chuyên đề sóng ánh sáng đầy đủ cac dạng

Vân tối thứ 3 cách vân trung tâm một khoảng Đs: 3 mm 5/Trong thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng, khoảng cách giữa hai khe bằng 1 mm và khoảng cách từ hai khe đến màn là 2 m.. *Bài tậ

I-Hệ thống công thức:

TÁN SẮC ÁNH SÁNG

- Sự tán sắc ánh sáng là sự phân tách một chùm ánh sáng phức tạp thành các chùm sáng đơn sắc

- Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng có một màu nhất định và không bị tán sắc khi truyền qua lăng kính

- Ánh sáng trắng là hỗn hợp của nhiều ánh sáng đơn sắc có màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím

- Chiết suất của các chất trong suốt biến thiên theo màu sắc của ánh sáng và tăng dần từ màu đỏ đến màu tím

- Ứng dụng: giải thích một số hiện tượng tự nhiên như cầu vồng bảy sắc và được ứng dụng trong máy quang

phổ

* Chiết suất:

v

c

n= ⇒ vtím < vđỏ Góc lệch (khi góc tới nhỏ): D = (n-1)A

GIAO THOA ÁNH SÁNG

1 Hiệu đường đi: d2- d1 ≈ ax

D

2.Vị trí vân:

- Vị trí vân sáng: xs = k D

a

λ

k là bậc giao thoa (k = 0 vân sáng trung tâm; k = ± 1 vân sáng bậc 1; k = ± 2 vân sáng bậc 2; …)

- Vị trí vân tối: xt = (k + ½ ) D

a

λ

(k = 0 vân tối thứ nhất; k = ± 1 vân tối thứ 2; …)

3 Khoảng vân: là khoảng cách giữa hai vân sáng hoặc hai vân tối liên tiếp.

- Công thức: i = D

a

λ

4 Ứng dụng: đo bước sóng của ánh sáng

D

ai

= λ

Trong chân không

f

c

=

λ c = 3.10 8 (m/s), trong môi trường chiết suất n:

n

λ

λ =/ Khi truyền từ môi trường này sang môi trường khác thì:Tần số và chu kì không đổi nhưng bước sóng và vận tốc ánh sáng thay đổi

II-Các dạng bài tập:

1/Dạng 1:Xác định vị trí vân sáng,vân tối:

*Cách làm:

-Tính khoảng vân i theo công thức

-Vị trí vân sáng thứ k: xs = ki

-Vị trí vân tối thú k:xt=(k-1/2)i

*Bài tập mẫu:

Nươi ta thực hiện giao thoa ánh sáng với 2 khe young S1 và S2 biết S1S2 = 1mm Ánh sáng có bứơc sóng

λ = 0,6µm, Màn quan sát cách 2 khe 1 khoảng D=2m

a Tính khoảng vân

b Tính khoảng cách từ vân trung tâm đến vân tối thứ 5

Hướng dẫn:

a i = D

a

λ

=

6

3 3

0, 6.10 2

1, 2.10 ( ) 1, 2( )

−

−

b Vị trí vân tối thứ 5 về phía dương: xT5 = ( 5-1

2)i = (5

-1

2).1,2 = 5,4(mm)

*Bài tập vận dụng

1/Trong thí nghiệm Young về giao thoa với ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ= 0,5µm Khoảng cách từ

hai khe đến màn 1 m, khoảng cách giữa hai khe sáng là 0,5 mm Khoảng cách giữa hai vân sáng liên tiếp là

Đs: 1 mm

2/Trong thí nghiệm Young về giao thoa với những đơn sắc có bước sóng λ= 0,5µm Khoảng cách từ

hai khe đến màn 2 m, khoảng cách giữa hai khe sáng là 1mm Khoảng cách từ vân sáng chính giữa đến vân sáng bậc 4 là

Đs: 4 mm

3/Thực hiện giao thoa ánh sáng bằng hai khe Young cách nhau 0,5 mm; cách màn quan sát 2m Ánh sáng thí nghiệm có bước sóng 0,5 µm Khoảng cách giữa 2 vân sáng liên tiếp trên màn có giá trị nào? Đs:2 mm

4/Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng dùng hai khe Young, khoảng cách giữa hai vân sáng bậc 4 ở hai phía của vân trung tâm đo được là 9,6 mm Vân tối thứ 3 cách vân trung tâm một khoảng

