cách từ khe đến 1,5 m Đặt khoảng khe mộtgiữa thấu kính hội tụ cho trục thấu kính vng góc với mặt phẳng khe cách đềuchứa khe Di chuyển thấu kính dọc theo trục chính, người ta thấy có vị trí thấu kính cho ảnh rõ nét 2mm kheBỏ màn, đồng thời ảnh khe trường cách khoảng 1,6 thấu kính đi, chiếu sáng khe ánhhai sáng đơn hợp sắc có bước sóng λ= 0,72 lần làtrên 0,9 mm µmlượt ta thu hệvà vân giao thoa có khoảng vânA.là0,48 B 0,56 C 0,72 D 0,90 mm mm mm mm Hướng dẫn Chọn D Các thí nghiệm giao thoa khác I−âng [NÂNG CAO – HS CHỈ THI THPT QG KHƠNG HỌC] Để có tượng giao thoa thơng thường người ta tách ánh sáng từ nguồn, cho chúng theo hai đường khác nhau, cho chúng gặp Vì hai sóng kết hợp nên chúng giao thoa vớiTrong nhau.thí nghiệm giao thoa I−âng, ánh sáng từ khe S chia làm hai đường1 qua hai Mỗi phương tạo nguồn kết hợp người ta gọi tên riêng cho loại giao khe S S pháp chúng gặp ảnh thoa Các thí nghiệm giao thoa khác quy giao thoa I−âng ta phải xác định a D a Giao thoathoa Lôi Lôi người ta tạo hai nguồn kết hợp Giao cách cho khe sáng S đặt trước gương phẳng miền giao chùm sáng chùm thứ phát trực tiếp từ S, chùm thứ hai phản xạ Giao thoa tương nhưhiện giaotượng thoa Iâng với gương, quan sáttự đựơc giao thoa: thông số sau: a = 2h; D = b Giao thoa lăng kính Fresnel Cấu tạo: Hai lăng kính có góc chiết quang nhỏ giống hệt đặt chung đáy Nguồn sáng đặt mặt phẳng hai Chùm lăng kính Giao thoa: tia tới xuất phát từ S qua lăng kính cho chùm tia ló bị lệch đáy góc (n − 1)A tựa xuất phát từ S1 Chùm tia tới xuất phát từ S qua lăng kính cho chùm tia ló bị lệch đáy góc (n − 1)A tựa xuất phát từ S2 Như vậy, 1S và2 S nguồn sáng kết hợp thực từ nguồn S Trong miền giao hai chùm sáng giao thoa với Có thể xem giống giao thoa lâng với thông số sau: +Khoảng cách hai khe: Khoảng cách từ1 S S đến màn: D = d + +Bề rộng trường giao thoa màn: +Số vân sáng tối đa quan sát màn: c Giao thoa gương Fresnel Cấu tạo: Hai gương phẳng đặt mặt phản xạ quay vào lệch góc nhỏ α Nguồn sáng S đặt trước hai gương Giao thoa: Chùm tia tới xuất phát từ S qua gương thứ cho chùm tia ló tựa xuất phát từ S1 Chùm tia tới xuất phát từ S qua gương thứ hai cho chùm tia ló tựa xuất phát từ S2 Như 1S và2 S nguồn sáng kết hợp thực từ nguồn S Trong miền giao thao hai chùm sáng giao thoa với Có thể xem giao thoa lâng với thông số sau: +Khoảng cách hai khe: a = 1S 2S = +Khoảng cách từ hai khe đến màn: +Bề rộng trường giao thoa E: +Số vân sáng tối đa quan sát ꢀ màn: d Giao thoa Biê *Giao thoa bán thấu lánh Biê kiểu Cấu tạo: Một thấu kính hội tụ cắt thành hai nửa mặt phẳng qua trục Mỗi nửa bị mài lớp dày h dán lại để lưỡng thấu kính Đặt nguồn sáng S mặt phẳng dán Giao thoa: Chùm tiatiêu sáng phát từ khe S, sau chung nằm điểm khúc xạ qua lưỡng lăng kính bị tách thành hai chùm Hai chùm tựa Hai từ hai