Đs: 3 mm

5/Trong thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng, khoảng cách giữa hai khe bằng 1 mm và khoảng cách

từ hai khe đến màn là 2 m Chiếu hai khe bằng ánh sáng có bước sóng λ, người ta đo được khoảng cách

từ vân sáng chính giữa đến vân sáng bậc 4 là 4,5 mm Bước sóng λ của ánh sáng đơn sắc là

Đs: 0,5625 µm

6/ Trong thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng, biết D = 3 m; a = 1 mm Tại vị trí M cách vân trung

tâm 4,5 mm, ta thu được vân tối thứ 3 Bước sóng ánh dùng trong thí nghiệm là

Đs: 0,60 µm

7/Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng bằng khe Iâng , biết các khoảng cách: a = 0,8 mm, D = 1,6 m Nguồn S phát ra ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ = 0,60 µm Vị trí vân tối thứ 6 cách vân sáng trung tâm O một đoạn là bao nhiêu?

Đs:6,6mm

8/Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng bằng khe Y-âng , biết các khoảng cách: a = 0,5 mm, D = 1,5

m Nguồn S phát ra ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ = 0,4 µm Khoảng vân i là bao nhiêu?

Đs:1,2mm

9/Trong thí nghiệm về giao thoa ánh sáng, hai khe sáng cách nhau 1mm, hai khe đến màn 2m, khoảng cách giữa hai tối liên tiếp nhau là 0,12mm Bước sóng và màu sắc của ánh sáng là bao nhiêu?

Đs:6.10-7m

10/ Người ta thực hiện giao thoa ánh sáng với 2 khe Young S1, S2 biết S1S2 = 1mm Ánh sáng có bước sóng λ = 0,55µm, màn quan sát đặt cách 2 khe một khoảng D=2m

a, Tính khoảng vân

b.Tính khoảng cách từ vân trung tâm đến vân sáng thứ 6

Đs:i=1,1mm;x6=6,6mm

2/Dạng 2:Tại 1 vị trí M cho trước là vân sáng hay vân tối:

*Phương pháp:

Muốn xác định tại điểm M trong giao thoa trường là vân sáng hay tối ta lấy x M chia i:

+ Nếu x M

i = k ( nguyên ) thì tại M là vân sáng thứ k.

+ Nếu x M

i = k + 0,5 ( bán nguyên ) thì tại M là vân tối thứ k +1

*Bài tập mẫu:

Người ta thực hiện giao thoa ánh sáng với 2 khe Young S1, S2 biết S1S2 = 1mm Ánh sáng có bước sóng

λ = 0,55µm, màn quan sát đặt cách 2 khe một khoảng D=2m

a Tính khoảng vân

b Tính khoảng cách từ vân trung tâm đến vân sáng thứ 6

c Một điểm M trên màn quan sát cách vân sáng trung tâm một khoảng 3,85mm là vân sáng hay vân tối thứ bao nhiêu?

Hướng dẫn:

a Khoảng vân: i = D

a

λ

=

6

3 3

0,55.10 2

1,1.10 ( ) 1,1( )

−

−

b XS6 = 6i = 6.1,1 =6,6(mm)

c

M

x

1,1 = ⇒ Tại M là vân tối thứ tư

*Bài tập vận dụng:

1/Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng bằng khe Y-âng, khoảng vân trên màn là 1,6mm, Tại điểm M trên màn cách vân sáng trung tâm O một đoạn 5,6mm, có vân sáng hay vân tối thứ mấy:

Đs:vân tối thứ 4

2/Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, hai khe được chiếu bằng ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ Nếu tại điểm M trên màn quan sát có vân tối thứ ba (tính từ vân sáng trung tâm) thì hiệu đường

đi của ánh sáng từ hai khe S1 , S2 đến M có độ lớn bằng

Đs:2,5λ

3.Trong thí nghiệm Iâng về giao thoa với ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ= 0,5µm Khoảng cách từ

hai khe đến màn 1 m, khoảng cách giữa hai khe sáng là 0,5 mm Tạị M trên màn (E) cách vân sáng trung tâm 3,5 mm là vân sáng hay vân tối thứ mấy ?

Đs:Vân tối thứ 4

4/Thực hiện giao thoa ánh sáng bằng hai khe Young cách nhau 0,5 mm; cách màn quan sát 2 m Ánh sáng thí nghiệm có bước sóng 0,5 µm Điểm M1 cách trung tâm 7 mm thuộc vân sáng hay tôí thứ mấy? Đs:Vân tối thứ 4 (k = 3)

5/Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng dùng hai khe Young, tại vị trí cách vân trung tâm 4 mm, ta thu được vân tối thứ 3 Vân sáng bậc 4 cách vân trung tâm một khoảng

Đs 6,4 mm

6/Trong thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng, biết D = 3 m; a = 1 mm Tại vị trí M cách vân trung tâm 4,5 mm, ta thu được vân tối thứ 3 Bước sóng ánh dùng trong thí nghiệm là

Đs:0,60 µm

7/Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng bằng khe Iâng , biết các khoảng cách: a = 0,5 mm, D = 1,5 m Nguồn S phát ra ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ = 0,4 µm Tại điểm M cách vân sáng trung tâm một đoạn 4,8mm, có vân sáng hay vân tối thứ mấy :

Đs:Vân sáng bậc 4

8/Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng bằng khe Y-âng , biết các khoảng cách: a = 0,8 mm, D = 1,6 m Nguồn S phát ra ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ = 0,6 µm Tại điểm M cách vân sáng trung tâm một đoạn 4,2mm, có vân sáng hay vân tối thứ mấy

Đs:Vân tối bậc 4

9/ Hai khe Y-âng cách nhau 3mm được chiếu bằng ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,60 mµ Các vân

giao thoa được hứng trên màn cách 2 khe 2m Tại điểm M cách vân trung tâm 1,2mm có vân gì?

Đs:Vân sáng bậc 3

10/Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng của Y-âng, hai khe được chiếu bởi nguồn sáng đơn sắc có bước sóng λ =0,6µm Khoảng cách giữa hai khe là a = 1,2mm, khoảng cách từ hai khe tới màn quan sát là D

= 2m

Đs:a/- Tính khoảng vân

b/- Tại các điểm M và N trên màn, ở cùng một phía đối với vân sáng chính giữa, cách vân này lần lượt là 0,6cm và 1,55cm có vân sáng hay vân tối?

Đs:i=1mm,M:Vân sáng bậc 6;N:Vân tối bậc 16

3/Dạng 3:Tìm bước sóng ánh sáng,hoặc a,D

*Phương pháp:

-Đề cho khoảng cách giữa n vân tối hay vân sáng liên tiếp là l yêu cầu tinh bước sóng hoặc các dữ kiện khác

-Đề cho khoảng cách giữa 2 vân yêu cầu tìm các đại lượng khác

Ta có:

+Giữa n vân sáng liên tiếp có (n – 1) khoảng vân(n-1)i=l suy ra i

+Khoảng cách giữa 2 vân bất kì:∆ = −x x1 x2 Nếu 2 vân nằm cùng bên với vân trung tâm

∆ = +x x1 x2 Nếu 2 vân nằm khác bên so với vân trung tâm

Từ đó suy ra khoảng vân i

Vận dụng công thức khoảng vân tìm đại lượng cần tìm

*Bài tập mẫu:

1/Trong thí nghiệm Iâng về giao thoa ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ = 0,5µm Khoảng cách giữa hai khe sáng S1S2=a=1mm.Tính khoảng cách giữa hai khe đến màn ảnh Biết khoảng cách giữa 5 vân sáng liên tiếp là 4,8 mm

Giải :

Khoảng cách giữa 5 vân sáng liên tiếp

có 4 khoảng vân ,nên : i = 4,8 1, 2( )

Khoảng cách từ hai khe đến màn ảnh : i = D

a

D = ia

3 3 6

1, 2.10 10 0,5.10

− =2,4(m)

2/Trong thí nghiệm của Young về giao thoa ánh sáng, hai khe S1 và S2 được chiếu bằng ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ = 0,4 µm Khoảng cách giữa hai khe là 0,4 mm, khoảng cách từ hai khe đến màn là 2

m Xác định khoảng cách giữa 9 vân sáng liên tiếp và khoảng cách từ vân sáng 4 đến vân sáng 8 ở khác phía nhau so với vân sáng chính giữa

Giải Ta có: i =

a

D

λ

= 2 mm

L = (9 – 1)i = 16 mm;

x8 + x4 = 8i + 4i = 12i = 24 mm

*Bài tập vận dụng:

1/Trong một thí nghiệm giao thoa ánh sáng, đo được khoảng cách từ vân sáng thứ tư đến vân sáng thứ 10 ở cùng một phía đối với vân sáng trung tâm là 2,4 mm, khoảng cách giữa hai khe Iâng là 1mm, khoảng cách từ màn chứa hai khe tới màn quan sát là1m Bước sóng ánh sáng dùng trong thí nghiệm là:

Đs:λ = 0,40 μm.