chùm giao chùm xuất phát S S kết cáchợp ảnh Trong ảo củamiền S qua hai thấu kính hai chùm sáng giao thoa với Có thể xem giao thoa Iâng với thông +Khoảng cách hai số sau: khe: (Các ảnh ảo1 S2, S cách thấu kính khoảng tính theo cơng thức: +Khoảng cách từ hai khe đến màn: + Bề rộng trường giao thoa: +Số vân sáng quan sát tối đa màn: *Giao thoa bán thấu lánh Biê kiểu Cấu tạo: Một thấu kính hội tụ cắt thành hai nửa mặt phẳng qua trục Hai nửa tách tự đoạn nhỏ ε Đặt nguồn sáng S mặt phẳng đối xứng nằm tiêu điểm Giao thoa: Chùm tia sáng phát từ khe S, sau qua lưỡng thấu kính bị tách thành hai chùm Hai chùm tựa xuất phát Như S , S từ S S ảnh thật S qua hai thấu kính sáng kếtmột nguồn S tách Trong miền giao hai chùm sáng hợp bởinguồn thực từ giao thoa với Có thể+Khoảng xem nhưcách giaohai thoa Iâng với thông số sau: khe tính từ: Khoảng cách hai khe tính từ hệ thức: (Các ảnh S1, S2 cách thấu kính khoảng + Khoảng cách từ hai khe đến màn: + Bề rộng trường giao thoa tính từ hệ thức: Ví dụ 1: Trong thí nghiệm giao thoa Lôi khe sáng hẹp S đặt trước mặt gương 1,2 mm cách ảnh đặt vuông góc mặt gương khoảng m Khe S phát ánh sáng đơn sắc có 0,6 µm Xác định khoảng năm A mm cách B 1,5 mm C mm D 2,5 mm vân sáng liên tiếp Hướng dẫn Ví dụ 2: Lưỡng lăng kính Fresnel có góc chiết quang 18.10−3 rad làm thuỷ tinh có chiết suất 1,6 Nguồn sáng đơn sắc S phát ánh sáng có bước sóng 0,48 µm đặt mặt phẳng chung hai đáy cách lăng kính khoảng ảnh E vng gócmm với mặt phẳng haimm đáy lăng kính cách A 1,5 0,25 mm.m Đặt B 0,96 C 0,2 D 0,4 lăng kính khoảng mm Hướng dẫn m Khoảng vân sáng giao thoa Chọn C Ví dụ 3: Hai gương phẳng Frennel lệch với Ánh sáng có bước sóng 0,6 µm gương góc từ S cách giao tuyến hai gương chiếu lên khoảng 10cm Các tia phản xạ từ gương cho hình ảnh thoa trênB.một cách giao tuyến đoạn 270cm Tìm khoảng vân: A giao 3,5 mm 0,84 C 8,4 mmhai gương D 0,48mm mm Hướng dẫn Chọn D Ví dụ 4: Một thấu kính hội tụ tiêu cự 60 cm cưa đơi theo mặt phẳng chứa trục vng góc với tiết diện thấu kính O2 Nguồn sáng S phát xạ đơn sắc có bước sóng 0,64 (µm), đặt trục đối xứng lưỡng thấu kính cách mộtC.khoảng A 1,54 B 0,384 0,482 m ĐặtD.sau 1,2 lưỡng mm thấu kính ảnh vng góc vớimm mm mm dẫn Hướng trục đối xứng lưỡng thấu kính cách thấu kính khoảng 4,5 m khoảng vân giao thoa Chọn B Ví dụ 5: Một thấu kính hội tụ tiêu cự 50 cm cưa đôi theo mặt phẳng chứa trục vng góc với tiết diện1 2thấu kính, cắt nửa lớp dày mm, sau dán lại thành lưỡng thấu kính cóthấu kính quang lưỡng vàtâm cách khoảng 25 cm Đặt sau hrỡng thấu kính ảnh O vàgóc O với Nguồn vng trục sáng đối S phát xạ đơn sắc có bước sóng 0,5 (µm), đặt trục xứng xứng đối lưỡng thấu kính cách thấu kính khoảng m Khoảng vân giao thoa A 0,375 B 0,25 C 0,1875 D 0,125 mm mm mm dẫn mm Hướng Chọn A BÀI TẬP TỰ LUYỆN DẠNG Bài 1: Một thấu kính hội tụ tiêu cự 60 cm cưa đôi theo mặt phẳng chứa trục vng góc với kính, tiết tách đoạn nhỏ mm thành lưỡng thấu kính có 1các quang diện thấu tâm làS O O Nguồn sáng phát xạ đơn sắc có bước sóng λ, đặt trục đối xứng lưỡng thấu kính cách khoảng m Đặt sau lưỡng thấu kính ảnh vng góc với trục đối xứng lưỡng thấu kính cáchB 0,67 A 0,7 (μm) C 0,65 D 0,55 thấu kính khoảng 4,5 m khoảng vân giao thoa 0,33 mm Xácđiểm địnhM bước (μm) (μm) (μm) Bài 2: Giao thoa I−âng với ánh sáng đom sắc khơng khí, hai Nsóng có vân sáng bậc Nếu đưa thí nghiệm vào mơi trường có chiết suất 1,35 số vân sáng vân tối hên Bài 3: đoạn TrongMN thí nghiệm giao thoa I−âng , khoảng cách hai khe 0,2 mm, khoảng cách 29 sáng 28 B 28 sáng 26 tối C 27 sáng 28 tối D 26 sáng 27 haiA.khe đến tối m.tối Giao thoa thực với ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,6 μm Nếu mơi trường mà ánh sáng truyền có chiết A 2,25 B 0,225 C mm D 0,2 mm suất khoảng vângiao bao nhiêu? mm mm Bài 4:4/3 Trong thí nghiệm thoa I−âng khoảng cách hai khe 0,8 mm, khoảng cách hai khe đến 1,6 m Giao thoa thực với ánh sáng đoư sắc có bước sóng λ Nếu giảm bước sóng 0,2 μmA.thì khoảng vân 1,25 B 1,5 C 1,33 D 1,6 giảm 1,5 lần Nếu thực toong trường có chiết suất n thìsáng khoảng mm Bài 5: Thực giao thoa ánh sáng khe I−âng với ánh đcmvân sắclàcó0,9 bước Xác định suất sóng λ.chiết Người ta n đo khoảng cách giữa vân sáng liênsáng tiếp liên 1,2 cm thực giao thoa ánh sáng 4/3 khoảng cách hai vân tiếp Nếu bao nhiêu? nước có chiết A 1,6 mm suất nB.=1,5 mm C 1,8 mm D 2mm Bàl 6: Trong thí nghiệm Young, cách hai khe S S 1,3 mm Nguồn S phát ánh sáng mặt đom phẳng sắc đặthai khe khoảng d phát ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,5 μm cách Nếu dời S theo phương song songm với S S B.một đoạn hệ vân A 0,24 0,26 m mm C 2,4 m dịch chuyển D 2,6một m đoạn 20 khoảng vân Giá 7: trịTrong d thí nghiệm giao thoa ánh sáng đơn sắc qua khe Y−âng, dịch chuyển Bài nguồnsong S theo phương song với S S , S phía thì:A Hệ vân dời phía S2 B Hệ vân dời phía S1 C Hệ vân khơng dịch D Chỉ có vân trung tâm dời phía S2.cách giữa1 hai Bàichuyển 8: Trong thí nghiệm Young, khoảng khe S S đến m Nguồn S phát ánh sáng đơn sắcrađặt cách mặt phẳng hai khe khoảng 0,5 m Neu dời S theo phương song songthì vớivân S Ssáng mộttrung đoạn tâm dịch chuyển đoạn bao mm nhiêu màn? mm thí nghiệm B giao mm thoa I−ângC.khoảng mm cách giữaD khe a, khoảng cách BàiA.9:3Trong hai mm mặt phẳng chứa hai khe ảnh D Thí nghiệm thực với ánh sáng đơn sắc toong khơng khí Từ vị trí ban đầu khe S người ta dịch chuyển theo phương song song với ảnh (và song song với hai khe) khoảng b.chuyển Hỏi chiều với chiều dịch chuyển khe S B Dịch hệkhoảng vân dịch chuyển khoảng bao nhiêu? Biết khoảng cách từ S đến mặt phẳng chứa hai bD/d khe d (bchuyển