2/Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng I-âng: ánh sáng có bước λ, khoảng cách giữa hai khe S 1 , S 2 là a, bề rộng 5 khoảng vân kề nhau là 2,5 mm Khoảng cách từ vân sáng bậc 3 đến vân tối thứ 8 (tính từ vân trung tâm), khi 2 vân ở 2 bên so với vân sáng trung tâm O là

Đs:5,25 mm.

3/Trong TN Iâng, hai khe cách nhau a = 0,5 mm và được chiếu sáng bằng một ánh sáng đơn sắc Khoảng cách từ

hai khe đến màn quan sát là 2 m Trên màn quan sát, trong vùng giữa M và N (MN = 2 cm) người ta đếm được có

10 vân tối và thấy tại M và N đều là vân sáng Bước sóng của ánh sáng đơn sắc dùng trong thí nghiệm này là

Đs:0,500 µm

4/Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng đơn sắc, khoảng cách giữa hai vân tối cạnh nhau là 1,2mm Khoảng cách giữa vân tối thứ 3 và vân sáng thứ 8 nằm cùng một phía so với vân sáng trung tâm

O cách nhau một đoạn bằng:

Đs:6,6mm

5/Trong thí nghiệm Y-âng khoảng cách giữa hai khe sáng là 0,6 mm, khoảng cách từ hai khe đến màn là 1,2 m, khoảng cách giữa 5 vân sáng cạnh nhau là 5,2mm Bước sóng của ánh sáng này bằng:

Đs: 0,65µm

6/Trong thí nghiệm Young về giao thoa với những đơn sắc có bước sóng λ= 0,5µm Khoảng cách từ

hai khe đến màn 2 m, khoảng cách giữa hai khe sáng là 1mm Khoảng cách từ vân sáng bậc 3 đến vân sáng bậc 7 nằm về hai phía so với vân sáng trung tâm là

Đs:10 mm

7/Thưc hiện giao thoa ánh sáng bằng hai khe Young cách nhau 1,5 mm, cách màn 2 m Nguồn sáng phát bức xạ đơn sắc có bước sóng λ = 0,48 µm Tính khoảng cách giữa vân sáng bậc 2 và vân tối thứ 4 nằm cùng bên với vân trung tâm?

Đs:0,96 mm

8/Thưc hiện giao thoa ánh sáng bằng hai khe Young cách nhau 0,8 mm, cách màn 2,4 m Nguồn sáng phát đồng thời hai bức xạ đơn sắc λ1 = 0,42 µm và λ2 = 0,64 µm Tính khoảng cách giữa vân tối thứ 3 của bức xạ λ1 và vân tối thứ 5 của bức xạ λ2 ở cùng bên vân trung tâm.

Đs:5,49 mm

9/Trong thí nghiệm về giao thoa với ánh sáng đơn sắc bằng phương pháp Young Trên bề rộng 7,2 mm của vùng giao thoa người ta đếm được 9 vân sáng (ở hai rìa là hai vân sáng) Tại vị trí cách vân trung tâm 14,4 mm là vân

Đs:sáng thứ 16

10/Trong thí nghiệm Young về giao thoa với ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ= 0,75µm Khoảng cách

từ hai khe đến màn 1 m, khoảng cách giữa hai khe sáng là 2 mm Khoảng cách từ vân sáng bậc 3 đến vân tối thứ 5 ở hai bên so với vân sáng trung tâm là:

Đs:2,8125mm

11/Trong thí nghiệm Young về giao thao ánh sáng người ta thấy khoảng cách giữa vân sáng bậc 2 và vân tối thứ 3 cùng một phía vân trung tâm là 0,6 mm Khoảng vân i là

1,2 mm

12/Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng dùng hai khe Young, biết D = 1 m, a = 1 mm Khoảng cách từ vân sáng thứ 4 đến vân sáng thứ 10 ở cùng bên với vân trung tâm là 3,6 mm Tính bước sóng ánh sáng Đs:0,60 µm

4/Dạng 4:Tìm số vân sáng,vân tối quan sát được trên bề rộng giao thoa L:

*Phương pháp:

- Để tính số vân trong giao thoa trường ta tính số vân trong nửa giao thoa trong nửa giao thoa trường từ đó suy ra số vân trong cả trường giao thoa Cách làm như sau:

+ lây bề rộng nửa giao thoa trường chia cho i

2

L

n b

i = + ( Phần nguyên + phần lẻ)

+ Số vân sáng là 2n+1 ( kể cả vân sáng trung tâm)

+ Số vân tối:

• Nếu b<5 : thì số vân tối là 2n

• Nếu b≥5: thì số vân tối là 2(n+1)

*Bài tập mẫu:

Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng Iâng : khoảng cách hai khe S1S2 là 2mm, khoảng cách từ S1S2 đến màn là 3m, bước sóng ánh sáng là 0,5µm Bề rộng giao thoa trường là 3cm

a Tính khoảng vân

b Tìm số vân sáng và vân tối quan sát được trên giao thoa trường

c Tìm khoảng cách giữa vân sang bậc 2 và vân tối thứ 4 :

- Chúng ở cùng bên so với vân trung tâm

- Chúng ở hai bên so với vân trung tâm

d Tìm số vân sáng giữa 2 điểm M cách 0.5 cm và N cách 1.25 cm so với vân trung tâm

Hướng dẫn giải :

a

D

3

6

10 75 0 10

2

3 10 5 0

−

−

=

=

= λ

b Số khoảng vân trong nửa giao thoa trường : = = −2 −3 =

10 75 , 0 2

10 3

2 i

L

Số vân sáng : Ns = 2.n + 1 = 2.20 + 1 = 41 vân sáng

Số vân tối : Nt = 2.n = 2.20 = 40 vân tối

c Vị trí vân sáng bậc 2 : x s2 =k.i=2.0,75.10−3 =1,5.10−3m

Vị trí vân tối thứ 4 : x t k )i 4,5.0,75.10 3 3,375.10 3m

2

1 ( 4

−

− =

±

=

±

=

- Chúng ở cùng bên so với vân trung tâm : d = x s2 −x t4 =1,875 10-3 m

- Chúng ở hai bên so với vân trung tâm : d = x s2 +x t4 =4,875 10-3 m

d Số vân sáng giữa M và N:

⇔

≤

≤

⇔

≤

10 75 , 0

10 25 , 1 10

75 , 0

10 5 , 0

k i

x k i

66 , 16 66

,

6 ≤k≤

Có 10 giá trị k thỏa mãn => có 10 vân sáng giữa M và N

*Bài tập vận dụng:

1/Trong thí nghiệm Young về giao thoa với ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ= 0,5µm Khoảng cách từ

hai khe đến màn 1 m, khoảng cách giữa hai khe sáng là 0,5 mm Bề rộng của vùng giao thoa quan sát được trên màn là 13 mm Số vân tối vân sáng trên miền giao thoa là

Đs: Đs:13 vân sáng, 14 vân tối

2/Thực hiện giao thoa ánh sáng bằng hai khe Young cách nhau 0,5 mm; cách màn quan sát 2 m Ánh sáng thí nghiệm có bước sóng 0,5 µm Bề rộng trường giao thoa L = 26 mm Trên màn có bao nhiêu vân sáng bao nhiêu vân tối?

Đs:13 vân sáng, 14 vân tối

3/Trong thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng, biết D = 2,5 m; a = 1 mm; λ = 0,6 µm Bề rộng trường giao thoa đo được là 12,5 mm Số vân quan sát được trên màn là

Đs:17

4/Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng dùng hai khe Young, hai khe được chiếu bằng ánh sáng có bước sóng λ = 0,5 µm, biết a = 0,5 mm, D = 1 m Bề rộng vùng giao thoa quan sát được trên màn là L =13

mm Số vân sáng,vân tối quan sát được trên màn là

Đs:14 ,13

5/Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, khoảng cách giữa hai khe là 2 mm, khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe đến màn là 3 m Ánh sáng đơn sắc dùng trong thí nghiệm có bước sóng 0,5 µ m Vùng giao thoa trên màn rộng 15 mm Số vân sáng và vân tối trên màn là:

Đs:21 vân sáng,20 vân tối

6/Thực hiện giao thoa ánh sáng bằng khe Iâng với ánh sáng đơn sắc có bước sóng là λ Người ta đo khoảng cách giữa vân sáng và vân tối nằm cạnh nhau là 1mm Trong khoảng giữa hai điểm M và N trên màn và ở hai bên so với vân trung tâm, cách vân này lần lượt là 6mm; 7mm có bao nhiêu vân sáng ?

Đs:7 vân

7/Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, hệ vân trên màn có khoảng vân là 1,5mm, bề rộng miền giao thoa là 1,25cm Tổng số vân sáng và vân tối có trong miền giao thoa là

Đs:17 vân

8/Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, khoảng vân trên màn là 1,2mm Trên đoạn MN ở cùng một phía so với vân trung tâm và cách vân trung tâm lần lượt 2mm và 5mm, quan sát được

Đs:3 vân sáng và 2 vân tối

9/Người ta thực hiện giao thoa ánh sáng với 2 khe Young S1, S2 biết S1S2 = 0,5 mm Ánh sáng có bước sóng λ = 0,5µm, màn quan sát đặt cách 2 khe một khoảng D=2m

a-Tại các điểm M1 và M2 trên màn cách vân trung tâm 0 là x1ê = 7mm và x2 =10mmm có vân sáng hay vân tối

b-Biết bề rộng giao thoa trường là là L = 26mm Tính số vân sáng và vân tối thấy được trên màn

Đs:i=2mm,Tại M1 là vân tối thứ tư.Tại M2 là vân sáng thứ năm;số vân sáng là13 ;Số vân tối là14 vân 10/: Trong thí nghiệm Iâng về giao thoa ánh sáng trắng, người ta đo được khoảng vân là 1,12.103 µm Xét hai

điểm M và N ở cùng một phía với vân sáng chính giữa O, ở đây OM = 0,56.10 4µm và ON = 1,288.104µm Giữa

M và N có bao nhiêu vân sáng

Đs:6 vân

5/Dạng 5 :Xác định các yếu tố khi thực hiện giao thoa trong môi trường có chiết suất n :

*Phương pháp:

-Trong không khí ánh sáng có vận tốc c,bước sóng λ,tần số f,giao thoa với khe Young có khoảng vân

là i

-Trong môi trường có chiết suất n:ánh sáng có vận tốc:v=c/n;bước sóng: '

n

λ

λ = ,tần số f, giao thoa với khe Young có khoảng vân là i=i/n

*Bài tập mẫu:

Thực hiện giao thoa ánh sáng với khe Young cách nhau a =2mm, khoảng cách từ 2 khe đến màn là D = 2m Ánh sáng đã có có tần số f = 5.1014 Hz Biết vận tốc ánh sáng truyền trong không khí là c = 3.108 m Tính khoảng vân i trong 2 trường hợp:

a Thí nghiệm giao thoa trong không khí ( n=1)

b Thí nghiệm giao thoa trong nước ( n=4/3)

Hướng dẫn:

a/ Ta có λ = c

f =

8

6 14

3.10

0,6.10 5.10

−

= (m) ⇒ Khoảng vân i = D

a

λ

=

6 3

0, 6.10 2 2.10

−

− =0,6.10-3(m) 0,6(mm)

b/ Trong không khí bước sóng của ánh sáng là λ = c

f .

Trong nước, bước sóng các ánh sáng là λ’ = v

f ⇒ ,

λ

c n

v =

Khoảng vân trong không khí và trong nước lần lượt là: i = D

a

λ

và i’ =

,D a

λ ⇒

i

n i

λ λ

= =

⇒ i’ = 0, 6.3 0, 45

4

i

*Bài tập vận dụng:

1/Trong thí nghiệm I-âng về giao thoa ánh sáng,hai khe I-âng cách nhau a = 1mm và được chiếu sáng bằng ánh sáng có bước sóng λ = 0,545 μm Màn E đặt cách mặt phẳng hai khe 1 khoảng D = 2m Khi thực hiện thí nghiệm trong chất lỏng có chiết suất n thì thấy vân sáng thứ 3 dịch chuyển 0,75 mm, so với khi thực hiện thí nghiệm trong không khí Chiết suất là:

Đs:n = 1,3.

2/Trong thí nghiệm Young về giao thoa với ánh đơn sắc có bước sóng λ= 0,5µm trong không khí thì

khoảng cách giữa hai vân sáng liên tiếp là 1 mm Nếu tiến hành giao thoa trong môi trường có chiết suất

n = 4/3 thì khoảng cách giữa hai vân sáng liên tiếp là bao nhiêu ?

Đs:0,75 mm

3/Thực hiện giao thoa ánh sáng bằng hai khe Young cách nhau a ; cách màn quan sát 2 m Ánh sáng thí nghiệm có bước sóng 0,5 µm Nếu thực hiện giao thoa trong nước (n = 4/3) thì khoảng vân có giá trị 1.5mm ,a có giá trị bao nhiêu?

Đs: 0,5mm

4/Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng của Iâng trong không khí, hai khe cách nhau 3mm được chiếu bằng ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,60µm, màn cách hai khe 2m Sau đó đặt toàn bộ thí nghiệm vào trong nước có chiết suất 4/3, khoảng vân quan sát trên màn là bao nhiêu?

Đs: i‘= 0,3mm

5/Một ánh sáng đơn sắc có bước sóng của nó trong không khí là 700nmvà trong chất lỏng trong suốt là 560nm chiết suất của chất lỏng đối với ánh sáng đó là

Đs:5/4

6/Chọn câu trả lời đúng Bước sóng của ánh sáng laser helium- neon trong không khí là λ= 633nm Bước sóng của nó trong nước là ( nước có chiết suất n= 1,33 )

Đs:476nm

7/Thực hiện giao thoa ánh sáng với hai khe hẹp S1và S2 cách nhau 1mm,màn hứng E đặt song song với mp chứa hai khe cách hai khe 2m Khoảng cách từ vân sáng thứ tư bên này đến vân sáng thứ tư bên kia vân trung tâm là 9,6mm

a)Xác định bước sóng ánh sáng

b)Cho biết bề rộng của vùng giao thoa trên màn là 49,6mm Tính số vân sáng và vân tối trên màn

c)Nếu thực hiện giao thoa trong nước có chiết suất của nước : n = 4/3 Tính khoảng vân trong trường hợp này

Đs:0,6µm;41 vân sáng,42 vân tối;0.9µm

8/Để thực hiện giao thoa ánh sáng trong không khí người ta chiếu ánh sáng vào 2 khe sáng cách nhau a

=0,5mm và cùng cách màn quan sát D= 1,5m

a Khoảng vân đo được 2,25mm Tìm bước sóng ánh sáng và màu sắc ánh sáng chiếu vào.

b Lặp lại thí nghiệm trên trong nước( n = 4/3) Tính khoảng cách giữa vân sáng và vân tối liên tiếp

Đs:a-0,75(µm) ⇒ ánh sáng thí nghiệm là ánh sáng đỏ

b-0,844(mm)

9/ Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng của Iâng trong không khí, hai khe cách nhau 3mm được chiếu bằng ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,60µm, màn cách hai khe 2m Sau đó đặt toàn bộ thí nghiệm vào trong nước có chiết suất 4/3, khoảng vân quan sát trên màn là bao nhiêu?

ĐS:0,3mm

6/Dạng 6:Hệ vân trùng nhau:

*Phương pháp:

-2 vân trùng nhau khi: x1=x2

-Viết công thức x1,công thức x2 thế vào,rut gọn suy ra tỉ lệ: 1

2

k k

-Dựa vào yêu cầu đề bài tìm đại lượng cần tìm

*Bài tập mẫu:

Trong thí nghiệm Iâng về giao thoa ánh sáng Khoảng cách giữa hai khe là a= 1mm Khoảng cách từ

hai khe đến màn là D =2m Người ta chiếu đồng thời hai bức xạ đơn sắc có bước sóngλ =1 0,5 mµ và

λ =2 0,4 mµ Xác định hai vị trí đầu tiên trên màn (kể từ vân trung tâm ) tại đó hai vân sáng trùng nhau

Giải :

Vị trí hai vân sáng ứng với hai bức xạ λ1 và λ2 trên màn là :

Hai vân sáng trên trùng nhau khi : x1=x2

λ

k1 và k2 là hai số nguyên nên (2) thoả mãn khi k1 là bội số của 4,tức là k1 = 8; 16; 24 …

⇒ Vị trí trùng nhau lần đầu tiên ứng với k1 = 8

Vị trí đó là x1 =k1 1D

a

λ

=

6 3

8.0,5.10 2 10

−

− =8.10-3(m) =8(mm)

*Bài tập vận dụng :

1/Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng (khe I-âng) dùng ánh sáng có bước sóng λ = 0,75 μm thì tại vị trí M trên màn, cách vân trung tâm 3,75 mm là vân sáng bậc 5 Thay ánh sáng trên bằng ánh sáng đơn sắc khác có bước sóng λ’ thì thấy tại M là vân tối thứ 8 (tính từ vân trung tâm) Bước sóng λ’ bằng

Đs:0,5 μm.

2/Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng với khe Y-âng, nguồn S phát ra đồng thời 2 ánh sáng đơn sắc: màu đỏ có bước sóng λ1= 0,72µm; màu lam có bước sóng λ2 , quan sát trên màn ta thấy tại vị trí vân sáng bậc 2 của màu đỏ trùng với một vân sáng của màu lam Bước sóng λ2 bằng:

Đs:0,48 µm

3/Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng nguồn S phát ra đồng thời 2 ánh sáng đơn sắc: màu vàng có bước sóng λ1= 600nm; màu lam có bước sóng λ2= 480nm Hỏi tại vị trí vân trùng thứ nhất tính từ vân trùng trung tâm O ứng với vân sáng bậc mấy của ánh sáng màu lam (λ2)

Đs:5

4/ Trong thí nghiệm Iâng về giao thoa ánh sáng, khoảng cách giữa hai khe S1, S2 là a = 1mm, khoảng cách từ hai khe đến màn quan sát D = 2m

a Chiếu ánh sáng hai khe bằng ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ1 = 0.6µm Tính khoảng vân

b Chiếu đồng thời hai bức xạ đơn sắc có bước sóng λ1 = 0.6µm và λ2 = 0.5µm vào hai khe thì thấy trên màn hình có những vị trí tại đó vân sáng của hai bức xạ trùng nhau, gọi là vân trùng Tính khoảng cách nhỏ nhất giữa hai vân trùng nhau

Đs:1,2mm;6mm

5/Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng nguồn S phát ra đồng thời 2 ánh sáng đơn sắc: màu vàng có bước sóng λ1= 0,63µm ; màu tím có bước sóng λ2 , quan sát trên màn ta thấy vị trí vân sáng bậc 3 của màu tím trùng với vân sáng bậc 2 của màu vàng Bước sóng λ2 là:

Đs:0,42µm

6/Trong thí nghiệm Iâng về giao thoa ánh sáng nguồn S phát ra đồng thời 2 ánh sáng đơn sắc: màu vàng có bước sóng λ1= 600 nm ; màu lam có bước sóng λ2= 480 nm Hỏi tại vị trí vân trùng thứ hai tính từ vân trùng trung tâm O(không kể vân trung tâm) ứng với vân sáng bậc mấy của ánh sáng màu lam:

Đs:10

7/Hai khe Iâng cách nhau 0,8 mm và cách màn 1,2 m Chiếu đồng thời 2 bức xạ λ1 = 0,75 µm và λ2 = 0,45 µm vào hai khe Lập công thức xác định vị trí trùng nhau của các vân tối của 2 bức xạ λ1 và λ2 trên màn

8/Một nguồn sáng điểm nằm cách đều hai khe Iâng và phát ra đồng thời hai bức xạ đơn sắc có bước sóng λ1 = 0,6 µm và bước sóng λ2 chưa biết Khoảng cách giữa hai khe là a = 0,2 mm, khoảng cách từ các khe đến màn là D = 1 m Trong một khoảng rộng L = 2,4 cm trên màn, đếm được 17 vạch sáng, trong đó có 3 vạch là kết quả trùng nhau của hai hệ vân Tính bước sóng λ2, biết hai trong 3 vạch trùng nhau nằm ngoài cùng của khoảng L

Đs:λ2 =

D

ai2

= 0,48.10-6 m

9/Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, khoảng cách giữa hai khe là 0,5 mm, khoảng cách từ hai khe đến màn quan sát là 2 m Nguồn sáng dùng trong thí nghiệm gồm hai bức xạ có bước sóng λ1 =

450 nm và λ2 = 600 nm Trên màn quan sát, gọi M, N là hai điểm ở cùng một phía so với vân trung tâm, cách vân trung tâm lần lượt là 5,5 mm và 22 mm Tìm số vị trí vân sáng trùng nhau của hai bức xạ trên đoạn MN

Đs:Trên đoạn MN có 3 vân sáng trùng nhau của 2 bức xạ ứng với k1 = 4; 8 và 12 và k2 = 3; 6 và 9

10/Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, nguồn sáng gồm các bức xạ có bước sóng lần là

λ1 = 700 nm, λ2 = 600 nm v λ3 = 500 nm Tại điểm M trong vùng giao thoa trên màn có hiệu khoảng cách đến hai khe là 2,1 µm có vân sáng của bức xạ nào? Tại điểm N có hiệu khoảng cách đến hai khe bằng 0,9 µm có vân tối của bức xạ nào? Xác định vị trí một điểm có hiệu đường đi (≠ 0) để cả ba bức xạ trên đều cho vân sáng

Đs:Tại M ta có: ∆dM = 2,1.10-6 m = 3.0,7.10-6 m = 3λ1, do đó tại M có vân sáng của bức xạ có bước sóng

λ1.

Tại N ta có: ∆dN = 0,9.10-6 m = 1,5.0,6.10-6 m = 1,5λ2, do đó tại N ta có vân tối của bức xạ có bước sóng

λ2

Bội số chung nhỏ nhất của λ1, λ2, và λ3 là 21.10 -6 m, do đó tại điểm có hiệu đường đi 21 µm sẽ có vân sáng của cả ba bức xạ